(57)【要約】【課題】パッケージング工程に必要な微細なサイズのバンプ（ｂｕｍｐ）を形成し、ピッチ間隔を微細に制御することができるとともに、微細な半田バンプなどを含む半田パターンを容易に形成することができる半田ペースト吐出装置、それを含むパターニングシステム及びその制御方法を提供する。【解決手段】本発明の半田ペースト吐出装置は、外形をなして、加熱用電熱線２１２を内部に備えたノズルキャップ２１０と、ノズルキャップ２１０により離隔されて囲まれたノズル部２３０と、ノズル部２３０により離隔されて囲まれた吐出プローブ２２０と、ノズルキャップ２１０の上部に微細移動のために備えられた移送部２６０と、を含み、ノズル部２３０と吐出プローブ２２０との間の空間に供給された半田ペーストが吐出プローブ２２０に沿って液滴状に吐出されるものである。【選択図】図２Ａ
2014003263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外形をなして、加熱用電熱線を内部に備えたノズルキャップと、
前記ノズルキャップの内部で前記ノズルキャップにより離隔されて囲まれたノズル部と、
前記ノズル部の内部で前記ノズル部により離隔されて囲まれた吐出プローブと、
前記ノズルキャップの上部に微細移動のために備えられた移送部と、を含み、
前記ノズル部と前記吐出プローブとの間の空間に供給された半田ペーストが、前記吐出プローブに沿って液滴状に吐出される半田ペースト吐出装置。
【請求項２】
前記ノズルキャップは、下部方向に幅が細くなる管筒状に備えられ、前記ノズルキャップと前記ノズル部との間に、非活性ガスが注入されて端部方向に噴射されるガス通路が形成される請求項１に記載の半田ペースト吐出装置。
【請求項３】
前記吐出プローブは、金属材料を用いて端部方向に尖った針状に形成され、前記ノズルキャップの端部の貫通孔から突出されるように備えられる請求項１に記載の半田ペースト吐出装置。
【請求項４】
前記ノズル部は、その内部に前記半田ペーストの温度を検出するための温度検出器を備える請求項１に記載の半田ペースト吐出装置。
【請求項５】
前記移送部は、ピエゾアクチュエータ（ｐｉｅｚｏ−ａｃｔｕａｔｏｒ）またはモータを含む請求項１に記載の半田ペースト吐出装置。
【請求項６】
対象を載置し、電気的極性を有するステージと、
前記対象に半田ペーストを液滴状に吐出する半田ペースト吐出装置と、
前記半田ペーストの貯蔵部から前記半田ペースト吐出装置に前記半田ペーストを供給する加圧部と、
前記半田ペーストの液滴の吐出に関する制御を行う制御部と、
前記制御部に連結され、前記半田ペースト吐出装置に不活性ガスを供給するガスポンプ部と、
前記制御部に連結され、前記半田ペーストの液滴を用いたナノパターニング過程の制御情報をディスプレイするディスプレイ部と、を含むパターニングシステム。
【請求項７】
前記ステージは、前記制御部に連結され、前記半田ペースト吐出装置と反対の電気的極性を有する請求項６に記載のパターニングシステム。
【請求項８】
前記半田ペースト吐出装置は、
外形をなして、加熱用電熱線を内部に備えたノズルキャップと、
前記ノズルキャップにより離隔されて囲まれたノズル部と、
前記ノズル部により離隔されて囲まれた吐出プローブと、
前記ノズルキャップの上部に微細移動のために備えられた移送部と、を含み、
前記加圧部によって前記ノズル部と前記吐出プローブとの間の空間に供給された半田ペーストが、前記加熱用電熱線によって加熱され、前記吐出プローブに沿って液滴状に吐出される請求項６に記載のパターニングシステム。
【請求項９】
前記制御部は、前記吐出プローブに印加される電圧を制御して前記液滴のサイズを制御する請求項８に記載のパターニングシステム。
【請求項１０】
前記制御部は、前記電圧のパルス幅を調節して印加する請求項９に記載のパターニングシステム。
【請求項１１】
前記ノズルキャップは、下部方向に幅が細くなる管筒状に備えられ、前記ガスポンプ部から供給された非活性ガスが前記ノズルキャップと前記ノズル部との間に注入されて端部方向に噴射されるガス通路が形成される請求項８に記載のパターニングシステム。
【請求項１２】
前記吐出プローブは、金属材料を用いて端部方向に尖った針状に形成され、前記ノズルキャップの端部の貫通孔から突出されるように備えられる請求項８に記載のパターニングシステム。
【請求項１３】
前記ノズル部は、その内部に前記半田ペーストの温度を検出するための温度検出器を備える請求項８に記載のパターニングシステム。
【請求項１４】
