KR100237325B1 - 솔더볼 범핑 장비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 솔더볼 범핑(Solder Ball Bumping)장비에 관한 것으로, BGA(Ball Grid Array ; 볼 그리드 어레이)패키지의 배면에는 다수의 솔더볼안착홀이 형성되어 있어 여기에 솔더볼을 안착하고 이를 접속하여 신호인출단자로 사용되는데, 종래에는 이러한 작업이 수작업으로 이루어 졌음으로 작업시간이 많이 소요되어 생산성이 저하되고, 솔더볼안착홀에 솔더볼을 정확히 안착시키지 못하여 많은 불량을 초래하였던 바, 본 발명은 BGA패키지의 배면에 형성된 솔더볼안착홀에 수백개의 솔더볼을 안착시키기 위해서 PCB프레임자재를 정확하게 로딩하고, 로딩된 PCB프레임자재를 리니어모터에 의해 컨트롤되는 인덱스유니트에 흡착 고정하여 이 인덱스유니트를 이송시키면서 패키지 배면에 플럭스를 도포하고, 그 위에 솔더볼을 안착시킨 다음, 이를 검사한 후에 노(Furnace)로 이송시킴으로서 정확한 작동으로 인하여 작업능률을 향상시키고, 불량을 방지하며 생산성을 높이도록 된 것이다.

Description

솔더볼 범핑 장비
본 발명은 솔더볼 범핑(Solder Ball Bumping)장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 BGA(Ball Gride Array ; 볼 그리드 어레이)패키지의 배면에 솔더볼을 안착시키기 위해 PCB프레임자재를 정확하게 로딩하고, 로딩된 PCB프레임자재를 리니어모터에 의해 컨트롤되는 인덱스유니트에 흡착 고정하여 이 인덱스유니트를 이송시키면서 패키지 배면에 플럭스를 도포하고, 그 위에 솔더볼을 안착시킨 다음, 이를 검사한 후에 노(Furnace)로 이송시키도록 된 솔더볼 범핑장비의 정확한 작동으로 인하여 작업능률을 향상시키고, 불량을 방지하며 생산성을 높이도록 된 것이다.
일반적으로 제24도에 도시된 바와같이 BGA패키지(92)는 그 배면에는 다수의 솔더볼안착홀(92a)이 형성되어 있고, 상기 솔더볼안착홀(92a)에 솔더볼을 안착하고 이를 접속한다. 이때, 솔더볼은 한 패키지당 수백개의 솔더볼이 안착되어 신호인출단자로 사용되는 것이다.
이러한 BGA패키지(92)의 배면에 안착되는 솔더볼은 솔더볼안착홀(92a)에 정확하게 안착되어야 하는데, 종래에는 BGA패키지(92)의 배면에 솔더볼을 안착시킬 때 솔더볼을 일일이 손으로 하나씩 안착시키거나, 티져(Tweezer)나 핀셋 등으로 안착시켰던 것이다. 이렇게 함으로서 다수의 솔더볼안착홀에 솔더볼을 안착시키는 데는 작업시간이 많이 소요되어 생산성이 저하되고, 솔더볼을 패키지의 솔더볼안착홀에 정확히 안착시켜야 함으로 수작업을 통한 안착은 많은 불량을 초래하게 되는 문제점이 있었다.
또한, 상기와 같이 패키지 배면의 솔더볼안착홀에 솔더볼을 안착시키기 위해서 다수의 PCB프레임자재가 적층된 하나의 매거진에서 PCB프레임자재를 로딩하고, 그 배면에 플럭스를 도포하여 수백개의 솔더볼을 안착시키는 작업이 모두 수작업으로 이루어 졌음으로서 작업능률이 저하됨은 물론, 불량을 초래하는 요인이 되었던 것이다.
본 발명의 목적은 이와같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, BGA패키지의 배면에 형성된 솔더볼안착홀에 수백개의 솔더볼을 안착시키기 위해서 PCB프레임자재를 정확하게 로딩하고, 로딩된 PCB프레임자재를 리니어모터에 의해 컨트롤되는 인덱스유니트에 흡착 고정하여 이 인덱스유니트를 이송시키면서 패키지 배면에 플럭스를 도포하고, 그 위에 솔더볼을 안착시킨 다음, 이를 검사한 후에 노(Furnace)로 이송시킴으로서 정확한 작동으로 인하여 작업능률을 향상시키고, 불량을 방지하며 생산성을 높이도록 된 솔더볼 범핑장비를 제공함에 있다.
제1도는 본 발명의 솔더볼 범핑장비의 전체 구조를 나타낸 평면도.
제2도는 본 발명에 따른 로딩부를 나타낸 평면도.
제3도는 본 발명에 따른 로딩부를 나타낸 정면도.
제4도는 본 발명에 따른 로딩부의 구조를 나타낸 측면도.
제5도는 본 발명의 PCB프레임자재를 밀어주는 푸셔의 구조를 나타낸 사시도.
제6도는 본 발명에 따른 인덱스유니트를 나타낸 평면도.
제7도는 본 발명에 따른 인덱스유니트의 구조를 나타낸 단면도.
