KR100362556B1 - 비지에이용 피씨비의 히트싱크 연속 부착장치 및 부착공정 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비지에이용 피씨비의 히트싱크 연속 부착장치 및 부착공정에 관한 것으로서, 비지에이(B,G,A)의 제조에 있어 반도체칩에서 방열수단으로 사용되는 히트싱크를 기판면에 부착시킴에 있어 효율적인 자동화공정을 이룰 수 있도록 함으로서 제품의 생산성을 향상시킴은 물론 이에따른 고품위의 반도체칩을 생산할 수 있도록 하기위한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명의 장치는, 기기본체(10)의 공급측에는 다수의 메가진(12)이 순차적으로 적층 구비되어진 공급용 승강기(11), 및 제어시스템의 제어에 의해 작동되어 메가진에 적층되어진 다수의 피씨비(20)를 소정간격으로 기기본체(10)로 투입시키는 투입수단(13)이 구비되고; 기기본체(10)내에는 상기 투입수단(13)에 의해 공급되어 이송수단(14)에 의해 이송되어지는 피씨비(20)의 적소에 점착성의 실리콘.에폭시 수지를 도토(23) 또는 라인형태로 형성하는 디스펜싱 헤드부(30), 별도의 공급수단으로 부터 연속적으로 공급되어지는 히트싱크(24)를 진공흡착하여 이를 다시 상기 디스펜싱작업이 이루어져있는 피씨비(20)상의 정위치에 부착시키는 어테치 헤드부(40), 및 상기 어테치작업을 통해 가결합이 이루어진 히트싱크(24)의 디스펜싱부위를 고온 경화시키기 위한 프리큐어부(50)가 피씨비의 이송경로를 따라 순차적으로 설치되었으며; 기기본체(10)의 토출측에는 상기 어테치작업을 통해 히트싱크가 정위치 부착되어진 피씨비(20)가 적재되어지는 다수의 메가진(22)이 순차적으로 적층 구비되어진 토출용 승강기(21)가 구비되어진 것;을 특징으로 한다.

Description

비지에이용 피씨비의 히트싱크 연속 부착장치 및 부착공정{A HEAT SINK INLINE ATTACH SYSTEM OF PRINTED CIRCUIT BOARD FOR B,G,A}

본 발명은 비지에이(B,G,A)의 제조에 있어, 히트싱크의 어태치를 위한 인라인 시스템구현에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체칩, 즉 테이프 비지에이(Ball Grid Array)의 제조에 사용되는 방열수단인 히트싱크를 기판면에 부착시킴에 있어 효율적인 자동화공정을 이룰 수 있는 장치 및 제조공정을 제공토록 하기위한 것이다.

일반적으로 테이프 비지에이의 제조공정, 특히 CPU칩 또는 그래픽칩 등의 제조에 있어 인쇄회로기판(PCB)에는 내부발열에 의한 악영향을 방지하기 위한 방열수단으로 인쇄회로측에 구리로된 히트싱크(Heat Sink)를 부착하여 사용하게 된다.

한편, 종래에는 이러한 PCB상에 히트싱크의 부착을 위해 도 1에 도시된 바와같은 부재를 사용한 수작업이 이루어졌다.

즉 종래 사용되어지던 부재는 하부금형(1)과 상부금형(5)으로 이루어져 있는데, 하부금형(1)에는 각 모서리부에 지지핀(2)이 구성되어짐과 동시에 양 단부에 고정핀(3)이 구성되어져 있으며, 철재인 상부금형(5)에는 상기 고정핀(3)과 대응되어지는 고정홀(4)과 다수의 히트싱크 투입공(6)이 일정간격을 이루며 형성되어져 있다.