前記移送部は、ピエゾアクチュエータ（ｐｉｅｚｏ−ａｃｔｕａｔｏｒ）またはモータを含む請求項８に記載のパターニングシステム。
【請求項１５】
制御部により、半田ペースト吐出装置に供給された半田ペーストを溶融状態に変換するための予熱処理を行う段階と、
前記制御部により、前記半田ペースト吐出装置に印加される電圧または不活性ガスを用いて、前記溶融された半田ペーストを微細な液滴状に対象に吐出する段階と、
前記制御部により、前記吐出された微細な液滴によって前記対象に形成されたパターンのサイズが所望のサイズを有するか否かを判断する段階と、
判断結果、前記パターンのサイズが所望のサイズを有しないと、前記制御部により、前記半田ペースト吐出装置に対して修正した吐出条件に基づいて前記半田ペーストを微細な液滴状にさらに吐出する段階と、を含むパターニング制御方法。
【請求項１６】
前記予熱処理を行う段階は、
前記制御部により、前記半田ペースト吐出装置の外形をなすノズルキャップに備えられた加熱用電熱線に電圧を印加して、前記半田ペースト吐出装置に含まれた半田ペーストを溶融状態に変換する請求項１５に記載のパターニング制御方法。
【請求項１７】
前記予熱処理を行う段階は、
前記制御部により、前記対象が載置されたステージと前記半田ペースト吐出装置にそれぞれ電気的極性を印加して、前記対象と前記半田ペースト吐出装置との間に静電気力を発生させる段階を含む請求項１５に記載のパターニング制御方法。
【請求項１８】
前記溶融された半田ペーストを微細な液滴状に対象に吐出する段階は、
前記制御部により、前記半田ペースト吐出装置の吐出プローブに印加される吐出印加電圧（Ｖ）、前記吐出印加電圧（Ｖ）のパルス波形、及び前記吐出プローブと前記対象との間の距離を設定して、前記溶融された半田ペーストを微細な液滴状に吐出する請求項１５に記載のパターニング制御方法。
【請求項１９】
前記吐出印加電圧（Ｖ）は、下記の数式１の範囲を有する数値で印加される請求項１８に記載のパターニング制御方法。
【数１】
2014003263.tif 000005
（γ：溶融された半田ペーストの表面張力［Ｎ／ｍ］、ε０：真空の誘電率［Ｆ／ｍ］、ｄ：吐出プローブの尖った端部の直径、ｈ：吐出プローブと対象との間の距離、ｋ：比例定数）
【請求項２０】
前記溶融された半田ペーストを前記微細な液滴状に対象に吐出する段階は、
前記半田ペースト吐出装置に注入される不活性ガスの噴射圧を用いて、形成中の前記液滴を吐出する請求項１５に記載のパターニング制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半田ペースト吐出装置、それを含むパターニングシステム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半田ペーストは、デバイスをＰＣＢ基板に実装するための半田バンプ（ｓｏｌｄｅｒ  ｂｕｍｐ）を形成するために用いられる核心材料である。通常、半田バンプを形成する方法の例としては、電解メッキ法、インクジェット法、及びスクリーン印刷法などが挙げられる。
【０００３】
そのなかでも、インクジェット法は、プリンターの他にも、ＭＥＭＳ、半導体工程などで幅広く用いられている方法であり、特に、金属インクを用いる回路パターニング工程及び電子パッケージング工程でのバンプ形成過程で非常に重要な役割をしている。
【０００４】
しかし、電子機器の高密度化、小型化、高性能化の要求に応えるべく、特に、ナノパターニング工程を画期的に減らすことができ、バンプのサイズ及びピッチ間隔をナノレベルに微細に制御することができるナノパターニング方法が求められている状況である。
【０００５】
このような要求に応じた従来のナノパターニング技術として、特許文献１に記載されたディップペン（ｄｉｐ−ｐｅｎ）を用いる方式と、ナノインクジェット方式などがある。
【０００６】
しかし、半田ボール（ｓｏｌｄｅｒ  ｂａｌｌ）のように、一定のサイズを有するパターンを形成するには、上記の方式は適していない。
【０００７】
