KR100231152B1 - 인쇄회로기판 상에 집적회로를 실장하기 위한실장방법 - Google Patents

인쇄회로기판 상에 집적회로를 실장하기 위한실장방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수의 리드를 갖는 집적회로를 인쇄회로기판에 실장하기 위한 공정에 있어서, 인쇄회로기판에 TCP(Tape Carrier Package, TCP)형 집적회로를 실장하기 위한 실장방법을 개시한다.
TCP형 집적회로를 PCB에 솔더링할 시 종래에는 힛바(Heatbar) 방식을 사용하였으나, 이 경우 힛바를 직접 PCB의 패턴을 가압하여 솔더링을 행함으로써 집적회로의 리드들이 직접 스트레스를 받으므로 리드의 수명이 짧아지고, 리드간 쇼트 불량을 다수 발생시킨다는 문제점이 있었다. 본 발명의 실장공정에서는 방열을 위해 도전성 본드를 PCB내의 집적회로패턴의 중앙부에 도포하고, 또한 홀딩블록을 이용하여 집적회로를 PCB내 집적회로의 패턴 상에 고정시킨 상태에서 광빔솔더링을 실시함으로써 종래 방식에 비해 쇼트 불량을 현저히 줄여준다.

Description

인쇄회로기판 상에 집적회로를 실장하기 위한 실장방법
본 발명은 다수의 리드(lead)를 갖는 집적회로를 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)에 실장하기 위한 공정에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판에 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package, TCP)형의 집적회로를 실장하기 위한 실장방법에 관한 것이다.
최근 반도체기술이 발전함에 따라, 전자제품에 사용되는 집적회로들은 고기능화, 고집적화가 계속 진행되어 왔다. 상기 집적회로의 일예로 마이크로 컴퓨터의 핵심 기능을 수행하는 중앙처리장치(Central Processing Unit, CPU)의 집적화는 매우 빠르게 진행되어 왔다. 아울러 고기능화, 고집적화된 집적회로의 열 방출을 위해 집적회로의 패키지 형상도 점차 바뀌어 왔다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터의 중앙처리장치는 8비트 프로세서인 8086으로부터, 16비트 프로세서인 80286, 32비트 프로세서인 80386, 80486, 펜티엄(Pentium)으로 점차로 발전하여 왔다. 이와 같이 CPU의 기능이 점차 고성능화되면서 CPU의 리드 수가 급격히 늘어나고, 리드 밀도가 커짐에 따라 인쇄회로기판에 CPU를 실장하는 기술에 대한 연구가 여러 가지로 진행되어 왔다. 최근에는 노트북 컴퓨터(notebook computer)와 같은 소형 컴퓨터에도 고성능화가 요구됨에 따라 CPU로서 펜티엄 프로세서(Pentium Processor)가 탑재되고 있고, 소비자의 요구에 의해 더욱 고성능화가 계속 추구되고 있는 중이다. 그러나 노트북 컴퓨터의 경우 소형, 경량화가 제품의 특징이므로 사용되는 집적회로들의 외형크기가 작을수록 바람직하다. 그러나 외형크기가 작을수록 방열문제로 인해 집적회로의 패키지 형태가 중요하게 된다.
본 발명의 PCB 상에 집적회로를 실장하기 위한 공정의 일 실시예에서 집적회로는 테이프 캐리어 패키지(TCP) 형의 펜티엄 프로세서를 일예로 설명하기로 한다. 상기 TCP형의 펜티엄 프로세서는 320 PIN으로 구성되어 있고 리드 간 간격이 0.25 밀리미터인 고미세형 부품이다. 또한 상기 TCP형 집적회로는 일반 반도체 칩에서 사용되는 와이어본딩부분이 없어 그 크기가 상대적으로 작으므로 인쇄회로기판을 작게 만들 수 있다.