제8도는 본 발명의 흡착수단을 도시한 요부 단면도.
제9도는 본 발명에 따른 플럭스도포부를 나타낸 단면도.
제10도는 본 발명에 따른 픽 & 플레이스를 나타낸 측면도.
제11도는 본 발명에 따른 솔더볼 흡착수단을 나타낸 단면도.
제12도는 본 발명에 따른 솔더볼보관함의 개폐상태를 나타낸 단면도.
제13도는 본 발명에 따른 솔더볼보관함의 진동장치를 나타낸 정면도.
제14도는 본 발명에 따른 솔더볼보관함의 진동장치를 나타낸 사시도.
제15도는 본 발명에 따른 1차 인스펙션유니트를 나타낸 정면도.
제16도는 본 발명에 따른 1차 인스펙션유니트를 나타낸 측면도.
제17도는 본 발명에 따른 2차 인스펙션유니트의 구조를 나타낸 측면도.
제18도는 본 발명에 따른 2차 인스펙션유니트의 평면도.
제19도는 본 발명에 따른 언로딩부를 나타낸 평면도.
제20도는 본 발명에 따른 언로딩부의 구조를 나타낸 측면도.
제21도는 본 발명에 따른 언로딩부의 그립퍼를 나타낸 사시도.
제22도는 본 발명에 따른 언로딩부의 빈 매거진 고정부를 나타낸 측면도.
제23도는 PCB프레임자재를 도시한 배면도.
제24도는 BGA패키지의 솔더볼 설치부를 도시한 배면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 로딩부 20 : 인덱스유니트
30 : 플럭스도포부 40 : 바이브레이션 솔더볼 트레이
50 : 픽 & 플레이스유니트 60 : 1차 인스펙션유니트
70 : 2차 인스펙션유니트 80 : 언로딩부
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 발명에 따른 솔더볼 범핑장비의 전체구성을 나타낸 평면도로서, 일측에 다수의 PCB프레임자재(91)가 적층된 매거진(94)을 장착하여 순차적으로 PCB프레임자재(91)를 로딩하는 로딩부(10)와, 상기 로딩부(10)에서 순차적으로 로딩된 PCB프레임자재(91)를 배큠에 의해 고정하고, 이를 다음고정을 위하여 정확한 위치로 이송시키는 인덱스유니트(20)와, 상기 인덱스유니트(20)에 고정된 PCB프레임자재(91)의 배면에 스크린프린팅 방식에 의해 플럭스를 도포하는 플럭스도포부(30)와, 상기 PCB프레임자재(91)의 배면에 솔더볼을 안착시키기 위해 수백만개의 솔더볼이 담겨진 상태로 진동되는 바이브레이션 솔더볼 트레이(40)와, 상기 바이브레이션 솔더볼트레이(40)에서 솔더볼을 흡착하여 플럭스가 도포된 PCB프레임자재(91)의 배면에 솔더볼을 안착시키는 픽 & 플레이스유니트(50)와, 상기 바이브레이션 솔더볼 트레이(40)에서 픽 & 프레이트유니트(50)로 솔더볼을 흡착한 상태를 레이저와 빛에 의해 검사하는 1차 인스펙션유니트(60)와, 상기 PCB프레임자재(91)에 솔더볼이 정확하게 안착된 상태를 비젼카메라로 검사하는 2차 인스펙션유니트(70)와, 상기 2차 인스펙션유니트(70)에서 검사가 완료된 PCB프레임자재(91)를 양호와 불량으로 구분하여 양호는 노(Furnace)로 이송시켜 리플로우하고, 불량은 빈 매거진에 적층시키는 언로딩부(80)로 이루어지는 것이다.
제2도 내지 제5도는 본 발명에 따른 로딩부(10)를 나타낸 도면으로서, 상부에 일정공간이 형성되며 PCB프레임자재(91)가 적층된 매거진(94)을 다수개 장착하여 하나의 매거진(94)씩 순차적으로 공급하는 매거진공급부(11)와, 상기 매거진공급부(11)에서 하나의 매거진(94)이 공급되면 상기 매거진(94)을 상하로 이송시키면서 푸셔(14)에 의해 PCB프레임자재(91)의 후단부를 밀어서 인덱스유니트(20)로 로딩하는 엘리베이터(12)와, 상기 매거진공급부(11)의 하부에 일정공간이 형성되어 엘리베이터(12)에서 PCB프레임자재(91)가 모두 로딩되어진 매거진(94)을 순차적으로 적층시켜 놓는 매거진배출부(13)로 이루어지는 것이다.
상기의 매거진공급부(11)에서 엘리베이터(12)로 하나의 매거진(94)을 이동시키기 위한 장치는 스텝모터(M)와 볼스크류(S)가 설치되고, 상기 볼스크류(S)에 결합된 작동판(16)이 매거진(94)을 밀어서 공급하는 것으로, 상기 스텝모터(M)에 의해 볼스크류(S)가 회전되고, 여기에 결합된 작동판(16)이 전후진 되면서 상기 매거진(94)을 엘리베이터(12)로 하나씩 순차적으로 이동시켜 주는 것이다.
