KR100751460B1 - Kovar ring precision assembly method and system of ceramic package - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 패키지의 코바링 정밀 조립 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a cobaling precision assembly apparatus of a ceramic package according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 패키지의 코바링 정밀 조립 방법을 설명하는 도면이다.2 is a view for explaining a method of assembling the cobaling precision of the ceramic package according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명에서의 비젼 시스템을 이용한 세라믹 패키지의 패턴 인식 및 코바링 정밀 조립과정을 설명하는 도면이다.3 is a view illustrating a pattern recognition and cobaling precision assembly process of the ceramic package using the vision system in the present invention.
도 4는 종래기술에 따른 세라믹 패키지 상의 코바링 정밀 조립 방법을 설명하는 도면이다.4 is a view for explaining a method of assembling cobaring on a ceramic package according to the prior art.
본 발명은 세라믹 패키지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비젼 시스템을 채용함으로써 코바링 위치 정밀도를 향상시켜서 리드(Lid)를 이용한 실링 작업 시 발생할 수 있는 리크(Leak) 불량을 해결할 수 있는, 특히 종래 기술로 적용이 어려운 박형 제품이거나 비사각형 혹은 캐비티가 없는 세라믹 패키지 제품에 적합한 세 라믹 패키지의 코바링 정밀 조립 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic package, and more particularly, by employing a vision system, to improve cobaring position accuracy, in particular, to solve leak defects that may occur during sealing operations using lids. It is a method for precise assembly of cobaling ceramics that is suitable for thin products that are difficult to apply, or for non-rectangle or cavity-free ceramic package products.
세라믹 패키지는 세라믹 베이스를 사용하여 반도체용 IC 혹은 칩을 내장하여 이들을 외부환경으로부터 보호하고 세라믹 등으로 이루어진 기판 상에 표면실장이 가능하도록 한다.The ceramic package uses a ceramic base to embed semiconductor ICs or chips to protect them from the external environment and to allow surface mounting on a substrate made of ceramic or the like.
세라믹 패키지의 대표적인 요구 특성에는 외부 충격에 강한 충분한 강도를 가질 것(300 Mpa 이상), 1x10-8 Atm/cc(He)의 기밀성을 가질 것, 그리고 와이어 본딩 후 충분한 접합 강도(W/B & Solderbility)를 가질 것(4kgf min.) 등이 있다.Typical requirements for ceramic packages include sufficient strength against external impacts (above 300 Mpa), air tightness of 1x10 -8 Atm / cc (He), and sufficient bond strength after wire bonding (W / B & Solderbility) ) (4kgf min.)
이중에서도, 기밀성과 관련하여 코바링의 위치 정밀도가 매우 중요하다. 만약 코바링의 위치가 벗어날 경우, 리드를 이용한 실링 작업시 코바링 위치와 리드 위치가 상이함으로 인하여 제품에 치명적인 리크 불량이 발생하기 쉽다. 이를 방지하기 위해서, 코바링은 바람직하게 세라믹 패키지의 캐비티 혹은 실링부의 패턴 중심 부위에 정확히 위치해야 한다. 참고로, 코바링은 Fe-Ni-Co 합금으로 세라믹과 유사한 열팽창 계수를 가지는 코바 소재로 제조되며, 리드 접합 중에 발생하는 열충격에 의한 세라믹의 파괴를 방지하기 위해 사용된다.Of these, the positional accuracy of the cobaring is very important with regard to airtightness. If the cobaring position is out of position, a fatal leak defect is likely to occur in the product due to the difference between the cobaring position and the lead position when sealing the lead. To prevent this, the cobaring should preferably be located exactly at the pattern center of the cavity or sealing of the ceramic package. For reference, the cobaring is a Fe-Ni-Co alloy made of a coba material having a similar coefficient of thermal expansion as that of the ceramic, and is used to prevent destruction of the ceramic due to thermal shock generated during lead bonding.