도 1(a)는 TCP형 CPU의 일반적인 외관구조를 나타낸 사시도이고, 도 1(b)는 도 1(a)에서 플라스틱 캐리어에 격납되기 전에 CPU가 부착된 필름의 평면도이고, 도 1(c)는 도 1(b)의 CPU를 A-A'면에서 본 절개 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, TCP형 CPU는 필름테이프 형태를 가지며, 외부로부터 보호하기 위해 사각의 플라스틱 캐리어(101) 내에 격납되어 칩제조회사로부터 공급된다. TCP형 CPU의 내부 구조를 살펴보면, CPU(100)의 윗면 중심부에 집적회로의 실질적인 기능을 갖는 사각의 칩(102)이 위치하며, 칩 부분과 리드 패턴으로 사용될 부분을 제외한 CPU의 윗면은 칩(102) 내 패드에 연결된 리드(108) 패턴을 보호하고 절연성을 유지하기 위해 폴리이미드(polyimide) 필름(103)으로 코팅되어 있다. 도 1(b)에 도시한 바와 같이 실제 리드 패턴으로 사용되는 네 가장자리부 104, 105, 106, 107은 필름이 코팅되지 않은 슬롯(slot)형태의 리드부분이다. 또한 CPU(100)의 아랫면은 중앙부의 칩부분이 도 1(c)와 같이 상하로 약간 돌출되어 있고, 나머지 부분에는 금도금된 리드 패턴들이 노출되어 있다.
도 2는 집적회로를 실장하기 위한 종래 공정의 수순을 나타낸 공정흐름도이다. 본원의 실시예로 마이크로 컴퓨터의 모기판에서 CPU와 그 주변회로부를 따로 분리하여 구성한 소규모의 인쇄회로기판을 사용한다.
집적회로를 실장하기 위한 종래 실장방법은 PCB의 소정부분에 플럭스를 도포하는 플럭스 도포단계, CPU를 적정크기로 자르고 리드를 포밍하는 컷팅 및 포밍 단계, 상기 포밍된 CPU를 PCB 상의 CPU 패턴 상부 위에 정확하게 놓이도록 조정하는 얼라인 단계, 고온의 열 막대기를 사용하여 상기 얼라인된 CPU를 PCB 상에 솔더링하는 힛바 솔더링 단계, 및 상기 솔더링된 PCB를 냉각시키는 냉각 단계로 구성된다.
이와 같이 구성된 종래 공정을 도 2를 참조로 하여 상세히 설명한다.
먼저 플럭스(flux) 도포단계(310)에서 이전 공정에서 작업 완료된 PCB가 이송가이드레일에 의해 이송되어 공급되면, 먼저 PCB를 고정시킨 상태에서 붓을 이용하여 상기 PCB 상의 CPU 리드들이 솔더링될 위치, 즉 도 1(b)의 104, 105, 106, 107 에 대응하는 PCB 상의 CPU 리드 패턴에 차례대로 플럭스를 고르게 도포한다.
이와 동시에 TCP 로딩단계(320)에서 트레이(tray)에서 플라스틱 캐리어(101)로 격납된 CPU를 컷팅 및 포밍부로 로딩한다. 그 후, 컷팅 및 포밍(cut forming) 단계(321)에서 상기 로딩된 CPU는 PCB내 CPU 패턴에 적합하게 컷팅 및 포밍 도구(111)에 의해 소정의 크기로 컷팅된다. 도 1(b)의 104, 105, 106, 107의 리드를 포함하여 소정 길이로 컷팅되면 곧바로 리드(lead)들이 성형된다. 이때 리드들이 매우 얇으므로 리드가 부러지지 않도록 성형시 주의가 요망된다. 도 3(a), 3(b), 3(c)에 종래 공정에서 CPU가 컷팅 및 포밍되는 과정을 도시한다. 도 3(d)는 종래 공정에서 컷팅 및 포밍된 CPU가 PCB상에 솔더링된 것을 도시한 예시도이다. 도 3(b)에서 보는 바와 같이, 컷팅 및 포밍 도구(111)가 하강함에 따라 CPU의 리드는 슬롯(104,105,106,107)부와 플라스틱 캐리어(101)쪽 말단부의 폴리이미드 필름(103)을 약간 포함하여 컷팅된다. 이는 컷팅 후 리드들의 배열이 흩트려지지 않도록 필름부분을 포함한다. 그 후 도 3(c)에서 보는 바와 같이, 컷팅된 리드는 곧바로 컷팅 및 포밍 도구(111)에 의해 소정 형태로 포밍되어 PCB 내 CPU 패턴에 적합한 리드 형태를 갖는다.
