KR100846827B1 - 플럭스 돗팅 툴 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플럭스 돗팅 툴에 관한 것으로서, 플럭스의 돗팅이 균일하고 정밀하게 이루어지고 장시간 사용하더라고 일정한 탄성력이 유지되는 플럭스 돗팅 툴을 제공하기 위하여, 판 형상의 고정판, 상기 고정판의 저면과 대향되어 이격배치되는 핀 플레이트, 상기 핀 플레이트의 저면에 하방향으로 돌출 형성되는 복수의 플럭스 핀, 상기 플럭스 핀과 상기 고정판을 탄성지지하는 스프링을 포함하는 반도체 제조공정의 플럭스 돗팅 툴에 있어서, 상기 플럭스 핀은 하방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재가 포함되는 것을 특징으로 하여, 플럭스를 인쇄회로 기판에 돗팅 시 발생되는 하중을 탄성적으로 지지하는 스프링이 핀 플레이트 및 플럭스 핀에 각각 결합되어 플럭스 핀이 인쇄회로 기판에 접촉 시 틸팅 현상을 방지하면서 인쇄회로 기판에 작용되는 하중을 최소화하여 돗팅 작업이 정밀하게 이루어질 수 있고, 플럭스 핀에 결합되는 스프링이 외통 내부에 결합되어 플럭스의 부착으로 인한 스프링의 탄성력 저하를 방지할 수 있어 장기간 사용하더라도 균일한 돗팅 작업이 가능한 플럭스 돗팅 툴을 제공할 수 있는 또 다른 장점이 있다.

플럭스 핀 돗팅 반도체 숄더볼 스프링

Description

플럭스 돗팅 툴{Apparatus for dotting flux}

도 1은 종래의 플럭스 돗팅 툴을 도시하는 단면도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 플럭스 돗팅 툴을 도시하는 단면도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 플럭스 핀을 도시하는 단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10: 고정판 10a: 함몰부

12: 가이드부 20: 핀 플레이트

20a: 함몰부 30: 플럭스 핀

32: 스프링 34: 접촉핀

34a: 절곡수용홈 34b: 돌출부

36: 외통 36a: 가압절곡부

36b: 절곡부 38: 연결핀

40:압축 코일 스프링 50: 지지판

52: 결합 구멍

본 발명은 플럭스 돗팅 툴(flux dotting tool)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 솔더볼이 형성되는 패드의 표면에 플럭스를 돗팅하기 위한 반도체 제조공정의 플럭스 돗팅 툴에 있어서, 플럭스 핀이 고정되는 핀 플레이트에 스프링이 결합되고, 플럭스 핀의 내부에 탄성 부재가 직접 결합되는 것을 특징으로 하는 플럭스 돗팅 툴에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 장치의 종류에는 여러가지가 있으며, 반도체 장치 내의소자 구성방법에 있어서도 다양한 제조 기술이 사용되고 있다.

이러한 여러 종류의 반도체 제조기술 중에서, 최근에 주로 사용되는 방법은 반도체 장치의 내부에 각종의 절연층 및 도전층 등을 적층하고, 그 후에 에칭(etching)을 통하여 트랜지스터 및 커패시터 등의 기억소자를 갖는 다이(die)를 기판의 상면에 접착시켜 부설하고, 그 후에 골드와이어로 다이의 금속배선층과 기판 상에 박막화된 금속도선에 납접하는 것이다.

최근에는 반도체 장치와 그와 관련된 부품이 소형화됨에 따라, 기판의 상면에 솔더볼(Solder Ball)을 형성한 후 이러한 솔더볼을 사용하여 기판 상에 반도체 장치를 부착함과 동시에 기판과 반도체 장치를 전기적으로 연결하는 플립칩 본딩(flip-chip bonding)방식이 사용되고 있다.

솔더볼을 기판 상에 형성시키는 공정은 인쇄회로기판의 솔더볼이 융착될 부분에 미리 소정의 플럭스를 끈적한 상태로 한 다음 그곳에 솔더볼을 범핑시킨후 가열하여 솔더볼이 융착되도록 한다.

