KR100302592B1 - 반도체패키지용소켓교체장치및교체방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄배선판에 장착된 소켓을 교체하는 장치 및 교체 방법에 관한 것으로, 고가의 인쇄배선판에 부착된 불량 소켓을 용이하게 교체하여 상기 인쇄배선판을 재활용할 수 있도록 함으로써, 그러한 인쇄배선판을 이용하여 제조된 전자시스템 기기의 생산원가를 낮추고 자원을 낭비를 줄이는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 소켓 교체 장치는, 받침대(31)와; 상기 지지판의 가장자리에 고정되어 부착된 지지벽과(32); 상기 받침대 중앙부에 위치한 열풍 발생기(34)와; 상기 열풍발생기 상방부에 연결되고 다수의 노즐을 갖는 열풍 전도판(35)을 포함하고 있다.

Description

반도체 패키지용 소켓 교체 장치 및 교체 방법{APPARATUS REPLACING A SOKET FOR SEMICONDUCTOR PACKAGE AND METHOD FOR REPLACING THE SAME}

본 발명은, 일반적으로는 반도체 패키지에 관한 것이고, 더욱 상세히는 인쇄배선판(printed wiring board; PWB) 또는 인쇄회로기판(printed circuit board; PCB)이라 불리는 기판에 장착된 반도체 패키지용 소켓 교체 장치 및 그 교체방법에 관한 것이다.

전자 시스템 기기는 상면에 인쇄배선이 형성되어 있는 인쇄배선판과, 그러한 인쇄배선에 의해 연결되도록 인쇄배선판상에 배치된 다수의 전기적인 소자들로 구성된다. 최근 현대화된 전자시스템 기기에 있어서, 반도체 소자는 필수적인 구성요소가 되고 있다. 그에 따라서, 반도체 소자를 인쇄배선판에 실장하는 방법도 다양하게 소개되고 있다. 즉, 인쇄배선판상에 반도체 패키지를 올려놓고, 외부리드를 솔더 리플로우를 이용하여 직접 부착하는 표면장착법(surface mounting technology)이 있으며, 또한 인쇄배선판에 홀을 형성하고, 상기 홀에 반도체 패키지의 외부리드를 삽입하는 쓰루홀(through hole)방식도 있다. 한편, 인쇄배선판의 배선들과 전기적으로 연결된 소켓을 부착해두고, 상기 소켓내에 씨엘씨씨(ceramic leadless chip carrier)라고 불리는 리드가 봉지체에 매설되고 봉지체의 외주면으로 노출되어 있는 리드 없는(lead less) 반도체 패키지를 장착하는 소켓법이 있다. 상기 소켓을 이용한 인쇄배선판에 대한 반도체 패키지 장착법은, 사용자가 반도체 패키지를 인쇄배선판으로부터 장착 및 탈착하여 쉽게 조립할 수 있다는 장점이 있다.

상기 인쇄배선판은 일반적으로 수명이 매우 길고 최근에는 매우 고가인 경우가 많다. 그러나, 상기 인쇄배선판에 장착하는 소켓은 마모 또는 파손 등이 쉽게 발생하기 때문에 수명이 매우 짧다. 소켓에 불량이 발생하는 경우 상기 인쇄배선판으로부터 상기 소켓을 제거하고, 새로운 소켓으로 교체해야 할 필요성이 발생한다. 또한, 기술의 발전이 급격하기 때문에, 더욱 고성능의 반도체 칩 패키지를 탑재할 수 있는 소켓으로 교체해야 할 필요가 발생한다. 그러나, 인쇄배선판으로부터 소켓을 제거하고, 새로운 소켓으로 교체하는 것은 그다지 용이한 것은 아니다. 특히 핀수가 많은 소켓인 경우에는 더욱 그러하다. 따라서, 인쇄배선판은 수명이 길고 재사용이 가능한데도 불구하고, 소켓이 불량이기 때문에, 인쇄배선판 전체를 폐기해야 하는 경우가 발생을 하며, 이것은 자원의 낭비이고, 또한 시스템 기기의 제조비용을 상승시키는 요인이 된다.

다음으로, 본 발명의 이해을 돕기 위하여 소켓에 반도체 칩을 장착한 구조 및, 인쇄배선판에 소켓이 장착된 구조를 간단히 설명한다.