그 후 TCP 얼라인(align) 단계(340)에서 먼저 상기 포밍된 CPU를 플럭스가 도포된 PCB가 위치한 곳으로 이송시킨다. 상기 포밍된 CPU의 리드들이 PCB 상의 CPU 리드 패턴 상에 정확하게 놓이도록 수동으로 조정한 뒤 CPU를 PCB의 CPU 리드 패턴 위에 내려놓는다.
그 후 힛바 솔더링(Heatbar soldering) 단계(350)에서 고온의 열 막대기를 사용하여 PCB 상의 각 리드 패턴 위에 놓인 상기 얼라인된 CPU 리드들을 차례대로 가압함으로써 PCB 상의 CPU 패드(112, 도 4 참조)에 CPU 리드들을 솔더링하게 된다. 이 때 PCB 상의 CPU 리드 패턴은 이전 공정에서 예납된 상태이므로 솔더링작업이 가능하다.
그 후 PCB 냉각 단계(360)에서 상기 솔더링된 PCB를 냉각하고, 다음 공정을 위해 CPU가 실장 완료된 인쇄회로기판을 트레이(tray)로 언로딩(unloading)한다(단계 370).
종래의 실장방법을 적용한 PCB는 CPU 장착위치에 CPU의 칩(102) 크기만큼 사각의 홈을 갖고 있다. 이는 CPU가 작동할 시의 열을 빼내기 위해 히트싱크를 부착하기 위한 것이다. 도 4는 종래 실장공정에서 CPU에 히트싱크(Heat sink)를 연결한 예를 도시한다. 도 4에서 보는 바와 같이, CPU의 칩(102) 밑면이 약간 돌출되어 있으므로, 이 돌출된 부분과 히트싱크(115)의 일측에 도전성 접착패드(113, 113')를 부착함으로써 CPU 칩(102)부분과 히트싱크판(115)을 연결한다. 미설명부호 116은 히트싱크판(115)의 열을 더 분산시키고자 할 때 외부의 히트싱크로 연결하는 히트싱크파이프이다. 그러나 이러한 형태의 히트싱크 부착작업은 많은 시간이 소모되고 그 작업성이 어렵다는 문제점을 갖고 있다.
상기 종래의 실장방법에 따르면, 힛바 솔더링 단계(350)에서 고온의 열 막대기로 CPU 리드들을 누를 때 리드들의 정렬상태가 어긋날 수 있고, 따라서 인접 리드간의 쇼트 불량이 다수 발생될 소지가 있다. 또한 힛바로 리드에 직접 압력을 가함에 따라 매우 얇은 리드가 손상될 수 있고, 납땜이 되었더라도 리드의 수명이 줄어들거나, 후에 접촉불량이 발생될 수 있다는 문제점이 있다.
또한 도 3(d)에서 보는 바와 같이, 컷팅시 리드 배열을 유지하기 위해 일단을 포함한 폴리이미드 필름으로 인하여 솔더링 후 PCB(110)에 닿는 리드(108)의 바깥쪽 부분(CPU 칩 반대쪽)은 안쪽 부분(CPU 칩 쪽)에 비해 필렛(fillet, 109)이 충분히 형성되지 않는다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이러한 종래의 문제점을 고려하여 PCB의 CPU 패턴의 칩 중앙부에 도전성 본드를 도포하여 CPU의 방열을 쉽게 시켜주는 집적회로를 실장하기 위한 실장방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 솔더링 시 발생하는 쇼트 불량을 없애고, 리드에 압력을 가하지 않고 솔더링함으로써 리드에 스트레스를 주지 않는 집적회로를 실장하기 위한 실장방법을 제공하기 위한 것이다.
