디시펜서 머시닝센터디시펜서 머시닝센터디시펜서 머시닝센터디시펜서 머시닝센터(Dispenser(Dispenser(Dispenser(Dispenser

의 성능 및 품질 안정화를 위한의 성능 및 품질 안정화를 위한의 성능 및 품질 안정화를 위한의 성능 및 품질 안정화를 위한M/S)M/S)M/S)M/S)

기술지원기술지원기술지원기술지원

완료보고서완료보고서완료보고서완료보고서( )( )( )( )

2005. 10. 312005. 10. 312005. 10. 312005. 10. 31

지원기관지원기관지원기관지원기관 :::: 한국생산기술연구원한국생산기술연구원한국생산기술연구원한국생산기술연구원

참여기업참여기업참여기업참여기업 :::: 주 프 로 텍주 프 로 텍주 프 로 텍주 프 로 텍( )( )( )( )

산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부

- 2 -

제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하

본 보고서를 디스펜서 머시닝센터 의 성능 및 품질 안정화를 위한“ (Dispenser M/C)

기술지원 지원기간 과제의 기술지원성과보고서로 제출합”( : 2004. 10. ~ 2005. 09.)

니다.

2005. 10. 31.2005. 10. 31.2005. 10. 31.2005. 10. 31.

지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원::::

대표자 김 기 협대표자 김 기 협대표자 김 기 협대표자 김 기 협( )( )( )( )

참여기업 주 프로텍참여기업 주 프로텍참여기업 주 프로텍참여기업 주 프로텍: ( ): ( ): ( ): ( )

대표자 최 승 환대표자 최 승 환대표자 최 승 환대표자 최 승 환( )( )( )( )

지원책임자지원책임자지원책임자지원책임자:::: 신 광 호신 광 호신 광 호신 광 호

참여연구원참여연구원참여연구원참여연구원:::: 허 영 무허 영 무허 영 무허 영 무

윤 길 상윤 길 상윤 길 상윤 길 상

김 성 규김 성 규김 성 규김 성 규

- 3 -

기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서

사업목표사업목표사업목표사업목표1.1.1.1.

디스펜서 미시닝센터 의 성능 및 품질 안정화를 위한 기술지(Dispenser M/C)□

원

미세용액 토출이 가능한 시스템 구축지원O

위치정밀도 제어 여부 토출 정밀도O : 100mg-3sigma±1%

제어여부O Flow Rate

제어Flow Rate : 0.5 /s-0.1 /s, Shot Size : 0.002 -1㎖ ㎖ ㎖ ㎖

기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위2.2.2.2.

의 소형 경량화 고 출력화 요구에 따른 효율적인Miniature Rotary Actuator ,□

기구 메커니즘 구축지원

의 정밀제어 지원Rotary Actuator Rotation Position□

토출용액의 시효 경화에 따른 마찰력 증대로 회전 및 직진시 대응 출력변화□

시스템 구축 지원.

정밀 제어 지원Flow Rate .□

지원실적지원실적지원실적지원실적3.3.3.3.

지원항목지원내용

비고기술지원前 기술지원後

온도편차 2℃ 1℃ 향상

위치정밀도 100mg-3 ±3%σ 100mg-3 ±1%σ 향상

Flow rate 전후1ml/s 0.05ml/s ~ 1ml/s 향상

Shot Size 1ml 이하1ml 향상

- 4 -

기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과4.4.4.4.

해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품1)1)1)1)

적용제품명 디스펜스o :

품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격2)2)2)2)

구 분 경쟁 제품해당기술 적용제품

비고지원전 지원후

경쟁제품 대비 품질

언더필 디스펜스

이상1ml 0.05~1ml 정밀토출

경쟁제품 대비 가격 100% 100%관련제품의

성능향상에 기여

원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과3)3)3)3)

구 분 절 감 금 액 비 고

원부자재 절감 백만원 년0 / ( %)

원가절감에는인건비 절감 백만원 년0 / ( %)

계 백만원 년0 / ( %)

적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과4) ( )4) ( )4) ( )4) ( )

구 분 당해연도 매출 차년도 예상매출전년대비

증가비율비고

내 수 백만원 년1,000 / 백만원 년2,000 / 100%

수 출 천달러 년20 / 천달러 년50 / 150%

계 백만원 년1,020 / 백만원 년2,050 / 100%

- 5 -

수입대체효과수입대체효과수입대체효과수입대체효과5)5)5)5)

모델명 당해연도 수입액 차년도수입액 수입대체금액 비 고

디스펜서 M/C 천달러 년20 / 천달러 년50 / 천달러 년20 /

기존해외

장비 대체

효과 발생

천달러 년/ 천달러 년/ 천달러 년/

계 천달러 년20 / 천달러 년50 / 천달러 년20 /

해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과6)6)6)6)

정량 토출에 대한 정밀도 확보를 통한 관련 장비에 적용하여 실용화 추진.○

정밀 토출은 디스펜스의 핵심 기술로서 이는 적용된 제품의 소형화 유도.○

기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과7)7)7)7)

리니어 펌프의 용량을 표준화 하여 관로에서의 충전 시간(Standardize) (Refill○

을 줄이고 토출용액의 정밀도 를 높여서 사용하기에 편리한Time) , (Accuracy)

환경을 구축(User Friendly) .

리니어 펌프의 분해 조립 및 세척의 용이성으로 장치 사용의 편리성은 물론○

용액 토출의 정밀도가 보장되어 제품의 불량률이 감소.

적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부5. ,5. ,5. ,5. ,

규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득1) ,1) ,1) ,1) ,

- 6 -

지적재산권지적재산권지적재산권지적재산권2)2)2)2)

세부지원실적세부지원실적세부지원실적세부지원실적6.6.6.6.

항 목지원

건수지 원 성 과

기술정보제공 건30 디스펜스 관련 기술정보 및 시장 정보 제공

시제품제작 건10 디스펜싱 요소 부품 제작M/C

양산화개발 건0 -

공정개선 건0 -

품질향상 건4 정밀토출 변수 정밀도 향상

시험분석 건3 토출량 분석(30, 10, 7mg)

수출 및 해외바이어발굴 건0 -

교육훈련 건10정밀토출을 위한 헤드 및 요서 부품 기능요소

협의

기술마케팅 경영자문/ 건0 -

정책자금알선 건0 -

논문게재 및 학술발표 건0 -

사업관리시스템

지원실적업로드 회수건12 월별 진행사항 업로드

지원기업 방문회수 건90 과제책임자 및 참여연구원 지원기업 방문

기 타 건5 지원업체의 애로사항에 관련한 기술 정보 공유

종합의견종합의견종합의견종합의견7.7.7.7.

디스펜스 의 정밀 토출에 관련된 성능 변수에 대한 향상방안을 과제책임자M/C

와 지원업체의 관련 기술책임자 기술적인 협의 토의에 기인하여 디스펜싱의 핵/

심기술인 정밀 토출 제어에 많은 향상을 이룰 수 있었으며 향후 보다 고성능,

제어가 가능하도록 지속적으로 기술적인 협력관계를 유지하고자 한다.

- 7 -

세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용□□□□

기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건1. : 301. : 301. : 301. : 30

NO. 일자 구체적 내용 증빙유무

1 2004. 11 디스펜서 요소부품 기술정보 건(14 )기술정보 및 시장정보:

보고서 정리 첨부

디스펜스 제작:

지원업체와 협의 및

관련 지식 공유

2 2005. 1 디스펜서 관련 시장 분석 건(10 )

3 2005. 3 디스펜서 제작 관련 정보 건(6 )

시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건2. : 102. : 102. : 102. : 10

NO. 일자 구체적 내용 증빙유무

1 2005. 4 니들 및 요소 부품 종류 제작3

보고서 작성 장비내용

첨부 지원업체 보유/

2 2005. 4 부품Linear guide part 3

3 2005. 5 부품inlet-Outlet ON/OFF value 2

4 2005. 5 디스펜스 헤드 부품2

시험분석 건시험분석 건시험분석 건시험분석 건3. : 33. : 33. : 33. : 3

NO. 일자 구체적 내용 증빙유무

1 2005. 8 정밀 토출량 분석30mg

보고서 첨부2 2005. 8 정밀 토출량 분석10mg

3 2005. 8 정밀 토출량 분석7mg

- 8 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론1111

제 절 기술지원의 개요제 절 기술지원의 개요제 절 기술지원의 개요제 절 기술지원의 개요1111

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

제 절 디스펜서 현황제 절 디스펜서 현황제 절 디스펜서 현황제 절 디스펜서 현황3333

제 장 본 론제 장 본 론제 장 본 론제 장 본 론2222

제 절 디스펜싱 시스템제 절 디스펜싱 시스템제 절 디스펜싱 시스템제 절 디스펜싱 시스템1111

디스펜싱 시스템 개요디스펜싱 시스템 개요디스펜싱 시스템 개요디스펜싱 시스템 개요1.1.1.1.

2. Under-Fill Process Technology2. Under-Fill Process Technology2. Under-Fill Process Technology2. Under-Fill Process Technology

디스펜싱 시스템 및 요소부품 성능디스펜싱 시스템 및 요소부품 성능디스펜싱 시스템 및 요소부품 성능디스펜싱 시스템 및 요소부품 성능3.3.3.3.

4. Despensing System Technology4. Despensing System Technology4. Despensing System Technology4. Despensing System Technology

갠트리 시스템갠트리 시스템갠트리 시스템갠트리 시스템5. X-Y5. X-Y5. X-Y5. X-Y

제 절 디스펜싱 시스템 분석제 절 디스펜싱 시스템 분석제 절 디스펜싱 시스템 분석제 절 디스펜싱 시스템 분석2222

1. Head Pump1. Head Pump1. Head Pump1. Head Pump

디스펜싱 시스템 비교디스펜싱 시스템 비교디스펜싱 시스템 비교디스펜싱 시스템 비교2. SMT INLINE Dotting2. SMT INLINE Dotting2. SMT INLINE Dotting2. SMT INLINE Dotting

반도체 공정 디스펜싱 헤드반도체 공정 디스펜싱 헤드반도체 공정 디스펜싱 헤드반도체 공정 디스펜싱 헤드3.3.3.3.

제 절 디스펜서 헤드 설계지원제 절 디스펜서 헤드 설계지원제 절 디스펜서 헤드 설계지원제 절 디스펜서 헤드 설계지원3333

니들의 선정 및 속도 계산니들의 선정 및 속도 계산니들의 선정 및 속도 계산니들의 선정 및 속도 계산1.1.1.1.

요소 부품설계요소 부품설계요소 부품설계요소 부품설계2.2.2.2.

제 절 디스펜싱 시스템 제작지원제 절 디스펜싱 시스템 제작지원제 절 디스펜싱 시스템 제작지원제 절 디스펜싱 시스템 제작지원4444

제 절 디스펜싱 성능제 절 디스펜싱 성능제 절 디스펜싱 성능제 절 디스펜싱 성능5555

제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론3333

- 9 -

제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론1111

제 절 지원기술의 개요제 절 지원기술의 개요제 절 지원기술의 개요제 절 지원기술의 개요1111

주요 생산품 반도체 장비 공압실린더,

적용제품디스펜서 토출 헤드M/C(dispenser machining center), (dispenser head),

공압실린더 소형 로터리 액츄에이터, Miniature rotary actuator( )

기술지원 범위

디스펜서 의 고속 토출에 대한 성능 안정화 지원(dispenser) .□

언더필 공정의 성능변수 토출속도 토출량 관로 관로 개폐를 기능을 수( , , &□

행하는 미세 액츄에이터의 관계 에 대한 상관관계 규명 지원)

기타 구성품간의 상관관계 파악 및 성능지표 구축 지(performance index)□

원

핵심키워드

한글 디스펜서1. 성능지표2. 액츄에이터3. 언더필4.

