JP2015082654A - コイニング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、コイニング装置に関する。【解決手段】本発明によるコイニング装置は、印刷回路基板上に形成された半田バンプを加圧して平坦化させる上部ヘッドと、前記上部ヘッドの上面を加圧する加圧部と、前記上部ヘッドと加圧部とを連結し、前記上部ヘッドの移動を制御する昇降部と、を含み、これを用いて半田バンプを平坦化せると、印刷回路基板の反りを減少させることができ、平坦化された半田付けの品質を向上させることができる効果がある。【選択図】図１

Description

本発明は、コイニング装置に関し、より詳細には、半田バンプを平坦化する工程中に生じるバンプの損傷を減少させることができるコイニング装置に関する。

コンピュータ、ノートパソコン、携帯電話などの記憶容量の増加に伴い、大容量のラム（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びフラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ）等のチップの容量は増大しているが、パッケージは小型化する傾向にある。

このパッケージのサイズを減少させるための方法として、同一の記憶容量のチップを用いながらも、パッケージのサイズ及び厚さを最小化することができるフリップチップパッケージ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ Ｐａｃｋａｇｅ）に関する研究が活発に行われている。

フリップチップパッケージ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ Ｐａｃｋａｇｅ）に含まれる印刷回路基板は、半導体チップまたはマザーボード等のような部品と接続（例えば、フリップチップ接続）される端子であって、半田バンプを含む。

半田バンプを形成するためには、スクリーン印刷、ディスペンシング、インクジェット等の方法によりパッドの上面に導電性ペーストを塗布した後、リフロー工程を行う方法、または小型の半田ボールを付着する等の多様な方法を利用する。

この際、バンプの表面は、半田バンプに形成された表面張力により球状に形成されるが、この球状の半田バンプにより、半導体チップ及びその他の素子を実装する際に接触不良が発生する恐れがある。

このような問題点を解消するために、半田バンプの高さを均一にさせ、チップの半田バンプと印刷回路基板の半田バンプとの間のミスマッチを減少させるためのコイニング工程を行うことにより、半導体チップの実装における信頼性を高めることができた。

しかし、コイニング装置と半田バンプとを分離する過程で、半田バンプの一部が粘性によってコイニング装置に付いてしまったり、応力により印刷回路基板の反りが発生する等の問題点があった。

特開２０１２-０９９７１９号公報

したがって、本発明は、従来のコイニング装置における上記の諸短所及び問題点を解決するためになされたものであって、半田バンプを加圧する上部ヘッドに傾斜を付与する昇降部を備えることで、コイニング後に半田バンプと上部ヘッドとを分離する段階で発生する半田バンプの損傷を防止させたコイニング装置を提供することをその目的とする。

本発明の上記の目的を達成するために、印刷回路基板上に形成された半田バンプを加圧して平坦化させる上部ヘッドと、前記上部ヘッドの上面を加圧する加圧部と、前記上部ヘッドと加圧部とを連結し、前記上部ヘッドの移動を制御する昇降部と、を含むコイニング装置を提供する。

この際、前記昇降部には、前記上部ヘッドの位置を制御するシリンダが結合されることができる。

また、前記印刷回路基板は下部ヘッドの上面に密着結合されることができる。

また、前記昇降部は、前記シリンダの高さを調節するステッピングモータで構成されることができる。

一方、本発明の上記の目的を達成するために、印刷回路基板上に形成された半田バンプを加圧して平坦化させる上部ヘッドと、前記上部ヘッドの上面を加圧する加圧部と、前記上部ヘッドと加圧部とを連結し、前記上部ヘッドの移動を制御する昇降部と、を含み、前記上部ヘッドの一側が前記加圧部と連結される、コイニング装置を提供する。

この際、前記昇降部は第１シリンダ及び第２シリンダにより前記上部ヘッドの位置を制御し、前記第１シリンダは、前記昇降部の上部に形成された第１ストッパにより固定されることができる。

また、前記第２シリンダは、移動が可能であるように、昇降部の上側に第２ストッパが離隔形成されることができる。

また、前記印刷回路基板は下部ヘッドの上面に密着結合されることができる。

上述したように、本発明によるコイニング装置は、半田バンプを加圧する上部ヘッドに傾斜を付与する昇降部を備えることにより、コイニング後に半田バンプと上部ヘッドとを分離する段階で応力により発生する半田バンプの損傷を防止することができる長所がある。