도1a는 TCP형 CPU의 외관구조를 나타낸 사시도,
도1b는 도1a에서 플라스틱 캐리어를 제외한 CPU의 윗면도,
도1c는 도1b의 A-A'면에서 본 절개단면도,
도2는 집적회로를 실장하는 종래 공정의 수순을 나타낸 공정흐름도,
도3a, b, c는 종래 공정에서 CPU의 리드에 대해 컷팅 및 포밍을 하는 과정을 도시한 예시도,
도3d는 종래 공정에서 컷팅 및 포밍된 CPU가 PCB상에 솔더링된 것을 도시한 예시도,
도4는 종래 공정에서 CPU에 히트싱크(Heat sink)를 연결한 예를 도시한 예시도,
도5는 집적회로를 실장하기 위한 본 발명의 실장기의 개략적인 구성도,
도6은 본 발명의 집적회로를 실장하기 위한 공정의 수순을 나타낸 공정흐름도,
도7a, b, c는 본 발명의 실장 방법에서 CPU의 리드를 컷팅 및 포밍하는 과정을 도시한 예시도,
도7d는 본 발명의 실장방법에서 컷팅 및 포밍된 CPU가 PCB 위에 솔더링된 것을 도시한 예시도,
도8a는 홀딩블록의 사시도,
도8b는 홀딩블록이 CPU 위에 놓여진 것을 나타내는 윗면도,
도8c는 홀딩블록, CPU, PCB 및 자석고정지그의 작용관계를 도시한 예시도,
도9a는 자석고정지그의 사시도,
도9b는 PCB가 장착된 자석고정지그의 정면도.
도10은 본 발명의 공정에서 CPU에 히트싱크(Heat sink)를 연결한 예를 도시한 예시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : CPU 101 : 플라스틱 캐리어
102 : 칩 103 : 폴리이미드 필름
104,105,106,107 : 리드 110 : 인쇄회로기판
120 : 자석고정지그 130 : 홀딩블록
510 : 도전성본드 도포 단계 520 : 플럭스 도포 단계
531 : 컷팅 및 포밍 단계 550 : 얼라인 단계
560 : 광빔 솔더링 단계 570 : PCB 냉각 단계
본 발명의 집적회로를 실장하기 위한 실장방법은 PCB 내 소정위치에 도전성 본드를 도포하는 도전성본드 도포 단계, 상기 도전성 본드가 도포된 PCB 내 CPU 리드 패턴들에 플럭스를 도포하는 플럭스 도포 단계, 트레이에서 공급된 CPU를 상기 PCB의 CPU 리드 패턴에 맞도록 컷팅하고 포밍하는 컷팅 및 포밍 단계, 상기 포밍된 CPU를 상기 플럭스가 도포된 PCB내 CPU 리드 패턴 위에 수동으로 정확히 위치시켜주는 얼라인 단계, 상기 얼라인된 CPU를 홀딩블럭으로 PCB 위에 고정시켜 놓고 광빔으로 솔더링하는 광빔솔더링 단계 및 상기 솔더링된 PCB와 홀딩블럭을 냉각시키는 냉각 단계를 포함하는 것이 특징이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 CPU 실장 공정에서 사용하는 실장기 내 각부의 구성도를 개략적으로 도시하고 있다. 도 6은 본 발명의 집적회로를 실장하기 위한 공정의 수순을 나타낸 공정흐름도이다.
본 발명의 공정에서 사용하는 실장기는 이전 공정으로부터 공급되는 어레이 PCB를 작업 위치로 로드하기 위한 로더부(410)와, 도전성 본드를 상기 로드된 PCB내 CPU 장착위치의 칩 중앙부에 도포하기 위한 디스펜서부(420)와, 트레이에서 공급된 CPU를 소정 크기로 컷팅하고 리드를 성형시키기 위한 컷팅 및 포밍부(430)와, 상기 도전성 본드가 도포된 PCB의 CPU 리드 패턴에 플럭스를 도포하고 포밍된 CPU를 PCB 내의 CPU 리드 패턴에 정확히 얼라인시키키 위한 마운팅부(440)와, CPU가 얼라인 된 PCB를 크세논(Xe) 광빔으로 솔더링시키기 위한 솔더링부(450)와, 상기 솔더된 PCB를 냉각시키기 위한 냉각부(460)와, 작업이 완료된 PCB를 다음공정을 위해 언로드하기 위한 언로더부(470)로 구성된다.
