焊球附接装置及用于该装置的供球器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及焊球附接装置及用于该装置的供球器，更详细地，涉及既能以非接触方式无损伤地将焊球附接在基板，又能最小化将焊球附接于材料时所需的焊球的数量，并无需另外的焊球的回收工序，可在下一道的工序中直接再次使用未使用的焊球，且结构紧凑的焊球附接装置及用于该装置的供球器。
【背景技术】
[0002]最近，随着电子设备的小型化及高性能化，半导体芯片等半导体元件也处于更加集成化的趋势。因此，半导体元件的凹凸图案的间距与以往相比，形成得更为紧密，由此，提出了在形成有与半导体元件的图案相符合的收容槽的基板中注入一定量的熔融焊料之后，借助对此进行加热的回流工序来使所注入的熔融焊料形成为半球形至球形的凸块的方法。
[0003]通常，半导体封装由半导体芯片沿着上下方向层叠于晶片的同时，沿着纵横方向相邻排列的方式得以制造。在此情况下，半导体芯片在边缘形成有凸块，使得沿着上下方向层叠的半导体芯片之间实现电连接，并制造集成度高的半导体封装。
[0004]半导体元件的集成度越高，凸块的大小越小，作为既能以小的形态保持凸块的大小，又能恒定地保持其大小的方案，普遍适用利用焊球来形成凸块的方式。在为此而使用的材料中，与一个半导体芯片相对应的图案沿着纵横方向相邻地排列，并在各图案的预定的位置进行附接焊球的工序之后，通过回流工序来形成凸块。
[0005]最近，随着半导体元件的集成度变得非常高，正试图利用直径为50 μπι至300 μπι的微小焊球来形成凸块。但由于相比于自重，微小焊球的静电力大，因此，具有难以用通过接触来一一进行附接的方式附接于材料的问题。
[0006]为了解决这种问题，在本申请人申请并获得授权的专利的韩国授权专利公报第10-1139375号的《以预先指定的图案在基板形成凸块的方法及用于该方法的焊球转印装置》中公开了如下结构:即，在支架上以弹回的方式使焊球进行移动，从而将焊球安置于支架的吸入孔之后，使支架移动到材料上，从而在材料中转印安置于支架的焊球，由此执行附接工序。
[0007]以如上所述的方式构成的现有技术具有如下优点:由于使焊球一边以非接触方式弹回并移动，一边安置于支架的吸入孔，因而不仅能够防止焊球的损伤，而且能够将已经过的未安置于支架的焊球重新回收，进而用于之后的工序。
[0008]但上述现有技术因焊球以弹回的方式移动的移动路径只经过一次吸入孔，因而为了将所有焊球填至支架的吸入孔，需要三倍以上的很多焊球，且为了重新使用，使用已使用过一次而被回收的焊球，伴随着需要对焊球进行严格管理的问题。并且，还存在为了在将焊球安置于支架的指定位置之后转印于材料，在搬运支架的过程中导致工序推迟，并需要更大体积的装置的问题。
【实用新型内容】
[0009]为了解决如上所述的问题，本实用新型的目的在于，提供焊球附接装置及方法，上述焊球附接装置能够将300 μπι以下的大小微小的焊球以无损伤的非接触方式准确无误地附接于材料的图案上，且上述图案沿着纵横方向相邻。
[0010]与此同时，本实用新型的目的在于，引导焊球的移动路径，使焊球多次通过支架的吸入孔，从而能够将焊球附接于材料时所需的焊球的数量最小化，进而将受损的焊球的使用可能性最小化。
[0011]并且，本实用新型的目的在于，既能无需另外进行焊球的回收工序，又能够直接在下一道工序中重新使用未使用的焊球，从而将受损的焊球的使用可能性最小化。
[0012]不仅如此，本实用新型的目的在于，提供能够设置于更狭窄的空间内的结构紧凑的焊球附接装置。
[0013]为了实现上述目的，本实用新型提供焊球附接装置，在预定的材料上安置焊球，使得多个焊球安置于指定位置的图案沿着纵横方向相邻，进而排列成形成多个列和行的多个图案形态，上述焊球附接装置的特征在于，包括:供球器，上述供球器供给焊球，其包括球收容部和第一空气喷射口，上述球收容部在下侧形成有开口，并用于收容焊球，上述第一空气喷射口具有圆周方向结构，并向面向于上述球收容部的内侧喷射空气，使得上述球收容部的内部的焊球以旋风式的流动方式进行移动，进而使供给于上述球收容部的焊球以旋风式进行移动的同时通过上述开口排出支架组装体，上述支架组装体包括第一支架和吸入压力施加部，上述第一支架以上述图案形态形成有吸入孔，在从上述供球器向上述吸入孔施加吸入压力的状态下，接收焊球，上述吸入压力施加部在从上述供球器向上述吸入孔附接焊球期间，向上述吸入孔施加吸入压力，从上述第一支架向上述材料转印焊球期间，停止向上述吸入孔施加吸入压力；材料移送部，用于移动材料，使上述材料位于上述支架组装体的下侧，进而使得被吸入固定于上述第一支架的焊球转印于上述材料。
