KR100806549B1

KR100806549B1 - 반도체 실장 장비의 솔더볼 카트리지

Info

Publication number: KR100806549B1
Application number: KR1020070026949A
Authority: KR
Inventors: 윤대식
Original assignee: (주)포틱스테크놀로지
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2008-02-27

Abstract

본 발명은 반도체 실장 장비의 솔더볼 카트리지에 관한 것으로서, 다수의 볼홀이 상면에 형성되는 패턴 플레이트와, 그 패턴 플레이트의 상면에서 전후진되면서 상기 볼홀에 솔더볼을 공급하는 카트리지와, 상기 볼홀에 안착된 솔더볼을 이송시키는 픽업 플레이트로 이루어지는 솔더볼 정렬장치에 있어서, 상기 카트리지는 몸체의 중앙부에 상하로 개구된 수용부가 형성되고, 그 수용부의 내측 전면 벽체에 브러쉬가 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 솔더볼을 공급하는 카트리지의 수용부의 내측 전면 벽체에 브러쉬를 구비하여 카트리지가 이동하면서 솔더볼이 패턴 플레이트의 상면에 형성된 볼홀에 안정적으로 안착되도록 하여 손상된 솔더볼이 발생되는 것을 막아주어 추후 제작되는 PCB기판의 불량율이 줄어드는 효과가 있다.

반도체, 실장, 솔더볼, 카트리지

Description

반도체 실장 장비의 솔더볼 카트리지 { solder ball cartridge of semiconductor packaging system }

도 1은 종래 일반적인 반도체 실장 장비의 솔더볼 정렬장치를 도시한 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 솔더볼 카트리지가 구비된 솔더볼 정렬장치를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 솔더볼 카트리지를 도시한 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 솔더볼 카트리지를 도시한 측단면도.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 의한 솔더볼 정렬장치의 작동 전후의 상태를 도시한 단면도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

1: 솔더볼 100: 패턴 플레이트

110: 볼홀 200: 카트리지

210: 몸체 220: 수용부

230: 전면 벽체 240: 브러쉬

242: 솔부 244: 지지부재

300: 픽업 플레이트 400: 고정 플레이트

본 발명은 반도체 실장 장비의 솔더볼 카트리지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 볼 그리드 어레이(혹은 BGA : Ball Grid Array) 방식의 반도체 실장 장비에서 솔더볼을 PCB(혹은 Printed Circuit Board)에 배열하기 위한 솔더볼 정렬장치를 구성하되 솔더볼(solder ball)을 공급하는 카트리지에 관한 것이다.

일반적으로 BGA 방식의 반도체 실장 장비에서 사용되는 솔더볼 정렬장치는 도 1에 도시한 바와 같이 다수의 볼홀(12)이 상면에 형성되는 패턴 플레이트(10)과, 그 패턴 플레이트(10)의 볼홀(12)에 솔더볼(1)을 공급하기 위한 카트리지(20)와, 상기 카트리지(20)에서 공급되어 상기 패턴 플레이트(10)의 볼홀(12)에 안착된 솔더볼(1)을 다수의 진공장치(30)에서 제공되는 진동력에 의해 진공구멍(34)에 흡착하여 플럭스(Flux)가 도포된 PCB기판의 상면으로 이송시키는 픽업 플레이트(30)로 이루어진다.

이와 같은 구성에 의해 상기 카트리지(20)는 일측에 구비되는 수평 이송장치(24)의 작동에 의해 전진되면서 상기 패턴 플레이트(10)의 상면을 이동하 면서 볼홀(12)에 솔더볼(1)을 안착시키고 다시 후진하여 원위치하면, 픽업 플레이트(30)가 승강되면서 볼홀(12)에 안착된 솔더볼(1)을 진공흡착하여 이송시키게 된다.