이와 같이 구성된 실장기에서 사용되는 본 발명의 실장 공정은 이전 공정에서 이송된 PCB(110)의 소정위치에 도전성 본드(114)를 도포하는 도전성본드 도포 단계(510)와, 상기 도전성 본드(114)가 도포된 PCB(110) 내 CPU 리드 패턴에 플럭스를 도포하는 플럭스 도포 단계(520)와, 플라스틱 패키지에 격납되어 공급되는 CPU를 상기 PCB의 CPU 리드 패턴에 맞도록 컷팅하고 포밍하는 컷팅 및 포밍 단계(531)와, 상기 포밍된 CPU를 플럭스가 도포된 상기 PCB 내 CPU 리드 패턴 위에 정확히 위치시켜주는 얼라인 단계(550)와, 상기 얼라인된 CPU를 홀딩블럭으로 PCB 위에 고정시켜 크세논(Xe) 광빔을 조사함으로써 솔더링하는 광빔솔더링 단계(560)와, 상기 솔더된 PCB와 홀딩블럭을 냉각시키는 냉각 단계(570)로 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실장방법을 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 7(a), 7(b), 7(c)는 본 발명의 컷팅 및 포밍단계에서 리드가 성형되는 과정을 도시한다. 도 7(d)는 본 발명의 실장방법에서 컷팅 및 포밍된 CPU가 PCB위에 솔더링된 것을 도시한 예시도이다.
도 8(a)는 홀딩블럭(holding block)의 사시도이며, 도 8(b)는 홀딩 블록(130)과 CPU(100)의 작용관계를 도시하고 있으며, 도 8(c)는 홀딩 블록(130), CPU(100), PCB(110) 및 자석고정지그(120)의 작용관계를 도시하고 있다. 도 8(a)에 도시한 바와 같이, 홀딩블록(130)은 컷팅 및 포밍된 CPU의 리드열(104, 105, 106, 107)이 이루는 사각형과 같은 크기의 사면체로 소정의 두께를 갖는다. 홀딩블록(130)의 중앙부는 실장기 내 설치되어 있는 진공펌프(140)에 의해 홀딩블록(130)의 아래에 CPU(100)를 흡착할 수 있도록 소정 개수의 홀이 형성되어 있다. 홀딩블록(130)의 아랫면은 CPU의 칩(102)크기 만큼 넓은 사각 홈을 가져 CPU를 흡착할 때 충분한 강도로 흡착할 수 있게 한다. 또한 홀딩블록(130)의 각 모서리부는 서로 대각방향으로 소정길이의 돌출부를 가지며 각 돌출부의 말단부 바로 아랫면에 소정 두께의 자성을 갖는 작은 돌기들을 갖는다. 이 돌기들은 추후 설명되는 얼라인 단계에서 도 9(b)에 도시된 PCB내 마련된 인식마크들(117)을 이용하여 CPU가 PCB상에 얼라인 되면 자석고정지그(120)에 설치되어 있는 자석(121)과 작용하여 CPU를 얼라인된 위치에 고정시키기 위해 사용된다.
도 9(a)는 자석고정지그(120)의 사시도이고, 도 9(b)는 PCB가 장착된 자석고정지그(120)의 정면도이다. 도 9에서 보는 바와 같이, 자석고정지그(120)의 윗면은 직사각형의 평탄한 면과 상기 직사각형의 모서리부 각각에 위치한 소정 길이의 다리로 구성되어 있다. 상기 직사각형의 평탄한 면은 네 개의 PCB가 조합된 어레이 PCB를 장착하기 위한 것으로 각 PCB의 CPU 패턴이 위치한 부분에 사각의 홈을 갖는다. 홀딩 블록(130)을 이용하여 CPU를 고정시키기 위한 네 개의 자석(121)이 상기 사각의 홈 둘레에 각각 소정 깊이로 매설되어 있다. 참고로 어레이 PCB(110)내 각각의 PCB는 CPU 패턴 위치의 대각 방향으로 PCB의 위치를 나타내기 위한 두 개의 인식 마크(117)를 갖고 있다. 이 인식 마크(117)는 PCB(110)상에 포밍된 CPU를 얼라인시킬 때 위치 기준으로서 사용된다.