상기 엘리베이터(12)에서 PCB프레임자재(91)의 후단부를 밀어주는 푸셔(14)는 하부에 래크기어(14a)가 형성되고, 이 래크기어(14a)에 맞물려 작동되는 피니언기어(15)가 스텝모터(15a)에 설치되어 있는 것으로, 상기 스텝모터(15a)의 작동에 의해 피니언기어(15)와 푸셔(14) 하부의 래크기어(14a)가 작동되어 상기 푸셔(14)가 슬라이딩되면서 PCB프레임자재(91)의 후단부를 밀어서 인덱스유니트(20)에 정확하게 로딩하는 것이다.
상기 엘리베이터(12)에서 매거진(94)을 상하로 이송시키는 것은 엘리베이터(12)의 후단부에 결합된 볼스크류(S)가 스텝모터(M)에 의해서 회전되면서 엘리베이터(12)를 상하로 이송시키는 것이다. 뿐만 아니라, PCB프레임자재(91)가 모두 로딩된 매거진(94)을 적층시켜 놓는 매거진배출부(13)는 실린더(17)와 로드(18)에 의해 작동되는 밀판(19)에 의해서 매거진(94)이 배출되는 것이다.
제6도 내지 제8도는 본 발명에 따른 인덱스유니트(20)를 나타낸 도면으로서, 상기 로딩부(10)에서 로딩된 PCB프레임자재(91)가 위치되는 가이드블럭(21)과, 상기 가이드블럭(21)에 위치된 PCB프레임자재(91)를 정확한 위치로 세팅시키는 핀(22)과, 상기 핀(22)에 의해 세팅된 PCB프레임자재(91)를 배큠에 의해 흡착하여 고정시키는 흡착패드(23)와, 상기 PCB프레임자재(91) 및 가이드블럭(21)을 포함한 전체를 정확한 위치로 이송시키기 위한 리니어모터(26) 및 상기 리니어모터(26)가 안내되는 레일(26a)로 이루어지는 것이다.
상기의 핀(22)과 흡착패드(23)는 하나의 실린더(25)에 의해 작동되는 것으로, 실린더(25)에 의해 상하 작동되는 핀(22)의 중간에 돌출턱(22a)을 형성하고, 이 돌출턱(22a)에 걸리도록 작동블럭(24)을 설치하며, 상기 작동블럭(24)에는 다수의 흡착패드(23)가 설치되는데, 이 흡착패드(23)는 고정블럭(24)의 내부에 형성되는 배큠홀(24a)에 연관되도록 설치되어 있는 것이다.
이와같은 구성의 인덱스유니트(20)는 두 개의 인덱스유니트를 이송되는 방향의 전후에 각각 설치하여 중심선(작업선상 ; PCB프레임자재가 로딩되어 플럭스가 도포되고, 그 위에 솔더볼이 안착될 수 있도록 이송되는 선상)으로 전후진 시킴으로서 작업속도를 향상시켜 생산성을 증대시키는 것으로, 이러한 전후진은 스템모터와 볼스크류를 결합하여 정확한 위치로 전후진 되도록 할 수 있을 뿐 아니라, 실린더를 사용하여 전후진 시킬수 있는 것이다.
제9도는 본 발명에 따른 플럭스도포부(30)를 나타낸 도면으로서, 상기 인덱스유니트(20)에 흡착 고정된 PCB프레임자재(91)에 스트린프린팅 방식에 의해 플럭스를 도포하는 것으로, 상기 PCB프레임자재(91)의 상부에 위치되고, 솔더볼안착홀(92a)과 대응하도록 구멍(31a)이 형성된 망사(31)와, 상기 망사(31) 위를 밀어서 구멍(31a)을 통해 PCB프레임자재(91)의 솔더볼안착홀(92a)에 플럭스를 도포하는 블레이드(32)로 구성되는 것이다. 상기의 망사(31)는 실크재의 방수형 재질로 되는 것이다.