그런데 이와 같은 종래의 카트리지(20)는 패턴 플레이트(10)의 상면에서 전진하면 자연스럽게 솔더볼(1)이 중력에 의해 자유낙하(自由落下)하면서 볼홀(12)에 안착시에 하나의 볼홀(12)에 2개의 솔더볼(1)이 걸치거나 아니면 하나의 솔더볼(1)이 완벽하게 안착되지 못한 상태에서 카트리지(20)가 후진하게 되면 그 카트리지(20)의 전방 벽부(20a)가 솔더볼(1)을 회수하는 과정에서 솔더볼(1)이 전방 벽부(20a)와 볼홀(12) 사이에 끼게 되어 커팅(cutting)되어 찌그러진 형상의 손상된 솔더볼(damage ball)(1a)이 발생하게 된다.

따라서, 이와 같은 손상된 솔더볼(1a)이 안착된 상태에서 픽업 플레이트(30)가 이송하여 PCB기판(미도시됨)상에 손상된 솔더볼(1a)을 부착시 제품의 불량을 유발하는 문제점을 가지고 있다.

한편, 손상된 솔더볼(1a)이 발생되면 그 솔더볼(1a)의 찌꺼기(1b)가 다른 볼홀(12)에 안착되어 더 큰 불량을 양산하게 된다.

따라서, 손상된 솔더볼(1a)이 발생한 경우에는 카트리지(20) 내의 모든 솔더볼(1)을 전량 폐기하게 되어 그 경제적 손실이 큰 단점도 가지고 있었다.

따라서, 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 솔더볼 카트리지가 전후진 되면서 패턴 플레이트의 상면에 형성된 볼홀에 솔더볼을 안착시키는 경우 손상된 솔더볼(damage ball)의 발생을 최소화할 수 있는 구조를 가지는 볼 카트리지를 제공하는데 있다.

본 발명은 반도체 실장 장비의 솔더볼 카트리지에 관한 것으로;

다수의 볼홀이 상면에 형성되는 패턴 플레이트와, 그 패턴 플레이트의 상면에서 전후진되면서 상기 볼홀에 솔더볼을 공급하는 카트리지와, 상기 볼홀에 안착된 솔더볼을 이송시키는 픽업 플레이트로 이루어지는 솔더볼 정렬장치에 있어서,

상기 카트리지는 몸체의 중앙부에 상하로 개구된 수용부가 형성되고, 그 수용부의 내측 전면 벽체에 브러쉬가 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 반도체 실장 장비의 솔더볼 카트리지를 첨부한 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 솔더볼 카트리지가 구비된 솔더볼 정렬장치를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 솔더볼 카트리지를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 솔더볼 카트리지를 도시한 측단면도이고, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 의한 솔더볼 정렬장치의 작동 전후의 상태를 도시한 단면도이다.

먼저 도 2에 의하면, 본 발명에 따른 솔더볼 카트리지가 설치되는 솔더볼 정렬장치는 다수의 볼홀(110)이 일측 상면에 형성되는 패턴 플레이트(100)와, 그 패턴 플레이트(100)의 상면에서 전후진되면서 상기 볼홀(110)에 솔더볼(1)을 공급하기 위한 카트리지(200)와, 상기 카트리지(200)에서 공급되어 상기 볼홀(110)에 안착된 솔더볼(1)을 진공장치(310)에서 제공되는 진동력에 의해 진공구멍(320)에 흡착하여 플럭스(Flux)가 도포된 PCB기판(미도시됨)의 상면으로 이송시키는 픽업 플레이트(300)로 이루어진다.

이하 상기 각각의 구성요소들을 좀더 구체적으로 설명한다.

상기 패턴 플레이트(100)은 일정면적을 가지며 상면 일측에 솔더볼(1)이 안착되는 일정 깊이를 갖는 다수의 볼홀(110)들이 형성된다.

이때, 상기 패턴 플레이트(100)의 하부에는 챔버(120)가 형성되고 상기 챔버(120) 내부로 공압을 인가하는 공압기(130)가 일측에 설치되며, 상기 볼홀(110)의 바닥에는 상기 챔버(120)와 연통되는 작은 통기공(122)형성된다. 따라서 상기 공압기(130)를 작동하여 상기 챔버(120)에 일정 공기압을 인가하면 상기 통기공(122)으로 공기압이 배출되어 솔더볼(1)들이 어느 정도 부상하게 되고, 부상(浮上)된 솔더볼(1)들은 상기 픽업 플레이트(300)의 진공력에 의해 진공 구멍(320)에 정확히 흡착된다.