도 10은 본 발명의 실장공정에서 CPU에 히트싱크(Heat sink)를 연결한 예를 도시한다.
이하, 본 발명의 집적회로를 실장하기 위한 공정을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 로더부(410)에서 공급된 이전 공정에서 이송된 PCB(110)에 묻어 있는 오염물질을 에어 건(air gun)을 사용하여 불어낸다. 본 발명의 바람직한 실시예로 사용된 PCB는 4장의 동일한 PCB가 하나의 어레이로 조합된 어레이 PCB이다. 그 후 어레이 PCB(110)는 다음 작업 위치로 이송되어 자석고정지그(120) 위에 얹혀져 고정된다.
그 후 도전성본드 도포 단계(510)에서 상기 디스펜서부(420)에 설치된 디스펜서에 의해 도전성 본드(114)가 상기 고정된 PCB내 CPU의 칩(102)이 안착될 부분의 중앙부로부터 일정면적만큼 도포된다. 이때 도전성 본드(114)는 칩(102) 면적의 약 60% 크기만큼 도포하는 것이 일반적이다. 도 10에 도시한 바와 같이 PCB내 도전성 본드(114)가 도포되는 부분에는 소정 개수의 비아(via) 홀이 형성되어 있으므로 상기 도포된 도전성본드(114) 중 일부는 비아 홀에 흡입되어 PCB(110)의 하부면에 도포된다. PCB(110)의 하부면에 도포된 도전성 본드(114)는 추후 CPU의 동작시 발생하는 열을 밖으로 빼내기 위해 CPU의 칩(102)부를 히트싱크에 연결하는 도전 통로로 사용된다. 또한 상기 도포된 도전성 본드(114)는 포밍시 구부러진 CPU의 리드로 인한 CPU 칩(102)과 PCB간 간격(W, 도 7(d)에 도시됨)을 메꾸어주므로 CPU의 장착안정성을 높여준다. 같은 방법으로 어레이 PCB의 나머지 세 개의 PCB에도 차례대로 도전성 본드가(114) 도포된다.
그 후 플럭스 도포 단계(520)에서 고형분의 플럭스를 노즐로서 상기 PCB 상의 CPU 리드들이 솔더링될 위치, 즉 도 1(b)의 104, 105, 106, 107에 대응하는 PCB 상의 CPU 리드 패턴에 차례대로 고르게 도포한다. 또는 상기 CPU리드 패턴 형태를 도장으로 만든 날인기(STAMPER)에 플럭스를 묻힌 다음, 이를 이용하여 PCB 상의 CPU 리드 패턴에 날인기를 찍음으로써 한번에 플럭스를 도포한다. 이 과정은 붓을 사용한 종래 공정에 비해 노즐을 사용함으로써 플럭스를 균일하게 도포할 수 있다. 고형분의 플럭스는 다음 공정인 솔더링 단계에서 솔더링을 원활하게 하기 위한 윤활제로 사용된다.
그 후 상기 자석고정지그(120)위에 안착된 플럭스가 도포된 어레이 PCB(110)는 이송가이드레일을 따라 PCB(110) 내 CPU의 리드 패턴 부분을 확대하여 모니터할 수 있는 카메라가 장착된 실장기 내 마운팅부(440)로 이송된다.
한편, 컷팅 및 포밍 단계(531)에서 플라스틱 패키지(101)에 격납된 채 공급되는 CPU는 상기 PCB 내 CPU가 안착될 칩 리드 패턴에 맞게 소정크기로 컷팅 및 포밍되어 리드를 형성한다. 도 7(a), 7(b), 7(c)에 본 발명에서 사용되는 CPU의 리드가 컷팅 및 포밍되는 과정을 도시한다. 도 7(b)에서 보는 바와 같이, 컷팅 및 포밍 도구(111)가 하강함에 따라 플라스틱 캐리어(101)쪽 말단부의 폴리이미드 필름(103)을 포함하지 않고 슬롯(104,105,106,107)내의 소정부위를 컷팅함으로써 CPU 리드를 형성한다. 그 후 도 7(c)에서 보는 바와 같이, 컷팅된 리드는 곧바로 컷팅 및 포밍 도구(111)에 의해 소정 형태로 포밍되어 PCB 내 CPU 패턴에 적합한 리드 형태를 갖는다.