제10도 내지 제14도는 본 발명에 따른 바이브레이션 솔더볼 트레이(40) 및 픽 & 플레이스유니트(50)를 나타낸 도면으로서, 내부에 수백만개의 솔더볼을 담을 수 있는 공간부를 형성한 솔더볼보관함(41)과, 상기 솔더볼보관함(41)의 상부에 슬라이딩되도록 설치되어 솔더볼보관함(41)을 개폐시키며 그 상부로 불량의 솔더볼을 담을 수 있도록 공간부가 형성된 불량솔더볼보관함(43)과, 상기 솔더볼보관함(41)의 내부 바닥면에 설치되며 다수의 미세한 통공(42a)이 형성되어 이 통공(42a)을 통해 질소가스가 유입되어 솔더볼보관함(41)에 담겨진 수백만개의 솔더볼을 상부로 약간 뜨게 함과 동시에 솔더볼의 산화를 방지하도록 된 바닥판(42)과, 상기 솔더볼보관함(41)의 하부에 일단이 힌지 결합되고, 그 타단이 모터축(44a)에 편심되게 힌지 결합되어 모터(44)의 회전에 의해 편심 작동되어 솔더볼보관함(41)을 진동시키는 로드(45)로 이루어지는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 픽 & 플레이스유니트(50)는, 상기 바이브레이션 솔더볼 트레이(40)에서 솔더볼(93)을 흡착할 수 있도록 솔더볼안착홀(92a)과 대응하도록 솔더볼흡착공(51a)이 형성된 흡착블럭(51)과, 상기 흡착블럭(51)의 상부에 설치되어 빛을 투과시켜 솔더볼흡착공(51a)에 솔더볼(93)이 전부 흡착되었나를 검사하기 위한 라이트(43)와, 상기 바이브레이션 솔더볼 트레이(40)에서 솔더볼을 흡착하고, 이를 다시 플럭스가 도포된 PCB프레임자재(91)에 안착시키기 위해 흡착블럭(51)을 상하로 슬라이딩시키는 볼스크류(S) 및 스텝모터(M)와, 상기 흡착블럭(51)으로 바이브레이션 솔더볼 트레이(40)에서 솔더볼을 흡착할 때 약간의 텐션을 가지면서 상부로 밀리도록 된 가이드판(52)과, 상기 흡착블럭(51)이 가이드핀(52)에 의해 텐션을 가지면서 상부로 밀릴 때 이를 더 이상 상부로 밀리지 않도록 감지하는 센서(52a)와, 상기 볼스크류(S), 스텝모터(M) 및 흡착블럭(51)을 포함한 전체를 바이브레이션 솔더볼 트레이(40)와 플럭스가 도포된 PCB프레임자재(91) 사이를 이송시키는 리니어모터(54) 및 상기 리니어모터(54)가 안내되는 레일(54a)로 이루어지는 것이다.
상기 흡착블럭(51)으로 바이브레이션 솔더볼 트레이(40)에서 솔더볼을 흡착할 때 약간의 텐션을 가지면서 상부로 밀리는 거리는 대략 1∼3mm 정도로서, 이는 솔더볼의 파손을 방지함과 동시에 솔더볼의 정확한 흡착을 위한 것이다. 또한, 상기 라이트(53)의 하부에는 불투명재의 아크릴판(55)을 설치하여 상기 라이트(53)에서 빛을 투과하였을 때 빛이 한곳에 집중되지 않고 퍼지도록 함으로서 흡착블럭(51)의 솔더볼흡착공(51a)에 솔더볼이 전부 흡착되어 있나를 검사하는 것이다.
제15도 내지 제16도는 본 발명에 따른 1차 인스펙션유니트(60)를 나타낸 도면으로서, 상기 픽 & 플레이스유니트(50)의 흡착블럭(51)으로 솔더볼을 흡착한 후, 흡착블럭(51)의 솔더볼흡착공(51a)에 두 개의 솔더볼이 흡착되었나를 검사하기 위하여 일측에 레이저를 투과하는 발광부(61)를 설치하고, 타측에 상기 발광부(61)에서 투과된 레이저를 감지하는 수광부(62)를 설치하여 상기 솔더볼흡착공(51a)에 두 개의 솔더볼이 흡착되어 있나를 검사하는 것이다.
즉, 상기 흡착블럭(51)의 솔더볼흡착공(51a)으로 솔더볼(93)을 흡착하였을 때, 솔더볼이 전부 흡착되었나는 흡착블럭(51)의 상부에 설치된 라이트(53)에서 빛을 투과하여 하부에 설치된 감시카메라(63)로 검사하고, 솔더볼흡착공(51a)에 두 개의 솔더볼이 흡착되었나는 상기 레이저를 투과하는 발광부(61)와 투과된 레이저를 감지하는 발광부(62)에 의해서 검사함으로서 정확한 솔더볼의 흡착이 이루어지는 것이다.
또한, 상기 1차 인스펙션유니트(60)에서 불량으로 판단되었을 때는 즉, 솔더볼흡착공(51a)에 솔더볼(93)이 흡착되지 않았거나, 또는 솔더볼흡착공(51a)에 두 개의 솔더볼이 흡착되어 있을 때에는 바이브레이션 솔더볼 트레이(40)의 솔더볼보관함(41)을 개폐시키면 불량의 솔더볼을 담을 수 있는 불량솔더볼보관함(43)에 담아두는 것이다.
제17도 내지 제18도는 본 발명에 따른 2차 인스펙션유니트(70)를 나타낸 도면으로서, 상기 픽 & 플레이스유니트(50)에서 솔더볼(93)을 흡착하여 인덱스유니트(20)에 흡착 고정된 PCB프레임자재(91)에 솔더볼을 안착시키면, 상기 인덱스유니트(20)는 리니어모터(26)에 의해서 2차 인스펙션유니트(70)로 이송되어 솔더볼(93)이 정확하게 안착되었나를 검사하는 것으로, 상기 2차 인스펙션유니트(70)에는 이송되는 인덱스유니트(20)의 상부에 수직하게 비젼카메라가(71) 설치되어 있고, 이러한 비젼카메라(71)에서 검사한 상태를 모니터(도시되지 않음)로 출력할 수 있는 것이다.