도1은 소켓(1)과 상기 소켓(1)이 인쇄배선판(2)에 장착된 모습을 도시한 종단면도이다.

도1에 도시된 바와 같이, 소켓 몸체(10)가 있고, 상기 몸체(10)의 상면 중앙부에 반도체 패키지(미도시)를 안착시키기 위한 안착홈(11)이 형성되어 있다. 상기 몸체의 바닥면과 측면에는 전기적인 신호를 외부로 전달하기 위한 다수의 제1 및 제2 소켓핀(12)(13)이 형성되어 있고, 상기 제1 소켓핀(12)들은 상기 몸체(10)의바닥면에 매입형성되고, 또한 상기 바닥면의 상하면으로 돌출되어 있다. 상기 제2소켓핀(13)들은 상기 몸체(10)의 측면에 매입 형성되어 있고, 상기 제2소켓핀의 일측 끝은 상기 몸체(10) 측면으로부터 상기 안착홈(11)의 내측 방향으로 돌출되고, 다른측 끝은 상기 몸체(10)에 매입된 채 몸체 바닥면까지 연장된 후, 몸체(10) 바닥면을로부터 하방으로 돌출하여 형성되어 있다. 상기 안착홈(11)의 내측으로 돌출되어 있는 상기 제2 소켓핀(12)들의 한쪽 끝은 반도체 칩(미도시)을 상기 안착홈(11)에 안착했을 때, 상기 반도체 패키지에 형성되어 있는 금속리드(미도시)들과의 전기적인 접촉 면적을 크게 하기 위하여 타원(유선)형으로 절곡되어 형성되어 있다. 또한, 상기 몸체(10)의 상부에는 상기 안착홈(11)의 상부를 개/폐하기 위한 소켓 뚜껑(14)이 형성되어 있는 바, 상기 뚜껑(14)의 일측은 상기 몸체의 일측에 힌지(15)와 같은 결합부재를 매개로하여 결합되어 그 몸체(10)로부터 뚜껑(54)이 계/폐 회동(開/閉 回動) 가능토록되어 있으며, 상기 뚜껑(14)의 다른 일측에는 후크(hook)(16)가 형성되어 있고, 상기 뚜껑(14)을 닫을 때, 상기 후크(16)가 형성된 위치에 대응하는 상기 몸체(10)에는 그 후크(16)가 걸려 잠길 수 있도록 하는 후커(hooker)(17)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 뚜껑(14)의 상면에는 요철이 형성되어 있어서 열방출이 용이하도록 하고 있다. 상기 1소켓핀(12) 및 제2소켓핀(13)은 소켓몸체(50)의 하방으로 뻗어나온 부분은 인쇄배선판(2)의 보드홀(21)내에 삽입실장되고, 상기 인쇄배선판(2)의 하면으로 돌출된 상기 제1, 제2 소켓핀(12)(13)의 끝부분과 상기 인쇄배선판이 땜납(22)에 의해 고정부착된다. 이때, 땜납(22)은 보드홀(21)의 안쪽으로 침투하여 보드홀(21) 내벽과 상기 제1, 제2소켓핀(12)(13)들이 더욱 단단하게 고정부착된다.

상기와 같이, 인쇄배선판(2)에 장착된 소켓(1)은, 상기 소켓(1)의 안착홈(11)내로 뻗어 있는 제1, 제2소켓핀(12)(13)들이 반도체 패키지를 다수회 장/탈착함으로써 마모되거나 파손될 수 있다. 상기 제1, 제2소켓핀(12)(13)이 마모 또는 파손되는등 불량이 발생한 소켓은 상기 안착홈(11)내에 삽입된 반도체 패키지의 금속리드들과의 전기적인 연결불량을 발생하게 되므로, 시스템 기기의 동작 불량을 초래하게 된다. 따라서, 불량소켓을 새로운 소켓으로 교체해야 할 필요성이 발생하는 것이다.

