KR101227240B1 - 가열 및 초음파 진동을 이용한 반도체칩의 금선추출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가열 및 초음파 진동을 이용한 반도체칩의 금선추출방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수동소자 및 금선을 갖는 반도체소자가 실장된 인쇄회로기판과 상기 반도체소자와 상기 수동소자를 감싸면서 상기 인쇄회로기판의 일면에 설치되며 모래에 경화제를 혼합한 후 압축하여 형성되는 칩본체로 구성된 반도체 칩의 금선을 추출하는 방법에 있어서, 상기 반도체 칩을 가열하여 상기 인쇄회로기판과 상기 칩본체 사이에 형성된 접착층을 연소시킴과 아울러 초음파 가공하여 열기와 진동에 의해 상기 반도체칩을 상기 칩본체와 상기 인쇄회로기판으로 분리시키는 분리단계와 상기 칩본체를 가열한 후 초음파 가공하여 열기와 진동에 의해 상기 칩본체의 경화제를 연소시켜 파쇄단계와 상기 파쇄된 칩본체를 진동체에 투입한 후 진동시켜 수동소자 및 반도체 소자를 추출하는 진동추출단계와 상기 수동소자가 추출된 분쇄된 칩본체를 추출액이 충진된 수조에 투입하는 사금채취망으로 금선을 추출하는 비중추출단계로 이루어져, 금선 추출을 위한 화학약품이 불필요하여 환경이 오염되는 것을 방지하고 숙련된 인력이 불필요해 자동화에 따른 대량생산이 가능하여 생산성이 향상되는 효과가 있다.

Description

가열 및 초음파 진동을 이용한 반도체칩의 금선추출방법 { gold wire extraction method of semiconductor chip }

본 발명은 가열 및 초음파 진동을 이용한 반도체칩의 금선추출방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐 반도체 칩을 분리단계·파쇄단계·진동추출단계·비중추출단계를 순차적으로 거치면서 열기와 초음파 진동에 의해 금선을 추출함으로써, 금선 추출을 위한 화학약품이 불필요하여 환경이 오염되는 것을 방지하고 숙련된 인력이 불필요해 자동화에 따른 대량생산이 가능하여 생산성이 향상되는 가열 및 초음파 진동을 이용한 반도체칩의 금선추출방법에 관한 것이다.

일반적으로 가정이나 회사에서 사용하는 가전제품(전기 밥솥, 라디오, 오디오 등)이나 사무기기(컴퓨터, 프린터, 팩스밀리 등)에는 내부에 전기적인 제어를 위한 인쇄회로 기판이 설치된다. 이 인쇄회로기판에는 적어도 하나 이상의 칩(Chip)이 실장 되며 제품의 특성에 따라 상기한 칩은 적어도 하나 이상 많게는 수십개가 실장된다.

이러한 칩과 인쇄회로기판은 전기적으로 연결되도록 상호 다수의 금선에 의해 연결되어 전기적인 신호를 주고 받게 되며, 인쇄회로 기판에는 칩과 금선 및 상기 인쇄회로 기판에 실정되는 다수의 수동소자를 보호하도록 합성수재재로 이루어진 몸체(EMC)가 형성된다.

이때, 전자제품은 일정기간 사용된 후 수명이 다해 일반적으로 폐기처리되는데 종래에는 폐기되는 전자제품에서 인쇄회로기판을 분리수거한 후 그 인쇄회로기판에서 금선을 추출하여 재활용하거나 재생성형하여 별도로 판매하게 된다.

종래의 인쇄회로기판에서 금선을 추출하는 방법은 폐 인쇄 회로기판을 물리적인 힘(파쇄기나 망치 등으로 충격을 가해)으로, 파쇄한 후 유가 금속과 귀금속을 분리 하고, 여기서 나오는 귀금속을 질산을 이용하여 금 이외의 금속 성분을 녹여 낸다. 다음 질산 용액에 남아 있는 금 부분을 물로 세척하여 금을 분리하는 것이다.

그러나, 종래의 금선추출방법은 파쇄기를 이용하여 칩(Chip) 내에 포함된 귀금속과 유가 금속을 분리시 귀금속 만을 분리해 내기가 쉽지 않아 귀금속 추출 효율이 떨어지며, 또한 후 공정으로 질산을 사용 함으로써 질산 폐기물에 의한 환경 오염 및 이를 처리 해야 하는 위험한 작업이 수반된다.