도 1은 종래의 반도체 제조공정의 플럭스 돗팅 툴을 도시하는 단면도이다.

도시된 바와 같이, 종래의 플럭스 돗팅 툴(10)은 스토퍼(11), 핀 플레이트(12), 플럭스 핀(13), 스프링(14), 커버(15) 및 가이드 블럭(16)을 포함한다.

상기 스토퍼(11)는 판상 형태로서 그 상면은 플럭스 돗팅 툴(10)을 고정하는 연결부(1)가 형성되며, 핀 플레이트(12)는 상기 스토퍼(11)의 저면과 완충작용을 하는 스프링(14)에 의하여 이격배치되고 하부면에는 플럭스 핀(13)이 고정된다. 상기 커버(15)는 플럭스 핀(13)이 하방향으로 떨어지지 않도록 플럭스 핀의 걸림턱을 지지하고 가이드 블럭(16)은 핀 플레이트(12)가 상하 방향으로 유동시 핀 플레이트(2)의 측면을 가이드 한다.

그러나, 종래의 플럭스 돗팅 툴은 핀 플레이트 중심에 하나의 스프링이 설치되어 플럭스 핀이 상방향으로 가압력을 받아 플레이트가 상하 방향으로 유동시 핀 플레이트에 틸트(tilt)가 발생하여 플럭스의 돗팅이 불균일하게 이루어지는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 개선한 것으로 본 출원인에 의해 대한민국 특허청에 출원된 출원번호 제10-2003-0083934호 등은 플럭스 핀이 고정되는 고정판에 복수개의 탄성 부재를 결합시켜 이러한 문제점을 해결하고자 하였다.

그러나, 상기 기술은 탄성 스프링이 외부로 노출됨으로써 장시간 사용시 스프링 사이에 플럭스가 달라붙어 탄성력을 저하시키는 사용상의 문제점이 존재한다.

또한, 종래의 플럭스 돗팅 툴은 플럭스 핀이 인쇄회로 기판에 접촉되면서 발생되는 하중으로 인쇄회로 기판이 변형된 상태에서 플럭스가 돗팅되거나, 각 플럭 스 핀에 작용되는 하중이 동일하지 않아 정밀한 돗팅 작업을 할 수 없다는 사용상 문제점이 존재한다.

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명은 플럭스의 돗팅이 균일하고 정밀하게 이루어지는 플럭스 돗팅 툴을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 장시간 사용하더라고 일정한 탄성력이 유지되는 플럭스 돗팅 툴을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 판 형상의 고정판, 상기 고정판의 저면과 대향되어 이격배치되는 핀 플레이트, 상기 핀 플레이트의 저면에 하방향으로 돌출 형성되는 복수의 플럭스 핀, 상기 플럭스 핀과 상기 고정판을 탄성지지하는 스프링을 포함하는 반도체 제조공정의 플럭스 돗팅 툴에 있어서, 상기 플럭스 핀은 하방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재가 포함되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 탄성부재는 상기 스프링보다 탄성 계수가 작은 압축 코일 스프링으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 플럭스 핀은 돗팅하고자 하는 플럭스에 접촉되는 접촉핀과; 상하가 개구되고, 일단부가 접촉핀에 고정되는 외통과; 상기 핀 플레이트에 일단부가 고정되고 상기 외통의 단부에 내측으로 절곡된 절곡부에 타단부가 수용되는 연결핀과; 상기 외통 내부에 수용되어 상기 접촉핀에 탄성력을 제공하는 압축 코일 스프링;으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외통은 일단부에 가압절곡부가 형성되어 상기 접촉핀의 단부에 형성되는 절곡수용홈에 수용되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 플럭스 핀은 상기 플럭스 핀을 상방향에 대하여 지지하는 지지판에 구속되어 상기 압축 코일 스프링이 압축된 상태로 결합되고, 상기 지지판에 형성되는 결합 구멍을 통해 접촉핀의일부가 돌출되는 것을 특징으로 한다.