제19도 내지 제22도는 본 발명에 따른 언로딩부(80)를 나타낸 도면으로서, 상기 인덱스유니트(20)에 흡착 고정된 PCB프레임자재(91)에 솔더볼이 안착되어 2차 인스펙션유니트(70)에서 검사가 완료된 PCB프레임자재(91)를 배출하는 것으로, 그 구성은 솔더볼이 안착된 PCB프레임자재(91)의 선단을 그립(Grip)하는 그립퍼(81)가 선단에 설치된 작동부재(82)와, 상기 작동부재(82)의 그립퍼(81)로 PCB프레임자재(91)의 선단을 그립하여 인덱스유니트(20)에서 PCB프레임자재(91)를 빼내어 위치시켜 놓는 이송레일(83)과, 상기 작동부재(82)의 그립퍼(81)로 PCB프레임자재(91)의 선단을 그립하여 이송레일(83)에 위치시킨 후, PCB프레임자재(91)의 후단부로 위치되도록 작동부재(82)를 상하로 승하강시키는 실린더(84)와, 상기 이송레일(83)에 위치된 PCB프레임자재(91) 중에서 양호한 PCB프레임자재(91)는 리플로우시키기 위하여 노(Furnace)로 이송시키고, 불량의 PCB프레임자재(91)는 빈 매거진(94)으로 이송시키도록 작동부재(82)를 직선 운동시키는 볼스크류(S) 및 스텝모터(M)와, 상기 작동부재(82) 및 이송레일(83)이 설치된 받침부(85)와, 상기 받침부(85)를 작동부재(82)의 직선 운동방향과 직교되는 방향으로 직선 운동시키는 볼스크류(S) 및 스텝모터(M)로 이루어지는 것이다.
상기 이송레일(83)은 그 폭을 조절할 수 있도록 볼스크류(S)와 스텝모터(M)가 설치되어 상기 이송레일(83)에서 이송되는 PCB프레임자재(91)의 폭에 알맞게 조절할 수 있는 것이다. 또한, 상기 이송레일(83)에서 이송되는 PCB프레임자재(91)중에서 양호한 PCB프레임자재(91)를 노(Furnace)에서 리플로우시키기 위해 노(Furnace)로 이송시킬 때 상기 PCB프레임자재(91)를 일정 간격 떨어뜨린 상태로 이송시키는 것이고, 불량의 PCB프레임자재(91)는 빈 매거진(94)으로 이송시켜 적층시키는 것으로, 상기 빈 매거진(94)의 장착구조는 빈 매거진(94)을 위치시켜 유동을 방지하도록 스프링(87)에 의해서 탄성력을 지니면서 빈 매거진(94)의 일측을 가압하여 고정하는 고정로울러(86)가 설치되고, 이와같이 고정된 매거진은 볼스크류(S)와 스텝모터(M)에 의해 상하로 슬라이딩되는 것이다.
이와같이 구성된 본 발명의 솔더볼 범핑장비는, 로딩부(10)의 매거진공급부(11)에 다수개의 매거진(94)을 한꺼번에 장착시킨 상태에서 하나의 매거진(94)을 순차적으로 엘리베이터(12)로 공급하면, 엘리베이터(12)가 상하로 슬라이딩되면서 매거진(94)에 적층되어 있는 PCB프레임자재(91)의 후단부를 피니언기어(15)에 의해 작동하는 푸셔(14)로 일정하게 밀어서 인덱스유니트(20)로 로딩하는 것이다.
상기와 같이 매거진(94)에서 PCB프레임자재(91)가 모두 로딩되면, 실린더(17)에 의해 작동되는 로드(18)와 밀판(19)에 의해 빈 매거진(94)은 매거진배출부(13)로 배출되고, 매거진공급부(11)에 장착되어 있는 새로운 매거진(94)이 연속해서 엘리베이터(12)로 공급되어 연속작업을 진행하는 것이다.
이와같이 인덱스유니트(20)로 로딩된 PCB프레임자재(91)는 핀(22)이 상부로 작동되어 PCB프레임자재(91)의 홀(91a)에 끼워져 정확한 위치에 세팅시키고, 흡착패드(23)로 PCB프레임자재(91)를 흡착 고정한 다음에, 플럭스도포부(30)에서 PCB프레임자재(91)의 배면에 스크린프린팅 방식으로 플럭스를 도포하는 것이다.
이때, 상기 플럭스도포부(30)에서 플럭스를 도포하는 것은 PCB프레임자재(91)위에 망사(31)가 위치되고, 그 상면을 브레이드(32)로 밀어서 망사(31)상에 형성되어 있는 미세한 구멍(31a)을 통해서 플럭스를 도포하는 것으로, 상기 망사(31)에 형성된 미세한 구멍(31a)은 개방되어 있어서, 이 부분으로 플럭스가 도포됨으로서 솔더볼이 위치되는 부분만을 정확하게 플럭스로 도포할 수 있는 것이다.