이와 같은 패턴 플레이트(100)의 하부에는 고정 플레이트(400)가 일정거리 이격되어 설치된다. 이때, 상기 패턴 플레이트(100)는 상기 고정 플레이트(400)에 대하여 시이소오(seesaw) 운동을 할 수 있도록 중심대(410)를 이용하여 연결된다. 즉 상기 중심대(410)의 한쪽은 상기 고정 플레이트(400)에 고정되어 있고, 다른 한쪽은 패턴 플레이트(100)의 무게중심부와 힌지축(420)에 의해 연결된다.

그리고, 상기 고정 플레이트(400)에는 상기 중심대(410)를 기준으로 상기 패턴 플레이트(100)의 한쪽 부분을 상하 운동시키는 실린더장치나 서보모터 등으로 이루어진 동력장치(430)가 설치된다.

따라서, 상기 카트리지(200)가 상기 패턴 플레이트(100)의 상면에서 수평이동하는 경우 솔더볼(1)이 그 패턴 플레이트(100)의 상면에 형성된 볼홀(110)속으로 원활히 들어갈 수 있도록 카트리지(200)의 진행 방향으로 기울인다. 그리고, 다시 카트리지(200)가 원위치로 되돌아 올 때에는 다시 수평을 유지할 수 있도록 시이소오 작동시킨다.

한편, 상기 패턴 플레이트(100)의 일측에는 상기 카트리지(200)를 전후진시키는 수평 이송장치(140)가 구비된다.

이와 같은 패턴 플레이트(100)의 상면에 구비되어 수평으로 전후진되는 카트리지(200)는 도 3 및 도 4를 참고하면 몸체(210)의 중앙부에 상하로 개구된 수용부(220)가 형성되고, 그 수용부(220)의 내측 전면 벽체(230)에 브러쉬(240)가 구비된다.

이와 같은 브러쉬(240)는 정전기 방지용 제전섬유(制電纖維, antistatic fiber)를 촘촘히 밀집시킨 솔부(242)와, 그 솔부(242)의 상단부를 지지하며 상기 수용부(220)의 내측 전면 벽체(230)에 고정되는 지지부재(244)로 이루어진다. 이때, 상기 카트리지(200)는 패턴 플레이트(100)의 상면에서 전후진 이동시에 패턴 플레이트(100)의 마찰저항을 없애기 위해 그 카트리지(200)의 하단부(232)와 패턴 플레이트(100)의 상면 사이에 대략 0.05mm ~ 0.1mm의 간극을 유지하게 된다.

한편, 상기 브러쉬(240)의 솔부(242)는 상기 패턴 플레이트(100)의 상면에 접촉되어 거의 간극이 없는 상태로 구비된다.

이와 같은 브러쉬(240)가 더 구비됨으로 인해 카트리지(200)가 전진하여 볼홀(110)의 상부를 이동하면서 솔더볼(1)을 안착시키게 되는데, 완벽하게 안착되지 못한 상태 즉 솔더볼(1)의 부분적으로 볼홀(110)에 걸쳐지거나 또는 다수의 솔더볼(1)이 걸쳐진 상태인 경우 브러쉬(240)의 솔부(242)가 후진하면서 솔더볼(1)들을 밀어주게 되어 솔더볼(1)의 손상이 없이 볼홀(110)에 안착시킬 수 있게 된다. 이때, 상기 솔부(242)는 일정한 탄성을 유지하므로 손상된 솔더볼(1)의 발생을 최소화하며 장시간 사용할 수 있는 장점을 가지게 된다.

이하, 도 5a 내지 도 5c를 참고로 본 발명에 따른 솔더볼 카트리지가 구비되는 솔더볼 정렬장치의 작동과정을 설명한다.

이때, 도 5a는 초기상태에서 패턴플레이트가 기울어진 상태를 도시한 도면이며, 도 5b는 카트리지가 전진한 상태를 도시한 도면이며, 도 5c는 카트리지가 후진한 상태를 도시한 도면이다.