即ち、ディップペンを用いる方式は、チップ（ｔｉｐ）にインクを供給してパターニングする方式であるため、連続的な工程が不可能であり、大量生産が困難である。また、インクジェット方式は、ナノレベルのパターニングは可能であるが、時間が長くかかるという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】韓国公開特許第２０１０−００４３５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上記の問題点を解消するために、半田ペーストを連続的に吐出してパターニング工程を行うことができる半田ペースト吐出装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、上記の問題点を解消するために、半田ペーストを連続的に吐出してパターニング工程を行うことができる半田ペースト吐出装置を含むパターニングシステムを提供することにある。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、上記の問題点を解消するために、半田ペーストを連続的に吐出してパターニング工程を行うことができるパターニング制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一実施例による半田ペースト吐出装置は、外形をなして、加熱用電熱線を内部に備えたノズルキャップと、前記ノズルキャップの内部で前記ノズルキャップにより離隔されて囲まれたノズル部と、前記ノズル部の内部で前記ノズル部により離隔されて囲まれた吐出プローブと、前記ノズルキャップの上部に微細移動のために備えられた移送部と、を含み、前記ノズル部と前記吐出プローブとの間の空間に供給された半田ペーストが前記吐出プローブに沿って液滴状に吐出される。
【００１３】
本発明の一実施例による半田ペースト吐出装置において、前記ノズルキャップは、下部方向に幅が細くなる管筒状に備えられ、前記ノズルキャップと前記ノズル部との間に非活性ガスが注入されて端部方向に噴射されるガス通路が形成される。
【００１４】
本発明の一実施例による半田ペースト吐出装置において、前記吐出プローブは、金属材料を用いて端部方向に尖った針状に形成され、前記ノズルキャップの端部の貫通孔から突出されるように備えられる。
【００１５】
本発明の一実施例による半田ペースト吐出装置において、前記ノズル部は、その内部に前記半田ペーストの温度を検出するための温度検出器を備える。
【００１６】
本発明の一実施例による半田ペースト吐出装置において、前記移送部は、ピエゾアクチュエータ（ｐｉｅｚｏ−ａｃｔｕａｔｏｒ）またはモータを含む。
【００１７】
また、本発明の他の実施例によるパターニングシステムは、対象を載置し、電気的極性を有するステージと、前記対象に半田ペーストを液滴状に吐出する半田ペースト吐出装置と、前記半田ペーストの貯蔵部から前記半田ペースト吐出装置に前記半田ペーストを供給する加圧部と、前記半田ペーストの液滴の吐出に関する制御を行う制御部と、前記制御部に連結され、前記半田ペースト吐出装置に不活性ガスを供給するガスポンプ部と、前記制御部に連結され、前記半田ペーストの液滴を用いたナノパターニング過程の制御情報をディスプレイするディスプレイ部と、を含む。
【００１８】
本発明の他の実施例によるパターニングシステムにおいて、前記ステージは、前記制御部に連結され、前記半田ペースト吐出装置と反対の電気的極性を有する。
【００１９】
本発明の他の実施例によるパターニングシステムにおいて、前記半田ペースト吐出装置は、外形をなして、加熱用電熱線を内部に備えたノズルキャップと、前記ノズルキャップにより離隔されて囲まれたノズル部と、前記ノズル部により離隔されて囲まれた吐出プローブと、前記ノズルキャップの上部に微細移動のために備えられた移送部と、を含み、前記加圧部により前記ノズル部と前記吐出プローブとの間の空間に供給された半田ペーストが前記加熱用電熱線によって加熱され、前記吐出プローブに沿って液滴状に吐出される。
【００２０】
本発明の他の実施例によるパターニングシステムにおいて、前記制御部は、前記吐出プローブに印加される電圧を制御して前記液滴のサイズを制御する。
【００２１】
本発明の他の実施例によるパターニングシステムにおいて、前記制御部は、前記電圧のパルス幅を調節して印加する。
【００２２】
本発明の他の実施例によるパターニングシステムにおいて、前記ノズルキャップは、下部方向に幅が細くなる管筒状に備えられ、前記ガスポンプ部から供給された非活性ガスが前記ノズルキャップと前記ノズル部との間に注入されて端部方向に噴射されるガス通路が形成される。
【００２３】
本発明の他の実施例によるパターニングシステムにおいて、前記吐出プローブは、金属材料を用いて端部方向に尖った針状に形成され、前記ノズルキャップの端部の貫通孔から突出されるように備えられる。
【００２４】
本発明の他の実施例によるパターニングシステムにおいて、前記ノズル部は、その内部に前記半田ペーストの温度を検出するための温度検出器を備える。