이하, 상기 포밍되어 리드가 형성된 CPU가 PCB 위에 얼라인되는 과정은 다음과 같다.
먼저 홀딩블록(130)은 도 8(c)에 도시된 진공펌프(140)에 의해 흡착되고, 흡착된 홀딩블록(130)은 컷팅 및 포밍된 CPU가 있는 위치로 이송된다. 도 8(a)에서 알 수 있는 바와 같이 홀딩블록(130)의 중앙부에는 소정 개수의 홀이 뚫려 있는데, 이는 홀딩블록(130) 바로 밑에 CPU를 흡착할 수 있게 하기 위한 것이다. 그러므로 상기 포밍된 CPU는 홀딩블록(130)이 흡착된 진공펌프(140)에 의해 들어올려져 실장기 내 마운팅부(440)의 소정위치 즉, 자석고정지그(120)로 고정된 PCB 내 CPU 장착 위치 상부에 이송되어 위치한다. 마운팅부(440)는 상기 이송된 CPU의 리드와 PCB 내 CPU 리드 패턴을 일치시키기 위해 작업자가 확인할 수 있는 영상을 제공하기 위해 카메라가 설치되어 있다.
상기한 바와 같이 포밍된 CPU와 플럭스가 도포된 PCB가 서로 다른 위치에서 카메라가 설치된 마운팅부(440)로 이송되면, 얼라인 단계(550)에서 CPU를 PCB의 CPU의 리드 패턴 위에 정확히 올려놓는다. 이러한 작업은 카메라에서 전달되는 CPU와 PCB의 위치 영상을 통해 자동 혹은 수동으로 행할 수 있다. 그리고, PCB 내 인식마크(117)로서 자석고정지그(120)에 고정된 PCB의 위치를 확인하고 CPU의 포밍된 리드를 PCB(110) 내 칩 패드(112) 상부에 정확히 얼라인시킨다. 그 후, 얼라인이 완료되면 도 7(c)에 도시한 것처럼 진공펌프(140)를 조작하여 CPU를 흡착된 홀딩블록(130)과 함께 PCB(110)의 CPU 패턴 상에 내려놓는다. 그러면 도 7(b)에 도시한 것처럼 알루미늄으로 된 홀딩블록(130)의 대각 모서리 밑의 네 개의 돌출부(131)와 자석고정지그(120)에 설치된 네 개의 자석(121)이 서로 맞붙으므로 중간에 끼인 CPU는 단단히 고정된다. 여기서 자석고정지그(120)의 모서리에 자석(121)을 설치함으로써 CPU를 PCB 위에 내려놓으면서 생길 수 있는 홀딩블록(130)의 뒤틀어짐을 방지할 수 있다. 따라서 CPU의 리드들은 PCB의 패드(112)에 가지런히 고정되어 놓여진다. 이후 홀딩블록(130)과 CPU가 놓여진 PCB(110)는 솔더링부(450)로 이송된다.
그 후 광빔솔더링 단계(560)에서 홀딩블록(130)과 자석고정지그(120)에 의해 PCB 위에 고정된 CPU 리드 부분에 크세논(Xe) 광빔을 소정 시간동안 조사함으로써 약 300。C의 고온으로 솔더링을 실행하게 된다. 이 때 광빔을 PCB(110)내 리드 패턴에 부분적으로 조사하는 것이 아니라 솔더링될 리드 패턴 전체에 대해 균일하게 조사를 함으로써 균일한 납땜이 이루어진다. 또한 종래의 힛바 솔더링 방식과는 달리 PCB(110)내 리드 패턴에 가압하지 않고 솔더하므로 얇은 리드가 손상되지 않고, 작업후 쇼트 및 접촉 불량이 거의 발생하지 않는다. 또한 도 7(d)에서 보는 바와 같이 솔더링 후 PCB(110)에 닿는 리드(108)의 바깥쪽 부분(CPU 반대쪽)은 안쪽 부분(CPU 쪽)과 마찬가지로 충분한 필렛(fillet, 109)을 형성한다.