도 3에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 세라믹 패키지 상의 코바링 정밀 조립은 세라믹 중자(ceramic insert)를 캐비티 내에 삽입하고, 세라믹 중자를 이용하여 코바링 정렬을 수행하며, 810-900도에서 브레이징을 진행하는 순서로 이루어진다.As shown in FIG. 3, cobaring precision assembly on a ceramic package according to the prior art inserts a ceramic insert into a cavity, performs cobaring alignment using the ceramic core, and brazes at 810-900 degrees. It is made in order to proceed.
그러나, 세라믹 중자 사용의 경우에는 세라믹 중자의 치수 공차와 삽입을 위 한 공차로 인하여 코바링 위치 정밀도가 ±80 mm 이상 수준이었으며, 더욱이 수작업으로 인한 공수의 증가가 많았다. 특히, 세라믹 중자 방식의 경우에는 세라믹 중자의 고정을 위한 세라믹의 높이가 0.2 mm 이하일 경우 적용하기가 어려우며, 캐비티 구조가 사각형이 아니거나 없는 경우에는 적용이 어렵다는 단점을 가진다.However, in the case of the use of ceramic cores, the cobaling position accuracy was over ± 80 mm due to the dimensional tolerances of the ceramic cores and the tolerance for insertion, and moreover, the manual labor increased. In particular, in the case of the ceramic core method, it is difficult to apply when the height of the ceramic for fixing the ceramic core is 0.2 mm or less, and it is difficult to apply when the cavity structure is not rectangular or absent.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 비젼 시스템의 채용에 의해 기존 세라믹 중자 방식의 단점을 극복하는 동시에 코바링 위치 정밀도를 향상시킴으로써 리드를 이용한 실링 작업 시 발생할 수 있는 리크 불량을 미연에 방지하고자 하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, and the object of the present invention is to overcome the disadvantages of the conventional ceramic core method by adopting a vision system and at the same time improve the cobaling position accuracy can be generated during the sealing operation using the lead This is to prevent leakage leaks in advance.
전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 세라믹 패키지의 코바링 정밀 조립 방법은, 스크라이빙 라인에 의해 구분되는 개개의 세라믹 패키지 제품으로 이루어진 세라믹 시트에 코바링을 정밀 조립하기 위한 방법에 있어서, 비젼 인식을 통해 상기 세라믹 패키지 제품의 패턴을 인식하여 상기 코바링이 안착될 위치를 결정하는 제1 단계와; 상기 코바링이 안착될 위치에 코바링을 가접착한 후 브레이징을 수행하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Cobaring precision assembly method of the ceramic package according to the characteristics of the present invention for achieving the above object of the present invention, to precisely assemble the cobaring on the ceramic sheet made of individual ceramic package products separated by a scribing line A method, comprising: a first step of recognizing a pattern of the ceramic package product through vision recognition to determine a position at which the cobaring is to be seated; And a second step of performing brazing after temporarily attaching the cobar ring to the position where the cobar ring is to be seated.
또한, 본 발명의 특징에 따른 세라믹 패키지의 코바링 정밀 조립 장치는, 코바링을 공급하기 위한 파츠 피더와; 코바링을 흡착 및 이송하기 위한 코바링 흡착 및 이송부와; 비젼 인식 후 세라믹 시트를 정렬시키는 시트 얼라인부와; 접착제 토출을 위한 디스펜서를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the cobaling precision assembly apparatus of the ceramic package according to a feature of the present invention, the parts feeder for supplying the cobaling; A cobaring adsorption and transport unit for adsorbing and transporting the cobaring ring; A sheet aligning unit for aligning the ceramic sheet after vision recognition; It characterized in that it comprises a dispenser for discharging the adhesive.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and advantages of the present invention in addition to the above object will become apparent from the description of the preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 패키지의 코바링 정밀 조립 장치의 구성도로서, 본 발명의 코바링 정밀 조립 장치는 코바링(Fe-Ni-Co 합금)을 세라믹에 자동 정렬 및 부착하는 설비로, TCXO(온도 보상 오실레이터)/SAW (표면 탄성파 필터)/ X'tal용 세라믹 패키지 제품생산에 사용될 수 있다.1 is a block diagram of a cobaring precision assembly apparatus of a ceramic package according to an embodiment of the present invention, the cobaring precision assembly apparatus of the present invention is automatically aligned and attached to the ceramic bar (Fe-Ni-Co alloy) It can be used to produce ceramic package for TCXO (temperature compensated oscillator) / SAW (surface acoustic wave filter) / X'tal.