また、本発明は、上部ヘッドと印刷回路基板とが一度に分離されず、徐々に分離されるため、応力が分散されて印刷回路基板の反りが防止されるという利点がある。

本発明の一実施形態によるコイニング装置の断面図である。 図１のコイニング装置を用いて半田バンプを加圧する状態を示す図面である。 本発明によるコイニング装置を用いたコイニング工程を示す工程フロー図である。 本発明によるコイニング装置を用いたコイニング工程を示す工程フロー図である。 本発明によるコイニング装置を用いたコイニング工程を示す工程フロー図である。 本発明によるコイニング装置を用いたコイニング工程を示す工程フロー図である。 本発明によるコイニング装置を用いたコイニング工程を示す工程フロー図である。

本発明の利点及び特徴、そしてそれらを果たす方法は、添付図面とともに詳細に後述される実施形態を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されず、相異なる多様な形態で具現されることができる。本実施形態は、本発明の開示が完全になるようにするとともに、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に伝達するために提供されることができる。

本明細書で用いられる用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定しようとするものではない。本明細書で、単数型は文句で特別に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／または「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された構成要素、段階、動作及び／または素子は一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／または素子の存在または追加を排除しない。

図１は本発明の一実施形態によるコイニング装置１００の断面図である。図示されたように、本発明によるコイニング装置１００は、印刷回路基板１２１の半田バンプ１２２に接触されてバンプを加圧する上部ヘッド１１０と、上部ヘッド１１０に外力を伝達する加圧部１４０と、加圧部１４０の側面に形成され、上部ヘッド１１０と加圧部１４０とを連結する昇降部１３０と、で構成されることができる。

印刷回路基板１２１に実装された半田バンプ（ｓｏｌｄｅｒ ｂｕｍｐ）１２２は、高温の熱が加えられるリフロー工程及びデフラックス工程等を経ることができ、半田バンプ１２２自体に形成された表面張力によって球状となることができる。

この際、半導体チップが半田バンプ１２２に実装される際に、球状の半田バンプ１２２の湾曲部に接合されて空き空間に連結されると、半導体チップと半田バンプ１２２とが接触不良により電気的に連結されず、フリップチップパッケージが正常に動作できなくなる。

この半田バンプ１２２の接触率を向上させるために、半田バンプ１２２を加圧して平坦化させることで、半田バンプ１２２の上部が平らなフラット（ｆｌａｔ）状の半田バンプ１２２とし、フラット状の半田バンプ１２２が全体的に均一に形成されるように半田バンプ１２２を水平に加圧する構成を採用することができる。

上部ヘッド１１０は、下方に駆動して半田バンプ１２２を加圧することで半田バンプ１２２を平坦化させることができ、さらに上方に駆動して、平坦化された半田バンプ１２２から分離されることができる。

板状の上部ヘッド１１０の両端部には、第１シリンダ１３１及び第２シリンダ１３２が連結されることができ、このシリンダを上下移動させて上部ヘッド１１０の位置を変更させることで、上部ヘッド１１０を傾斜させることができる。また、シリンダは昇降部１３０に連結され、加圧部１４０により形成された外力がシリンダに伝達されることができる。

シリンダは、上部ヘッド１１０の両側に形成されて同時にまたは順に動作することができ、上部ヘッド１１０が水平に半田バンプ１２２を加圧するのではなく、上部ヘッド１１０に傾斜が付与された状態で下方に駆動して、半田バンプ１２２と徐々に水平をなすように接触されることができる。

したがって、上部ヘッド１１０の全体が同時に半田バンプ１２２と接触されるのではなく、上部ヘッド１１０が徐々に水平をなすように接触されるため、半田バンプ１２２に加えられる圧力が分散されることができる。これにより、半田バンプ１２２の不良が減少されることができる。

加圧部１４０は、印刷回路基板１２１の上部から下方に垂直下降する方式で半田バンプ１２２を平坦化させるため、コイニング装置１００を駆動させるための駆動部（不図示）が連結されることができる。

加圧部１４０が下方に駆動して、半田バンプ１２２の一方側に傾斜された上部ヘッド１１０が接触されると、半田バンプ１２２の他側に対応するシリンダの高さを調整することで、上部ヘッド１１０を水平にすることができる。

この際、昇降部１３０は、加圧部１４０が下降して上部ヘッドの一方側が半田バンプに接触されると、第１シリンダ１３１を上方に移動させ、第２シリンダ１３２を下方に移動させることができる制御部（不図示）をさらに含むことができる。