상기의 방법으로 PCB프레임자재(91)의 배면에 플럭스가 도포되면 인덱스유니트(20)는 리니어모터(26)에 의해 솔더볼이 안착되는 위치로 정확하게 이송되고, 바이브레이션 솔더볼 트레이(40)의 솔더볼보관함(41)에 담겨진 솔더볼을 픽 & 플레이스유니트(50)의 흡착블럭(51)으로 흡착하여 플럭스가 도포된 PCB프레임자재(91)의 배면에 수백개의 솔더볼을 한꺼번에 안착시키는 것으로, 솔더볼보관함(41)에는 대략 100∼250만개의 솔더볼을 담을 수 있는 것이다.
상기 솔더볼이 담겨진 바이브레이션 솔더볼 트레이(40)의 솔더볼보관함(41)에서 솔더볼을 흡착하고, 이를 다시 플럭스가 도포된 PCB프레임자재(91)에 안착시키는 것으로, 볼스크류(S)와 스텝모터(M)에 의해 흡착블럭(51)이 솔더볼보관함(41)으로 하강되어 흡착블럭(51)에 형성된 솔더볼흡착공(51a)에 배큠을 빨아들임으로서 솔더볼을 흡착한 후, 상승되는 것으로, 상기 흡착블럭(51)이 솔더볼보관함(41)에 하강되어 솔더볼을 흡착할 때 상기 흡착블럭(51)은 약간의 텐션을 가지면서 상부로 밀림으로서 솔더볼의 파손을 방지하는 것이다.
이와같이 흡착블럭(51)의 솔더볼흡착공(51a)으로 솔더볼을 흡착한 픽 & 플레리트유니트(50)는 리니어모터(54)에 의해 플럭스가 도포된 PCB프레임자재(91)로 이송되어 솔더볼을 한꺼번에 안착시키는 것으로, 상기 픽 & 플레이스유니트(50)가 PCB프레임자재(91)로 이송될 때 1차 인스펙션유니트(60)를 거쳐 솔더볼이 정확하게 흡착되었나를 검사하는 것으로, 흡착블럭(51)의 상부에 설치된 라이트(53)에서 빛을 발하여 솔더볼흡착공(51a)으로 빛의 투과여부를 하부의 감시카메라(63)로 감지하여 솔더볼흡착공(51a)에 솔더볼이 전부 흡착되어 있나를 검사하고, 솔더볼흡착공(51a)에 두 개의 솔더볼이 흡착되어 있나는 발광부(61)에서 레이저를 투과하여 이를 수광부(62)에서 감지함으로서 솔더볼의 정확한 높이를 감지하여 두 개의 솔더볼이 흡착되어 있나를 검사하는 것이다.
이와같은 1차 인스펙션유니트(60)에서 불량으로 판단되면 즉, 솔더볼이 정확하게 흡착되어 있지 않으면, 이를 불량솔더볼보관함(43)에 보관시킨 후, 솔더볼보관함(41)에서 다시 솔더볼을 흡착하여 플럭스가 도포된 PCB프레임자재(91)에 솔더볼을 한꺼번에 안착시키는 것이다.
이와같이 작동되어 수백개의 솔더볼을 한꺼번에 안착시키는 픽 & 플레이스유니트(50)로 솔더볼을 흡착할 때 상기 바이브레이션 솔더볼 트레이(40)를 진동시킴으로서 정확한 솔더볼의 흡착을 이룰 수 있는 것이다. 즉, 모터축(44a)에 편심되게 설치된 로드(45)가 모터(44)의 회전에 의해 편심 회전되면서 솔더볼보관함(41)을 진동시키는 것이다. 또한, 상기 솔더볼보관함(41)의 내부 바닥면에는 다수의 미세한 통공(42a)이 형성된 바닥판(42)이 설치되어 있어 상기 통공(42a)을 통하여 질소가스를 유입시키면 솔더볼의 산화를 방지함은 물론, 솔더볼이 솔더볼보관함(41)의 내부 바닥면으로서 약간 떠있는 상태임으로서 솔더볼의 불량을 방지하는 것이다.
상기와 같이 픽 & 플레이스유니트(50)에 의해 PCB프레임자재(91)에 솔더볼이 안착되면 리니어모터(26)에 의해 인덱스유니트(20)는 2차 인스펙션유니트(70)로 정확하게 이송되면서 PCB프레임자재(91)의 배면에 솔더볼 정확하게 안착되어 있나를 검사하는 것으로, 상기 2차 인스펙션유니트(70)에서는 비젼카메라(71)로 검사를 실시하는 것이다. 이러한 비젼카메라(71)로 검사를 실시할 때 상기 비젼카메라(71)로 인스펙션되는 상태를 모니터(도시되지 않음)로 출력할 수 있는 것이다.
이와같이 플럭스가 도포된 PCB프레임자재(91)에 솔더볼이 안착되어 2차 인스펙션유니트(70)에서 검사가 완료되면 인덱스유니트(20)는 언로딩부(80)로 이송되고, 상기 언로딩부(80)에서 PCB프레임자재(91)를 그립하여 노(Furnace)로 이송시켜 리플로우 하는 것이다.