도 1를 참조하면, 본 발명의 코바링 정밀 조립 장치는 코바링을 공급하기 위한 파츠 피더(Parts Feeder)(102)와, 코바링을 흡착 및 이송하기 위한 코바링 흡착 및 이송부(104)와, 비젼 인식 후 세라믹 시트(200)를 정렬시키는 시트 얼라인부(106)와, 접착제 토출을 위한 디스펜서(Dispensor)(110)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the cobaring precision assembly apparatus of the present invention includes a
파츠 피더(102)는 클래드 타입(Clad Type) 코바링의 앞/뒤를 구분하기 위한 화상 인식/제어부(미도시)를 구비하여 코바링의 양품/불량을 선별할 수 있으며, 이러한 선별과정을 거친 후 양품의 코바링을 공급한다.The
코바링 흡착 및 이송부(104)는 세라믹 패키지 제품의 구조와 형상에 맞게 프로그램을 조정하여 코바링을 흡착 및 정확한 위치에 코바링을 탑재하도록 한다.Cobaring adsorption and
시트 얼라인부(106)는 비젼(VIS1ON) 시스템(108)을 이용하여 비젼 인식 후 세라믹 시트(200)를 정렬시킨다. 구체적으로, 시트 얼라인부(106)는 세라믹 시트(200)의 코바링 안착 위치를 정밀 제어하기 위하여 화상 인식을 통하여 X,Y 위치 를 인식 후, X-Y 스테이지(또는 테이블)의 X,Y 방향을 제어하게 된다.The
비젼 시스템(108)은 CCD 카메라와 같은 정렬 비젼장치를 구비하고 있다.The
디스펜서(110)는 시트 정렬 이전 또는 이후에 코바링을 세라믹 시트에 접합하기 위하여 접착제(유기 결합제)를 세라믹 제품의 접착 부위에 미량 도포하는데 사용된다. 바람직하게, 디스펜서(110)는 접착제의 정밀 토출이 가능하다.The
상기한 코바링 정밀 조립 장치의 동작구성을 개략적으로 살펴보면, 시트 얼라인부(106)의 X-Y 스테이지 상에 세라믹 시트가 자동 안착시키고, 파츠 피더(102)를 이용하여 코바링의 양품/불량 선별 등을 거쳐면 코바링 흡착 및 이송부(104)가 코바링을 세라믹 시트로 이동시키게 되고, 디스펜서(110)가 코바링의 가접합을 위한 접착제(유기 결합제)를 세라믹 패키지 제품의 접착 부위에 미량 도포하고, 시트 얼라인부(106)가 세라믹 시트(200)의 코바링 안착 위치를 정밀제어 하기 위하여 화상 인식을 통하여 X,Y 위치를 인식 후 테이블의 X,Y 방향을 제어하게 되며, 최종적으로 코바링을 접착제가 도포된 세라믹 시트에 안착하여 작업이 완료하게 된다. 이러한 개개의 작업을 반복하여 하나의 세라믹 시트의 모든 세라믹 패키지 제품에 대한 작업을 진행하여 완료하게 된다. 그후, 완료된 세라믹 시트는 자동 취출된다.Looking at the operation configuration of the cobaring precision assembly apparatus as described above, the ceramic sheet is automatically seated on the XY stage of the
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 패키지의 코바링 정밀 조립 방법을 설명하는 도면이며, 도 3은 본 발명에서의 비젼 시스템을 이용한 세라믹 패키지의 패턴 인식 및 코바링 정밀 조립과정을 설명하는 도면이다.2 is a view for explaining a method of assembling the cobaling precision of the ceramic package according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a view for explaining the pattern recognition and cobaling precision assembly process of the ceramic package using the vision system in the present invention Drawing.