이러한 구성을 이루는 상태에서 히트싱크의 어태치작업이 이루어질 PCB(7)를 하금형(1)의 지지핀(2)에 결합시켜 위치시킨 후 상금형(5)을 고정시켜 유동을 방지한 상태에서 투입공(6)을 통해 작업자가 히트싱크를 투입시켜 어테치작업이 이루어지게 되며, 이러한 히트싱크의 어테치를 위해 PCB의 대응위치에 작업자가 히트싱크가 부착되어질 부위에 점착성의 레진(실리콘. 에폭시 수지)을 도트(Dot) 또는 선그리기(Wrighting)를 형성시키게 된다.

그러나, 이러한 종래 히트싱크의 어테치작업은 대부분 수작업으로 이루어지게 됨으로 인하여 소자의 생산성이 저하됨과 동시에 이에따른 불량율 상승 등 반도체소자에 치명적인 악영향을 주는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, PCB상에 진행되어지는 디스펜서 및 어테치작업이 인라인 공정으로 이루어질 수 있는 시스템을 제공함으로서 생산성을 향상시킴은 물론 이에따른 고품위의 반도체칩을 생산토록 하는데 목적이 있다.

상기 목적은, 기기본체의 공급측에 다수의 메가진이 순차적으로 적층 구비되어진 공급용 승강기, 및 제어시스템의 제어에 의해 작동되어 메가진에 적층되어진 다수의 피씨비를 소정간격으로 기기본체로 투입시키는 투입수단이 구비되고; 기기본체내에는 상기 투입수단에 의해 공급되어 이송수단에 의해 이송되어지는 피씨비의 적소에 디스펜싱 헤드부를 이용하여 점착성의 실리콘.에폭시 수지를 형성하는 디스펜싱부, 별도의 공급수단으로 부터 연속적으로 공급되어지는 히트싱크를 어테치 헤드부가 진공흡착하여 이를 사이 디스펜싱작업이 이루어진 피씨비상의 정위치에 부착시키는 어테치부, 및 상기 어테치작업을 통해 가결합이 이루어진 히트싱크의 디스펜싱부위를 고온 경화시키는 프리큐어부가 피씨비의 이송경로를 따라 순차적으로 설치되었으며; 기기본체의 토출측에는 상기 어테치작업을 통해 히트싱크가 정위치 부착되어진 피씨비가 적재되어지는 다수의 메가진이 순차적으로 적층 구비되어진 토출용 승강기가 구비되어진 것;을 특징으로 하는 비지에이용 피씨비의 히트싱크 부착장치 및 이의 부착공정을 통해 이룰 수 있게된다.

도 1은 종래 기술에 따른 히트싱크 어테치 부재 분해 사시도.

도 2는 본 발명 장치의 정면도.

도 3은 본 발명 장치의 내부구성 측면도.

도 4는 본 발명 장치의 내부구성 평면도.

도 5는 상기 장치의 디스펜서 헤드부 확대도.

도 6은 상기 장치의 어테치 헤드부 확대도.

도 7은 본 발명의 히트싱크 부착공정 모식도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 기기본체 11 : 공급용 승강기

12,22 : 메가진 13 : 투입수단

14 : 이송수단 20 : 피씨비(PCB)

21 : 토출용 승강기 30 : 디스펜싱 헤드부

40 : 어테치 헤드부 50 : 프리큐어부

60 : 엘리베이터 61 : 검사유니트

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

먼저, 본 발명의 시스템을 이루는 장치구성을 살펴보면 다음과 같다.

본 실시예에 따른 기기본체(10)의 일측에는 2열의 공급용 승강기(11)가 마주보는 형태로 배열 설치되고, 그 승강기(11)에는 다수의 PCB(20)가 적층된 3개조의 메가진(12)이 상하이동이 가능하도록 순차적으로 적층 구비되었으며, 공급용 승강기(11)의 측단 소정높이에는 투입수단(13)이 구비되었다.

그리고 기기본체(10)의 타측에는 역시 2열의 토출용 승강기(21)가 마주보는 형태로 배열 설치되고, 그 승강기(21)에는 히트싱크(24)가 어테치되어진 PCB(20)가 적층되어지는 3개조의 메가진(22)이 적층 구비되었다.