영문 1. dispenser2. performance

index

3. miniature

rotary actuator4. under fill

신진기술현황

디스펜서의 현 기술적인 변화는 고 점도 용액에서 점차적으로(High viscosity)

유동성이 좋은 중 저 점도 용액으로 변화하고 있는- (Medium-Low viscosity)

추세이며 이는 용액 토출이 쉽게 하기 위한 것이다 또한 토출의 요건은 지, .

속적으로 고속화 정밀화를 요구하고 있으며 이를 위한 주변 성능변수의 성, ,

능 규명 및 상관관계 규명이 시급하다.

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

최근 반도체 시장이 주춤하고 있지만 여전히 국내에서 산업경쟁력이 매우 우수한,

산업분야임에는 틀림없다 반도체 디스펜서의 머시닝센터의 성능 및 품질 안정화를.

위한 방안도 필요하다 그래서 본 기술지원에서는 디스펜서 머시닝센터의 성능 향.

상을 위한 기초 연구 및 품질 안정화를 위한 성능변수의 최적화 방안 제시를 그 목

표로 한다.

미세 용액 토출이 가능한 시스템 구축 지원 모터 실린더 포함o ( , )

제어 지원o Flow Rate

토출정밀도 향상 지원o

토출용액의 온도제어구축 지원o

- 10 -

제 절 디스펜서 현황제 절 디스펜서 현황제 절 디스펜서 현황제 절 디스펜서 현황3333

국내 시장 및 세계 시장국내 시장 및 세계 시장국내 시장 및 세계 시장국내 시장 및 세계 시장1.1.1.1.

표 최근 반도체 주변기기 시장표 최근 반도체 주변기기 시장표 최근 반도체 주변기기 시장표 최근 반도체 주변기기 시장1.1.1.1.

단위 백만원( : )

구분 2000 2001 2002

반도체 제조용

기계제조1,675,025 1,301,384 1,766,247

통계청 자료- ‘00, ’01, ‘02 , http://www.nos.go.kr

그림 국내외 반도체 디스펜서 시장그림 국내외 반도체 디스펜서 시장그림 국내외 반도체 디스펜서 시장그림 국내외 반도체 디스펜서 시장1.1.1.1. ․․․․

- 11 -

표 지원기업 경쟁업체 및 시장 점유률표 지원기업 경쟁업체 및 시장 점유률표 지원기업 경쟁업체 및 시장 점유률표 지원기업 경쟁업체 및 시장 점유률2.2.2.2.

회사명 보급사 국내시장점유율 홈페이지

FUJI 국제종합계측

35%

www.msinter.co.kr

YAMAHA 남양전자 www.nam-yang.co.kr

Asymtek 노드슨상상 www.nordson.co.kr

GDP Global 코리아GDP www.gpd-global.com

Cookson Electronics 퀄맥스 www.qualmax.com

삼성테크윈 국내제조

11%

www.samsung-smt.com

보임테크 국내제조 www.voimtech.com

반석정밀공업 국내제조 www.banseok.co.kr

아이엠피이씨 국내제조 www.impec.com

엘포스시스템 국내제조 www.elforce.com

유진테크 국내제조 www.u-jintech.com

태하엔지니어링 국내제조 www.taehaeng.co.kr

플루익스 국내제조 www.fluix.co.kr

피엔알 테크널러지 국내제조 www.pitich21.com

주 프로텍( ) 국내제조 포함54%(OEM ) www.protec21.co.kr

국내 외 디스펜싱 기술 및 시장 관련국내 외 디스펜싱 기술 및 시장 관련국내 외 디스펜싱 기술 및 시장 관련국내 외 디스펜싱 기술 및 시장 관련2.2.2.2. ㆍㆍㆍㆍ

디스펜싱 시스템은 반도체 후 공정 중 패키징 라인 인라인(Packaging Line), SMT

공정에서 접착제 를 도포하고 싶은 곳에 정량 토출을 위(Adhesive or Encapsulant)

해 사용되는 장비로 본딩 머신 또는 도포기라고도 한다 디스펜(Bonding Machine) .

서는 토출방식에 따라서 크게 공기압 에 의해 토출되는 방식과 스크류(Air Pressure)

의 회전에 의해 토출되는 방식으로 분류할 수 있다 공기압에 의한 토출방(Screw) .

식은 점성이 낮아 공기에 의해서도 정량 토출이 가능한 경우에 사용되며 주로 본,

드 나 바이오 물질 을 도포하는데 사용된다 또한 솔더 크림(Bond) (Bio Material) .

이나 고무 실리콘 중에서도 점성 이 큰(Solder Cream) (Rubber), (Silicon) (Viscosity)

물질의 도포에 사용된다.

- 12 -

이전에는 도트 디스펜서가 주종을 이루었으나 현재는 반도체 장비나 커버류의 방수

처리 등 접착 시 필요한 언더필 작업에 필요한 수요가 증가하고 있(Waterproofing)

다 디스펜서 장비는 양면 보드 가운데서도 딥 타입. (Doubled-Faced Board) (Dip

의 부품과 형태의 부품이 섞여 있는 경우나 솔Type) SMD(Surface Mount Device)

더 페이스트에 의해 납땜을 할 수 없고 웨이브 솔더링 을 해야만 하는 경(Soldering)

우에 사용되고 있다.

시장규모시장규모시장규모시장규모(1)(1)(1)(1)

년대 들어 산업의 급속한 확대를 발판으로 휴대전화 를 중심으로 한 전2000 IT , PC

자산업이 활성화도고 제품의초소형화가 경쟁적으로 진행되면서 전자부품 특히 능,

동소자인 기판 자체의 소형화 집적화 고성능화가 고부가가치를 창출하는 산업IC , ,

시대의 핵심경쟁력으로 부상하고 있다 또한 플립칩 등이 상용화되고. CSP, BGA,

공정에서도 디스펜싱 공정의 중요성이 이전과 달리 부각되고 있어 언더필SMT ,

이 가능한 라인 방식의 디스펜싱 시스템 도입이 점차 증가하고(Underfill Process0

있다.

이동통신기기들의 시장 확산은 칩 부품과 핍 패키지 및 등에 큰 변화를 가져PCB

왔다 이들을 실장하는 생산라인이나 제조 장비들도 이러한 변화를 충족시키기 위.

해 끊임없이 진화하고 있다 이동통신기기들을 비롯한 대부분의 가전제품에는 다양.

한 형태의 부품이 적용되고 있다 뿐만 아니라 작은 공간에서 최대한의 용량SMD .

을 처리하기 위해 부품들의 간격이 협소해지고 있으며 회로 패턴 또한(Capacity) ,

미세화 되고 있다 이와 같은 관점에서 전자산업계에서 사용되지 않은 곳을 찾아볼.

수 없을 정도로 보편화되었으며 통상 주위에서 쉽게 접할 수 있는 디스펜서도 언,

급한 이러한 변화에 대응하기 위해 더욱 발전하고 있는 추세이다.

그림 세계 반도체 장비 시장 규모그림 세계 반도체 장비 시장 규모그림 세계 반도체 장비 시장 규모그림 세계 반도체 장비 시장 규모2.2.2.2.

상기의 표는 세미파크 가 에서 조사한 년도 반도체 장비시장에 대한 조(Semipa ) 2004

사결과이며 년까지의 반도체 장비의 시장전망에 대한 보고를 나타낸 자료이다2007 .

- 13 -

표의 내용에서 파악할 수 있듯이 반도체 장비 시장은 점점 그 영역이 더 넓어지고

고부가가치를 창출하고 있다 다음의 표는 장비별 지역별 증가율로 나타낸 시장 전. ,

망이다.

표 반도체 장비시장의 지역별 증가율표 반도체 장비시장의 지역별 증가율표 반도체 장비시장의 지역별 증가율표 반도체 장비시장의 지역별 증가율3.3.3.3.

표 공정별 반도체 장비 시장표 공정별 반도체 장비 시장표 공정별 반도체 장비 시장표 공정별 반도체 장비 시장4.4.4.4.

다음의 표는 세계 대 파운더리 패키징 업체의 현황이며10 IC (Foundry Packaging)

당사의 주거래 업체로는 등이다 이중Amkor Technology, ASE Group, ChipPAC .

표에서도 나타난 바와 같이 이 전체 개 업체의Amkor Technology, ASE Group 10

절반이상을 차지하고 있다.

- 14 -

표표표표 5. Top 10 Packaging Foundries ($M)5. Top 10 Packaging Foundries ($M)5. Top 10 Packaging Foundries ($M)5. Top 10 Packaging Foundries ($M)

※ Revenues exclude ASE's Material Business.

Source : Semiconductor Technology Center

Top 10 Packaging Foundry Revenue Forecast($M)Top 10 Packaging Foundry Revenue Forecast($M)Top 10 Packaging Foundry Revenue Forecast($M)Top 10 Packaging Foundry Revenue Forecast($M)

년도 반도체시장은 경기의 회복 모바일 및 디지털 가전의 시장 확대 등으로2004 IT ,

인하여 년 이후 최고조의 회복세를 보였다 이는 년 시장에도 이어져 올2000 . 2005

해에도 성장이 예상되며 년 이후부터는 새로운 교체주기에 따른 신규수요의2006

등장과 더불어 신규시장의 출현에 근거한 시장의 회복세가 전망된다 작년 세계반.

도체 장비시장은 앞의 표에서 나타난 바와 같이 억불 대비 약 증가2003(220 ) 59%

한 억불을 기록하였다350 .

- 15 -

그림 지역별 반도체 장비 시장그림 지역별 반도체 장비 시장그림 지역별 반도체 장비 시장그림 지역별 반도체 장비 시장3.3.3.3.

년 보고서에 따른 지역별 장비 시장을 보면 년에 비해 전반적으로SEMI 2004 2003

성장하였고 공정별 장비 시장 도 년에 비해 전체(Process Equipment Market) 2003

적으로 향상되었다.

그림 공정별 반도체 장비 시장그림 공정별 반도체 장비 시장그림 공정별 반도체 장비 시장그림 공정별 반도체 장비 시장4.4.4.4.

향후 성장 전망향후 성장 전망향후 성장 전망향후 성장 전망(2)(2)(2)(2)

주요 디스펜싱 시스템 업체들이 격돌을 벌였던 시장은 시대별로 달랐다 그 이유는.

디스펜싱 시스템이 다른 인라인 공정장비와는 달리 전자산업계의 모든 분야에SMT

서 사용되기 때문이다 즉 호황을 맞이하고 있는 분야에서의 디스펜서 수요 증가는. ,

자연스럽게 격전장으로 변하지 않을 수 없었다 년 초반 일반 가전제품 분야를. 1990

중심으로 형성되었던 디스펜싱 시스템 관련 시장이 년대 말부터 휴대전화 분1990

야로 그 중심축이 이동하였다.