【００２５】
また、本発明のさらに他の実施例によるパターニング制御方法は、制御部により、半田ペースト吐出装置に供給された半田ペーストを溶融状態に変換するための予熱処理を行う段階と、前記制御部により、前記半田ペースト吐出装置に印加される電圧または不活性ガスを用いて、前記溶融された半田ペーストを微細な液滴状に対象に吐出する段階と、前記制御部により、前記吐出された微細な液滴によって前記対象に形成されたパターンのサイズが所望のサイズを有するか否かを判断する段階と、判断結果、前記パターンのサイズが所望のサイズを有しないと、前記制御部により、前記半田ペースト吐出装置に対して修正した吐出条件に基づいて前記半田ペーストを微細な液滴状にさらに吐出する段階と、を含む。
【００２６】
本発明のさらに他の実施例によるパターニング制御方法において、前記予熱処理を行う段階は、前記制御部により、前記対象が載置されたステージと前記半田ペースト吐出装置にそれぞれ電気的極性を印加して、前記対象と前記半田ペースト吐出装置との間に静電気力を発生させる段階を含む。
【００２７】
本発明のさらに他の実施例によるパターニング制御方法において、前記予熱処理を行う段階は、前記制御部により、前記半田ペースト吐出装置の外形をなすノズルキャップに備えられた加熱用電熱線に電圧を印加して、前記半田ペースト吐出装置に含まれた半田ペーストを溶融状態に変換する。
【００２８】
本発明のさらに他の実施例によるパターニング制御方法において、前記溶融された半田ペーストを微細な液滴状に対象に吐出する段階は、前記制御部により、前記半田ペースト吐出装置の吐出プローブに印加される吐出印加電圧（Ｖ）、前記吐出印加電圧（Ｖ）のパルス波形、及び前記吐出プローブと前記対象との間の距離を設定して、前記溶融された半田ペーストを微細な液滴状に吐出する。
【００２９】
本発明のさらに他の実施例によるパターニング制御方法において、前記吐出印加電圧（Ｖ）は、下記の数式１の範囲を有する数値で印字される。
【００３０】
【数１】
2014003263.tif 000003
【００３１】
（γ：溶融された半田ペーストの表面張力［Ｎ／ｍ］、ε０：真空の誘電率［Ｆ／ｍ］、ｄ：吐出プローブの尖った端部の直径、ｈ：吐出プローブと対象との間の距離、ｋ：比例定数）
【００３２】
本発明のさらに他の実施例によるパターニング制御方法において、前記溶融された半田ペーストを微細な液滴状に対象に吐出する段階は、前記半田ペースト吐出装置に注入される不活性ガスの噴射圧を用いて、形成中の前記液滴を吐出する。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によるパターニングシステムは、半田ペースト吐出装置を用いて半田ペーストを微細な液滴に形成して安定して吐出することにより、パッケージング工程に必要な微細なサイズのバンプ（ｂｕｍｐ）を形成し、ピッチ間隔を微細に制御することができる効果がある。
【００３４】
本発明によるパターニング制御方法は、半田ペースト吐出装置に印加される吐出印加電圧（Ｖ）を用いて半田ペーストを微細な液滴のサイズに調節して吐出することにより、微細な半田バンプなどを含む半田パターンを容易に形成することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施例による半田ペースト吐出装置を含むパターニングシステムを概略的に示した構成図である。
【図２Ａ】本発明の一実施例による半田ペースト吐出装置の動作原理を説明するための例示図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施例による半田ペースト吐出装置のノズル部の断面図である。
【図３】本発明の一実施例による半田ペースト吐出装置のノズルキャップの下面図である。
【図４】半田ペーストを吐出してパターニング工程を行うための本発明の他の実施例によるパターニング制御方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「一面」、「他面」、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。
【００３７】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例による半田ペースト吐出装置を含むパターニングシステムを概略的に示した構成図であり、図２Ａは、本発明の一実施例による半田ペースト吐出装置の動作原理を説明するための例示図であり、図２Ｂは、本発明の一実施例による半田ペースト吐出装置のノズル部の断面図であり、図３は、本発明の一実施例による半田ペースト吐出装置のノズルキャップの下面図である。