한편, 기기본체(10)에는 PCB(20)의 작업공정 이송을 위한 이송수단(14)으로 컨베어벨트가 구비되었으며, 이송경로상에는 디스펜싱 헤드부(30)와 어테치 헤드부(40)가 설치되었다. 상기 각 헤드부(30,40)는 별도의 구동수단에 의해 2차원 평면상에서 전후좌우로 유동이 가능하도록 각각 X축로보트(31,41)와 Y축로보트(32,42)상에 설치되어진 것을 알 수 있다.

상기 디스펜싱 헤드부(30)는 도 5에 도시된 바와같이 하우징의 일측상부에 주사기 형태의 실리콘.에폭수지가 보관되어져 있는 수지용기(31)가 착탈가능하게 결합되었고, 그 하단부에는 실리콘.에폭시를 안내하기 위한 주입공(32)이 연통되어져 있으며, 하우징 내에는 상기 주입공(32)을 통해 안내되어진 실리콘.에폭시 수지에 유동압을 가하여 니들(33)을 통해 공급시키는 회전스크류(34)가 구비되었다. 이때, 스큐류(34)와 니들(33) 사이에는 회전봉(35)에 의해 회전되어지는 회전체(37)가 구성되었으며, 회전체(37)에는 통공(36)이 형성됨으로서 회전동작에 따른 실리콘.에폭시를 단속하게 된다. 미설명 부호 38는 베어링결합체를 나타낸다.

상기 어테치 헤드부(40)는 도 6에 도시된 바와같이 하부에 흡착판(41)이 구비되었으며, 흡착판(41)은 진공유입공(42)과 연통되어짐으로서 흡인력이 전달되어 히트싱크 엘리베이터(60)로 부터 적층된 다수의 히트싱크(24)를 순차적으로 흡착 이동시킬 수 있게된다.

그리고, 기기본체(10)의 후단측에는 디스펜서 및 어테치작업이 수행된 PCB(20)가 토출용 승강기(21) 측으로 토출되기전 고온경화작업을 수행하는 프리큐어부(50)가 위치하게 된다.

그리고, 어테치 헤드부(40)의 작업공간에는 히트싱크의 부착위치 정조준을 적외선에 의해 실시하게 되는 검사유니트(61)가 설치되어 비젼검사를 실시토록 하였다.

도면중 미설명 부호 70은 PCB상에 디스펜서 작업상태를 보여주는 모니터이고, 80은 어테치 작업상태를 보여주기 위한 모니터이다.

이와같은 장치구성이 이루어진 상태에서 인라인 작업과정은 도 7의 작업순서에 따라 진행되어진다.

즉 기기본체(10) 일측의 공급용 승강기(11)에 적층된 상태로 수납되어 있는 메가진(12)에 수납된 PCB(20)가 제어시스템에 의해 작동되는 투입수단(13)에 의해 기기본체(10)내로 투입되어지면, 2열의 작업라인을 이루는 이송수단(14)에 의해 디스펜서공정으로 이송되어진다.

이송수단(14)에 의해 디스펜서 작업이 수행되어질 대상인 PCB(20)가 디스펜서 헤드부(30)의 작업구역에 위치하면 제어시스템이 이를 인지하여 디스펜서 위치에 대한 실리콘.에폭시수지를 도트(23) 또는 라인형태로 주입하게 된다.

이러한 주입작동은 도 5에 도시된 바와같이, 실리콘.에폭시 수지용기(31)의 상부로 부터 그 내측에 압축공기가 공급되어 내부에 액상인 상태를 유지하고 있는 실리콘.에폭시를 가압하여 하부로 밀어내는 작동을 하게되고, 그 가압력에 의해 실리콘.에폭시가 주입공(32)을 통해 그와 연통되어 있는 스크류(34)측으로 흘러 공급되게 된다.