- 16 -

휴대전화 분야에서는 휴대전화의 실링 키패드의 에폭시 도포 등의 용도로 디EMI ,

스펜서가 주로 사용되었다 그동안 휴대전화가 디스펜서 시장을 이끌었다면 최근에.

는 디스플레이 시장이 활성화되고 있다 즉 뿐만 아니라 카메라 폰 캠. , LCD, PDP ,

코더폰 디지털카메라 등의 사장 확산에 힘입어 디스플레이용 디스펜서가 최근 각,

광을 받고 있으며 디스플레이용 디스펜서가 주요시장으로 자리 잡아가고 있다.

디스펜서 업체들은 다음 시장으로 이미지 센싱 분야를CMOS (Image Sensing), LED

눈여겨보고 있다 국내 대부분의 업체는 이들 시장을 목표로 설정하고 관련 제품을.

선보이고 있다 카메라 폰과 디지털 카메라에 사용되는 이미지 센싱 분야는. CMOS

향후 시작확장이 기정사실로 받아들여지고 있어 차세대 시장으로 각광받을 것으로

예상된다 또한 분야도 향후의 시장영역을 확대 시켜나갈 수 있는 시장이 될. LED

것이다 현재까지 시장이 개화되지 않았지만 관련 시장이 꾸준히 성장하고 있. LED ,

는 상황이다 특히 차량용 와 일반 조명용으로 가 많이 채택될 것으로 예상. LED LED

되고 있어 차세대 시장으로 여겨지고 있다.

그리고 무선통신시스템 분야의 발달은 최근 반(Wireless Communication System)

도체 제조 및 설계기술 개발 을 주도하고 있다(Design Technology Development) .

무선 통신 시스템의 설계는 설계비용 시장 출시 시간(Design Cost), (Market Exhibit

성능 특히 저 전력 에 대한 전력소모 칩의 크기 다양Time), , (Low Electric Power) , ,

한 기능 표준 프로토콜 제정 등(Multi Function), (Standard Protocol Formulation)

의 제약조건 을 가진다 이러한 제약조건은 시간이 갈수록 더욱 엄격해(Constraints) .

지고 있다 다음 표에 무선통신 시스템 분야의 현재와 향후의 로드 맵. (Road Map)

을 나타내고 있다.

차세대 소자 분야는 년 기술전망보고서에서 처음 도입되었는데 년 보고2001 , 2003

서에서는 비전통적인 메모리 소자 로직 소자CMOS, (Memory Device), (Logic

및 새로운 정보처리 아키텍처 의 네 가지 소분야로 나뉘어져Device) (Architecture)

있다 현재의 기술은 새롭게 개발되는 다양한 소자기술. CMOS (Strained Silicon,

초박막 금속 케이트 전극 이중케이트 구조 등 을 사용하여(Ultra Thin Film) SOI, , )

가지 사용될 수 있을 것으로 예측된다22nm .

이에 따라 디스펜싱 시스템의 향후 전망은 최근 다시 회복되고 있는 반도체 경기와

이동통신 단말기의 신규 개발박차에 힘입어 그 수요도 증가할 것이라 예상된다 최.

근에는 사용자의 요구 에 대한 발 빠른 대응을 중시하는 경향이(Customer Needs)

강화되어져 국외제품보다는 국산 장비에 대한 수요가 증가될 것으로 전망된다 더.

불어 동남아시아나 대만과 중국으로부터의 수요도 더욱 증가할 것으로 본다. 2000

년 초반부터 현재까지의 시장에서 요구하는 사항은 기존 국외업체가 추구하는 제품

가격의 고정정책에서 탈피하여 이들 업체의 장비에 비해 가격과 기술력이 충분한

경쟁력을 보유하고 있는 국내의 업체를 선호하고 있다는 점이다.

- 17 -

표 반도체 시장 설비 투자 및 전망표 반도체 시장 설비 투자 및 전망표 반도체 시장 설비 투자 및 전망표 반도체 시장 설비 투자 및 전망6.6.6.6.

가 조사한 년도 반도체 장비 시장 설비 투자 전망을 살펴보면 년도SEMI 2005 2005

국내 반도체 장비시장 전망을 세계 반도체 시장 및 반도체 장비시장의 침체 전망에

도 불고하고 향후 년간 안정적인 설비 투자의 흐름이 예상 된다고 한다 년2 . 2004

약 조 천억 대비 약 증가한 조 천억으로 전망하고 있다 특히 삼성전자( 7 5 ) 19% 8 9 . ,

전자 하이닉스 반도체 등 주요 업체의 설비투자가 크게 증가할 것으로 예상된LG ,

다.

표 국내 관련 업체 산업 전망표 국내 관련 업체 산업 전망표 국내 관련 업체 산업 전망표 국내 관련 업체 산업 전망7.7.7.7.

구분 2004 2005(E) 2006(F)

삼성전자메모리

라인13

라인14

비메모리 프로젝트S-

하이닉스 라인T1 중국T2, 12“

동부아남 상우공장 증설 계속( )

- 18 -

각 업체들의 장비 구매 실적 및 계획 전망을 살펴보면 년도에 전년 조원 대2004 (4 )

비 약 증가한 조 천억원 정도 이루어 졌으며 년에는 이보다 약 증30% 5 3 2005 17%

가한 조 천억원에 이를 것으로 전망되고 있다 그러나 장비의 구매 비중은 국산6 2 . (

화율 은 년 약 조 천 백원 에 불과 했고 년에는 오히려 감소할) 2004 1 3 3 (25%) 2005 3%

것으로 예상하고 있다.

표 국내 관련 업체 장비 구매표 국내 관련 업체 장비 구매표 국내 관련 업체 장비 구매표 국내 관련 업체 장비 구매8.8.8.8.

구분2003 2004(E) 2005(F)

전체 국내공급 전체 국내공급 전체 국내공급

장비구매 40,638 8,952 53,177 13,293 62,155 13,560

국산화율(%) - 22 - 24.9 - 21.8

반도체 장비 수출전망을 살펴보면 년 반도체 장비의 수출은 전년대비 약2004

증가한 억불을 기록하였고 년에는 약 억불까지 도달할 것으로 예127% 4.6 2005 6.8

상하고 있다 특히 중국 대만 등의 중화권의 반도체에 대한 설비투자의 증가로 인. ,

한 시장 확대가 기대된다.

기술현황기술현황기술현황기술현황(3)(3)(3)(3)

표 선진업체 기술현황표 선진업체 기술현황표 선진업체 기술현황표 선진업체 기술현황9.9.9.9.

- 19 -

제 장 본 론제 장 본 론제 장 본 론제 장 본 론2222

제 절 디스펜싱 시스펨제 절 디스펜싱 시스펨제 절 디스펜싱 시스펨제 절 디스펜싱 시스펨1111

디스펜싱 시스템 개요디스펜싱 시스템 개요디스펜싱 시스템 개요디스펜싱 시스템 개요1.1.1.1.

현재 지원업체의 주력 품목으로 매출액 대비 제조 비중이 이상인 대표적인 상60%

품군은 표면실장작업 과 반도체 제조공정(SMT, Surface Mount Technology)

에 적용되는 저점도 및 고(Semiconductor Manufacturing Process) (Low Viscosity)

점도 의 레진도포기 인 디스펜싱 시스템(High Viscosity) (Resin Dispenser M/C)

이다 이 디스펜싱 시스템 은 반도체 제조(Dispensing System) . (Dispensing System)

공정 및 작업공정에 사용되는 인라인 도포SMT In-Line (In-Line Encapsulation or

공정장비의 핵심 기능을 수행하는 역할을 한다Dispensing) .

그림그림그림그림 5. Dispensing System5. Dispensing System5. Dispensing System5. Dispensing System

디스펜싱 시스템의 주요한 기능은 다양한 반도체 소자제품을 외부환경으로부터 보

호하기 위하여 상의 칩 또는 반도체 소자제품에 에폭시 레진 을PCB (Epoxy Resin)

균일하게 정량 도포 접착함으로서 칩 및 소자(Constant Volume Dispensing) (Chip)

의 이탈 또는 외부로부터의 보호를 목적으로 제품의( , Chip Package, Device)素子

형태를 완성하는 공저에 사용된다 이와 같은 고성능의 레진도포기의 주요 사용처.

는 공정에서 소형 고밀도 칩의 접착과 반도체 공정에서 반도체 소자 조립 및SMT

카메라 폰 모듈 조립분야 등에 주로 적용되고 있다.

- 20 -

그림 디스펜스 토출 작업그림 디스펜스 토출 작업그림 디스펜스 토출 작업그림 디스펜스 토출 작업6.6.6.6.

최근 들어서 칩 패키지 제작 공정에서 에폭시 용액 을 토출하는 초미세 정량(resin)

도팅 과 정밀한 언더필 방식 적용의 광범위한 확산은(dotting) (underfill) -BGA(ballμ

grid array), -CSP(chip scale package), WLCSP(wafer level CSP), - Flipμ μ

등이 특히 급팽창Chip, MCP(multi-chip module), Ultra fine Pitch Lead Package

하고 있는 카메라폰 과 등에 활발히 채용되고 있는바에(camera phone) MP3, PDA

주로 기인한다 이러한 점은 전반적으로 소형 경량화 및 특히 제한된 면적. (limited

내에서 고기능 을 구현하기 위한 칩 패키지의 초고집적화area) (High Performance)

와 다층으로 적층된 칩 패키지(very large-scale integration) (multi-layer stacked

의 박형화 를 강력히 요구하는 정보통신 기기의 빠른 라이프packages) (paper-thin)

사이클 에 따른 결과이기도 하다(life cycle) .

그림 디스펜싱 볼 사이즈에 따른 칩의 크기그림 디스펜싱 볼 사이즈에 따른 칩의 크기그림 디스펜싱 볼 사이즈에 따른 칩의 크기그림 디스펜싱 볼 사이즈에 따른 칩의 크기7.7.7.7.

- 21 -

Dam and FillDam and FillDam and FillDam and Fill UnderfillUnderfillUnderfillUnderfill

그림 디스펜싱 타입그림 디스펜싱 타입그림 디스펜싱 타입그림 디스펜싱 타입8.8.8.8.

또한 현재의 상황은 공정에서 와 같은 고밀도 칩인 수동, SMT 1005, 0603, 0402

소자가 계속적으로 초소형화 되어감에 따라 초소형 칩의 단자인 랜드 에 솔더(land)

페이스트 를 도포하여 에 접착하는 작업에(solder pastes) PCB(print circuit board)

기존의 스크린 프린터 로는 더 이상 사용자가 요구하는 우수한 솔더(screen printer)

페이스트 성능의 발휘가 거의 난해한 상황에 직면한 문제점들이 야기되고 있는 시

점이다 이러한 요구에 대응하여 칩의 제한된 미세공간에 고점도 의. (high viscosity)

초정밀 정량 토출이 가능한 디스펜싱 시스템의 개발은 향후의 추세에 비추어 필연

적인 과정으로 간주된다.

그림 디스펜싱 크기그림 디스펜싱 크기그림 디스펜싱 크기그림 디스펜싱 크기9.9.9.9.