종래 인쇄배선판으로부터 소켓을 탈착시키는 방법은 다음과 같다. 즉 미국특허등록번호 US 5,380,982에 개시되어 있는 솔더-디솔더 시스템을 이용하여 상기 인쇄배선판의 하면의 땜납을 녹인 후, 상기 시스템내로 녹은 땜납을 흡입하여 납을 제거함으로써, 소켓을 인쇄배선판으로 탈착하였다. 상기 솔더-디솔더 시스템은 전기적으로 가열되는 첨단부(tip)를 갖고, 그 첨단부는 속이 빈 튜브(hollow tube)와 연결되어 있고, 상기 튜브는 진공 스트로커에 연결되어, 상기 스트로커를 작동시키면 상기 튜브안이 진공이 되면서, 상기 첨단부로부터 솔더를 흡입할 수 있는 구조로 되어 있다. 따라서, 종래에는 상기 인쇄배선판의 하면의 납땜과 보드홀의 납땜을 매 소켓핀마다 상기 솔더-디솔더 시스템을 이용하여 반복적으로 솔더를 제거함으로써 인쇄배선판으로부터 소켓을 탈착시키는 것이다. 즉 매 소켓핀마다 상기 솔더-디솔더 시스템의 가열된 첨단부를 이용하여 가열함으로서 솔더를 용융시키고, 진공 스트로커를 작동시켜 용융된 솔더를 진공흡입하여 제거하는 것이다. 그러나,반도체 패키지의 다핀화가 진행되면서, 상기 종래의 솔더-디솔더 시스템을 이용하여 소켓핀 마다 하나하나 솔더를 녹이고 흡입하는 방법을 이용하여 소켓을 교체하는 것은 매우 장시간(수십시간 또는 수일)을 요할 뿐만 아니라, 상기 인쇄배선판 하면의 솔더는 비교적 쉽게 제거할 수 있으나, 보드홀내로 침투하여 보드홀 내벽에 부착된 솔더는 용이하게 제거할 수 없어서 소켓을 탈착하는 것이 매우 어려웠다. 특히 인쇄배선기판의 두께가 두꺼울 경우에는 보드홀내의 솔더의 제거가 불가능하기 때문에, 인쇄배선기판으로부터 불량소켓을 제거하는 것이 거의 불가능했다.

또다른 소켓 탈탁장치로서 납열탕기가 있다. 그러한 납열탕기(HAKKO社製 "HAKKO96")를 이용한 소켓 탈착 방법은 다음과 같다. 즉, 납열탕기는 상부에 포트(pot)가 설치되어 있는데, 그러한 포트내에 납을 넣어 끓인다. 그러한 끓는 납안에 인쇄배선판을 넣으면, 인쇄배선판에 소켓을 고정부착하고 있는 땜납이 녹게되고, 땜납이 녹은 후, 인쇄배선판을 포트로부터 꺼내어 소켓을 뽑아낸다.

그러나, 납열탕법을 이용할 경우, 소켓을 뽑아낼 때 용융된 솔더가 보드홀을 따라 인쇄배선판 상면으로까지 올라와, 상기 소켓이 제거된 후, 납이 굳으면서 인쇄배선판위에 납덩어리가 되어 인쇄배선판 상면을 오염시키고 또한, 인접한 인쇄회로간을 단락시키기기 때문에, 인쇄배선판으로부터 소켓을 분리해낸다 해도 정상적인 소켓을 장착하여 재활용하기 어려운 단점이 있었다.

본 발명은 상기 종래의 문제점에 비추어 안출된 것으로, 다핀의 반도체 패키지용 소켓도 단시간에 교체할 수 있는 반도체 패키지용 소켓 교체 장치 및 교체방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그러한 소켓교체장치 및 교체방법에 의하여, 인쇄배선판을 반영구적으로 활용할 수 있도록 함으로써, 자원의 낭비를 줄이고, 그러한 인쇄배선판을 이용하는 시스템 기기의 제조비용을 줄이는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래 인쇄배선판에 소켓이 장착된 모습을 도시한 종단면도.

