KR100399967B1 - 돗팅 노즐 장치를 이용한 램버스 인라인 메모리 모듈 수리방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

램버스 인라인 메모리 모듈(Rambus Inline Memory Module) 수리 방법

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은 솔더 볼과 모재표면의 조인트 신뢰성 및 솔더링 시 발생하는 솔더볼의 찌그러짐을 최소화하기 위하여 돗팅 노즐(dotting nozzle) 장치를 이용한 램버스 인라인 메모리 모듈 수리 방법를 제공하는데 그 목적이 있다.

3. 발명의 해결방법 요지

본 발명은 인쇄회로기판상의 불량이 발생된 집적회로를 제거하고 세척하는 제1단계, 상기 집적회로가 제거된 인쇄회로기판의 패드 상으로 납을 분사시키기 위한돗팅노즐장치가 이동하는 제2단계, 상기 돗팅노즐장치에 의해 납이 상기 인쇄회로기판 패드에 분사되는 제3단계, 상기 납이 분사된 인쇄회로기판의 패드에 새로운 집적회로를 실장하는 제4단계, 및 상기 실장된 집적회로와 인쇄회로기판의 패드의 접합부를 솔더링하는 제5단계를 포함하는 램버스 인라인 메모리 모듈 수리 방법를 제공한다.

4. 발명의 중요한 용도

RIMM 제품에서의 집적회로의 기능 이상 또는 조립불량으로 인해 정상적으로 동작하지 못하는 모듈에 대해 불량 발생 집적회로를 교체하여 양품화하는 수리 방법에 이용될 수 있는 것임.

Description

돗팅 노즐 장치를 이용한 램버스 인라인 메모리 모듈 수리 방법{REPAIRING METHOD OF RAMBUS INLINE MEMORY MODULE USING A DOTTING NOZZLE DEVICE}

본 발명은 램버스 인라인 메모리 모듈(Rambus Inline Momery Module) 제품에서의 집적회로의 기능이상 또는 조립불량으로 인해 정상적으로 동작하지 못하는 모듈에 대해 불량발생 집적회로를 교체하여 양품화하는 수리(repair)방법에 대한 것으로, 특히 현재 나와 있는 램버스 인라인 메모리 모듈 수리방법에서 문제가 되고 있는 솔더 볼(solder ball)과 모재표면의 조인트 신뢰성 및 솔더링 시 발생하는 솔더볼의 찌그러짐을 최소화하기 위한 돗팅 노즐(dotting nozzle)을 이용한 램버스인라인 메모리 모듈 수리 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 메모리 모듈 제조 공정 중에는, 집적회로(Integrated Circuit)등의 부품을 인쇄회로기판(Printed Cirucuit Board)에 실장하도록 그 인쇄회로기판위에 솔더(Solder)를 입히고 상기 솔더를 경화시키는 표면실장 기술이 적용된다.

특히, 램버스 인라인 메모리 모듈(Rambus Inline Momery Module; 이하, RIMM 이라 칭함)에서는 집적회로를 솔더 볼(solder ball)을 이용하여 솔더링(soldering) 하므로써 인쇄회로기판에 실장하도록 하였다.

그러나, 이러한 RIMM 제품에서 집적회로의 기능이상 또는 조립불량으로 인해 정상적으로 동작하지 못할 시, 모듈에 대해서 불량발생 집적회로를 교체하여 양품화하는 수리 과정이 수행된다.

이하, 종래 기술에 의한 RIMM의 수리 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 불량이 발생된 집적회로 부위에 선택적으로 솔더링(soldering)하여 그 불량 집적회로를 제거하고, 불량 집적회로가 제거될 시 모재(인쇄회로기판)의 패드에 남아 았는 납뿔(솔더 찌꺼기)를 제거하기 위하여 그 납뿔위에 플럭스(flux)를 도포한 다음, 가열 공기를 가하여 납뿔을 용융하고, 용융상태의 솔더를 진공으로 솔더 드레싱(solder dressing)하여 제거한다.

상기 납뿔이 제거된 인쇄회로기판의 패드는 플럭스가 남아있기 때문에 이를 세척액을 사용하여 플럭스를 제거한다.

그리고 세척이 완료된 부위에 양품 집적회로를 올려 놓고 선택적으로 리솔더링(resoldering)하여 실장시키고, 각각의 솔더 볼 조인트(solder ball joint)부의전기적 오픈(open) 및 쇼트(short)를 검사하는 순으로 진행된다.