도 2를 참조하면, 세라믹 패키지 제품(10)에 코바링을 접착시키기 위해서는 비젼 인식(화상 인식)을 통해 세라믹 패키지 제품(10)의 패턴을 인식함으로써 코바 링(20)이 안착될 위치를 결정하고(도 2a), 세라믹 패키지 제품의 패턴 상에 접착제를 도포하고(도 2b), 코바링이 안착될 위치에 코바링을 가접착한 후 브레이징을 수행하게 된다(도 2c). 여기서, 접착제의 도포는 코바링이 안착될 위치를 결정하기 이전에 수행될 수도 있다.Referring to FIG. 2, in order to adhere the cobar ring to the
접착제는 유기결합제로서, 브레이징 이전에 코바링을 고정해 주는 역할을 한다. 접착제의 요구 특성도 매우 중요한데, 열처리 후 잔류 카본량이 미량일 것, 건조 속도가 빠를 것(5초 이내), 점도가 낮을 것(물과 유사한 점도) 등의 특성을 가지고 있어야 한다. 바람직하게, 접착제는 1 ~ 10,000 cps 범위의 점도를 가진다.The adhesive is an organic binder and serves to fix the cobaring before brazing. The required properties of the adhesive are also very important. The residual carbon content after heat treatment should be a small amount, a fast drying rate (within 5 seconds), a low viscosity (viscosity similar to water). Preferably the adhesive has a viscosity in the range of 1 to 10,000 cps.
도 3을 참조하면, 세라믹 시트(200)는 스크라이빙 라인(202)에 의해 구분되는 개개의 세라믹 패키지 제품(10)으로 이루어지고, 개개의 세라믹 패키지 제품(10)은 캐비티(12)가 형성되어 있다. 이러한 세라믹 시트(200)가 시트 얼라인부(106)의 X-Y 스테이지(미도시) 상에 자동 안착된 상태에서 비젼 시스템(108)에 의한 개개의 세라믹 패키지 제품(10)의 패턴 인식 과정을 거쳐서 정렬이 완료되며, 비젼 시스템(10)에서 인식한 개개의 제품의 코바링 부착 위치에 미량의 접착제 도포후 코바링(20)을 가접착하고 이후에 브레이징을 수행한다.Referring to FIG. 3, the
다른 실시예로서, 비젼 시스템은 세라믹 패키지 제품(10)의 패턴 대신에 캐비티(12) 내의 내경 혹은 스크라이빙 라인(202)을 인식함으로써 코바링(20)의 부착 위치를 결정할 수 있다.In another embodiment, the vision system may determine the attachment location of the
본 발명에서는 비젼 시스템의 채용에 의한 세라믹 패키지 제품의 패턴 인식 및 정밀 제어가 가능하므로 코바링 위치 정밀도가 ±30 ㎛까지 개선할 수 있음이 확인되었다.In the present invention, since the pattern recognition and precise control of the ceramic package product can be performed by the adoption of the vision system, it is confirmed that the cobaring position accuracy can be improved to ± 30 μm.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiment, and many variations are possible by those skilled in the art within the spirit of the present invention.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 패턴 인식 및 정밀 제어가 가능한 비젼 시스템의 채용에 의해 코바링 위치 정밀도를 향상시킴으로써 리드를 이용한 실링 작업 시 발생할 수 있는 리크 불량을 미연에 방지하고, 세라믹 패키지의 총두께를 낮출 수 있으며, 자동화가 가능하다는 장점을 제공한다.As described above, according to the present invention, by adopting a vision system capable of pattern recognition and precise control, the cobaling position accuracy is improved to prevent leak defects that may occur during sealing operations using leads, The total thickness can be lowered and the automation is possible.
또한, 본 발명은 기존 세라믹 중자 방식과는 달리 세라믹 중자를 사용하지 않게 되므로 세라믹 패키지의 총두께가 0.2 mm 이하일 경우에도 적용가능하며, 특히 종래 기술로 적용이 어려운 박형 제품이거나 비사각형 혹은 캐비티가 없는 세라믹 패키지 제품에 적합하다는 장점을 제공한다.In addition, the present invention can be applied even when the total thickness of the ceramic package is 0.2 mm or less, in particular, unlike the conventional ceramic core method, it is a thin product that is difficult to apply in the prior art or non-square or cavity It offers the advantage of being suitable for ceramic package products.
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