도 2는 본 발명의 반도체 패키지용 소켓 교체장치의 개략도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 소켓 2 : 인쇄배선판

10 : 소켓몸체 11 : 안착홈

12 : 제1 소켓핀 13 : 제2 소켓핀

14 : 소켓 뚜껑 16 : 후크

17 : 후커 20 : 포트

21 : 보드홀 22 : 땜납

31 : 받침대 32 : 지지벽

33 : 지지판 34 : 열풍발생기

35 : 열풍전도판 35a : 노즐

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 받침대와; 상기 받침대의 가장자리에 고정 부착되어 인쇄배선판을 지지하는 지지벽과; 상기 받침대 중앙부에서 상기 지지벽의 상단보다 낮은 위치에 설치되어 열풍을 발생시키는 열풍 발생기와; 상기 열풍발생기 상방측에 연결되어 상기 인쇄배선판 하면의 땜납 부위에 열풍을 분사하는 열풍 전도판; 을 갖춘 반도체 패키지용 소켓 교체 장치가 제공된다.

상기 열풍전도판은 평판과 상기 평판의 가장자리에서 상방으로 꺽여져 형성된 두 다리를 갖는 꺾쇠형으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 열풍전도판은 다수의 노즐을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 인쇄배선판에 스루홀 방식으로 장착된 불량소켓을 교체하는 방법에 있어서, 상기 인쇄배선판을 열풍 발생기에 결합된 열풍분사수단보다 상부에 위치하도록 지지하는 공정과; 상기 인쇄배선판의 하방에서 인쇄배선판 하면의 땜납 부위에 열풍을 분사하여 인쇄배선판의 하면의 땜납을 녹이는 공정과; 상기 인쇄배선판으로부터 불량소켓을 뽑아내는 공정과; 상기 인쇄배선판의 상기 불량소켓을 제거한 위치에 새로운 소켓을 위치정렬하는 공정과; 상기 새로운 소켓을 서서히 눌러서 상기 인쇄배선판에 형성된 보드홀에 삽입하는 공정을 포함하는 반도체 패키지용 소켓 교체 방법이 제공된다.

본 발명은 인쇄배선판으로부터 소켓핀을 하나씩 탈리시키는 방법이아니라, 인쇄배선판 하면의 땜납을 일시에 녹여 단시간에 소켓을 교체할 수 있도록 고안된 장치 및 불량 소켓 교체 방법에 관한 것으로서 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 작용과 불량소켓교체 장치의 구조 및 교체 방법에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명의 불량소켓 교체장치의 개략도이다.

먼저, 평판형의 받침대(31)가 바닥에 놓여 있다. 상기 받침대(31)의 양측 가장자리에는 지지벽(32)이 고정되어 세워져 있다. 상기 지지벽(32)은 상기 받침대(31)에 나사못(미도시)과 같은 수단을 이용하여 고정될 수 있다. 상기 받침대(31)의 가운데 부분에는 높이를 조절할 수 있고, 상기 받침대(31) 보다 크기가 작은 지지판(33)이 놓여 있다. 상기 지지판(33)위에는 열풍발생기(34)가 놓여 있다.

상기 열풍발생기(34)는 일반적으로 잘 알려져 있는 헤어 드라이어와 같은 원리를 이용하여 제조된 것으로, 상용화되어 있으며, 전원을 가하면 열풍을 발생시키는 장치이다. 본 발명에서는 STEINEL社製 "HL18002"를 이용하였으나, 일반적인 헤어드라이어를 이용하여도 관계없다.

상기 열풍발생기(34)의 상부에는 다수의 노즐(35a)을 갖는 열풍전도판(35)이 고정 부착되어 있다. 상기 열풍전도판(35)은, 판형의 하부몸체와 상기 하부몸체의 양측 가장자리에 세워진 양측벽을 갖는 꺾쇠 형태로 되어 있다. 상기 하부몸체 상면 및 상기 양측 내벽에는 다수의 노즐(35a)이 형성되어 있다. 상기 노즐(35a)을통해 열풍이 나온다. 상기 노즐(35a)을 통해 나오는 열풍의 온도는 150 ~ 200℃인 것이 바람직하다. 상기 열풍전도판(35)을 꺾쇠형태로 만든 것은, 인쇄배선판상의 소켓 장착 위치에 열풍을 집중시키기 위한 것이다.

또, 높이조절 가능한 지지판(33)은 소켓의 위치와 열풍 전도판(35)의 거리를 조절하기 위해 필요하다.