【００３８】
ここで、本発明の一実施例によるパターニングシステムを説明するにあたり、半田ペーストをプリント回路基板などの対象に半田バンプでパターニングすることを例に取って説明するが、これに限定されず、伝導性ペーストを用いてナノレベルの伝導性パターンを含む様々なナノパターンを基板などに形成することもできる。
【００３９】
図１に図示されたように、本発明の一実施例によるパターニングシステムは、プリント回路基板などの対象１１０を載置し、電気的極性を有するステージ１００と、半田ペースト吐出装置２００と、貯蔵部４００から半田ペースト吐出装置２００に半田ペースト４１０を供給する加圧部３００と、半田ペーストの吐出に関する全体的な制御を行う制御部５００と、制御部５００に連結され、半田ペースト吐出装置２００に不活性ガスを供給するガスポンプ部６００と、制御部５００に連結され、ナノパターニング過程の制御情報をディスプレイするディスプレイ部７００と、を含む。
【００４０】
半田ペースト吐出装置２００は、制御部５００の制御により、加圧部３００によって供給された貯蔵部４００の半田ペースト４１０が、静電気力によって吐出プローブ２２０の端部で微細な液滴に形成される。このように形成された半田ペースト４１０の微細な液滴は、静電気力または不活性ガスによって対象１１０に吐出することができる。
【００４１】
具体的には、半田ペースト吐出装置２００は、外形をなして、加熱用電熱線２１２が内部に巻取されたノズルキャップ２１０と、ノズルキャップ２１０の内部にガス通路２５０が形成されるように、ノズルキャップ２１０の内側に離隔されて形成されたノズル部２３０と、ノズル部２３０によって囲まれた吐出プローブ２２０と、ノズルキャップ２１０の上部に微細移動のために備えられた移送部２６０と、を含むものである。
【００４２】
ノズルキャップ２１０は、図２Ａに図示されたように、円筒状の外形をなしてノズル部２３０を離隔して囲んでおり、端部方向に幅が細くなる管筒状に備えられて、ノズル部２３０との間にガス通路２５０が形成される。また、ノズルキャップ２１０は、その内部に加熱用電熱線２１２を備えるため、貫通孔２１１を縁の内部に沿って端部まで形成する。加熱用電熱線２１２をこのような貫通孔２１１に備え、加熱用電熱線２１２の電気的加熱によって、ノズルキャップ２１０は、発熱機能を遂行することができる。
【００４３】
従って、ノズルキャップ２１０は、高温により変形されない耐熱性を有し、半田ペーストが付着し難い材料として、例えば、Ａｌ、ステンレスなどの金属材料、セラミック材料、またはプラスチックなどの高分子材料で形成することができる。
【００４４】
このようなノズルキャップ２１０の発熱作用により、ノズル部２３０に含まれた半田ペースト４１０を加熱して、半田ペースト４１０を溶融状態に変化させることができる。
【００４５】
ノズル部２３０は、内部に形成された吐出プローブ２２０を囲んでおり、その間の空間に加圧部３００によって供給された半田ペースト４１０を溜めて、前記半田ペースト４１０を吐出プローブ２２０の端部方向に誘導する。この際、ノズル部２３０と吐出プローブ２２０との間の空間に溜められた半田ペースト４１０は、ノズルキャップ２１０の発熱作用により、溶融状態で吐出プローブ２２０の端部方向に円滑に流動することができる。
【００４６】
また、ノズル部２３０は、その内部に、半田ペースト４１０の溶融温度を検出するために、例えば、白金抵抗温度計、熱電対（ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ）、赤外線温度計などの温度検出器を備えることができる。
【００４７】
吐出プローブ２２０は、金属材料からなり、ノズル部２３０の内部で端部が尖った針状に形成される。このような構造の吐出プローブ２２０は、ノズル部２３０の端部の貫通孔を経て、ノズルキャップ２１０の端部の貫通孔から突出されるように備えることができる。
【００４８】
図２Ａに図示されたように、このような吐出プローブ２２０に、ステージ１００の極性と反対の極性を印加することにより電場を形成し、溶融された半田ペースト４１０が電場によって吐出プローブ２２０の表面に沿って流れると、図２Ｂに図示されたように、吐出プローブ２２０の端部で電荷を有する微細な液滴４１１が形成される。