이때에는 모터동력을 벨트(미도시)로 전달받은 베어링조립체(38)가 일정속도를 유지하여 회전하고 있고, 또한 그와 결합되어 있는 스크류(34)가 그 회전력에 따라 일정속도로 회전하고 있어 스크류(34)의 피치와 피치사이에 실리콘.에폭시가 충입된 상태를 유지하여 하강, 공급되게 된다.

이러한 실리콘.에폭시 수지의 하강작동은 회전체(37)에 형성되어 있는 통공(36)을 통과하여 니들(33)을 통해 PCB(20)의 해당 부위에 스텝이동하며 실리콘.에폭시수지를 도트 또는 라인 형태로 주입하는 디스펜서작업이 이루어진다.

이러한 과정을 거쳐 실리콘.에폭시수지가 정량 주입되고 나면 회전봉(35)의 회전력이 전달되어짐에 따라 회전체(37)가 회전체가 회전하여, 그 통공(36)이 도시되어진 방향으로 위치하여 스크류 삽입공과 연통되어 있는 통로를 차단하게 된다. 이러한 차단작동은 하부로 공급되던 액상의 실리콘.에폭시 수지를 컷팅하는 효과가 있어 실리콘.에폭시 수지의 주입량에 대한 정량제어가 이루어질 수 있다.

그리고, 이송수단(14)의 이송동작에 따라 PCB(20)가 다시 어테치공정으로 이송되어지면 어테치 헤드부(40)가 엘리베이터(60)로 이동하여 하부의 흡착판(41)을 이용해 엘리베이터(60)에 적층되어져 있는 히트싱크(24)를 진공흡착하게 된다. 흡착되어 이송되어진 히트싱크(24)는 PCB(20)의 적소에 부착되어지는 어테칭작업이 수행되어진다. 이때 히트싱크(24)가 이송되어지는 과정에서 검사유니트(61)에서 비젼검사를 수행하여 ±0.1mm 오차범위 내에서 PCB(24)에 부착되어질 히트싱크(24)의 정위치 센싱이 이루어질 수 있게된다.

상기 히트싱크(24)의 위치별 어테칭 작업이 수행되어진 PCB(20)는 다시 이송수단(14)에 의해 프리큐어부(50)로 이송되어지게되면, 디스펜서 부위에 대한 고온경화가 이루어져 히트싱크(24)의 부착력이 더욱 강화되어지게 된다.

이후, 상기의 디스펜서 및 어태치작업이 연속공정으로 수행되어진 PCB(20)가 타측의 출구를 통해 반출되어짐으로서 그 토출용 승강기(21)에 적층되어져 있는 메가진(22)에 순차적으로 적층되어지게 되는 것이다.

이러한 작업라인은 단일레일로 구성할 수도 있으나, 각 헤드부(30,40)가 X축로보트(31,41)와 Y축로보트(32,42)를 따라 이동이 가능함으로 상기 실시예에서와 같은 2열 또는 그 이상의 작업라인으로 구성함으로서 반도체칩의 생산성을 향상시킴이 바람직하다.

또한, 다수의 작업라인이 구성되어진 경우, 일측 라인에서 각 헤드부에 의한 작업이 이루어지는 동안 타측 라인에서는 피씨비를 다음 과정으로 이송되어질 수 있도록 하는 등 각 작업라인에서 해당공정과 이송공정이 각기 교번하여 이루어질 수 있도록 함으로서 연속적인 작업이 이루어질 수 있게된다.

한편, 상기 실시예에서는 히트싱크 공급수단으로서 제조가격이 저렴한 장점을 갖고 있는 히트싱크 엘리베이터(60)가 사용되었으나, 이러한 공급수단으로는 여러가지 형태가 사용되어질 수 있다.

이에 대한 몇가지 실시예로서, 히트싱크의 트레이 공급방식이나 릴투릴(Reel To Reel) 공급방식 또는 바이브레이터 공급방식이 적용되어질 수 있다. 특히, 트레이 공급방식이나 릴투릴 공급방식의 특징으로는 히트싱크의 적층보관이 이루어지지 않기 때문에 흠집이 발생되지 않는 이점을 나타낼 수 있게된다.