마지막으로 상기 플럭스 핀은 상기 접촉핀의 외주면에 형성되는 돌출부가 상기 지지판에 형성되는 결합 구멍에 걸리도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명 플럭스 돗팅 툴을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 플럭스 돗팅 툴을 도시하는 단면도.

본 발명에 따른 플럭스 돗팅 툴은 고정판(10)과 핀 플레이트(20)와 플럭스 핀(30)과 스프링(40)과 지지판(50)으로 구성된다.

상기 고정판(10)은 그 상면은 플럭스 돗팅 툴(10)을 고정하는 연결부가 형성되는 판형상으로 상기 스프링(40)이 안착되는 함몰부(10a)가 하부면에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 핀 플레이트(20)는 상기 고정판(10)의 저면과 대향되어 이격배치되고, 하부면에 상기 플럭스 핀(30)이 복수 개 고정되는 것으로 상기 고정판(10)에 형성되는 함몰부(10a)에 대응되도록 상부면에 함몰부(20a)가 형성되어 상기 스프링(40) 이 결합되는 것이 바람직하다.

상기 스프링(40)은 앞서 살펴본 고정판 및 핀 플레이트의 양 함몰부(10a, 20a)에 결합되어 상기 핀 플레이트(20)를 탄성지지하는 역할을 하게 되며, 따라서, 상기 핀 플레이트(20)는 인쇄 회로 기판에 접촉시 상기 고정판(10)의 수직으로 형성되는 가이드부(12)를 따라 상기 스프링(40)에 의해 상하로 왕복이동되도록 구성되는 것이 바람직하다.

부가적으로 종래에 제안된 바와 같이 상기 스프링(40)을 복수 개 설치하고 이를 대칭되도록 배치하여 핀 플레이트의 틸팅 현상을 방지할 수 있도록 구성될 수 있다.

다음으로 플럭스 핀(40)에 대해 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 플럭스 핀을 도시하는 단면도이다.

도시된 바와 같이 상기 플럭스 핀(40)은 압축 코일 스프링(32), 접촉핀(34), 외통(36), 연결핀(38)으로 구성된다.

상기 접촉핀(34)은 단부에 플럭스가 묻혀 인쇄회로 기판에 직접 접촉되는 역할을 하며, 긴 원통형 형상으로 제작되고, 상기 접촉핀(34)의 단부에는 절곡수용홈(34a)가 형성되어 상기 외통(36)에 고정되도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 외통(36)은 상하가 개구되고 일단부가 접촉핀(34)에 고정되고, 타단부는 내측으로 절곡된 절곡부(36b)가 형성된다.

여기서 상기 접촉핀(34)과 결합되기 위하여 상기 외통(36)의 일단부에는 외 주면을 가압하여 내향 절곡시킨 가압절곡부(36a)가 형성되어 상기 접촉핀(34)의 단부에 형성되는 절곡수용홈(34a)에 수용되도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 연결핀(38)은 상기 핀 플레이트(20)의 하부면에 일단부가 고정되고, 상기 외통(36)의 단부에 내측으로 절곡된 절곡부(36b)에 타단부의 일부가 수용되도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 압축 코일 스프링(32)는 상기 외통(36)의 내부에 수용되어 상기 접촉핀(34)에 탄성력을 제공하는 역할을 하며, 상기 압축 코일 스프링(32)에 의해 상기 접촉핀(34)이 인쇄회로 기판에 접촉시 상하 왕복 운동을 하게 된다.

여기서 상기 압축 코일 스프링(32)는 상기 스프링(40)보다 탄성 계수가 작은 스프링으로 구성되는 것이 바람직하다.