이후 솔더링 완료된 PCB는 냉각부(460)로 이송된다. 냉각 단계(570)에서 솔더링 후 고온 상태가 된 PCB(110)와 홀딩블럭(130)은 냉각된다. 그 후 홀딩블록(130)은 진공펌프(140)에 의해 PCB(110)로부터 들어 올려져지고 어레이 PCB(110)의 나머지 3개의 PCB에 대한 CPU 실장을 위해 소정위치로 이송된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실장 공정을 따르면 광빔 솔더링 방식을 채택하여 실행함으로써 종래 공정에서 다소 발생하던 쇼트 및 접촉 불량을 방지하고, 납땜 품질을 향상시켜주며, 솔더링시 리드에 압력을 가하지 않으므로 실장 후의 집적회로의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다. 또한 솔더링을 행할 때 종래처럼 부분적으로 행하지 않고 전체 리드를 한번에 솔더링함으로써 작업시간(tact time)이 줄어든다는 효과가 있다.
본 발명의 다른 이점은 인쇄회로기판의 CPU가 실장될 위치에 도전성 본드를 미리 도포함으로써 CPU를 PCB 위에 위치시킬 때 포밍시 리드의 구부러짐으로 인한 PCB와 칩(102)간의 간격(W)을 채워주므로 CPU의 장착안정성을 높여주는 효과가 있다.
또한 컷팅 및 포밍 단계에서 폴리이미드 필름을 포함하지 않고 슬롯 부분에서 컷팅 및 포밍을 하므로 솔더링된 리드의 안쪽 및 바깥쪽에 충분한 필렛을 형성하며 검사가 용이하다는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 다수의 리드를 갖는 집적회로를 인쇄회로기판에 실장하기 위한 실장방법에 있어서, PCB의 소정위치에 도전성 본드를 도포하는 도전성본드 도포 단계, 도전성 본드가 도포된 상기 PCB 내 CPU 리드 패턴에 플럭스를 도포하는 플럭스 도포 단계, 플라스틱 패키지에 격납되어 공급되는 CPU를 상기 PCB내 CPU 리드 패턴에 맞도록 컷팅하고 포밍하는 컷팅 및 포밍 단계, 상기 포밍된 CPU를 플럭스가 도포된 상기 PCB 내 CPU 리드 패턴 위에 정확히 위치시켜주는 얼라인 단계, 상기 얼라인된 CPU를 홀딩블럭으로 PCB 위에 고정시켜 CPU의 리드부분에 광빔을 조사함으로써 솔더링하는 광빔솔더링 단계 및 상기 솔더된 PCB와 홀딩블럭을 냉각시키는 냉각 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 상에 집적회로를 실장하기 위한 실장방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 도전성본드 도포 단계에서 CPU의 방열을 위해 PCB 내 CPU 칩패턴의 중앙부에 도전성 본드를 도포하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 상에 집적회로를 실장하기 위한 실장방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 플럭스 도포 단계에서 플럭스 도포를 하는 도구로서 플럭스를 균일하게 도포하기 위해 노즐을 사용하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 상에 집적회로를 실장하기 위한 실장방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 플럭스 도포 단계에서 플럭스 도포를 하는 도구로서 플럭스를 균일하게 도포하기 위해 날인기(STAMPER)를 사용하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 상에 집적회로를 실장하기 위한 실장방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 컷팅 및 포밍 단계에서 컷팅시 폴리이미드 필름을 포함하지 않고 리드를 컷팅하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 상에 집적회로를 실장하기 위한 실장방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 광빔솔더링 단계에서 광빔의 발생원으로 크세논(Xe)을 사용하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 상에 집적회로를 실장하기 위한 실장방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 얼라인 단계에서 컷팅과 포밍된 CPU를 흡착하여 이송하고 PCB 위에 내려놓기 위해 홀딩블록을 사용하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 상에 집적회로를 실장하기 위한 실장방법.
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