이러한 일련의 RIMM 수리 과정에서 가장 중요한 단계는 솔더 조인트(solder joint)를 새롭게 형성하는 리솔더링(resoldering) 과정이다.

그러나, 상기 리솔더링 과정에서는 솔더 볼과 인쇄회로기판 표면 사이에 1차 형성된 조인트부의 중간화합물층이 진공 드레싱 방법으로는 완전한 제거가 되지 않는 문제점이 있으며, 이러한 중간화합물층의 용융점이 집적회로의 솔더볼보다 높기때문에, 리솔더링 과정에서 집적회로의 솔더볼이 먼저 용융되어 칩의 하중에 의해 찌그러져 인접한 비아 홀이나 솔더 볼과 쇼트가 발생할 수 있어 조인트부의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있었다.

또한, 불완전한 중간 화합물층을 생성하여 약간의 인쇄회로기판의 휨에 의해서도 조인트면의 미세 크랙을 쉽게 유발하는 문제점이 있었다.

따라서, 이러한 문제점을 보완하기 위하여 인쇄회로기판의 패드부분을 간이 스텐실(solder mask)을 이용하여 새로운 납을 보충한 한 후 솔더링하는 수리방법이 있다.

그러나, 인쇄회로기판위에 실장되는 집적회로간의 실장 피치(pitch)가 협소하고 집적회로의 크기가 작으며, 주변에 수동소자가 실장되어 있기 때문에, 스텐실의 평탄도 조정이 곤란하고, 인쇄회로기판 패드와 스텐실 개구부의 위치를 일치시키기가 힘들어 수리하고자 하는 집적회로의 크기나 전체 모듈크기에 따라 작업윈도우가 제한되는 문제점이 있었다.

또한, 사람의 힘에 의한 납도포로 인해 도포되는 납의 두께 및 양이 일정하지 않고, 실제 작업속도와 정확성이 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로서, 인쇄회로기판의 볼 어레이(ball array) 구조와 동일한 노즐을 갖는 돗팅 노즐 장치를 이용하여 인쇄회로기판의 패드에 납을 정확히 도포하여 솔더볼과 인쇄회로기판 패드의 조인트 신뢰성을 향상시키고, 솔더링 시 발생하는 솔더 볼의 찌그러짐을 방지하는 돗팅 노즐 장치를 이용한 램버스 인라인 메모리 모듈 수리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 은 본 발명의 RIMM 수리 과정에서 이용되는 돗팅 노즐 장치를 도시한 측면도.

도 1b 는 본 발명의 RIMM 수리 과정에서 이용되는 돗팅 노즐 장치를 도시한 배면도.

도 2 는 솔더 찌거기를 제거한 드레싱된 인쇄회로기판 패드의 일 예를 도시한 평면도.

도 3 은 드레싱 완료된 상태의 PCB 단면도.

도 4 는 드레싱 완료된 PCB의 패드부를 도시한 부분 확대 단면도.

도 5 는 돗팅 노즐 장치가 드레싱된 PCB 패드위의 분사위치까지 이동된 상태를 도시한 단면도.

도 6 은 노즐 장치에 의해 납이 PCB 패드 상으로 도포된 상태를 도시한 부분 확대 단면도.

도 7 은 새로운 IC 가 PCB 패드위에 실장되어 솔더링되는 상태를 도시한 단면도.

도 8 은 솔더 링 작업에 의해 새로운 IC의 솔더 볼과 PCB 패드의 접합부를 도시한 부분 확대 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 노즐 장치 11: 실린지 커넥터

12: 노즐 홀더 13: 노즐 바디

14: 니들 20: 인쇄회로기판

21: 패드부 30: 펌프

31: 저점도용 납 40: 집적회로

41: 솔더 볼

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 돗팅 노즐 장치를 이용한 램버스 인라인 메모리 모듈 수리 방법은, 인쇄회로기판상의 불량이 발생된 집적회로를 제거하고 세척하는 제1단계, 상기 집적회로가 제거된 인쇄회로기판의 패드 상으로 납을 분사시키기 위한돗팅노즐장치가 이동하는 제2단계, 상기 돗팅노즐장치에 의해 납이 상기 인쇄회로기판 패드에 분사되는 제3단계, 상기 납이 분사된 인쇄회로기판의 패드에 새로운 집적회로를 실장하는 제4단계, 및 상기 실장된 집적회로와 인쇄회로기판의 패드의 접합부를 솔더링하는 제5단계를 포함한다.