【００４９】
この際、微細な液滴４１１の蒸発を最小化するために、図３に図示された吐出プローブ２２０とノズルキャップ２１０との間の離隔間隔Ｌを最小化することにより、吐出プローブ２２０の表面に沿って流れる半田ペースト４１０の蒸発を最小化することができる。
【００５０】
このような微細な液滴４１１は、吐出プローブ２２０に印加される電圧またはガス通路２５０を経て噴射される不活性ガスによって、対象１１０に吐出される。
【００５１】
ここで、吐出プローブ２２０の端部がサブマイクロ単位またはナノ単位に小さくなると、静電気力によって電界強度が強くなり、低電圧でも液滴４１１の吐出が容易になる。
【００５２】
また、吐出プローブ２２０と対象１１０との間に形成された静電気力により、液滴４１１が対象１１０に吐出される際に安定した軌跡の吐出直進性を得ることができるため、吐出された液滴４１１の着弾位置の精度を向上することができる。
【００５３】
従って、このような吐出プローブ２２０により、微細な液滴４１１の形成及び安定した液滴吐出が可能となるため、パッケージング工程に必要な微細なサイズのバンプ（ｂｕｍｐ）を形成し、ピッチ間隔を微細に制御することができる。
【００５４】
移送部２６０は、制御部５００に連結され、Ｘ−Ｙ−Ｚ軸に移動するピエゾアクチュエータ（ｐｉｅｚｏ−ａｃｔｕａｔｏｒ）またはモータを含むことが好ましく、移動長さの微細制御が可能なピエゾアクチュエータを用いることがより好ましい。
【００５５】
制御部５００は、パターニングシステムを構成する構成要素にそれぞれ連結され、ナノパターニング過程を全体的に制御する。特に、制御部５００は、半田ペースト吐出装置２００を用いて半田ペースト４１０の微細な液滴４１１を形成し、設定されたサイズの微細な液滴４１１を、対象１１０に吐出する過程を制御することができる。
【００５６】
このように構成された本発明の一実施例によるパターニングシステムは、ノズル部２３０から吐出プローブ２２０を経て半田ペースト４１０の液滴４１１が吐出される際に、ノズル部２３０を囲むノズルキャップ２１０により、粘性を有する半田ペースト４１０を溶融温度以上に維持し、吐出プローブ２２０の常温大気接触面を最小化することにより、半田ペースト４１０の温度減少及びノズル部２３０の吐出詰りなどを防止することができる。
【００５７】
また、本発明の一実施例によるパターニングシステムは、ガスポンプ部６００により、ノズルキャップ２１０とノズル部２３０との間に形成されたガス通路２５０に、窒素、アルゴンなどの不活性ガスを注入噴射することで、加熱による気体発生、蒸発、酸化などによる半田ペースト４１０の組成変化を防止することができる。
【００５８】
また、本発明の一実施例によるパターニングシステムは、吐出プローブ２２０とノズルキャップ２１０との間の離隔間隔を最小化することで、吐出プローブ２２０の表面に沿って流れる半田ペースト４１０の蒸発を最小化することができる。
【００５９】
以下、半田ペーストを吐出してパターニング工程を行うための本発明の他の実施例によるパターニング制御方法を図４を参照して説明する。
【００６０】
図４は、半田ペーストを吐出してパターニング工程を行うための本発明の他の実施例によるパターニング制御方法を説明するためのフローチャートである。
【００６１】
本発明の他の実施例によるパターニング制御方法は、まず、半田ペースト４１０を溶融状態に変換するための予熱処理を行う（Ｓ４１０）。
【００６２】
具体的には、制御部５００は、ノズルキャップ２１０に備えられた加熱用電熱線２１２に電圧を印加することにより、吐出プローブ２２０とノズル部２３０との間に含まれた半田ペースト４１０を溶融状態に予熱することができる。
【００６３】
この際、制御部５００は、プリント回路基板などの対象１１０が載置されたステージ１００と吐出プローブ２２０にそれぞれ電気的極性を印加することにより、対象１１０と吐出プローブ２２０との間に静電気力を発生させることができる。
【００６４】
これにより、吐出プローブ２２０の端部に形成される半田ペースト４１０の微細な液滴４１１が電荷を有するようになり、制御部５００は、吐出プローブ２２０に印加される電圧（以下、吐出印加電圧という）またはガス通路２５０に注入される不活性ガスを用いて、微細な液滴４１１を対象１１０に吐出する（Ｓ４２０）。
【００６５】
具体的には、吐出プローブ２２０に印加される吐出印加電圧（Ｖ）は、下記の数式１の関係を有して制御されて印加される。
【００６６】
【数２】
2014003263.tif 000004