즉, 플럭스 핀(20)이 인쇄회로 기판에 접촉 시 압축 코일 스프링(32)이 먼저 압축되고 이후 고정판(10)에 결합되는 스프링(40)에 의해 탄성적으로 지지되는 구조를 가지게 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 플럭스 핀(30)은 상방향으로 지지하는 지지판(50)에 구속되어 상기 압축 코일 스프링(32)이 압축된 상태로 결합되고, 상기 지지판(50)에 형성되는 결합 구멍(52)을 통해 상기 접촉핀(34)의 일부가 돌출되도록 구성되는 것이 바람직하다.

부가적으로 상기 각 플럭스 핀이 균일한 탄성력을 제공하기 위하여 각 플럭스 핀에 결합되는 압축 코일 스프링(32)의 탄성계수가 서로 동일하게 구성되는 것이 바람직하다.

상기 지지판(50)은 상기 고정판(10)에 고정되는 가이드부(12)의 하단부에 고정되어 상기 플럭스 핀(20)을 지지하는 역할을 하게 되며, 상기 지지판(50)에 형성되는 결합 구멍(52)은 상기 접촉핀(34)의 외주면에 형성되는 돌출부(34b)가 걸리도록 구성되어 상기 플럭스 핀(20)이 압축된 상태에서 고정되도록 하는 역할을 하게 된다.

다음으로 본 발명에 따른 플럭스 돗팅 툴의 작용에 대해 살펴보기로 한다.

일반적으로 플럭스 돗팅 공정은 플럭스 핀의 접촉핀 끝단을 플럭스가 저장된 탱크에 침지시켜 플럭스를 묻히고, 플럭스 돗팅 툴을 이동시켜 플럭스를 묻힐 반도체 패드에 플럭스를 돗팅하는 방법으로 진행된다.

따라서 본 플럭스 돗팅 툴에 의하여 돗팅 작업시 접촉핀에 작용되는 충격에 의해 접촉핀은 상방향으로 이동되며 이때 각 접촉핀에 결합된 압축 코일 스프링에 의해 하방향으로 밀어주게 되므로, 종래의 핀 플레이트에 결합되는 스프링에 의해 지지되는 구조에서 발생되는 틸트 현상이 억제 된다.

또한, 본 발명은 핀 플레이트에도 스프링이 결합되므로,

P(하중)=k(스프링 상수)*δ(변형량)에서

스프링을 직접 연결하게 되면,

전체 스프링 상수 k_t는,

k_t=(k_sp +k_pin)/(k_sp*k_pin)

(여기서 k_sp : 스프링의 탄성 계수, k_pin : 압축 코일 스프링의 탄성계수)

의 관계가 성립하게 되고, 따라서 하나의 스프링으로 플럭스 핀을 지지하는 경우와 동일한 스프링 변형(δ)을 주게 되면, 전체 스프링 상수(k_t)가 감소되어 전체 플럭스 핀에 작용하는 하중(P)이 줄게 된다.

따라서, 종래의 핀 플레이트를 탄성 지지하는 스프링으로 구성되는 경우와 플럭스 핀에 직접 탄성 부재를 결합시키는 구조와 비교하여 동일한 이동 거리로 플럭스 핀을 인쇄회로 기판에 접촉시키는 경우 플럭스 핀에 작용되는 하중이 감소하게된다.

또한, 본 발명은 종래의 구조에서 스프링의 크기와 재질을 조절하여 스프링 상수만을 변경한 경우와 달리 2개의 스프링을 직접 연결하되, 각 스프링 상수간에 k_sp>k_pin의 관계가 성립되므로, 플럭스 돗팅 툴이 인쇄 회로기판에 접촉시 각 플럭스 핀에 결합된 압축 코일 스프링이 먼저 탄성적으로 압축 변형되면서 플럭스 핀을 지지하게 되고, 동시에 스프링은 압축 코일 스프링보다는 작은 범위로 탄성 변형되면서 플럭스 핀이 고정되는 고정판을 탄성적으로 지지하게 된다.

즉 일반적으로 돗팅 작업시 완벽한 수평 상태에서 작업이 이루어지지 않으므로, 플럭스 핀이 인쇄회로 기판에 최초 접촉 시에는 모든 플럭스가 동일한 하중으로 접촉되지 않는다.