이러한, 질산은 무색의 발연성 액체로 대표적인 강산에 속한다. 질산을 취급시에는 방독 마스크 및 보호 장구를 착용하여야 하며, 인체에 접촉시 다량의 물로 씻어 주고, 심호흡으로 흡입시는 신선한 장소로 이동하여 안정의 취해야 하는 위험한 약품이다. 실제로 질산이 피부에 묻게 되면 접촉된 피부가 산화 되어 딱딱하게 굳어 버린다. 황산의 경우에는 피부 접촉 즉시 피부 표면의 수분을 흡수하며 피부속으로 파고 들면서 화상을 입힌다. 이런 화학 물질을 취급시에는 그 만큼 위험에 노출 되어 있으며, 이런 위험을 피하기 위해서는 적절한 안전 장치를 설치하여야만 한다. 따라서, 금 추출 단계에 위험성이 내포되어 있다.

이와 함께, 금 이외의 금속을 질산으로 녹일 경우, 금 이외의 금속이 질산 용액과 함께 녹아서 폐기될 가능성이 있어, 폐 인쇄회로 기판 내에 추가로 회수해야 할 희유 금속을 폐기할 가능성이 있다. 이를 정제 하기 위해서는 해당 질산 용액을 2차 또는 3차 처리해야 하는 번거로움과 함께, 숙련된 인력이 필요하므로 인건비 등 생산비용이 상승하고 주변환경이 오염되는 심각한 문제점이 상존하게 된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 폐 반도체 칩을 분리단계·파쇄단계·진동추출단계·비중추출단계를 순차적으로 거치면서 열기와 초음파 진동에 의해 금선을 추출함으로써, 금선 추출을 위한 화학약품이 불필요하여 환경이 오염되는 것을 방지하고 숙련된 인력이 불필요해 자동화에 따른 대량생산이 가능하여 생산성이 향상되는 가열 및 초음파 진동을 이용한 반도체칩의 금선추출방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 수동소자 및 금선을 갖는 반도체소자가 실장된 인쇄회로기판과 상기 반도체소자와 상기 수동소자를 감싸면서 상기 인쇄회로기판의 일면에 설치되며 모래에 경화제를 혼합한 후 압축하여 형성되는 칩본체로 구성된 반도체 칩의 금선을 추출하는 방법에 있어서, 상기 반도체 칩을 가열하여 상기 인쇄회로기판과 상기 칩본체 사이에 형성된 접착층을 연소시킴과 아울러 초음파 가공하여 열기와 진동에 의해 상기 반도체칩을 상기 칩본체와 상기 인쇄회로기판으로 분리시키는 분리단계와 상기 칩본체를 가열한 후 초음파 가공하여 열기와 진동에 의해 상기 칩본체의 경화제를 연소시켜 파쇄단계와 상기 파쇄된 칩본체를 진동체에 투입한 후 진동시켜 수동소자 및 반도체 소자를 추출하는 진동추출단계와 상기 수동소자가 추출된 분쇄된 칩본체를 추출액이 충진된 수조에 투입하는 사금채취망으로 금선을 추출하는 비중추출단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 분리단계에서는 상기 반도체칩을 가열로에 투입하여 400℃ 온도로 3시간동안 가열하여 상기 접착층을 연소시킨 후 초음파 진동에 의해 상기 인쇄회로기판과 상기 칩본체를 상호 분리되게 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 파쇄단계에서는 상기 칩본체를 가열로에 투입하여 800℃ 온도로 3시간 동안 가열하여 상기 경화제를 연소시킨 후 초음파 진동에 의해 상기 칩본체를 알갱이 형태로 분쇄시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 가열 및 초음파 진동을 이용한 반도체칩의 금선추출방법은 폐 반도체 칩을 분리단계·파쇄단계·진동추출단계·비중추출단계를 순차적으로 거치면서 열기와 초음파 진동에 의해 금선을 추출함으로써, 금선 추출을 위한 화학약품이 불필요하여 환경이 오염되는 것을 방지하고 숙련된 인력이 불필요해 자동화에 따른 대량생산이 가능하여 생산성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가열 및 초음파 진동을 이용한 반도체칩의 금선추출방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가열 및 초음파 진동을 이용한 반도체칩의 금선추출방법에 있어, 반도체칩을 나타낸 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 가열 및 초음파 진동을 이용한 반도체칩의 금선추출방법에 있어, 반도체칩이 분쇄되는 과정을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 가열 및 초음파 진동을 이용한 반도체칩의 금선추출방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시하는 것이며, 본 기술 사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가열 및 초음파 진동을 이용한 반도체칩의 금선추출방법을 나타낸 순서도 이고, 도 2는 본 발명에 따른 가열 및 초음파 진동을 이용한 반도체칩의 금선추출방법에 있어, 반도체칩을 나타낸 단면도이며, 도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 가열 및 초음파 진동을 이용한 반도체칩의 금선추출방법에 있어, 반도체칩이 분쇄되는 과정을 나타낸 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명인 가열 및 초음파 진동을 이용한 반도체칩의 금선추출방법(이하 반도체칩의 금선추출방법)은 수동소자(10)와 금선(20)을 갖는 반도체소자(30)가 실장된 인쇄회로기판(40)과 상기 반도체소자(30)와 상기 수동소자(10)를 감싸면서 상기 인쇄회로기판(40)의 일면에 설치되며 모래와 경화제를 혼합한 후 압축하여 형성되는 칩본체(50)로 구성된 반도체 칩(60)에서 금선을 추출하는 방법에 관한 것으로서, 이에 이와 같은 반도체칩의 금선추출방법은 분리단계(S1)와 파쇄단계(S2)와 진동추출단계(S3)와 비중추출단계(S4)로 이루어진다.