【００６７】
（γ：溶融された半田ペーストの表面張力［Ｎ／ｍ］、ε０：真空の誘電率［Ｆ／ｍ］、ｄ：吐出プローブの尖った端部の直径、ｈ：吐出プローブと対象との間の距離、ｋ：比例定数）
【００６８】
前記数式１において、左側の項は電極間の電界を用いて一般的に液滴吐出を行う場合の最低吐出電圧を示し、右側の項は本発明の他の実施例による最低吐出電圧を示したものである。
【００６９】
吐出プローブの尖った端部に電界が集中する効果を考慮して、前記数式１で、吐出プローブ２２０の尖った端部の直径（ｄ）が減少するにつれて吐出印加電圧（Ｖ）が比例して低くなることが分かり、このような特徴により、低い吐出印加電圧（Ｖ）でも微細な液滴４１１の吐出が可能であるということが分かる。
【００７０】
また、液滴４１１のサイズは、吐出電圧のパルス幅によって制御することができるため、液滴４１１の形成過程中に、単一パルス波形の電圧を時間差をおいてプローブに印加すると、形成中の液滴４１１のサイズを微細に調節して吐出することができる。
【００７１】
または、選択的に、ガス通路２５０に注入される不活性ガスの噴射圧を用いて、形成中の液滴４１１を吐出することもできる。
【００７２】
微細な液滴４１１を対象１１０に吐出した後、吐出された液滴４１１によって対象１１０に形成された半田パターンのサイズが所望のサイズを有するか否かを判断する（Ｓ４３０）。
【００７３】
例えば、半田パターンのサイズが所望のサイズを有するか否かを判断するために、制御部５００は、別に連結された撮像装置（不図示）により、対象１１０に形成された半田パターンのイメージ情報を分析することで、半田パターンのサイズがナノ単位の所望のサイズを有するか否かを判断することができる。
【００７４】
半田パターンのサイズが所望のサイズを有していないと判断されると、制御部５００は、数式１に基づいて吐出条件を修正し、所望のサイズの半田パターンを形成するための微細な液滴を吐出する（Ｓ４４０）。
【００７５】
即ち、制御部５００は、吐出プローブ２２０に印加される吐出印加電圧、吐出プローブと対象との間の距離（ｈ）、吐出印加電圧の単一パルス波形などを含む吐出条件を修正して、所望のサイズの半田パターンを形成するための微細な液滴４１１を吐出することができる。
【００７６】
特に、制御部５００は、吐出印加電圧の単一パルス波形で時間差を調整して、微細な液滴４１１のサイズを微細に調整することにより、半田パターンを所望のサイズに形成することができる。
【００７７】
所望のサイズの半田パターンを形成するための微細な液滴を吐出することにより、制御部５００は、移送部２６０で半田ペースト吐出装置２００を微細に移動させながら微細な液滴４１１の吐出を継続して進行して、半田バンプなどを含む半田パターンの形成工程を行う（Ｓ４５０）。
【００７８】
これにより、本発明の他の実施例によるパターニング制御方法は、半田ペースト吐出装置２００を用いて微細な液滴４１１のサイズを調節することにより、サブマイクロ単位またはナノ単位の微細な半田バンプなどを含む半田パターンを容易に形成することができる。
【００７９】
従って、本発明の他の実施例によるパターニング制御方法は、吐出プローブ２２０によりナノ単位の微細な液滴４１１を形成し、微細な液滴４１１を安定して吐出するため、パッケージング工程に必要な微細サイズの半田バンプを形成し、ピッチ間隔を微細に制御することができる。
【００８０】
以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。
【００８１】
本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、半田ペースト吐出装置、それを含むパターニングシステム及びその制御方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１００  ステージ
１１０  対象
２００  半田ペースト吐出装置
２１０  ノズルキャップ
２１１  貫通孔
２１２  加熱用電熱線
２２０  吐出プローブ
２３０  ノズル部
２５０  ガス通路
２６０  移送部
３００  加圧部
４００  貯蔵部
４１０  半田ペースト
４１１  液滴
５００  制御部
６００  ガスポンプ部
７００  ディスプレイ部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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