상기와 같이 솔더볼이 안착된 PCB프레임자재(91)를 노에서 리플로우시키기 위한 언로딩은 먼저, PCB프레임자재(91)를 흡착 고정하고 있는 배큠을 제거하여 고정상태를 해지하고, 언로딩부(80)의 그립퍼(81)로 PCB프레임자재(91)의 선단부를 그립하여 이송레일(83)로 위치시킨 다음에 PCB프레임자재(91)의 그립을 해지하고, 작동부재(82)가 PCB프레임자재(91)의 후단부로 이동되어 PCB프레임자재(91)를 밀어서 노로 이송시키는 것이다. 이때, 상기 PCB프레임자재(91)는 작동부재(82) 및 이송레일(83)이 설치된 받침부(85)가 볼스크류(S) 및 스텝모터(M)에 의해 작동부재(82)의 직선 운동방향과 직교되는 방향으로 직선 운동되어 노로 이송되는 PCB프레임자재(91)를 일정간격으로 정렬시킨 상태에서 노로 이송되는 것이다.
또한, 불량의 PCB프레임자재(91)는 빈 매거진으로 이송되어 적층되는데, 상기 작동부재(82) 및 이송레일(83)이 설치된 받침부(85)가 볼스크류(S) 및 스텝모터(M)에 의해 작동부재(82)의 직선 운동방향과 직교되는 방향의 끝단까지 직선 운동되어 여기에 설치된 빈 매거진(94)에 순차적으로 적층시키는 것으로, 불량의 PCB프레임자재(91)가 언로딩될때에는 작동부재(82)의 그립퍼(81)로 PCB프레임자재(91)의 선단부를 그립한 상태로 받침부(85)가 직선 운동되어 빈 매거진(94)으로 적층시키는 것이다.
이와같이 불량의 PCB프레임자재(91)를 적층시키는 빈 매거진(94)은 유동을 방지하도록 스프링(87)에 의해서 탄성력을 지니면서 매거진(94)의 일측을 가압하여 고정하는 고정로울러(86)에 의해 고정되고, 볼스크류(S)와 스텝모터(M)에 의해 상하로 슬라이딩되면서 PCB프레임자재(91)가 적층되는 것이다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명의 솔더볼 범핑장비에 의하면, BGA패키지의 배면에 플럭스를 도포하기 위하여 PCB프레임자재를 순차적으로 로딩하고, 패키지 배면에 플럭스를 도포하며, 그 위에 솔더볼을 안착시킨 다음에 이를 검사하고, 노(Furnace)로 이송시키는 일련의 작업을 자동으로 정확하게 함으로서 작업능률을 향상시키고, 불량을 방지하며 생산성을 높일 수 있는 잇점이 있는 것이다.

Claims (6)

  1. 다수의 PCB프레임자재가 적층된 매거진을 공급하고, 이 공급된 매거진에서 PCB프레임자재의 후단부를 푸셔로 밀어서 상기 PCB프레임자재를 순차적으로 로딩하는 로딩부와, 상기 로딩부에서 순차적으로 로딩된 PCB프레임자재가 위치되는 가이드블럭이 실린더에 의해 전후로 슬라이딩되도록 설치되고, 이 가이드블럭에 위치된 PCB프레임자재를 정확한 위치로 세팅시키는 핀이 설치되며, 상기 핀에 의해 세팅된 PCB프레임자재를 배큠에 의해 흡착하여 고정시키는 흡착패드가 설치되는 한편, 상기 가이드블럭을 포함한 전체를 정확한 위치로 이송시키는 리니어모터가 설치되어 상기 PCB프레임자재를 다음 공정을 위한 정확한 위치로 이송시키는 인덱스유니트와, 상기 인덱스유니트의 가이드블럭에 흡착 고정된 PCB프레임자재의 상부에 위치되며, 솔더볼안착홀과 대응하도록 구멍이 형성된 실크재의 방수형 재질로 이루어진 망사가 설치되고, 이 망사 위를 밀어서 구멍을 통해 솔더볼안착홀에 플럭스를 도포할 수 있는 블레이드로 이루어져 PCB프레임자재의 배면에 플럭스를 도포하는 플럭스도포부와, 상기 PCB프레임자재의 배면에 솔더볼을 안착시키기 위해 수백만개의 솔더볼이 담겨진 상태로 진동되는 바이브레이션 솔더볼 트레이와, 상기 바이브레이션 솔더볼 트레이에서 솔더볼을 흡착하여 플럭스가 도포된 PCB프레임자재의 배면에 솔더볼을 안착시키는 픽 & 플레이스유니트와, 상기 바이브레이션 솔더볼 트레이에서 픽 & 플레이스유니트로 솔더볼을 흡착한 상태를 레이저와 빛에 의해 검사하도록 일측에는 레이저를 투과하는 발광부를 설치하고, 타측에는 상기 발광부에서 투과된 레이저를 감지하는 수광부를 설치하여 상기 흡착블럭의 솔더볼흡착공에 두 개의 솔더볼이 흡착되었나를 검사하는 1차 인스펙션유니트와, 상기 플럭스가 도포된 PCB프레임자재에 솔더볼이 정확하게 안착되었나 검사할 수 있도록 인덱스유니트에 의해 이송되는 PCB프레임자재의 상부에 수직하게 비젼카메라가 설치되고, 이 비젼카메라에서 인스펙션한 상태를 모니터로 출력하여 상기 PCB프레임자재에 솔더볼이 정확하게 안착되었나를 검사하는 2차 인스펙션유니트와, 상기 2차 인스펙션유니트에서 검사가 완료된 PCB프레임자재를 양호와 불량으로 구분하여 양호는 노(Furnace)로 이송시켜 리플로우하고, 불량은 빈 매거진에 적층시키는 언로딩부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 솔더볼 범핑(Solder Ball Bumping)장비.