따라서, 초기에 작은 하중이 각각의 플럭스 핀에 작용될 때에는 각 플럭스 핀에 결합된 압축 코일 스프링에 의해 탄성지지 되면서 미세한 변위 차를 보정하고, 돗팅 작업이 진행됨에 따라 핀 플레이트에 결합된 스프링에 의해 핀 플레이트 에 결합된 전체 플럭스 핀에 작용되는 하중을 탄성 지지하게 된다.

또한, 상기와 같은 플럭스 핀의 구조는 종래의 돗팅 툴과 달리 외통에 직접 탄성부재가 수용되는 구조를 채택하여 장시간의 사용으로 인하여 플럭스 툴 내부에 플럭스가 유입되더라도 고착되는 현상을 방지할 수 있어 초음파를 이용하여 이를 세척하는 과정을 생략할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 외통 내부에 탄성 부재가 직접결합되는 플럭스 핀을 핀 플레이트에 복수 개 고정시키고 상기 핀 플레이트에 스프링이 결합되는 구조를 채택한 것을 특징으로 하는 플럭스 돗팅 툴을 제공하는 것을 기본적인 기술적인 사상으로 하고 있음을 알 수 있으며, 이와 같은 본 발명의 기본적인 사상의 범주내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명은 플럭스를 인쇄회로 기판에 돗팅 시 발생되는 하중을 탄성적으로 지지하는 스프링이 핀 플레이트 및 플럭스 핀에 각각 결합되어 플럭스 핀이 인쇄회로 기판에 접촉 시 틸팅 현상을 방지하면서 인쇄회로 기판에 작용되는 하중을 최소화하여 돗팅 작업이 정밀하게 이루어질 수 있는 플럭스 돗팅 툴을 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 플럭스 핀에 결합되는 스프링이 외통 내부에 결합되어 플럭스 돗팅 툴 내부로 플럭스가 유입으로 인한 스프링의 탄성력 저하를 방지할 수 있어 장기간 사용하더라도 균일한 돗팅 작업이 가능한 플럭스 돗팅 툴을 제공할 수 있는 또 다른 장점이 있다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 판 형상의 고정판, 상기 고정판의 저면과 대향되어 이격배치되는 핀 플레이트, 상기 핀 플레이트의 저면에 하방향으로 돌출 형성되는 복수의 플럭스 핀, 상기 플럭스 핀과 상기 고정판을 탄성지지하는 스프링을 포함하는 반도체 제조공정의 플럭스 돗팅 툴에 있어서,

   상기 플럭스 핀은,

   돗팅하고자 하는 플럭스에 접촉되는 접촉핀과;

   상하가 개구되고, 일단부가 접촉핀에 고정되는 외통과;

   상기 핀 플레이트에 일단부가 고정되고 상기 외통의 단부에 내측으로 절곡된 절곡부에 타단부가 수용되는 연결핀과;

   상기 외통 내부에 수용되어 상기 접촉핀에 탄성력을 제공하되, 상기 스프링보다 탄성 계수가 작은 압축 코일 스프링;으로 구성되는 것을 특징으로 하는 플럭스 돗팅 툴.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 외통은,

   일단부에 가압절곡부가 형성되어 상기 접촉핀의 단부에 형성되는 절곡수용홈에 수용되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플럭스 돗팅 툴.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 플럭스 핀은,

   상기 플럭스 핀을 상방향에 대하여 지지하는 지지판에 구속되어 상기 압축 코일 스프링이 압축된 상태로 결합되고, 상기 지지판에 형성되는 결합 구멍을 통해 접촉핀의일부가 돌출되는 것을 특징으로 하는 플럭스 돗팅 툴.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 플럭스 핀은,

   상기 접촉핀의 외주면에 형성되는 돌출부가 상기 지지판에 형성되는 결합 구멍에 걸리도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플럭스 돗팅 툴.

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