그리고, 상기에서는 본 발명의 특정한 실시예가 설명되었지만 본 발명의 인라인 작업시스템이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 사실이다.

예를들면, 상기 실시예에서는 작업경로를 2열로 구성하였으나 이를 단열로 구성하거나, 또는 제품의 대량생산이 가능하도록 3열 이상의 복수열로 구성할 수도 있다.

그러나, 이와 같은 변형된 적용예들은 본 고안의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 기타 변형된 실시예들은 본 고안의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와같은 본 발명은, 비지에이(B,G,A) 등의 제조에 있어 반도체칩에서 방열수단으로 사용되는 히트싱크를 기판면에 부착시키는 작업공정을 수행함에 있어 효율적인 인라인 자동화공정을 이룰 수 있도록 함으로서 제품의 생산성을 향상시킴은 물론 이에따른 고품위의 반도체칩을 생산할 수 있는 효과를 나타낸다.

Claims (12)

1. 기기본체(10)의 공급측에는 다수의 메가진(12)이 순차적으로 적층 구비되어진 공급용 승강기(11), 및 제어시스템의 제어에 의해 작동되어 메가진에 적층되어진 다수의 피씨비(20)를 소정간격으로 기기본체(10)로 투입시키는 투입수단(13)이 구비되고;

   기기본체(10)내에는 상기 투입수단(13)에 의해 공급되어 이송수단(14)에 의해 이송되어지는 피씨비(20)의 적소에 점착성의 실리콘.에폭시수지를 도트(23) 또는 라인형태로 형성시키는 디스펜싱 헤드부(30), 별도의 공급수단으로 부터 연속적으로 공급되어지는 히트싱크(24)를 진공흡착하여 이를 다시 상기 디스펜싱작업이 이루어져있는 피씨비(20)상의 정위치에 부착시키는 어테치 헤드부(40), 및 상기 어테치작업을 통해 가결합이 이루어진 히트싱크(24)의 디스펜싱부위를 고온 경화시키기 위한 프리큐어부(50)가 피씨비의 이송경로를 따라 순차적으로 설치되었으며;

   기기본체(10)의 토출측에는 상기 어테치작업을 통해 히트싱크가 정위치 부착되어진 피씨비(20)가 적재되어지는 다수의 메가진(22)이 순차적으로 적층 구비되어진 토출용 승강기(21)가 구비되어진 것;을 특징으로 하는 비지에이용 피씨비의 히트싱크 연속 부착장치
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 피씨비(20)의 이송경로는 복수의 열로 구비되어 진 것을 특징으로 하는비지에이용 피씨비의 히트싱크 연속 부착장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 디스펜싱 헤드부(30) 및 어테치 헤드부(40)는 각각 X축로보트(31,41)상에 이동가능하게 결합되되, 상기 X축로보트(31,41)는 Y축로보트(32,42)상에 역시 이동가능하게 결합되어짐으로서, 각 헤드부(30,40)는 2차원 평면상에서 용이하게 유동되어질 수 있도록 구성되어진 것을 특징으로 하는 비지에이용 피씨비의 히트싱크 연속 부착장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 어테치 헤드부(40)에 의한 히트싱크(24)의 어테치작업이 정위치에 이루어질 수 있도록 이를 감지하는 비젼검사용 검사유니트(61)가 히트싱크(24)의 이송경로상에 설치되어진 것을 특징으로 하는 비지에이용 피씨비의 히트싱크 연속 부착장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 디스펜싱 헤드부(30)는,

   실리콘.에폭시 수지가 보관되어지는 수지용기(31);

   주입공(32)을 통해 상기 실리콘.에폭시의 수지용기(31)로 부터 안내되어지는 실리콘수지에 유동력을 가하기 위한 스크류(34);

