KR100263839B1 - 볼 그리드 어레이의 솔더볼이젝트장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 솔더볼을 공급하는 장치에 관한 것으로서, 특히, 볼박스(70)에 보관된 솔더볼(72)을 상,하로 관통된 이젝트공(24)에 진공으로 흡착하기 위한 진공흡입공(21) 및 공간부(21)가 형성된 진공가압툴(20)과; 상기 진공가압툴(20)의 이젝트공(24)에 삽설되어 이젝트공(24)에 진공흡착된 솔더볼(75)을 밀어주어 이젝트하는 다수의 이젝트핀(50)과; 상기 이젝트핀(50)을 일정간격으로 정렬하여 고정시키고, 상,하로 동시로 이동시키는 핀이동판(40)과; 상기 핀이동판(60)의 배면에 진공가압툴(20)의 안내공(27)(28)에 설치된 이동축(33)(34)이 고정되어 핀이동판(40)을 상,하로 동작시키는 다수의 이동실린더(30)(31)로 구성된 볼 그리드 어레이의 솔더볼이젝트장치인 바, 솔더볼의 공급 수율을 현저하게 향상시켜 반도체장치의 불량율을 현저하게 저하시키도록 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.

Description

볼 그리드 어레이의 솔더볼이젝트장치

본 발명은 반도체기판 상에 솔더볼(Solder Ball)을 공급하는 장치에 관한 것으로, 특히, 솔더볼을 볼박스에 보관하여 진공가압툴을 하강시킨 후에 진공흡입공으로 이젝트공에 진공을 가하여 솔더볼을 흡착시키고, 진공가압툴을 반도체기판의 상부로 이동시켜 솔더볼에 가하여진 진공을 해제함과 더불어 이동실린더를 하강시켜 이젝트핀으로 솔더볼을 이젝트시키도록 하는 볼 그리드 어레이의 솔더볼이젝트 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체장치의 종류에는 여러 가지가 있으며, 이 반도체장치 내에 형성되는 트랜지스터 및 커패시터등을 구성시키는 방법에는 다양한 제조기술이 사용되어서, 최근에는 반도체기판 상에 산화막을 입혀 전계효과를 내도록 하는 모스형 전계효과 트랜지스터(MOSFET; metal oxide semiconductor field effect transistor)(이하, 모스페트트랜지스터라 칭함)를 점차적으로 많이 사용하고 있는 실정에 있다.

이와 같이 반도체장치의 내부에 각종의 절연층 및 도전층등을 적층한 후 식각을 통하여 형성시킨 트랜지스터 및 커패시터등의 기억소자를 갖는 다이(dIE)를 기판의 상부면에 접착하여 부설시킨 후에 골드와이어로 다이의 금속배선층과 기판상에 박막화된 금속도선에 납점으로 연결하여 반도체장치를 형성하게 된다.

상기한 반도체장치는 종래에는 모듈의 기판 위에 반도체장치를 설치하기 위하여 반도체장치에 다리와 같이 하부로 돌출된 리이드프레임이 형성되어 있으며, 이 프레임에 모듈의 박막에 납땜으로 연결하여 사용하도록 하였으나 최근에는 반도체장치와 그와 관련된 부품이 소형화됨에 따라 리이드프레임 대신에 반도체기판의 저면부분에 박막으로 연결된 도선에 구형의 작은 납으로 된 솔더볼(Solder Ball)을 사용하여 모듈의 기판에 형성된 박막에 납땜하도록 형성되었다.

한편, 솔더볼을 반도체기판[BGA(Ball Grid Array) Sub-Strate]에 접착시키기 위하여 솔더볼 마운트(Solder Ball Mount)장치는 볼이 보관된 볼박스에서 진공으로 볼을 흡착시킬 수 있는 툴을 하부로 이동시켜 반도체기판의 볼공급위치에 해당하는 저면부에 형성된 진공흡착공에 진공으로 솔더볼을 흡착하여서 반도체기판 상부면에 솔더볼을 대고서 틀에 가하여진 진공을 해제하므로 솔더볼을 반도체기판에 공급하도록 하는 장치이다.