即ち、制御部は、加圧部１４０が下方に移動する際に、上部ヘッド１１０の一方側が半田バンプ１２２と接触されたことを検知すると、接触部に隣接したシリンダの動作を停止させ、まだ接触されていないシリンダ（図面では第１シリンダ１３１）が半田バンプ１２２と接触されるまで加圧部１４０の下方への駆動速度に応じて、上部ヘッド１１０が水平をなすように制御することができる。

この際、制御部は、加圧部１４０と上部ヘッド１１０とが密着結合した状態になると、昇降部１３０の動作を停止させ、加圧部１４０を下方に駆動させることで、平坦化工程を行うことができる。この際、印刷回路基板１２１は下部ヘッド１２０の上面に密着結合されて、半田バンプ１２２の平坦化過程を経ても反りが発生しない。

また、印刷回路基板１２１の移動を防止するために、印刷回路基板１２１の四方にはクランプなどの固定手段が設けられることができる。

加圧部１４０が下方に駆動して上部ヘッド１１０の一方側が印刷回路基板１２１の半田バンプ１２２に接触される際に、シリンダの上下移動を制御することで半田バンプ１２２に接触される面を徐々に増大させることができる。これにより、半田バンプ１２２に作用する圧力が大きくないため、半田バンプ１２２の損傷を防止することができる。

または、加圧部１４０が次第に下降して、傾斜された上部ヘッド１１０が半田バンプ１２２に接触されると、加圧部１４０の下降を止め、第２シリンダ１３２を下降駆動させることで、上部ヘッド１１０と半田バンプ１２２とが次第に接合されることができる。

上部ヘッド１１０が半田バンプ１２２の上面で水平をなして接触されたことが確認されると、さらに加圧部１４０を下降駆動させて半田バンプ１２２の平坦化工程を行うことができる。また、加圧部１４０は加熱装置を含むことができる。これにより、半田バンプに適切な熱を加えて、半田バンプをより容易に平坦化させることができる。

一方、昇降部１３０はステッピングモータ（ｓｔｅｐｐｉｎｇ ｍｏｔｏｒ）により動作することができる。ステッピングモータは回転角度を正確に制御することができるため、シリンダの高さを調節することで上部ヘッド１１０の高さを制御することができ、上下シリンダの高さを異ならせて上部ヘッド１１０を半田バンプ１２２に接触させることができる。

ステッピングモータは左右を個別的に制御することができるため、左右シリンダの高さを異ならせて上部ヘッド１１０を傾斜させることができる。また、上部ヘッド１１０の一方側が半田バンプ１２２と接触されると、第２シリンダ１３２の移動速度に応じてステッピングモータの回転を制御することにより加圧部１４０の下降速度を制御すると、上部ヘッド１１０の傾斜が減少されながら半田バンプ１２２と水平に接触されることができる。

加圧部１４０の側面に結合された昇降部１３０は、シリンダの上下駆動を制御する手段であることができ、シリンダは、シリンダの下端部の締結具１３５により上部ヘッド１１０の両端と結合されることができる。締結具１３５は、蝶番やヒンジのように軸を有して回転可能に設けられる。

一方、昇降部１３０にはシリンダが垂直に貫通することができ、昇降部１３０に貫通結合されるシリンダには、上部ヘッド１１０の一方側が加圧部１４０に接することができるように、昇降部１３０の上端に結合されて第１シリンダ１３１の移動を防止する第１ストッパ１３３が形成されることができる。

その反対側に形成された第２シリンダ１３２には、上下駆動が可能であるように第２シリンダ１３２の上端に第２ストッパ１３４が形成されることができる。図１は、待機状態のコイニング装置１００であり、重力によって上部ヘッド１１０が下方に移動されて傾斜された状態であって、第２ストッパ１３４がシリンダの上部に結合されて、上部ヘッド１１０に所定の傾斜が形成されている。

また、図２は半田バンプ１２２の平坦化工程中のコイニング装置１００の断面図であり、上部ヘッド１１０と加圧部１４０とが接触して上部ヘッド１１０が水平をなした状態であって、右側のシリンダが上昇した状態である。この際、第２ストッパ１３４が第１ストッパ１３３より高く形成されているため、第２シリンダ１３２のみが上下移動することができる。

半田バンプ１２２の平坦化工程が完了した後、コイニング装置１００と半田バンプ１２２とを分離するために加圧部１４０を上方に駆動させると、第１シリンダ１３１が第１ストッパ１３３により固定されているため、左側の上部ヘッド１１０は直ちに半田バンプ１２２から分離されることができるが、右側の上部ヘッド１１０は、昇降部１３０の上部から第２ストッパ１３４までの距離ｄに該当するシリンダの長さだけ加圧部１４０が上昇するまで半田バンプ１２２に接触されていることができる。