   상기 스크류(34)에 의해 가압되어진 실리콘.에폭시 수지가 회전체(37)의 통공(36)을 통과하여 도트형태로 디스펜싱 되어지는 니들(33);

   상기 회전체(37)에 선택적인 회전력을 인가하기 위해 결합되어진 회전봉(35);을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 비지에이용 피씨비의 히트싱크 연속 부착장치.
6. 청구항 1에 있어서

   상기 어테치 헤드부(40)는, 진공유입공(42)이 내부에 형성되어지되 그와 연통되어진 선단에는 흡착판(41)이 결합되어진 것을 특징으로 하는 비지에이용 피씨비의 히트싱크 연속 부착장치.
7. 기기본체의 공급측에 설치되어진 공급용 승강기에 다수의 메가진이 순차적으로 적층 구비되어 제어시스템에 의해 작동되는 투입수단에 의해 메가진에 적층 구비되어져 있는 피씨비를 기기본체내로 투입하는 공급과정;

   상기 공급과정에서 투입되어진 후 이송수단에 의해 이송되어지는 피씨비의 적소에 점착성의 실리콘.에폭시수지를 디스펜싱 헤드부가 스탭이동하는 가운데 도트 또는 라인형태로 형성하여 디스펜싱작업을 실시하는 디스펜싱과정;

   상기 디스펜싱과정을 거쳐 이송되어진 피씨비의 디스펜싱부위에 어테치 헤드부가 히트싱크 공급수단으로 부터 연속적인 공급이 이루어지는 히트싱크를 진공흡착하여 정위치 부착시키는 어테치과정;

   상기 어테치과정을 통해 가결합이 이루어진 히트싱크의 디스펜싱부위를 고온 경화시키는 프리큐어과정;

   상기 프리큐어과정을 통해 히트싱크의 안정적인 결합이 이루어진 피씨비를 기기본체의 토출측에 설치되어진 토출용 승강기의 메가진으로 토출 적재하는 토출과정;이 인라인상에서 이루어짐을 특징으로 하는 비지에이용 피씨비의 히트싱크 부착공정.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 기기본체내에서 피씨비의 이송은 복수의 열을 이루는 컨베어벨트에 의해 이루어지되, 각 열의 컨베어벨트는 각 과정에서 서로 교번하며 이송이 이루어지는 가운데 각 헤드부에 의한 해당작업이 진행되어짐을 특징으로 하는 비지에이용 피씨비의 히트싱크 부착공정.
9. 청구항 7에 있어서,

   상기 히트싱크 공급수단에서는, 다수의 히트싱크가 수직방향으로 적층된 상태에서 상방향으로 탄성가압력이 가해짐으로서 엘리베이터 방식의 연속적인 공급이 이루어짐으로서 이를 어테치 헤드부가 흡착 이동시킴을 특징으로 하는 비지에이용 피씨비의 히트싱크 부착공정.
10. 청구항 7에 있어서,

    상기 히트싱크 공급수단에서는, 다수의 히트싱크가 평면상에 배열되어져 있는 트레이 방식으로 공급이 이루어짐으로서 이를 어테치 헤드부가 흡착 이동시키게 됨을 특징으로 하는 비지에이용 피씨비의 히트싱크 부착공정.
11. 청구항 7에 있어서,

    상기 히트싱크 공급수단에서는, 로울러에 권취되어지는 박막의 필름사이에 히트싱크가 위치된 상태에서 릴투릴 방식으로 공급이 이루어짐으로서 이를 어테치 헤드부가 흡착 이동시키게 됨을 특징으로 하는 비지에이용 피씨비의 히트싱크 부착공정.
12. 청구항 7에 있어서,

    상기 히트싱크 공급수단에서는, 일정한 진동이 가해짐으로서 정렬이 이루어지는 바이브레이션 방식으로 히트싱크의 공급이 이루어짐으로서 이를 어테치 헤드부가 흡착 이동시키게 됨을 특징으로 하는 비지에이용 피씨비의 히트싱크 부착공정.