- 22 -

결론적으로 고집적화와 박형화되어 가는 칩 패키지의 접착을 위한 작업에 디스펜싱

시스템을 이용한 도팅과 언더필 방식의 사용은 고성능 높은 작(high performance),

업 수율 제조공정의 병목현상 비용절검( , high yield), (bottleneck), (cost收率

초소형화 등의 여러 공정 요구조건을 동시에 충족시킬effective), (very small size)

수 있는 뛰어난 특성들 을 적극적으로 활용할 수 있다는 우수한 장(characteristics)

점이 있다 즉 다양한 기능을 가진 디스펜싱 시스템은 반도체 제조공정 및. , SMT

인라인 공정 에서 그 사용이 불가결하게 더욱 선호될 수밖에 없는(In-Line Process)

추세이다.

가 디스펜싱 시스템 정의가 디스펜싱 시스템 정의가 디스펜싱 시스템 정의가 디스펜싱 시스템 정의. (Dispensing System). (Dispensing System). (Dispensing System). (Dispensing System)

디스펜싱 시스템은 반도체 제조공정 과 표(semiconductor manufacturing process)

면실장 작업공정 에 사용되는 피포(surface mount technology process)

내지는 도포 용 공정장비(encapsulation) (dispensing) (process assembly

로 정의할 수 있다 디스펜싱 시스템의 주요한 기능은 반도체 소자제품equipment0 .

을 외부환경 으로부터 보호하고 통상 자재 라고(external environments) ( , Parts)資材

부르는 반도체 소자제품의 형태를 완성하는 기능을 갖춘 일괄시스템(in-line

을 의미한다system) .

Before & After Encapsulation

그림 디스펜싱 전후그림 디스펜싱 전후그림 디스펜싱 전후그림 디스펜싱 전후10.10.10.10.

그 용도 및 방식에 따라서 수동형 반자동형 전자(manual type), (semi-auto type),

동형 으로 분류된다 현재 당사가 개발하여 판매하고 있는 주력 상품(full-auto type) .

인 디스펜싱 시스템의 유형은 고급형인 전자동형으로 고기능과 성능(high function

을 동시에 갖춘 고속으로 정밀한 정량 토출제어가 가능하다 디and performance) .

스펜싱 시스템은 타 반도체 제조장비 및 용 공정장비에 비하여 사용 목적에 따SMT

라 그 기능을 확장하여 여러 분야에 적용할 수 있는 뛰어난 유연성 이 있(flexibility)

다 이러한 특징들은 적용분야에 따라 크게 표면실장작업 용 반도체 제조용. (SMT) , ,

및 제조공정용 의료용 미세체적 또는 미세투여 토출LCD PDP , (Micro-Volume or

날염 등의 제조 및 생산 분야Micro-Drop Dispensing), ( , Printing)捺染

에 널리 사용된다(Manufacturing and Production Line) .

- 23 -

나 디스펜서 의 용도 및 주 기능나 디스펜서 의 용도 및 주 기능나 디스펜서 의 용도 및 주 기능나 디스펜서 의 용도 및 주 기능. (Dispenser M/C). (Dispenser M/C). (Dispenser M/C). (Dispenser M/C)

디스펜서 의 주요기능은 기본적으로 반도체 소자를 외부환경으로부(Dispenser M/C)

터 보호하는 것이다 그러나 모든 분야에 대해서 공통으로 적용할 수는 없다 보통. .

디스펜서의 성능 편리성 과 장착 헤드 펌프 의 성능(Speed, Accuracy, ) (Head Pump)

편리성 에 따라 기능은 같지만 적용 에 따라 분류(Speed, Accuracy, ) (Application)

된다 디스펜서 는 반도체 공정에서 매우 중요한 부분을 차지하는. (Dispenser M/C)

장비로서 주로 접착제 와 솔더페이스트 를 대상으로 한다(Adhesive) (Solder Paste) .

디스펜서의 주요기능은 첫째 부품이 높거나 무거워서 고정시켜야 하는 경우 둘째, , ,

양면기판인 경우 뒤집어야 할 필요가 있을 때 부품을 고정시켜야 하는 경우 셋째, ,

플립칩 를 위한(Flip Chip), COB, CSP(Chip Scale Package) Under-Fill, Dam &

의 용도 넷째 접착제가 아닌 솔더페이스트 에 토출Fill , , (Solder Paste) (Dispensing)

하는 경우 등이 있다.

그림 직경에 필요한 요소 기술그림 직경에 필요한 요소 기술그림 직경에 필요한 요소 기술그림 직경에 필요한 요소 기술11. Dot11. Dot11. Dot11. Dot

위 그림은 전반적인 표면실장기술 분야를 보여주고 있는데 우리가 언급할 부(SMA)

분은 과 부분이다 이 부분이 어셈블리 라인에서Dispense Jet Pump/Valve . SMT

이상이 디스펜싱 되는 주입기 디스펜싱 방법을 사용하고 있다90% SMA .

다 디스펜싱 시스템의 적용분야다 디스펜싱 시스템의 적용분야다 디스펜싱 시스템의 적용분야다 디스펜싱 시스템의 적용분야. (application classification). (application classification). (application classification). (application classification)

반도체 칩 패키지 제조 제조라인 산업용 의료용 등의 분야는 각각의SMT, , LCD , ,

공정 특성 이 상이하므로 사용자의 요구(Process Characteristic) (Customer Needs)

에 따라 디스펜싱 시스템의 사양 이 다르게 적용된다(Specifications) .

- 24 -

특히 초정밀 반도체 칩 패키지 제조공정에 적용되는 디스펜싱 시(High Precision)

스템의 용도는 칩 패키지의 크기와 토출 방법인 도팅 댐 필(Dispensing) (Dotting), -

피포 언더필 등에 근거하여 구분된다 디스펜싱 시스(Dam-Fill), (Spray), (Underfill) .

템의 성능을 좌우하는 요인 은 작업의 난이도와 속성에 따라(Performance Index)

정량 토출을 할 것인가 아니면 균일 두께“ ( , Constant Volume) ?” “ (Uniform定量

토출을 할 것인가 의 선택적인 방법 에Thickness) ” (Selective Dispensing Method)

따른 그 정도로 판단할 수 있다 즉 이러한 부분을 고려하여 디스펜싱 시스템에 장. ,

착되는 도포 및 토출 헤드 의 사양을 세분화할 수 있다(Dispensing Head) .

적용분야 의 고려 요인(a) (Application)

분류 중요 요인 시장 구분

Semiconductor

및 의 초소형화 고밀도화Chi Chip Package ,ㆍ

초박형화 고 점도 화 추(Multi-Stack), , (High Viscosity)

세 가속화

에 따른 정량 토출Chip Trend (Constant Dispensing)ㆍ

의 정밀도 와 작업속도 및 수율 향상(Accuracy) (Yield)

필요

카메라폰 모듈 등의 본딩을 위하(CCD/CMOS Type)ㆍ

여 정밀 토출 요구 증대

초박형Micro Flip Chip, WLCSP(Wafer Level CSP),ㆍ

Stacked MCP(Ultra Slim Type Multi Chip Package)

등장

초미세 피치 마이크로 부품(Ultra Fine Pitch Lead)ㆍ

필요Resin Bonding

최상급ㆍ

(Extreme Class)

상위급ㆍ

(High-End Class)

SMT

(Surface

Mount

Technology)

월 출시 초소형 칩 등장으로 칩0402('04. 12 ), 0603ㆍ

의 단지인 랜드 부위에 디스펜서를 이용하여 솔더 페이

스트 정밀 토출 필요성 요구(Solder Paste)

카메라 폰 소형화 제품, DMB, MP3, PDA, Notebookㆍ

의 기판에 이형 칩을 적용PCB

생산성 증대 작업수율 향상 요구(Productivity) , (Yield)ㆍ

방법 논의1005, 0603 Alignmentㆍ

최상급ㆍ

(Extreme Class)

상위급ㆍ

(High-End Class)

중상위급ㆍ

(Upper-Middle Class)

LCD

일정 두께 도포를 위해 이하의 정밀 미LCD 0.3mgㆍ

세 토출 기능 필요

분야보다 더 높은 토출정밀도 요구SMTㆍ

외관 씰링에 주로 사용LCDㆍ

분야CMOS Image Sensingㆍ

차량용 일반 조명용 분야LED, LEDㆍ

최상급ㆍ

(Extreme Class)

상위급ㆍ

(High-End Class)

산업용 범용( )

편의성 생산성 고려, (Productivity)ㆍ

중간 수준 의 토출 정밀도 필요(Medium Level)ㆍ

윤활유 도포 방열 컴파운드 도포 솔더크림 실, , RTVㆍ

리콘 도포 접착제 도포 그리스 도포 등의 일, UV Lens ,

반적인 공정에 주로 사용

중 하위급/ㆍ

(Middle/Low Class)

- 25 -

분류 중요 요인 시장 구분

의료용

높은 안정성 추구에 따른 토출 정밀도(High Stability)ㆍ

와 편의성 요구

정밀 제어 기술의 확장 및 발전 가능성이Dispensingㆍ

매우 높은 분야로 예상됨.

은 현재 일부 의Micro-Drop, Micro-Dosing Systemㆍ

료분야에 적용중

최상위급(Extremeㆍ

Class)

상위급(High-Endㆍ

Class)

반도체 분야(b) (Semiconductor Field)

반도체 칩 부품 의 초소형에 따라 칩과 기판 사이에 에(Chip Components) (Substrate

폭시 수지를 토출 시켜 칩 패키지 를 만드는 언(Epoxy) (Dispensing) (Chip Package)

더필 방식은 기존의 점 토출 방식과는 달리 칩 패키지의 둘레(Dotting Dispensing)

에 용액을 댐 패턴으로 토출시켜 칩 패키지 하부에 용액을 채우는 것이다(Dam) , .

그림 반도체 분야 디스펜싱그림 반도체 분야 디스펜싱그림 반도체 분야 디스펜싱그림 반도체 분야 디스펜싱12.12.12.12.

언더필은 모세관 현상을 이용한 것으로 토출용액으로는 대체로 저 점도(Low

의 용액이 사용된다Viscosity) .

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최근 들어서 칩 패키지 제작 공정에서 언더필 방식의 확산은 플립칩 보(Flip Chip)

드 의 휴대폰 노트북 등의 활발한 적용에 주로 기인한다(FCOB) , PDA, .

그림 언더 필 방식의 디스펜싱그림 언더 필 방식의 디스펜싱그림 언더 필 방식의 디스펜싱그림 언더 필 방식의 디스펜싱13.13.13.13.

이 점은 최근 전반적으로 소형 경량화 되어가는 정보통신 기기의 빠른 라이프 사이

클 에 따른 결과이기도 하다 특히 언더필 방식을 적용한 플립칩의 사용(Life Cycle) .

은 고성능 비용절감 소형화 등의(High Performance), (Cost Effective), (Small Size)

뛰어난 열적특성 을 적극적으로 활용할 수 있다는 장점이(Thermal Characteristic)

있으므로 더욱 선호되고 있는 추세이다.

분야(c) SMT

일반적으로 표면실장기술 란 전자기판 위에 부품을 올려놓는 공정이 시스템을SMT( )

지칭하는 것으로 표면실장부품은 기판의 표면에 있는 랜드 에 결합되기(Substrate)

위해서 아주 작은 리드를 가진 것과 리드가 없는 것으로 나뉜다 년대 중반까. 1980

지 표면실장부품은 소형의 하이브리드 회로에서 주로 사용되었으며 그 이유는 대,

형의 기판을 생산할 수 있는 자동화 장비의 부족 때문이었다 하지만 후반부. , 1980

터 기술의 발달로 다종의 소형 부품이나 휴대폰 에 들어가는 조밀한 인쇄회로, MP3

기판을 다룰 수 있는 칩마운터 와 같은 자동화 장비가 본격적으로 생(Chip Mounter)

산되었다 이렇게 새로운 자동화장비를 사용함으로써 전자기판조립은 기존의 자삽.