[0014]这是为了随着空气以同时具有从供球器的第一空气喷射口朝向圆周方向的构成和朝向半径方向的构成的形态朝向球收容部喷射，引导球收容部内的焊球沿着所喷射的空气流动来以旋风形态进行移动，从而平均地使焊球在焊球的移动路径中多次经过支架的吸入孔，即使供给少量的焊球，也能在更短的时间内安置于支架的吸入孔。
[0015]由此，能够将焊球附接于材料时所需的焊球的数量最小化，因而随着投入于附接工序的焊球被重新使用，能够将受损的焊球的使用可能性最小化，并且，由于在焊球的移动路径中多次经过吸入孔，从而可获得能够缩短焊球安置于支架的吸入孔的时间的效果。
[0016]在此情况下，上述支架组装体还具有第二支架，上述第二支架能够以与上述第一支架相隔旋转间距的方式排列，从而将焊球安置于第一支架之后，在将安置于第一支架的焊球转印于材料的期间，接收由供球器供给的焊球并将焊球安置于第二支架的吸入孔。由此，在第一支架和第二支架中以无中断的方式交替地实现焊球安置工序，从而能够在指定的时间内将更多的焊球安置于支架(记载于本说明书及实用新型的权利要求书中的“支架”为“第一支架”、“第二支架”的统称)。
[0017]吸入孔能够以相同的图案来分布在上述第一支架和上述第二支架，但也能通过形成相异图案的吸入孔来从一个焊球附接装置中，以相异图案将焊球附接于材料。
[0018]更重要的是，上述第一支架和第二支架以上述旋转中心为基准相隔180度旋转间距的方式配置，从而借助使第一支架和第二支架旋转180度来使一个支架使用于从供球器中接收焊球并进行安置的工序，而另一个支架使用于将以翻转180度的状态进行安置的焊球转印于材料的工序，从而能够同时执行焊球安置工序和转印于材料的工序，并使支架组装体所占的空间最小化，从而能够体现紧凑的结构。
[0019]另一方面，本实用新型包括移动部，上述移动部使上述供球器和上述第一支架中的至少一个进行移动，使得上述供球器的开口经由上述吸入孔。即，移动部能够只移动供球器，使供球器的开口经由第一支架的吸入孔，也能够只移动第一支架，并能同时移动供球器和第一支架。
[0020]更重要的是，上述供球器还包括第二空气喷射口，通过在包围上述第一空气喷射口的位置形成为环状的喷射口，从而喷射空气，且为了在第一支架的吸入孔安置焊球而通过第一空气喷射口来向沿着开口外侧向下流动的焊球吹入旋风形态的空气，从而使焊球向旋风形态的路径移动的同时，借助通过第二空气喷射口来喷射的空气，形成空气幕，从而防止上述焊球向上述第二空气喷射口的外侧脱离。
[0021]由此，焊球既能以旋风形态的流动方式进行移动，又能防止向供球器的外侧泄漏，使得焊球只在供球器的下侧以旋风形态流动，从而能够大大减少将焊球安置于支架的吸入孔所需的焊球的数量。因此，能够确实的防止伴随以往回收未能安置于支架的吸入孔的焊球重新进行使用时所产生的焊球的污染、破损的问题。
[0022]不仅如此，上述供球器还可以包括空气吸入口，在包围上述第一空气喷射口的位置形成为环状的上述空气吸入口，通过吸入通道来吸入空气。由此，将焊球安置于配置在一个支架的吸入孔，并通过向空气吸入口施加负压来往吸入通道的内部吸入残留于供球器及供球器的下侧的焊球。
[0023]由此，残留于球收容部及其下侧的焊球被吸入通道吸入，从而即使以没有堵塞供球器的下侧开口的状态也能够使供球器自由自在地移动。因此，由于能够在没有堵塞供球器的下侧开口的情况下，也能自由自在地移动，从而能够得到在对一个支架结束焊球的安置工序之后，排除用于堵塞供球器的下侧的掩模的设置的有利效果。
[0024]在此情况下，在从上述空气吸入口隔开的上述吸入通道形成有球盖，上述球盖抑制上述焊球通过，而允许空气通过，在上述空气吸入口和上述球盖之间形成球保管腔，进而能够将焊球更为稳定的临时保管于该球保管腔。
[0025]通过空气吸入口来保管于球保管腔的焊球可除去向吸入通道施加的吸入压力(负压)，或者通过施加正压来向空气吸入口的外侧排出。并且，向球吸入口的外侧排出的焊球，由向空气吸入口施加的正压而被推出，且向半径内侧方向推出，从而能够使焊球向球收容部的下侧移动，且由于空气吸入口位于第二空气喷射口的半径内侧，使从空气吸入口排出的焊球借助从第二空气喷射口向内喷射的空气来向球收容部的下侧移动。
[0026]另一方面，本实用新型还可以包括掩模，形成切开部，上述切开部的大小设置成能够露出上述支架的以上述图案形态排列的上述吸入孔，从而在从上述供球器向上述第一支架的上述吸入孔供给焊球期间，上述掩模介于上述第一支架和上述供球器之间。由此，供球器位于掩模的上侧，且供球器一边在掩模的切开部的上侧移动，一边将焊球安置于支架的吸入孔。即，由于供球器可位于掩模的上侧，从而即使在供球器中不另外形成用于保管焊球的腔也无妨。
[0027]其中，在上述第一支架的上面形成有固定孔，上述固定孔向上述切开部的周围施加吸入压力，在从上述供球器向上述第一支架的上述吸