먼저, 패턴 플레이트(100)의 일측 상면에 본 발명에 따른 솔더볼 카트리지(200)가 위치한 상태에서 동력장치(430)를 구동하여 중심대(410)를 기준으 로 상기 패턴 플레이트(100)의 타측 상면이 하측으로 기울어지게 한다. 그와 같은 상태에서 수평 이송장치(140)를 구동시켜 카트리지(200)를 전진시키게 되면 그 카트리지(200)는 패턴 플레이트(100)의 타측상면으로 이동하면서 볼홀(110)에 솔더볼(1)이 중력에 의해 자유낙하되면서 대부분 일대일로 안착된다.

이와 같이 솔더볼(1)이 안착된 상태에서 동력장치(430)를 역구동하여 중심대(410)를 기준으로 상기 패턴 플레이트(100)의 일측 상면이 하측으로 기울어지도록 하고, 그와 같은 상태에서 수평 이송장치(140)를 구동시켜 카트리지(200)를 후진시키게 되면 그 카트리지(200)는 패턴 플레이트(100)의 초기위치로 이동하게 된다. 이때, 카트리지(200)의 브러쉬(240) 역시 함께 후진하면서 부분적으로 볼홀(110)에 걸쳐진 솔더볼(1)을 부드럽게 밀어주게 되어 솔더볼(1)의 손상없이 볼홀(110)에 안착시키게 된다.

이와 같이 볼홀(110)에 솔더볼(1)을 안착시킨 후 다시 동력장치(430)를 구동하여 수평상태를 유지한 후 픽업 플레이트(300)를 하강시켜 볼홀(110)에 안착된 솔도볼(1)들을 픽업한 후 플럭스가 도포된 PCB상에 안착시키게 된다.

이때, 상기 패턴 플레이트(100)는 초기 수평상태에서 동력장치(430)를 구동하여 중심대(410)를 기준으로 상기 패턴플레이트(100)의 타측 상면이 하측으로 기울어지게 하고 볼홀(110)에 솔더볼(1)을 안착시킨 후 다시 동력장치(430)를 구동하여 수평상태를 유지하고 수평 이송장치(140)를 구동시켜 카트리지(200)를 후진시키도록 제어함도 가능하며 이경우에는 곧바로 픽업 플레이트(300)를 하강시켜 볼홀(110)에 안착된 솔도볼(1)들을 픽업한 후 플럭스가 도포된 PCB상에 안착시키는 것이 가능하여 그 작업속도가 향상되는 장점을 가지게 된다.

이상과 같이 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미친다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 솔더볼을 공급하는 카트리지의 수용부(220)의 내측 전면 벽체(230)에 브러쉬(240)를 구비하여 카트리지(200)가 이동하면서 솔더볼(1)이 패턴 플레이트(100)의 상면에 형성된 볼홀(110)에 안정적으로 안착되도록 하여 손상된 솔더볼이 발생되는 것을 막아주어 추후 제작되는 PCB기판의 불량율이 줄어드는 효과가 있다.

Claims

다수의 볼홀(110)이 상면에 형성되는 패턴 플레이트(100)과, 그 패턴 플레이트(100)의 상면에서 전후진되면서 상기 볼홀(110)에 솔더볼(1)을 공급하는 카트리지(200)와, 상기 카트리지(200)에서 공급되어 상기 볼홀(110)에 안착된 솔더볼(1)을 이송시키는 픽업 플레이트(300)로 이루어지는 솔더볼 정렬장치에 있어서,

상기 카트리지(200)는 몸체(210)의 중앙부에 상하로 개구된 수용부(220)가 형성되고, 그 수용부(220)의 내측 전면 벽체(230)에 브러쉬(240)가 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 실장 장비의 솔더볼 카트리지.
제1항에 있어서,

상기 브러쉬(240)는 정전기 방지용 제전섬유(制電纖維, antistatic fiber)를 촘촘히 밀집시킨 솔부(242)와, 그 솔부(242)의 상단부를 지지하며 상기 수용부(220)의 내측 전면 벽체(230)에 고정되는 지지부재(244)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 실장 장비의 솔더볼 카트리지.