기술 을 사용하는 것보다 더 작은 비용으로 작업(Automatic Insertion Technology)

의 높은 수율을 달성하는 것이 가능하게 되었다.

오늘날 산업은 도약에 도약을 거듭하여 거의 모든 전기전자 정보분야의 부품SMT ,

에 사용되고 있는데 전원공급부에서 무선통신기에 이르기까지 그 활용 폭이 넓다, .

이점은 제품의 가격인하와 성능의 향상을 가져올 뿐만 아니라 제품의 크기와 무게

의 감소를 의미한다.

- 27 -

현재 반도체 제품의 높은 생산성은 인라인시스템SMT (Surface Mount Technology

에서 초소형 칩 부품 과 이형 칩 부품을 공급In-Line System) (Chip Components)

장치에서 자동으로 기판에 이송하여 표면실장 하는 공(Surface Mount Technology)

정에 의해 획득되어 졌다고 해도 과언이 아니다 즉 자동화된 인라인 시스템. , SMT

은 공정 시간 및 제품 품질의 향상을 가져왔으며 현재 사용되는 대부분의 장SMT

비는 비록 저가의 제품이라 하더라도 높은 생산성을 가진다.

관련 분야(d) LCD

용 디스펜서는 구동 를 제조하는 라인에 사용하는 장비로써 위LCD LCD IC , PI-Film

에 된 패턴 위에 반도체 웨이퍼 칩을 정밀하게 위치시키고 제품을 외Au-Bumping

부환경으로부터 보호하고 견고하게 접착시키기 위해 에폭시 용재를 디스펜싱하는

작업을 수행한다 분야에서는 외관을 실리콘 및 다른 에폭시 수지로 씰. LCD LCD

링 하는 디스펜서 필름을 쌓을 수 있도록 도포하는 디스펜서가 주로(Sealing) , LCD

판매되고 있다 용 장비는 의 두께 를 유지해야 하기 때문에 일. LCD LCD (Thickness)

반 용 디스펜서보다 미세한 토출 기능이 핵심기술로 꼽힌다 일반적으로SMT . LCD

용 디스펜서는 이하의 미세 토출 이 가능한 장비가 판매0.3mg (Micro Dispensing)

되고 있다.

와 연관된 시장으로 분야 등이 있다 카메라폰LCD CMOS Image Sensing, LED .

과 디지털 카메라 에 사용되는 이미지 센싱(Camera Phone) (Digital Camera) CMOS

분야는 차세대 시장으로 확대될 가능성이 높다 그리고 도 꾸준한 시장 확대가. LED

예상되는 분야이다 특히 차량용 와 일반 조명용으로 가 커질 것으로 예상. LED LED

되고 있어 차세대 시장으로 여겨지고 있다.

전자산업용 분야(e)

일반 전자 산업용으로는 적용되는 에폭시 수지 의 개수에 따라 일액형(Epoxy Resin)

과 이액형 장비로 구분된다 하나의 에폭시를 토출하는 단순 토출 기능의 일액형.

장비는 국내 업체들이 시장을 장악하고 있다 두 개의 에폭시를 혼합하여 토출하는.

이액형 디스펜서는 저점도용과 고점도용으로 구분된다 저점도 정량주입기에서는.

경화제 주입 후의 흘림방지 기술이 핵심 포인트이며 고점도용에서는 혼합 에폭시,

수지를 주입할 수 있는 압력기술과 시간 경과에 따른 경화제의 기포 발생 및 굳는

현상을 방지하는 기술이 장비의 성능 우위를 판가름하는 사항이다 저점도 장비에.

서 경화제 흘림을 방지하기 위해서 밸브에 스크류 를 부착해 역회전을 시키(Screw)

기도 하고 밸브 안을 진공상태로 만들기도 한다, .

- 28 -

의료 분야(f)

화장품 제약 생활용품 동물 의약품 등의 용기 접착과 소형분무기 등에 사용된다, , , .

특히 의료분야에는 대량의 약품과 특수 제조를 위하여 극소량의 성분을 정밀하게

투여하는 과정이 필요하므로 이 현재 국내 제, Micro-Drop, Micro-Dosing System

약업계를 중심으로 일부 분야에 적용되고 있고 국의 시장은 그 활용도가 높아 큰

폭으로 신장되고 있다.

2. Under-Fill Process Technology2. Under-Fill Process Technology2. Under-Fill Process Technology2. Under-Fill Process Technology

기존의 반도체 공정에서는 반도체 칩 부품Assembly (Chip Components or

을 기판에 와이어 본딩을 하여 하였으나 칩 부품 내지Package) PCB Assembly ,

패키지가 고집적화되고 초소형화 되면서 와이어 본딩이 한계에 직면하게 되었다.

이에 반도체 칩 패키지에 을 직접 부착 하여 기판에 하는Ball (Attach) Assembly

방식이 출현하게 되었다 통상적으로 칩 부품을 외부조건과BGA(BAll Grid Array) .

외부 충격으로부터 보호하기 위해 칩 부품과 기판사이를 용액으로 충진 시키는데

이를 총체적으로 언더필 공정 이라 한다 칩 부품의 고집적화와(Under-Fill Process) .

초소형화의 급진전은 의 크기를 줄이는 것으로 발전을 하였고 현재 추세는Ball ,

BGA(760Micro Ball), CSP(Chip scale Package: 300Micro Ball), Flip

의 순서로 볼의 크기가 작아진 상황이다 이와 같은 칩 패키지Chip(75Micro Ball) .

볼 의 크기 감소는 칩 패키지와 기판 사이에 간격이 혁신적으로 줄어드는(Ball) PCB

것을 의미하며 용액을 토출하는데 있어 높은 정도의 정밀도와 제어 능력을 요구하

게 되었다.

그림그림그림그림 14. (a)Under-filled Flip Chip Package ; (b) Chip Scale Package14. (a)Under-filled Flip Chip Package ; (b) Chip Scale Package14. (a)Under-filled Flip Chip Package ; (b) Chip Scale Package14. (a)Under-filled Flip Chip Package ; (b) Chip Scale Package

- 29 -

(a) Fill(Dotting) (b) Under-Fill(Dotting)

(c) DAM(Under-Fill) (d) Under-Fill Dispensing

그림그림그림그림 15.15.15.15.

앞서 언급한 언더필 방식을 적용한 플립 칩의 사용은 고성능(High Performance),

비용절감 소형화 등의 뛰어난 열적 특성(Cost Effective), (Small Size0 (Thermal

을 적극적으로 활용할 수 있다는 장점이 있으므로 최근 들어 더욱Characteristic)

선호되고 있다 따라서 기존에 개발된 방식보다 더 효율적인 언더필 작업에 적합한.

고점도의 디스펜스 헤드 개발은 칩 패키지의 발전 추세에 비추어 보아도 매우 중요

한 필수불가별한 요인으로 받아 들여 지고 있다.

가 언더필 공정기술 개발 배경가 언더필 공정기술 개발 배경가 언더필 공정기술 개발 배경가 언더필 공정기술 개발 배경....

일반적으로 반도체 제조공정은 제조회사가 가장 관심을 기울이는 핵심기술이다 일.

관가공생산라인 에서는 웨이퍼 한 장 투입 시 어셈블리 공정(Fab) (Wafer) (Assembly

까지 대략 일 이상 소요된다 펩 에서 웨이퍼가 생산되어 나올 때Process) 40 . (Fab)

수율은 수준이다 이때 부분적으로 공정장비의 기능을 향상시키면 대략 웨60-70% .

이퍼 생산 물량이 정도 증대가 가능하다 따라서 반도체 전 후공정에서25~30% . ㆍ

는 이렇게 늘어 난 생산물량을 소화해내어야만 높은 수율로 연결될 수 있다 이러.

한 점은 공정 장비의 성능 향상을 위한 투자가 수시로 야기된다는 것을 뜻한다 그.

러나 실제 국내외 일관가공생산라인 을 가진 업체들의 현실은 생산 물량을 적(Fab)

시에 소화해낼 만한 여력을 별로 가지고 있지 못하다.

- 30 -

그러나 가장 큰 이유 중의 하나는 전기전자 및 정보통신 분야의 급격한 발전에 따

라서 칩 패키지 의 특성이 계속해서 매우 빠르게 바뀌고 있기 때문(Chip Package)

이다 그래서 이 분야에서는 팹 과 연관된 고질적인 문제점을 잘 인식하고 공. (Fab)

정장비 선행 투자능력을 갖춘 반도체 제조회사인 삼성전자 마이크론 테크 하이닉, ,

스 반도체들이 전 세계 시장을 주도하고 있는 것이다 대체로 반도체의 사이클은.

무어의 법칙에 의해 진행되어 왔다 최근 들어 반도체 생산에서 가장 큰 문제가 되.

는 공정은 어셈블리 공정에서 최종 검사공정이다 웨이퍼 가 생산되는 팹 공. (Wafer)

정 자체는 하자가 거의 없지만 언급한 공정에서 결함 내지는 수율 저하 등의 여러

문제가 수시로 야기된다는 점이 간과할 수 없는 부분이다 생산라인의 병목 현상.

등의 여러 문제 발생의 근본적인 원인으로는 조립 검사공정에서 웨이퍼 생산물량ㆍ

을 제대로 소화해 내지 못하는 것을 들 수가 있는데 그 해결방안은 대규모의 장비,

투자가 즉시에 이루어져야 한다는 점이다 즉 반도체 칩 부품 내지 패키지의 빠른. ,

발전 상황에 대응하여 한계상황에 도달한 생산라인의 병목현상 을 더(Bottleneck)

이상 기존의 장비로서는 해결할 수가 없다는 현상이 현저하게 나타나게 되었다 현.

재 상황은 무어의 법칙이 완전히 무너진 것으로 보아도 무방하다 특히나 휴대폰에.

처음 적용된 플립 칩 이 본격적으로 등장한 시점부터는 더욱 기존의 반도(Flip Chip)

체 사이클이 맞지 않게 되었다 현재 전 세계적인 반도체 경기와 맞물려 최근에는.

강기가 회복되고 있다고는 하지만 반도체 칩 패키지의 빠른 변화를 수용하여 장비

투자를 지속적으로 할 수 있는 모험적인 회사는 소수의 선두 업체를 제외하고는 매

우 드문 상황이다 반도체 생산업체에서는 대규모 장비투자를 하지 않고서도 생산.

라인의 병목현상을 해소할 수 있는 방안을 계속해서 찾게 되었다 이러한 기술적.