상기 솔더링 하는 제5 단계 이 후에는 상기 집적회로와 인쇄회로기판 패드의 접합이 완전하게 이루어졌는지 전기적 오픈 및 쇼트 검사를 실시하는 제6단계를 더포함한다.

상기 제2단계에서 상기 돗팅노즐장치는, 펌프에 연결되어 납이 투입되는 실린지 커넥터와, 상기 실린지 커넥터의 하부에 연통되게 연결되는 노즐 홀더와, 상기 노즐 홀더의 하부에 연통되게 연결되는 노즐 바디와, 상기 노즐 바디의 하면에 연통되게 형성되어 투입되는 납을 분사시키는 복수개의 니들을 포함하고, 상기 펌프에 의한 소정압으로 납을 분사하도록 한다.

상기 돗팅 노즐 장치의 니들은 상기 인쇄회로기판 패드 구조에 대응해서 동일한 피치 및 개수로 형성되도록 제공한다.

상기 돗팅노즐장치가 이동하는 제2단계는, 비젼카메라를 제공하여 상기 불량이 발생된 집적회로가 제거된 상기 인쇄회로기판의 위치를 인식하는 제7단계, 및 높이 센서를 제공하여 분사할 상기 인쇄회로기판의 표면의 높이를 인식하고 상기 돗팅노즐장치를 분사 위치까지 하강시키는 제8단계를 더 포함한다.

상기 납이 분사되는 제3단계는 분사압력의 세기와 양을 조절하는 제9단계를 더 포함한다.

상기 솔더링하는 제5단계는 단계별 온도와 시간 설정이 가능한 프로파일 프로그램으로 제어되는 베이크 오븐에 넣거나 솔더링용 리플로우에 통과시킨다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

먼저, 도 1a 및 도 1b 그리고 도 2 를 참조하여 본 발명의 램버스 인라인 메모리 모듈(Rambus Inline Momery Module; 이하 RIMM라 칭함) 수리 과정에서 인쇄회로기판 상에 납을 정확하게 도포하기 위한 돗팅 노즐 장치를 설명한다.

도 1a 은 본 발명의 RIMM 수리 과정에서 이용되는 돗팅 노즐 장치(dotting nozzle device)를 도시한 측면도이고, 도 1b 는 본 발명의 RIMM 수리 과정에서 이용되는 돗팅 노즐 장치를 도시한 배면도이며, 도 2 는 진공으로 인쇄회로기판에 남아있는 솔더 찌거기를 제거한 드레싱된 인쇄회로기판 패드의 일 예를 도시한 것이다.

이에 도시한 바와 같이, 돗팅 노즐 장치(10)는, 스크류 펌프(screw pump) 또는 공기압 펌프(air pressure pump)에 연결되어 납이 투입되는 실린지 커넥터(syringe connector)(11)와; 상기 실린지 커넥터(11)의 하부에 연통되게 연결되는 노즐 홀더(nozzle holder)(12)와; 상기 노즐 홀더(12)의 하부에 연통되게 연결되는 노즐 바디(13)와; 상기 노즐 바디(13)의 하면에 연통되게 형성되어 투입되는 납을 분사시키는 복수개의 니들(needle)(14)를 포함한다.

여기에서, 상기 니들(14)의 직경은 솔더 볼의 직경 또는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; 이하, PCB 라 칭함) 패드 직경의 60 ∼ 70% 비율로 형성된다.

또한, 상기 니들(14)의 구조(A)는 솔더링용 PCB 패드의 구조(A') 또는 실장되는 집적회로(Integrated Circuit; 이하, IC 라 칭함) 예를 들면, 마이크로 볼 그리드 어레이(μ-Ball Grid Array; 이하, μ-BGA 라 칭함)의 솔더 볼 구조와 동일한 구조로 배열된다.

다시 말해서, 상기 니들(14)의 각 피치(pitch) 및 개수는 PCB 패드 또는 μ-BGA 의 솔더 볼의 피치 및 개수와 대응해서 형성된다.