그런데, 상기한 바와 같이, 종래의 반도체기판에 솔더볼을 공급하는 솔더볼 마운트장치는 볼박스에 보관된 솔더볼을 툴을 하부로 이동시켜 진공으로 솔더볼을 흡착시킨 후에 진공을 해제하여 반도체기판 상에 솔더볼을 공급하는 방식으로서 종래에는 진공으로 솔더볼을 틀의 이젝트공에 흡착시키는 과정에서 큰 압력으로 솔더볼이 이젝트공에 흡착됨으로 인하여 가끔씩 진공을 해제하는 경우에 솔더볼이 이젝트공으로 부터 자중에 의하여 분리되지 못하게 되어 반도체기판에 솔더볼을 공급하지 못하여 불량을 발생시킬 뿐만아니라 후속공정을 계속하여 진행하지 못하므로 작업성 및 생산성을 저하시키는 문제점을 지니고 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로서, 솔더볼을 볼박스에 보관하여 진공가압툴을 하강시킨 후에 진공흡입공으로 이젝트공에 진공을 가하여 솔더볼을 흡착시키고, 진공가압툴을 반도체기판의 상부로 이동시켜 솔더볼에 가하여진 진공을 해제함과 더불어 이동실린더를 하강시켜 이젝트핀으로 솔더볼을 이젝트시킴으로써 솔더볼의 공급 수율을 향상시키는 것이 목적이다.

제1도는 본 발명에 따른 솔더볼이젝트장치의 사시 상태를 보인 도면.

제2도는 본 발명에 따른 솔더볼이젝트장치의 상세 사시 상태를 보인 도면.

제3도는 본 발명에 따른 솔더볼이젝트장치의 구성 단면을 보인 도면.

제4도는 제3도의 “A”를 확대하여 보인 도면.

제5(a)도는 본 발명에 따른 진공가압툴이 하강하는 상태를 보인 도면.

제5(b)도는 본 발명에 따른 진공가압툴이 진공으로 볼박스에 보관된 솔더볼을 진공으로 흡착한 상태를 보인 도면.

제5(c)도는 본 발명에 따른 진공가압툴이 솔더볼을 흡착하여 상승하는 상태를 보인 도면.

제5(d)도는 본 발명에 따른 진공가압툴이 이동하여 반도체기판에 근접한 상태에서 진공을 해제함과 동시에 이젝트핀으로 솔더볼을 이젝트시키는 상태를 보인 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 툴지지체 15 : 진공가압툴

21 : 진공흡입공 22 : 돌출부

23 : 경사부 24 : 이젝트공

25 : 볼접촉홈 26 : 공간부

27,28 : 안내공 30,31 : 이동실린더

33,34 : 이동축 40 : 핀이동판

50 : 이젝트핀 60 : 핀고정판

70 : 볼박스 72 : 볼보관홈

75 : 볼 80 : 반도체기판

90 : 이동로울러

이러한 목적은 볼박스에 보관된 솔더볼을 상,하로 관통된 이젝트공에 진공으로 흡착하기 위한 진공흡입공 및 공간부가 형성된 진공가압툴과; 상기 진공가압툴의 이젝트공에 삽설되어 이젝트공에 진공흡착된 솔더볼을 밀어주어 이젝트하는 다수의 이젝트핀과; 상기 이젝트핀을 일정간격으로 정렬하여 고정시키고, 상,하로 동시로 이동시키는 핀이동판과; 상기 핀이동판의 배면에 진공가압툴의 안내공에 설치된 이동축이 고정되어 핀이동판을 상,하로 동작시키는 다수의 이동실린더로 구성된 볼 그리드 어레이의 솔더볼이젝트장치를 제공함으로써 달성된다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 구성에 대하여 상세히 설명한다.