또, 도 2에서는 작업상의 편리를 위하여 받침대와, 지지대 등을 도시하고 있으나, 열풍발생기(34)에 열풍 전도판(35)을 장착한 상태에서, 손으로 인쇄배선판(2)을 붙잡고 작업을 진행하여도 상관없다.

설명되지 않은 도면부호 2는 인쇄배선판을 나타내고, 1은 상기 인쇄배선판에 장착된 소켓을 나타낸다. 즉, 소켓을 제거하기 위해 본 발명의 소켓 교체장치에 인쇄배선판을 설치한 모습이 도시되어 있다.

다음으로, 인쇄배선판으로부터 불량소켓을 제거하고 새로운 소켓으로 교체하는 공정에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 도 2와 같이 본 발명의 소켓 교체 장치의 지지벽(32) 상부에 불량소켓(1)이 장착되어 있는 인쇄배선판(2)을 올려놓는다. 상기 열풍발생기(34)를 이동시켜 열풍전도판(35)을 불량소켓(1)의 하부에 위치시킨다.

다음으로, 상기 열풍발생기(34)를 작동시켜 열풍전달판(35)의 노즐(35a)을 통해 열풍을 발생시켜 상기 인쇄배선판 하면을 가열함으로써 인쇄배선판 하면의 땜납을 녹인다.

다음으로, 상기 열풍발생기(34)의 작동을 멈추고 3분정도 기다렸다가 상기인쇄배선판(2)으로부터 불량 소켓(1)을 뽑아낸다.

다음으로 집게를 이용하여 새롭게 장착할 소켓을 상기 인쇄배선판의 보드홀에 위치정렬한 후 서서히 눌러서 상기 보드홀에 상기 새로운 소켓을 장삽입한다.

다음으로, 새로운 소켓을 장착한 인쇄배선판을 클리닝한다.

또, 상기 본 발명의 실시례에서는 인쇄회로기판에 소켓을 교체하는 장치 및 교체방법에 대하여 설명하였으나, 소켓과 같이 핀 또는 리드를 인쇄 배선판에 삽입하여 실장할 수 있도록 한, 즉 쓰루홀타입으로 실장할 수 있는 형태의 반도체 패키지의 교체에도 본 발명이 적용된다.

본 발명에 의하면, 핀수가 많은 소켓에 있어서도 매우 짧은 시간(약 10분)내에 인쇄배선판의 소켓을 교체할 수 있어서, 다핀 패키지를 탑재한 소켓도 단시간에 교체할 수 있는 장점이 있다. 또 본 발명의 소켓 교체 장치 및 방법을 이용함으로써, 인쇄배선판을 반영구적으로 사용할 수 있도록 하여 시스템 기기 제조비용을 낮추는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 받침대와;

   상기 받침대의 가장자리에 고정 부착되어 인쇄배선판을 지지하는 지지벽과;

   상기 받침대 중앙부에서 상기 지지벽의 상단보다 낮은 위치에 설치되어 열풍을 발생시키는 열풍 발생기와;

   상기 열풍발생기 상방측에 연결되어 상기 인쇄배선판 하면의 땜납 부위에 열풍을 분사하는 열풍 전도판; 을 갖춘 반도체 패키지용 소켓 교체 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 열풍전도판은 평판과 상기 평판의 가장자리에서 상방으로 꺽여져 형성된 두 다리를 갖는 꺾쇠형으로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 소켓 교체 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 열풍전도판은 다수의 노즐을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 소켓 교체 장치.
4. 인쇄배선판에 스루홀 방식으로 장착된 불량소켓을 교체하는 방법에 있어서,

   상기 인쇄배선판을 열풍 발생기에 결합된 열풍분사수단보다 상부에 위치하도록 지지하는 공정과;

   상기 인쇄배선판의 하방에서 인쇄배선판 하면의 땜납 부위에 열풍을 분사하여 인쇄배선판의 하면의 땜납을 녹이는 공정과;

   상기 인쇄배선판으로부터 불량소켓을 뽑아내는 공정과;

   상기 인쇄배선판의 상기 불량소켓을 제거한 위치에 새로운 소켓을 위치정렬하는 공정과;

   상기 새로운 소켓을 서서히 눌러서 상기 인쇄배선판에 형성된 보드홀에 삽입하는 공정을 포함하는 반도체 패키지용 소켓 교체 방법.