또한, 상기 실린지 커넥터(11)로 연결되는 펌프는 저점도용 납을 미세소량 도포하기 위하여 스크류 펌프가 바람직하며, 분사압력의 세기와 양을 서버모터를 사용하여 조정한다.

상기와 같이 구성된 돗팅 노즐 장치(10)는 펌프의 공기압이나 스크류의 회전압력을 저점도용 납이 들어있는 실린지 커넥터(11)로 가하면, 상기 실린지 커넥터(11)의 납은 니들(14)부까지 이동되어 납을 인쇄회로기판 상의 패드부에 분사하게 된다.

한편, 상기와 같이 구성된 돗팅 노즐 장치(10)는 구동모터에 의해 종방향으로 상하운동하며, 노즐 장치(10)의 니들(14)과 PCB 패드부(A')의 정렬은 비젼 카메라(vison camera)에 의해 정렬되고, 높이 센서에 의해 장치(10)의 분사될 높이를 인식한다.

이하, 상기와 같이 구성되는 돗팅 노즐 장치(10)를 이용하여 RIMM 수리 과정을 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 수리할 모듈 중, 불량이 발생된 집적회로에 가열 공기를 가하여 접합된 솔더 볼을 용융한 다음, 진공 노즐을 사용해 불량 IC 를 제거한다.

그리고, 불량 IC 제거 시 발생된 납뿔(솔더 찌거기)위에 플럭스(flux)을 도포한 다음, 다시 가열 공기를 가하여 납뿔을 용융하고, 용융상태의 솔더를 진공 노즐을 이용하여 진공으로 흡입 제거한다.

상기 납뿔이 제거된 PCB의 패드는 플럭스가 남아있기 때문에 이를 세척액을 사용하여 플럭스를 제거한다.

이러한 일련의 불량 IC 제거 및 납뿔 드레싱 작업은 단위 모듈당 연속적으로 시행한다.

도 3 은 상기 드레싱 과정까지 완료된 상태의 PCB 단면도이고, 도 4 는 드레싱 완료된 PCB의 패드의 부분 확대 단면도로, 드레싱까지 완료된 인쇄회로기판(20)의 패드부(21)는 구리(Cu) 층(21a)과 중간화합물층(21b)으로 이루어져 있다.

상기와 같이 드레싱이 완료된 각각의 모듈을 작업스테이지로 1개씩 로딩하면, 비젼카메라가 IC가 제거된 위치를 인식하여 찾아내고, 구동 모터에 의해 해당 위치로 돗팅 노즐 장치(10)가 이동된다.

그리고, 높이 센서에 의해 분사할 PCB 표면의 높이가 인식되면 상기 이동된 돗팅 노즐 장치(10)는 PCB 패드의 분사 위치까지 하강한다.

도 5 는 상기와 같이 돗팅 노즐 장치가 드레싱된 PCB 패드위의 분사위치까지 이동된 상태를 도시한 단면도이다.

상기와 같이 돗팅 노즐 장치(10)가 PCB 패드 상의 분사 위치까지 도달되면, 펌프(30)에 의해 가해지는 힘에 의해 저점도용 납(31)이 노즐 장치(10)의 니들(14)을 통해 분사되어 PCB 패드 상으로 도포된다.

도 6 은 상기와 같이 노즐 장치(10)에 의해 납이 PCB 패드 상으로 도포된 상태를 도시한 부분 확대 단면도로서, 패드(21)에 납(31)이 도포되어 있다.

상기와 같이 돗팅 노즐 장치(10)의 분사 동작이 완료되면, 노즐 장치(10)는 기준점까지 자동 상승하고 작업된 PCB 는 다음 작업 스테이지로 이동된다.

상기 납이 도포된 PCB 패드가 다음 작업 스테이지로 이동되면, 그 PCB 패드위에 새로운 IC 를 실장한다. 이 때, 새로운 IC의 솔더 볼은 PCB 패드에 대응해서 일치되게 실장된다.

계속해서, 상기 새로운 IC 가 실장된 개개의 모듈은 아웃(out) 단의 메거진(magazine)에 작업 순서대로 적재된다.