우선, 제1도 내지 제4도에 도시된 바와 같이, 본 발명인 볼 그리드 어레이의 솔더볼이젝트장치의 구성을 살펴 보면, 볼박스(70)에 보관된 솔더볼(75)을 진공으로 흡착하여 이동로울러(90)에 의하여 이동하는 반도체기판(80)에 솔더볼(75)을 마운팅하는 볼 그리드 어레이에서, 상기 볼박스(70)에 보관된 솔더볼(72)을 상,하로 관통된 이젝트공(24)에 진공으로 흡착하기 위한 진공흡입공(21) 및 공간부(21)가 형성된 진공가압툴(20)과; 상기 진공가압툴(20)의 이젝트공(24)에 삽설되어 이젝트공(24)에 진공흡착된 솔더불(75)을 밀어주어 이젝트하는 다수의 이젝트핀(50)과; 상기 이젝트핀(50)을 일정간격으로 정렬하여 고정시키고, 상,하로 동시로 이동시키는 핀이동판(40)과; 상기 핀이동판(60)의 배면에 진공가압툴(20)의 안내공(27)(28)에 설치된 이동축(33)(34)이 고정되어 핀이동판(40)을 상,하로 동작시키는 다수의 이동실린더(30)(31)로 구성된다.

그리고, 상기 진공가압툴(20)의 이젝트공(24)의 저면부에는 솔더볼(75)의 접촉 면적을 확대하기 위한 볼접촉홈(25)이 형성되어지며, 이 볼접촉홈(25)의 반경은 원형이 아닌 타원형에 가깝도록 하여 솔더볼(75)의 위치가 정화하지 않더라도 안정적으로 진입하여 접촉되도록 구성된다.

또한, 상기 이젝트핀(80)은 핀고정공(72)으로 끼워진 핀고정판(70)에 의하여 서로 일정간격을 유지하여 고정시키도록 하고, 이 핀고정판(60)은 이젝트핀(50)에 의하여 핀이동판(40)과 일정한 간격을 유지하면서 상,하로 동작하게 된다.

그리고, 상기 이젝트공(24)의 상부에는 이젝트핀(50)의 이동을 안내하는 경사부(23)가 형성되어서 이젝트핀(50)이 진입할 때 진입방향이 약간 어긋나더라도 이젝트공(24)에 안정적으로 진입하도록 안내하는 역할을 하도록 구성된 것이다.

이하, 본 발명의 작용을 개략적으로 살펴보도록 한다.

먼저, 본 발명에 따른 볼 그리드 어레이의 솔더볼이젝트장치의 사용 상태를 살펴 보게 되면, 제5(a)도에 도시된 바와 같이, 툴지지체(10)에 고정된 진공가압툴(20)이 하부로 하강하면서 볼박스(70)의 솔더볼(75)에 근접하면서 정지하게 된다.

그리고, 제5(b)도에 도시된 바와 같이, 진공가압툴(21)의 진공흡입공(21)을 통하여 공기를 흡입하게 되면, 공간부(26)를 통하여 공기가 흡입되어 이젝트공(24)으로 공기가 급속하게 유입되므로 볼박스(70)의 볼보관홈(72)에 보관된 솔더볼(75)을 흡착하면서 솔더볼(75)이 다수의 이젝트공(24)의 저면에 있는 볼접촉홈(25)에 접촉되어지게 된다.

그리고, 제5(c)도에 도시된 바와 같이, 상기 진공가압툴(20)의 이젝트공(24)에 솔더볼(75)이 진공흡착된 상태에서 진공가압툴(20)을 상승시키고, 다시 이 진공가압툴(20)을 전방으로 이동하여 대기시키도록 한다.