해결방안으로 등장한 것이 반도체 칩 패키지의 변화 특성에 따른 틈새의 대책으로

각광을 받게 된 언더필 공정 기술이다 언더필 공정과 댐(Under-Fill Process) . &

필 공정은 와이어 본딩 후 칩 패키지와 리드 간의 연결된 골드(Dam and Fill) (Lead)

와이어 를 보호하기 위하여 에폭시 수지로 몰딩하는 공정(Gold Wire) (Molding

을 대체한 틈새 공정이다 반도체 공정에서 와이어 본더 다Process) . (Wire Bonder),

이 본더 장비로 이루어진 공정을 진행하다가 보면 대체로 불량률이 높(Die Bonder)

아지는 문제점이 있다 이와 같은 문제점을 대체하기 위한 방안으로 범프 와. (Bump)

범프를 직접 부착할 필요성에 부합하여 탄생한 것이 플립 칩 이다 칩 스(Flip Chip) .

케일 패키지 공정은 주로 형태의 칩 패키지 등장 이후(CSP) BGA(Ball Grid Array) ,

더욱 정밀한 언더필 작업의 필요성이 대두되어 일반화 되었다.

나 언더필 특성나 언더필 특성나 언더필 특성나 언더필 특성. (Under-Fill). (Under-Fill). (Under-Fill). (Under-Fill)

언더필 은 열적으로 유인되는 응력 을 감소시키는 역할(Under-Fill0 (Thermal Stress)

을 한다.

- 31 -

열적으로 유인되는 응력은 다이 와 기판 의 다른 열팽창계수(Die) (Substrate) (Thermal

에 의해 주로 발생한다 칩 패키지 의 온도가Expansion Coefficient) . (Chip Package)

변하면 그에 따라 응력도 변하여 피로 현상이 발생하며 열적 쇼크(Fatigue) ,

도 다이와 기판 의 온도 차이에서 유발된다 언더필 방(Thermal Shock) (Substrate) .

식은 기계적으로 유인되는 응력을 감소시키는 효과도 있다 응력 발생의 주요 요인.

은 기계적 쇼크 와 의 굽힘 이 상호 범핑(Mechanical Shock) Substrate (Bending)

현상으로 유발되는 것이다 이러한 응력 해소를 위해서 사용되(Bumping) . (Stress)

는 언더필 인캡슐런트 는 넓은 면적에서 하중 을(Under-Fill Encapsulants) (Load)

분산시키는 역할을 하므로 응력을 줄이고 상호 범핑에 의한 변형률 도 감소(Strain)

시키는 효과가 있다 또 다른 언더필방식의 장점으로는 칩 패키지에 적용하면 피로.

수명 을 향상시킬 수 있고 충격 등의 여러 외부환경으로부터(Fatigue Life) , (Impact)

안전하게 보호를 할 수 있다는 점이다 언더필은 안정적인 열전달 경로. (Stable

를 제공하는 이점도 있다 언더필 공정에 사용되는 인캡슐런트Heat Transfer Path) .

는 열전도 가 좋은 특성이 있으므로(Under-Fill Encapsulants) (Heat Conductivity) ,

다이 와 기판 의 온도차를 줄여 열 쇼크 를 방(Die) ( , Substrate) (Thermal Shock)基板

지하는 역할도 한다 따라서 언더필 공정은 언급한 언더필의 뛰어난 여러 특성들로.

인하여 반도체 공정의 틈새 대안으로 최근 들어서 더욱 활발히 사용되고 있는 중이

다.

언더필 관련하여 언급한 내용을 정리하여 그 결과를 나타내면 다음과 같다.

언더필한 경우 와 언더필을 하지 않은 경우(1) (Under-Filled Case) (Non

에 나타나는 반도체 칩이 탑재된 보드 의 휨Under-Filled Case) PCB (Board)

정도는 비슷하다 이점은 언더필이 어떤 특정한 양만큼 전체 의(Deflection) . PCB

강성 을 변화시키는 것이 아니란 것을 의미한다(Stiffness) .

다이 변위 는 언더필을 하지 않은 경우에 대해서는 에(2) (Die Displacements) CSP

서 나타나는 변위보다는 특이하므로 대체로 범프 변형률 이 높다, (Bump Strain) .

범프에 대하여 이상이다( 8% )

언더필한 경우에 나타나는 범위 는 와 비교하여 매우 유사(3) (Displacements) PCB

한 변위를 보여준다 즉 범프에 특정적인 변형률을 전달하지 않고 이때의 변형률. , ,

은 미만 정도로 매우 낮다0.5% .

보드와 다이 에 대한 축 충격은 매우 높은 변형률 수준(4) (Board-Die) Z (Strain

결과로 보여준다Level) .

언더필 과 언더필되지 않은 경우로 구분하여(Under-Filled) (Non Under-Filled) CSP

가 탑재된 를 대상으로 기계적인 충격 또는 낙하시PCB (Mechanical Impact Shock)

험 결과를 기술한 것이다(Drop Test) .

- 32 -

그림그림그림그림 16. Die-PCB out-of-board delta displacement for under-filled and non16. Die-PCB out-of-board delta displacement for under-filled and non16. Die-PCB out-of-board delta displacement for under-filled and non16. Die-PCB out-of-board delta displacement for under-filled and non

under-filled packages for impact shockunder-filled packages for impact shockunder-filled packages for impact shockunder-filled packages for impact shock

기계적 충격 을 받는 언더필과 언더필을 하지 않은 칩(Mechanical Impact Shock)

패키지의 정성적인 휨 정도를 에 도시하였다(Qualitatively) (Deflection) Fig. 8 .

그림그림그림그림 17. Deflection of the assembly and impact on the CSP bumps for17. Deflection of the assembly and impact on the CSP bumps for17. Deflection of the assembly and impact on the CSP bumps for17. Deflection of the assembly and impact on the CSP bumps for

under-filled and non under-filled CSP packagesunder-filled and non under-filled CSP packagesunder-filled and non under-filled CSP packagesunder-filled and non under-filled CSP packages

언더필 과정 은 다음의 순서로 구성된다(Under-Fill Process) .

칩 패키지 의 습기를 제거한다(1) (Chi Package) . (pre-bake)

칩 패키지의 접착력과 모세관 작용을 촉진하기 위하여 세척을 한다(2) .

(Plasma Clean)

칩 패키지를 토출 장비에 언더필 작업을 할 수 있도록(3) (Dispensing) (Under-Fill)

이송한다.

- 33 -

언더필 용액의 모세관 작용을 촉진하기 위하여 칩 패키지를 적정한 온도로 예(4)

열 한다(Pre-Heat) .

자동 비전시스템 이 있는 다이 로 위치를 정열(5) (Automatic Vision System) (Die)

한다(Arrangement) .

사용자가 원하는 여러 가지 패턴으로 언더필 작업을 한다(6) .

언더필 테두리 에서 필렛 작업을 한다(7) (Edge) (Fillet) .

칩 패키지를 굽는 작업을 한다(8) (Cure) .

상기 언급한 언더필 인캡슐런트 는 실리카 필러dpt (Under-Fill Encapsulation) (Silica

가 함유된 에폭시로 구성되는데 다음과 같은 특성을 가진다Filler) .

인캡슐런트 는 열팽창계수가 로 열팽창계수가 높은(1) (Encapsulants) 15~30PPM/C

기판과 상대적으로 열팽창계수가 낮은 다이 를 조화 시킨다(Die) (Matching) .

탄성계수 가 상당히 높아 응력 을 감소시키는 성질이 뛰(2) (Elastic Modular) (Stress)

어나다. (4~10 Gpa)

언더필용 인캡슐런트에 함유된 실리카 필러 는 체적의 정(3) (Silica Filler) 20~50%

도 구성되어 있고 탄성계수 열팽창계수 열전도를 촉진하는 역할을 한다, , , .

표면장력 과 습기 의 특성이 뛰어날수록 다이 아(4) (Surface Tension) (Wetting) (Die)

래에서 모세관 현상에 의한 유체의 흐름 이 좋아진다(Fluid Flow) .

점도 는 정도로 나은 점도 를 가(5) (Viscosity) 5,000cps~20,000cps (Low Viscosity)

질수록 언더필 작업에서의 유동성이 향상되는 특성이 있다.

높은 전기 저항성과 낮은 이온 특성은 칩 패키지의 전기적 성능에(6) (Low Ionic)

저해한 요소를 제거한다.

다 언더필다 언더필다 언더필다 언더필. (Under-Fill) Basics. (Under-Fill) Basics. (Under-Fill) Basics. (Under-Fill) Basics

언더필 공정을 수행하는 디스펜서 헤드의 노즐 인 의 작업 과정은(Nozzle) Capillary

상당히 단순하다 저 점성 인 에폭시 수지는 다이 와 기판. (Low Viscosity) (Die)

사이의 갭 사이를 채워주어 침전시키는 역할을 한다 표면장력(Substrate) (Gap) .

이 물질을 갭으로 끌어당기게 한다 의 출구 유동 시간(Surface Tension) . Capillary

은 갭의 역수 접촉각의 여현 용액의 점성 다이 길이(Flow Out Time) , (Cosine), ,

에 비례한다 일반적으로 언더필용으로 사용되는 에폭시의 점성은(Die Length) . 7

이상 예열 된 기판 에 적용하면 감소되는 특성이 있다0 (Pre-Heating) (Substrate) .℃

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현재 전기전자 정보통신 분야의 상황은 거의 대부분의 고성능 마이크로프로세서,

가 플립 칩 의 형태로 패키지화되고(High-Performance Microprocessor) (Flip chip)

있다 이러한 경향은 앞으로 더욱 가속화 될 것으로 예상이 되며 제조회사에서 플. ,

립 칩 패키징 기술 을 선호하는 이유는 제조라인(Flip Chip Packaging Techniques)

에서의 병목현상을 줄일 수 있는 높은 조립 속도에 대한 요구를 충족시켜주고 고성

능에 따른 열 방출 특성도 우수한 점과 많은 연관이 있다 따라(Heat Dissipation) .

서 플립 칩 조립 공정에서 주요한 공정 에서 언더필을 하는데(Mainstream Process)

늦은 속도 와 복잡한 공정 은 점진적으로 사라지고(Slow Speed) (Complex Process)

있는 추세이다.

그림그림그림그림 18. Under-Fill Basics18. Under-Fill Basics18. Under-Fill Basics18. Under-Fill Basics

T = 3 Lμ2/ Hvcosθ

T : Time To Flow(Capillary Flow Out Time)

:μ 유체의 절대점도

L : 유동거리

h : Gap

v : 유체의 표면장력

:θ 접촉각

갭 인 가 줄어들수록 칩 패키지의 언더필 시간 은 격정적(Gap) H (Under-Fill Time)

으로 늘어난다 갭 사이즈 는 이상적인 시간 내에 언더필(Dramatically) . (Gap Size)

용액이 완전히 흘러들어 가는데 큰 영향을 미친다 즉 언더필 디스펜싱의 성능 척.

도 를 나타내는 에 민감한 영향인자(Performance Measure) UPH(Unit per Hour)

이다(Influence Coefficients) .

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그림그림그림그림 19. Standard Under-Fill Dispensing Pattern19. Standard Under-Fill Dispensing Pattern19. Standard Under-Fill Dispensing Pattern19. Standard Under-Fill Dispensing Pattern

표준화된 언더필 작업에서 에 의한 테두리 형성 과정을 나타낸 것으로 토Capillary ,

출 용액의 역할은 최종 실링 경로 를 형성하는데 적용된다 이때 사용되(Seal Pass) .

는 에폭시 수지의 질량은 약 정도이다 언더필에서 여러 다양한 경로25~30% .