도 7 은 새로운 IC 가 PCB 패드위에 실장되어 솔더링되는 상태를 도시한 단면도로서, 상기 메거진에 적재된 수리 모듈은 단계별 온도와 시간 설정이 가능한 프로파일 프로그램으로 제어되는 베이크 오븐(bake oven)에 일괄적으로 넣어 솔더링을 실시하거나, 솔더링용 리플로우(reflow)에 통과시켜 분사된 납과 새로운 IC(40)의 솔더 볼(41)간의 접합계면을 금속결합시킨다.

도 8 은 솔더 링 작업에 의해 새로운 IC의 솔더 볼과 PCB 패드의 접합부를 도시한 부분 확대 단면도로, 솔더 볼(41)이 그 형태를 유지하면서 도포된 납(31)에 의해 패드(21)와 금속 결합된다.

상기와 같이 솔더링이 완료된 모듈은 접합부의 솔더링이 완전하게 접합되었는지 전기적 오픈(open) 및 쇼트(short) 검사를 실시한다.

상술한 바와 같은 일련의 과정을 걸쳐 불량 발생된 RIMM 의 수리 공정이 완료된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 돗팅 노즐 장치를 이용한 RIMM 수리 방법은 드레싱된 PCH 의 패드상에 납을 보충하여 조인트부를 솔더링하면 1차 형성된 중간화합물층과 솔더볼 사이의 분사된 솔더가 용융점이 상이한 두 계면 사이에서 제일 먼저 용융되어 접점을 만들어 줌으로써 보다 안정적인 중간화합물층을 생성할 수 있어 솔더 조인트부의 결합력이 향상되고, 제품의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 돗팅 노즐 장치를 이용하여 PCB 패드 상으로 납을 도포하므로써 정확한 도포작업이 이루어지고, 공간적인 제약을 받지 않으며, 작업시간이 단축되는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 인쇄회로기판상의 불량이 발생된 집적회로를 제거하고 세척하는 제1단계;

   상기 집적회로가 제거된 인쇄회로기판의 패드 상으로 납을 분사시키기 위한돗팅노즐장치가 이동하는 제2단계;

   상기 돗팅노즐장치에 의해 납이 상기 인쇄회로기판 패드에 분사되는 제3단계;

   상기 납이 분사된 인쇄회로기판의 패드에 새로운 집적회로를 실장하는 제4단계; 및

   상기 실장된 집적회로와 인쇄회로기판의 패드의 접합부를 솔더링하는 제5단계

   를 포함하는 램버스 인라인 메모리 모듈 수리 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 솔더링 하는 제5 단계 다음에는

   상기 집적회로와 인쇄회로기판 패드의 접합이 완전하게 이루어졌는지 전기적 오픈 및 쇼트 검사를 실시하는 제6단계

   를 더 포함하는 램버스 인라인 메모리 모듈 수리 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제2단계에서,

   상기 돗팅노즐장치는 펌프에 연결되어 납이 투입되는 실린지 커넥터와, 상기 실린지 커넥터의 하부에 연통되게 연결되는 노즐 홀더와, 상기 노즐 홀더의 하부에 연통되게 연결되는 노즐 바디와, 상기 노즐 바디의 하면에 연통되게 형성되어 투입되는 납을 분사시키는 복수개의 니들을 포함하고, 상기 펌프에 의한 소정압으로 납을 분사하도록 한

   램버스 인라인 메모리 모듈 수리 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 돗팅 노즐 장치의 니들은

   상기 인쇄회로기판 패드가 이루는 구조와 대응하여 동일한 피치 및 개수로 형성되도록 제공하는

   램버스 인라인 메모리 모듈 수리 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 돗팅노즐장치가 이동하는 제2단계는

   비젼카메라를 제공하여 상기 불량이 발생된 집적회로가 제거된 상기 인쇄회로기판의 위치를 인식하는 제7단계; 및

   높이 센서를 제공하여 분사할 상기 인쇄회로기판의 표면의 높이를 인식하고 상기 돗팅노즐장치를 분사 위치까지 하강시키는 제8단계

   를 더 포함하는 램버스 인라인 메모리 모듈 수리 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 납이 분사되는 제3단계는

   분사압력의 세기와 양을 조절하는 제9단계

   를 더 포함하는 램버스 인라인 메모리 모듈 수리 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 솔더링하는 제5단계는

   단계별 온도와 시간 설정이 가능한 프로파일 프로그램으로 제어되는 베이크 오븐에 넣거나 솔더링용 리플로우에 통과시키는

   램버스 인라인 메모리 모듈 수리 방법.