即ち、ストッパは、シリンダの高さを可変させるためにシリンダの上側に結合されるものであって、上部ヘッド１１０を傾斜させるために、左右シリンダにおけるストッパの高さが互いに異なって形成されることができる。

第１シリンダ１３１は、上部ヘッド１１０が加圧部１４０に接触されるように、第１ストッパ１３３が低く形成されることができる。第１シリンダ１３１は、昇降部１３０の上部に形成された第１ストッパ１３３により固定されて移動できなくなる。

また、第２シリンダ１３２は、シリンダが移動できる可変範囲が形成されて上部ヘッド１１０を傾斜させることができるように、第２ストッパ１３４が第１ストッパ１３３より上部に形成されることができる。即ち、上部ヘッド１１０が傾斜して形成される加圧部１４０との間の最大距離が、加圧部１４０と上部ヘッド１１０とが接触されて水平をなすときの第２昇降部１３０と第２ストッパ１３４との間の距離ｄと同一である。

加圧部１４０が上昇するほど上部ヘッド１１０は徐々に傾斜して、上部ヘッド１１０と半田バンプ１２２とが順次に分離されるため、半田バンプ１２２と上部ヘッド１１０に形成された引張力を分散させることができる。したがって、上部ヘッド１１０と半田バンプ１２２との間の反発力が減少して、半田バンプ１２２の損傷を著しく減少させることができる。

加圧部１４０が十分に上方に駆動して半田バンプ１２２から分離されると、上部ヘッド１１０は、最初の待機状態と同様に傾斜した状態で、次の平坦化工程を行うことができる。

傾斜された上部ヘッド１１０を用いると、半田バンプ１２２から分離される際に半田バンプ１２２の一部が付く現象がないため、上部ヘッド１１０のクリーニング工程が不要であって、直ちに他の半田バンプ１２２の平坦化工程に投入することができるため、印刷回路基板１２１の製造工程を短縮させることができる。

以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、上述の内容は本発明の好ましい実施形態を示して説明するものに過ぎず、本発明は多様な他の組合、変更及び環境で用いることができる。即ち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、述べた開示内容と均等な範囲及び／または当業界の技術または知識の範囲内で変更または修正が可能である。上述の実施形態は本発明を実施するにおいて最善の状態を説明するためのものであり、本発明のような他の発明を用いるにおいて当業界に公知された他の状態での実施、そして発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。従って、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではない。また、添付された請求範囲は他の実施状態も含むと解釈されるべきであろう。

１００ コイニング装置
１１０ 上部ヘッド
１２０ 下部ヘッド
１２１ 印刷回路基板
１２２ 半田バンプ
１３０ 昇降部
１３１ 第１シリンダ
１３２ 第２シリンダ
１３３ 第１ストッパ
１３４ 第２ストッパ
１３５ 締結具
１４０ 加圧部

Claims (8)

1. 印刷回路基板上に形成された半田バンプを加圧して平坦化させる上部ヘッドと、
   前記上部ヘッドの上面を加圧する加圧部と、
   前記上部ヘッドと前記加圧部とを連結し、前記上部ヘッドの移動を制御する昇降部と、を含むコイニング装置。
2. 前記昇降部には、前記上部ヘッドの位置を制御するシリンダが結合されている、請求項１に記載のコイニング装置。
3. 前記印刷回路基板は下部ヘッドの上面に密着結合される、請求項１または２に記載のコイニング装置。
4. 前記昇降部は、前記シリンダの高さを調節するステッピングモータで構成される、請求項２に記載のコイニング装置。
5. 印刷回路基板上に形成された半田バンプを加圧して平坦化させる上部ヘッドと、
   前記上部ヘッドの上面を加圧する加圧部と、
   前記上部ヘッドと加圧部とを連結し、前記上部ヘッドの移動を制御する昇降部と、を含み、
   前記上部ヘッドの一方側が前記加圧部と連結される、コイニング装置。
6. 前記昇降部は第１シリンダ及び第２シリンダにより前記上部ヘッドの位置を制御し、前記第１シリンダは、前記昇降部の上部に形成された第１ストッパにより固定される、請求項５に記載のコイニング装置。
7. 前記第２シリンダは、移動が可能であるように、前記昇降部の上側に第２ストッパが離隔形成される、請求項６に記載のコイニング装置。
8. 前記印刷回路基板は下部ヘッドの上面に密着結合される、請求項５から７のいずれか１項に記載のコイニング装置。

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