  2. 제1항에 있어서, 상기 바이브레이션 솔더볼 트레이는, 내부에 수백 만개의 솔더볼을 담을 수 있는 공간부를 형성한 솔더볼보관함과, 상기 솔더볼보관함의 상부에 슬라이딩되도록 설치되어 상기 솔더볼보관함을 개폐시키며, 그 상부로 불량의 솔더볼을 담을 수 있도록 공간부가 형성된 불량솔더볼보관함과, 상기 솔더볼보관함의 내부 바닥면에 설치되며 다수의 미세한 통공이 형성되고, 이 통공을 통해 질소가스를 유입시켜 상기 솔더볼보관함에 담겨진 수백만개의 솔더볼을 상부로 약간 뜨게 함과 동시에, 솔더볼의 산화를 방지하도록 된 바닥판과, 상기 솔더볼보관함의 하부에 일단이 힌지 결합되고, 그 타단이 모터축에 편심되게 힌지 결합되어 모터의 회전에 의해 편심 작동되어 솔더볼보관함을 진동시키는 로드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 솔더볼 범핑(Solder ball Bumping)장비.
  3. 제1항에 있어서, 상기 따른 픽 & 플레이스유니트는, 솔더볼을 흡착할 수 있는 솔더볼흡착공이 솔더볼안착홀과 대응하도록 형성된 흡착블럭과, 상기 흡착블럭의 상부에 설치되어 빛을 투과시켜 솔더볼흡착공에 솔더볼이 전부 흡착되었나를 검사하기 위한 라이트와, 상기 라이트의 하부에는 설치되어 상기 라이트에서 투과되는 빛을 빛이 한곳에 집중되지 않고 퍼지도록 하는 불투명재의 아크릴판과, 상기 라이트에 의해서 불투명재의 아크릴판을 통해 투과되는 빛을 감지하는 카메라와, 상기 솔더볼을 흡착하고, 이를 다시 플럭스가 도포된 PCB프레임자재에 안착시키기 위해 흡착블럭을 상하로 슬라이딩시키는 볼스크류 및 스텝모터와, 상기 흡착블럭의 솔더볼흡착공으로 솔더볼을 흡착할 때 약간의 텐션을 가지면서 상부로 밀리도록 된 가이드핀과, 상기 흡착블럭이 가이드핀에 의해 상부로 밀릴 때 이를 더 이상 상부로 밀지 않도록 감지하는 센서와, 상기 볼스크류, 스텝모터 및 흡착블럭을 포함한 전체를 바이브레이션 솔더볼 트레이와 플럭스가 도포된 PCB프레임자재 사이를 이송시키는 리니어모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 솔더볼 범핑(Solder Ball Bumping)장비.
  4. 제1항에 있어서, 상기 언로딩부는, 솔더볼이 안착된 PCB프레임자재의 선단을 그립(Grip)하는 그립퍼가 선단에 설치된 작동부재와, 상기 작동부재의 그립퍼로 PCB프레임자재의 선단을 그립하여 이동시켜 놓는 이송레일과, 상기 작동부재의 그립퍼로 PCB프레임자재의 선단을 그립하여 이송레일에 위치시킨 후, 승하강되어 PCB프레임자재의 후단부로 이동되어 작동부재를 다시 승하강시키는 실린더와, 상기 이송레일에 위치된 PCB프레임자재 중에서 양호한 PCB프레임자재는 리플로우시키기 위하여 노(Furnace)로 이송시키고, 불량의 PCB프레임자재는 빈 매거진으로 이송시키도록 작동부재를 직선 운동시키는 볼스크류 및 스텝모터와, 상기 작동부재 및 이송레일이 설치된 받침부와, 상기 받침부를 작동부재의 직선 운동방향과 직교되는 방향으로 직선 운동시키는 볼스크류 및 스텝모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 솔더볼 범핑(Solder Ball Bumping)장비.
  5. 제4항에 있어서, 상기 이송레일은 PCB프레임자재의 폭에 알맞게 조절할 수 있도록 볼스크류와 스텝모터가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 솔더볼 범핑(Solder Ball Bumping)장비.
  6. 제4항에 있어서, 상기 불량의 PCB프레임자재가 적층되는 빈 매거진은 유동을 방지하도록 스프링에 의해서 탄성력을 지니면서 매거진의 일측을 가압하여 고정하는 고정로울러가 설치되고, 고정된 빈 매거진을 볼스크류와 스텝모터에 의해 상하로 슬라이딩시키는 것을 특징으로 하는 솔더볼 범핑(Solder Ball Bumping)장비.
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