가 필요한 이유는 다이 근처의 필렛 을 유지시키고 또(Multiple Passes) (Die) (Fillet) ,

한 필렛을 형성하고 난 후의 찌꺼기 를 최소화 시키는데 유용하기 때문이(Residue)

다.

표준화된 언더필 과정 에 영향을 미치는 여러 요인들(Standard Under-Fill Process)

을 종합하여 서술하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.

기판 의 온도는 언더필 시간에 가장 중요한 영향변수이다(1) (Substrate) .

용액을 토출하는 디스펜스 헤드 끝단의 니들 자체의 온도는 기(2) (Head) (Needle)

판을 가열 시켰을 때 언더필 유동시간에 중요한 변수로 작용한다 용액(Heating) .

이 니들을 통과하는 순간의 현상은 관로유동으로 볼 수 있으며 이것은 용액의 점,

도에 대한 함수로 표현된다.

용액을 예열 시키는 것은 패키지를 예열시켜 언더필하는 시간과(3) (Pre-Heating)

는 별다른 상관관계의 영향이 없다 그 이유는 토출용액은 토출 상의. (Dispensing)

유동에만 연관되기 때문이며 또한 언더필 작업 시간이 짧기 때문에 예열된 용액의,

영향이 감소하기 때문이기도 하다.

용액을 예열시키는 이유;※

노즐 또는 니들 로부터 용액이 길게 늘어지는 스트(Nozzle or Capillary) (Needle)①

링 현상을 제어하기 위해서이다(String) .

용액의 점도를 줄여 니들의 압력 을 낮추기 위함이다(Pressure) .②

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칩 패키지에 의 용액이 필요하다면 실질적으로는 의 용액이(4) 40mg , 75mg 以上

사용된다 토출 용액의 양과 언더필 시간 과는 밀접. (Dispensing) (Under-Fill Time)

한 관계가 있다 즉 토출 용액 양의 증가로 인해 이상의 시간을 단축할 수. , 25%

있다.

디스펜싱 시스템 및 요소부품 성능디스펜싱 시스템 및 요소부품 성능디스펜싱 시스템 및 요소부품 성능디스펜싱 시스템 및 요소부품 성능3.3.3.3.

가 디스펜서 종류가 디스펜서 종류가 디스펜서 종류가 디스펜서 종류. M/C & Attach M/C. M/C & Attach M/C. M/C & Attach M/C. M/C & Attach M/C

DuaI-Pump (1-Robot, 1-Lane)□

Single-Pump (1-Robot, 1-Lane)□

2-Robot, 2-Lane□

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나 디스펜싱 시스템 사양나 디스펜싱 시스템 사양나 디스펜싱 시스템 사양나 디스펜싱 시스템 사양. (Kispensing Wystem Specifications). (Kispensing Wystem Specifications). (Kispensing Wystem Specifications). (Kispensing Wystem Specifications)

Dispenser & Attach M/C Series□

개요

를 최종제품으로 완성하는 공정Chip Package Dotting, Dam-Fill, Underfillㆍ

용 밀봉 과 칩 부품의 접착을 가능하게 해주는 토(Encapsulation or Molding)

출 시스템

작업용 고속 도팅 시스템SMT(Surface Mount Technology) (High Speedㆍ

Dotting System)

작업성 향상을 위하여 등으로 구성Dual-Pump, 2-Robot, 2-Lane .ㆍ

Product

Line

구분 모델명 특징

Semiconductor

FDS-1000

Series

BGA, -BGA, FBGA, CSP, -CSP, Flipㆍ μ μ

공정 적용Chip, -Flip Chip Under-Fill用μ

가능한 Resin Dispensing SystemFDS-2000

PRO-10/20

Series

(Heat Slug)

제조공정에 주로 사용PBGAㆍ

상면 에 에폭시 용액Plastic (Upper Plane)ㆍ

을 도팅 한후 그 다음(Epoxy Resin) (Dotting) ,

단계에서 열 방출 부품을 부착Heat Slug

하는 시스템(Attach)

SMT DP-50AP

표면실장 작업에서 에 소형 수동소자PCBㆍ

및 이형 칩 부품을 접착할 때 주로 사용

칩 부품 이탈 방지와 외(Chip Components)ㆍ

부충격 보호를 위한 레진 도포장치

이상의 저점도40,000 UPH(Unit per Hour)ㆍ

및 고점도 의(Low Viscosity) (High Viscosity)

에폭시 용액 토출이 가능한 도팅 전용 시스템

LCD

TC-1000

(Potting in

Line M/C)

구동 제조 공정에 사용LCD ICㆍ

상면에 을 정렬PI-Film Wafer Level Chipㆍ

하여 에폭시 용액을 토출하여 접착(Arrange)

시키는 장비

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4. Dispensing System Technology4. Dispensing System Technology4. Dispensing System Technology4. Dispensing System Technology

디스펜싱 시스템 의 성능을 좌우하는 요소는 크게 헤드 펌프(Dispensing System)

시스템의 주요 구성물인 축 관련 캔트리 시스템(Head Pump), X, Y, Z (Gantry

비전 시스템 등으로 대별할 수 있다 현재까지 당사에서System), (Vision System) .

개바한 디스펜싱 시스템의 성능을 구분하여 살펴보면 다음과 같다.

가 헤드 펌프 의 종류와 성능가 헤드 펌프 의 종류와 성능가 헤드 펌프 의 종류와 성능가 헤드 펌프 의 종류와 성능. (Head Pump). (Head Pump). (Head Pump). (Head Pump)

스크류 펌프 형식(1) (Screw Pump Type)

원리ⓐ

오거 펌프 의 디스펜싱은 고속으로 에폭시 용액 을 토출(Auger Pump) (Epoxy Resin)

하는 동작이 반복 가능하도록 한 방법으로 주요 부품인 스크류 에 의해 정밀(Screw)

도 유량 등의 성능과 연관된 많은 부분이 결정된다 모터(Accuracy), (Flow Rate) .

에 의한 스크류의 정회전 역회전 등(Motor) (Forward Rotation), (Dispensing Time)

을 결정하며 매우 정확하고 견고한 토출형상 을 만들어(Robust) (Dispensing Shape)

낸다.

다음의 그림은 당사에서 특허 출원하여 시판 중인 디스펜싱 시스템에 탑재된 오거

펌프 를 도시한 것이다(Auger Pump) .

그림그림그림그림 20. Auger Pump Type Dispensing Head20. Auger Pump Type Dispensing Head20. Auger Pump Type Dispensing Head20. Auger Pump Type Dispensing Head

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구성 및 성능 데이터ⓑ

다음의 그림은 오거 펌프의 작동 상태도와 작업 상태 및 디스펜싱 시스템의 헤드

부위에 부착된 모습이다.

그림그림그림그림 21. Auger Pump Type Dispensing System21. Auger Pump Type Dispensing System21. Auger Pump Type Dispensing System21. Auger Pump Type Dispensing System

오거 펌프 특징 비고

1펌프 자체 설계가 간편 하며 언더필 공정에 사용되는 다양한(Simple)

에폭시 용액 의 교체가 용이(Underfill Encapsulants)

2

일정한 정량 토출인 모든 에 대해서(Constant Volume) Target Range

안정적인 체적 토출 가능(Wolume Dispensing)

3토출량의 크기 인 이 점차 적으로 소량의 정량체적으로(Size) Target

갈수록 더 좋은 와 를 보임Cpk Cp

4다양한 종류의 적용 가능Liquid Material

- Epoxy, Thermal Grease, Solder Paste etc.

- 40 -

Note: Weight control data gathered with NAU-8 UF material.ㆍ

네오 펌프 형식 대(N Pump Type)ⓒ

그림 대그림 대그림 대그림 대23. N Fump Type Dispensing Head23. N Fump Type Dispensing Head23. N Fump Type Dispensing Head23. N Fump Type Dispensing Head

네오 펌프 대 방식은 오거 펌프 의 발전형태로 디스펜싱 헤(N Pump) (Auger Pump)

드에 내장된 캠 을 이용하여 모터의 회전운동을 스크류 의 상하운동(Cam) (Screw)

으로 전환시켜주는 역할을 함과 동시에 스토퍼 를 통해(Up-Down Motion) (Stopper)

회전운동을 계속 전달하는 역할도 수행한다 각도 조절 은 캠의 상승. (Angle Adjust)

과 하강에 따른 운동량을 결정한다 이것은 용액의 토출량 에. (Dispensing Quantity)

직접적인 영향을 미치기 때문에 헤드 끝단의 니들 에 따라 각도를 조정하여(Needle)

토출량을 결정할 수 있고 니들 끝단의 용액 맺힘 현상을 원천적으로 제거(ON/OFF

역할 하는데 유용하게 적용할 수 있다Valve ) .

- 41 -

리니어 펌프 형식(2) (Linear Pump Type)

원리ⓐ

리니어 펌프 방식의 헤드는 양변의 펌프(Linear Pump) (Positive Displacement

원리를 이용하며 그 주요 특징은 토출 의 품질 과 반복Pump) (Dispensing) (Quality)

성이 용액의 점도변화 에 따라 영향을 받지 않는 구조로 되어(Viscosity Variation)

있다 작동방식은 펌프 하우징 에 공급되어 있는 용액을 피스톤. (Pump Housing)

에 의해 동등한 양변위 와 회전밸브제어(Piston) (Positive Displacement) (Rotary

를 통해 이루어진다 리니어 펌프의 유동율 이 피스톤의Valve Control) . (Flow Rate)

속도와 직경에 연관된 인자이므로 용액 점도의 변화 니들의 크기 및, (Needle Size)

공급되는 압력 은 유동율에 영향을 미치지 않는다 하기의 그림은(Supply Pressure) .

당사에서 개발 특허 출원한 이다Linear Pump .

그림그림그림그림 24. Linear Pump Type Dispensing Head24. Linear Pump Type Dispensing Head24. Linear Pump Type Dispensing Head24. Linear Pump Type Dispensing Head

퍼지 초기화 단계(1) 퍼지 단계(2) 충진단계(3) 토출 단계(4)

그림그림그림그림 25. Dispensing Process25. Dispensing Process25. Dispensing Process25. Dispensing Process

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구성 및 성능 데이터ⓑ

그림그림그림그림 26. ON/OFF Valve Section26. ON/OFF Valve Section26. ON/OFF Valve Section26. ON/OFF Valve Section

오거 펌프 특징 비고

1

번 는 펌프 끝단에 부착된 니들 의 출구를1 Rotary Valve (Needle)ㆍ

하는 역할을 한다ON/OFF .

이 의 특별한 기능은 토출 시 문제가 되는 용액의 꼬리달기Valveㆍ

현상을 원천적으로 제거할 수 있다(Tailing) .

2번 는 용액을 의 시린지 로 재충진2 Rotary Valve Pump (Syringe)

하는 기능을 부여한다(Refill) .

3

전체적인 정량의 토출 체적 제어 가(Dispensing Volume Control)ㆍ

안정적이며

특히 목표의 체적이 클수록 더 나은 와 를 보인다Target Cpk Cp .ㆍ

4 시험 데이터에서 표준편차의 벗어남이 극히 적다

5 No Resin Tailing

6높은 점도의 다양한 종류의 적용Liquid Material

- Epoxy, thermal grease, Silicon etc.