또한, 제5(d)도에 도시된 바와 같이, 상기 이젝트공(24)에 진공으로 흡착된 솔더볼(75)을 반도체기판(80)에 공급하기 위하여 이동로울러(90)에 의하여 이동하여 정지 고정된 반도체 기판(80)으로 상기 진공가압툴(20)을 하강시키고서 진공 흡입공(21)으로 진공상태를 해제함과 동시에, 솔더볼(75)의 이젝팅을 보조하기 위하여 진공가압툴(20)의 내부에 설치된 이동실린더(30)를 작동하여 이동축(33)(34)을 안내공(27)(28)을 따라 하측으로 이동시켜서 핀이동판(40)을 공간부(26)의 하부로 작동시키도록 한다.

이때, 상기 핀이동판(40)의 하부에 고정된 이젝트핀(50)이 핀고정판(60)을 하부로 동시에 이동시키면서 돌출부(22)에 있는 이젝트공(24)으로 이젝트핀(50)이 이동하면서 진공의 해제에도 불구하고 이젝트공(24)에 부착되어 있는 솔더볼(75)을 강제적으로 이젝팅시킴으로 이젝트공(24)에 부착되어 있던 모든 솔더볼(75)을 반도체기판(80)의 소정의 위치로 공급하게 되는 것이다.

한편, 반도체기판(80) 상에 솔더볼(75)의 공급을 완료하게 되면, 진공가압툴(20)이 상기 작동과정의 반대과정을 거치면서 원상태로 복귀하여 볼박스(70)에 보관된 솔더볼(75)을 진공 흡착하여 다시 반도체기판(80)에 공급하는 과정을 반복하여 수행하게 되는 것이다.

따라서, 상기한 바와 같이 본 발명에 따른 볼 그리드 어레이의 솔더볼이젝트 장치를 사용하게 되면, 솔더볼을 볼박스에 보관하여 진공가압툴을 하강시킨 후에 진공흡입공으로 이젝트공에 진공을 가하여 솔더볼을 흡착시키고, 진공가압툴을 반도체기판의 상부로 이동시켜 솔더볼에 가하여진 진공을 해제함과 더불어 이동실린더를 하강시켜 이젝트핀으로 솔더볼을 이젝트시킴으로써 솔더볼의 공급 수율을 현저하게 향상시켜 반도체장치의 불량율을 현저하게 저하시키도록 하는 매우 유용하고 효과적인 발명인 것이다.

Claims (4)

1. 볼박스(70)에 보관된 솔더볼(75)을 진공으로 흡착하여 이동로울러(90)에 의하여 이동하는 반도체기판(80)에 솔더볼(75)을 마운팅하는 볼 그리드 어레이에 있어서, 상기 볼박스(70)에 보관된 솔더볼(72)을 상,하로 관통된 이젝트공(24)에 진공으로 흡착하기 위한 진공흡입공(21) 및 공간부(21)가 형성된 진공가압툴(20)과; 상기 진공가압툴(20)의 이젝트공(24)에 삽설되어 이젝트공(24)에 진공흡착된 솔더볼(75)을 밀어주어 이젝트하는 다수의 이젝트핀(50)과; 상기 이젝트핀(50)을 일정간격으로 정렬하여 고정시키고, 상,하로 동시로 이동시키는 핀이동판(40)과; 상기 핀이동판(60)의 배면에 진공가압툴(20)의 안내공(27)(28)에 설치된 이동축(33)(34)이 고정되어 핀이동판(40)을 상,하로 동작시키는 다수의 이동실린더(30)(31)로 구성된 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이의 솔더볼이젝트장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 진공가압툴(20)의 이젝트공(24)의 저면부에는 솔더볼(75)의 접촉 면적을 확대하기 위한 볼접촉홈(25)이 형성된 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이의 솔더볼이젝트장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 상기 이젝트핀(80)은 핀고정공(72)으로 끼워진 핀고정판(70)에 의하여 서로 일정간격을 유지하여 고정시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이의 솔더볼이젝트장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 이젝트공(24)의 상부에는 이젝트핀(50)의 이동을 안내하는 경사부(23)가 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이의 솔더볼이젝트장치.