Note: Weight control data gathered with NAU-8 UF material.ㆍ

- 43 -

그림그림그림그림 27. Linear Pump Type Dispensing Head Overview27. Linear Pump Type Dispensing Head Overview27. Linear Pump Type Dispensing Head Overview27. Linear Pump Type Dispensing Head Overview

분사 펌프 방식(3) (Jetting Pump Type)

원리ⓐ

분사 펌프 방식은 피스톤이나 캠 을 이용하는 다양한방식이 존(Jetting Pump) (Cam)

재하지 어떤 방식을 이용하던 헤드 펌프의 니들에서 용액을 토출 목표인 대상

에 분사해 보낸다는 원리는 거의 유사하다 다음의 그림은 당사에서 개발하(Target) .

여 특허 출원중인 분사 펌프 방식의 디스펜싱 헤드(Jetting Pump Type Dispensing

를 도시한 것이다head) .

- 44 -

그림그림그림그림 28. Jetting Pump Type Dispensing head28. Jetting Pump Type Dispensing head28. Jetting Pump Type Dispensing head28. Jetting Pump Type Dispensing head

특징으로는 디스펜싱 헤드의 상하 동작인 축으로의 움직임이 기존의 다른 펌프 방Z

식의 헤드에 비해 현저히 작거나 없다는 것이 가장 큰 특징으로 이것에 의해 사이

클 타임 이 현저하게 감소한다 또 헤드에 탈부착이 가능한 니들의 형(Cycle Time) .

식에 근거한 니들 기반의 펌프들은 도트 크기 의 변화를 위해 다른 직경(Dot Size)

의 니들을 요구하는 반면 분사 펌프 방식은 토출 횟수(Diameter) (Dispensing

에 의해 도트의 크기를 결정한다Number) .

그림그림그림그림 29. Jetting Type Dispensing Process29. Jetting Type Dispensing Process29. Jetting Type Dispensing Process29. Jetting Type Dispensing Process

이것으로 니들 교체 에 따른 시간소비를 감소시킬 수 있다(Needle Exchange) .

- 45 -

또한 니들 기반의 펌프 방식들에 비해 분사펌프는 보다 더 작은 공간(Small

으로 용액을 토출할 수 있다Space) .

그림그림그림그림 30. Small Space30. Small Space30. Small Space30. Small Space

다음의 그림은 언더필 공정 의 경우 니들 기반의 펌프와 분사 펌(Underfill Process)

프 방식의 공간 제약 상의 차이점을 확연히 보여준(Jetting Pump) (Limited Space)

다 일반적인 니들이 부착되는 펌프 형식을 가진 헤드의 기능은 보다 정밀하고 미.

세한 토출이란 측면에서 분사 펌프 방식에 비하여 열세이다 그러나 분사 펌프 방.

식도 저점도 토출은 가능하지만 고점도 토출은 일(Low Viscosity) (High Viscosity)

관된 정량 제어가 거의 불가능한 단점이 있다 따라서 분사 펌프 방식이 모든 반도.

체 제조라인 및 인라인 공정에 만능으로 사용될 수는 없으며 단지 이 방식이SMT ,

적합한 작업에 선택적으로 사용될 수 있을 뿐이다 앞으로 현재 제기된 단점을 극.

복하기 위해서는 새로운 방식의 접목을 통해서만 기존의 부족한 성능을 개선할 수

있는 고점도에서의 초미세 토출 인 마이크로 볼륨 디스펜싱(Ultra Fine Dispensing)

이 가능할 것이다(Micro Volume Dispensing) .

그림 언더필 공정의 니들 구조그림 언더필 공정의 니들 구조그림 언더필 공정의 니들 구조그림 언더필 공정의 니들 구조31.31.31.31.

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분사 펌프 방식의 언급한 문제점 외에 당면한 또 다른 한계는 솔더 페이스트

와 같은 물성 을 가진 물질을 분사 방식으로 토출(Solder Paste) (Material Property)

할 수 없다는 것이다 특히 솔더 페이스트는 납 성분이 함유된 진득진득한 액상과. ,

고상의 이형물질로 차후 디스펜싱 시스템이 극복해야 할 명확한 한계상황으로 인식

되고 있다 그리고 최근에는 인라인 공정에서 와 같은 초소. SMT 1005, 0603, 0402

형 고밀도 칩 부품 을 기판에 실장하기 위한 칩의 랜드(Chip Components) (Land)

부위의 솔더 페이스트 작업을 위하여 스크린 프린트 를 디스펜싱 시(Screen Printer)

스템으로 대체하여 사용하려는 시도가 활발히 진행 중이다.

구성 및 성능 데이터ⓑ

언더필용 분사 펌프 방식의 헤드 구성과 토출 데이터a.

Note: Weight control data gathered with NAU-8 UF material.ㆍ

그림 플럭스 제트 펌프 헤드 의 구성과 토출 데이터그림 플럭스 제트 펌프 헤드 의 구성과 토출 데이터그림 플럭스 제트 펌프 헤드 의 구성과 토출 데이터그림 플럭스 제트 펌프 헤드 의 구성과 토출 데이터32. (Flux-Jet Pump)32. (Flux-Jet Pump)32. (Flux-Jet Pump)32. (Flux-Jet Pump)

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Flux weightㆍ Flux Thickness

플럭스 분사 과 언더필용 분사 펌프 는 분사 라는(Flux-Jet) (Underfill Jet Pump) (Jet)

원리적인 면에서 동일하지만 아래 그림에서 보듯이 플럭스 분사 방식은 어떤 공간

에 용액을 채운다는 의미가 아니다 그 차이점은 어떤 영역 즉 면적(Space) . , (Area)

안에 일정 두께 의 용액을 도포한다는 의미를 가진다는 면에서(Constant Thickness)

언더필용 분사 펌프 형식과는 기능상 다른 의미를 갖는다.

Parameters

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공기펄스 형식(4) (Air Pulse Type)

원리ⓐ

시간을 이용한 압축방식은 액들을 토출SMA(Surfaced Mount Adhesive)

하기 위한 가장 기본적인 방법으로 간주되고 있고 현재까지도 여전히(Dispensing) ,

고려의 대상이 되고 있다 시간 압력 방식은 필요한 양을 투여하기. / (Time/Pressure)

위하여 접착제 가 충진된 시린지 에 일정한 시간동안 적절한 압(Adhesive) (Syringe)

력을 가하여 작동하게 하는 것이다 시간 압력 방식은 작업성 과 세척작. / (Workability)

업 이 단순하고 경제적인 반면 시린지 내의 높이가 변해감에 따라 압력(Clean-up) ,

이 변화하므로 도트 의 반복성 이 떨어지고 작업 속도의 향상에, (Dot) (Repeatability)

그 한계를 드러내는 단점이 상존한다.

그림 공기 펄스 방식의 개요그림 공기 펄스 방식의 개요그림 공기 펄스 방식의 개요그림 공기 펄스 방식의 개요33.33.33.33.

용액 실린지에 직접 제어하고자 하는 압력이 가해지고 토출량은 시간과 니들 크기

에 의해 결정된다 장점으로는 토출 방법이 간단하고 경제적이다 반(Needle Size) . .

면에 단점은 압력 사이클 에 의해 용액이 가열되어 점도의 변화가(Pressure Cycle)

발생하는 것이다 상기의 그림에 나타낸 바와 같이 용액의 실린지 잔량의 변화에.

기인하여 나타나는 공기의 압축성의 변화가 공기펄스 의 부정확한 응답(Air Pulse)

을 초래하여 용액의 토출량이 일정하지 않고 변한다는 것이(Uncertain Response)

다 다음의 두 그림은 당사에서 특허한 출원 공기펄스 방식의 헤드로. (Air Pulse) 3-

헤드 방식과 헤드 방식이 있다2- .

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그림그림그림그림 34. Air Pulse Type Dispensing head34. Air Pulse Type Dispensing head34. Air Pulse Type Dispensing head34. Air Pulse Type Dispensing head

갠트리 시스템갠트리 시스템갠트리 시스템갠트리 시스템5. X-Y (Gantry System)5. X-Y (Gantry System)5. X-Y (Gantry System)5. X-Y (Gantry System)

갠트리 시스템 개요(a) X-Y

디스펜싱 시스템의 성능은 디스펜싱 헤드에 의해 그 성능과 사양이 결정된다고 해

도 과언이 아니다 특히 디스펜싱 헤드의 성능이 실제 반도체 제조라인과 공. SMT

정라인에서 우수하게 발휘가 가능하려면 헤드의 성능 과 품질(Performance) (Quality)

이 작업의 특성에 맞는 일정한 범위 내에서 높은 정밀도를 유지하여야 한다 이러.

한 요구조건을 충족시키기 위해서는 헤드가 장착되는 디스펜싱 시스템의 전체 골격

을 구성하는 프레임 구조인 갠트리 시스템 의 성능도 헤드 성X-Y (Gantry System)

능에 비례하여 설계 및 제작되어야 한다.

갠트리 시스템은 크게 스테이지 테이블 하X-Y (Gantry) X-Y (Stage), X-Y (Table),

부 프레임 의 세 부분으로 구성된다 하기의 그림은 디스펜서의 주요(Lower Frame) .

골격인 갠트리 시스템을 나타낸 것이다 디스펜싱 시스템은 일반적으로 상부X-Y .

와 하부 구조 로 나뉘어져 있으며 일반적인 구조는 일(Upper and Lower Structure) ,

정한 두께를 가진 평판 이 상 하부 프레임 사이에 삽입되어 볼트 체결(Plate) (Boltㆍ

내지는 용접 으로 결합되는 형태이다 디스펜싱 시스템을 이루Clamping) (Welding) .

는 구조는 상 하 분리형 과 상 하 일체형 구조로 양(Separate Type) (All-in-One)ㆍ ㆍ

분된다 마이크로급 이상의 매우 높은 위치 정밀도를 요구하는 장비를 구성할 때는.

상 하 일체형 프레임구조 로 제작을 하는 것이 최근(All-in-One) (Frame Structure0ㆍ

의 보편화되어 가고 있는 경향이다.

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그림그림그림그림 35. Schematic Diagram of X-Y Gantry Sysem35. Schematic Diagram of X-Y Gantry Sysem35. Schematic Diagram of X-Y Gantry Sysem35. Schematic Diagram of X-Y Gantry Sysem

상기의 그림은 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 시스템의 하부 프레임에 스테이지가X-Y

설치되고 있는 과정을 순차적으로 보이고 있다 갠트리 시스템에서 중요한 역. X-Y

할을 하는 부분 중의 하나가 상부 프레임 구조에 해당하는 스테이지이다 대X-Y .

상 시스템의 성능이 제대로 발휘되기 위해서는 스테이지의 기능이 우수한 특X-Y

성을 보여야 한다 내구성 과 특히 디스펜서 헤드 의 가진. (Durability) (Head)

에 의하여 시스템 전체에 나타나는 진동 에 강건한 구조로 설(Excitation) (Vibration)

계 하고 제작하는 것은 개발하는데 필수적이다 즉 디스펜서 헤드가 스테이. , X-Yㄷ

지의 리니어 가이드 상면을 거동 할 때의 동특성(Behavior) (Dynamic

은 매우 중요한 성능인자 이다Characteristics) (Performance Index) .

스테이지 구성(b) X-Y

스테이지에 사용되는 리니어 구동기 의 구성물은 반도체 제조X-Y