여기서, 상기 수동소자는 증폭이나 전기 에너지의 변환과 같은 능동적 기능을 갖지 않은 전자 소자. 저항기, 콘덴서, 코일 등이며, 상기 반도체 칩은 수명이 다한 전자제품에서 분리한 폐 반도체 칩이며, 상기 반도체 소자는 금선이 구비된 칩이나 소자를 통칭하는 것으로서, 본 발명에서는 전자제품에 사용되는 금선이 포함된 부품을 상기 반도체 소자로 통칭한다.

상기 분리단계(S1)는 상기 반도체 칩(60)을 인쇄회로기판(40)과 칩본체(50)로 분리시키는 것으로서, 이러한 분리단계(S1)는 상기 반도체 칩(60)을 가열하여 상기 인쇄회로기판(40)과 상기 칩본체(50) 사이에 도포된 접착층을 연소시킴과 아울러 초음파 가공하여 열기와 진동에 의해 상기 반도체칩(50)을 상기 칩본체(50)와 상기 인쇄회로기판(60)으로 분리시키는 단계이다.

이때, 상기 분리단계(S1)에서는 상기 반도체 칩(60)을 가열로에 투입하여 400℃ 온도로 3시간동안 가열하여 상기 접착층을 연소시키게 되고, 가열 후 가열로에서 배출되는 반도체 칩(60)을 초음파 진동기에 투입하여 초음파 진동에 의해 상기 인쇄회로기판(40)과 상기 칩본체(50)를 상호 분리된다.

상기한 가열로의 온도가 400℃이하 이거나 3시간 이하로 가열하면 접착층이 연소되지 않아 인쇄회로기판(40)과 칩본체(50)가 분리되지 않는다.

상기 초음파 진동기는 초음파를 발생하여 내부에 수납되는 물체가 진동되게 하는 것으로서, 가열 후 투입된 반도체 칩은 초음파 진동기에서 30분 동안 초음파 진동에 의해 인쇄회로기판(40)과 칩본체(50)를 분리시키게 된다.

상기 파쇄단계(S2)는 상기 칩본체(50)를 가열한 후 초음파 가공하여 열기와 진동에 의해 상기 칩본체(50)에 포함된 경화제를 연소시키는 단계이다.

즉, 상기 파쇄단계(S2)의 절차는 상기 분리단계(S1)의 절차와 동일하며, 상기 분리단계(S1)에서 초음파 진동에 의해 분리된 칩본체를 재차 가열로에 투입하여 800℃ 온도로 3시간 동안 가열하여 상기 경화제를 연소시키게 되고, 가열 후 가열로에서 배출되는 칩본체(50)를 초음파 진동기에 투입하여 초음파 진동에 의해 상기 칩본체(50)를 알갱이 형태로 분쇄시키게 된다.

이때, 상기 칩본체(50)는 충진재(모래 알갱이)와 합성수지재로 이루어진 경화제를 혼합한 후 열기와 고압으로 상기 반도체 소자와 수동소자(10)를 감싸면서 상기 인쇄회로기판(40)에 가압성형시킨 것으로서, 상술한 온도와 초음파 진동에 의해 인쇄회로기판(40)에서 분리되므로 별도의 화학약품이나 외부충격에 의한 파쇄공정없이 손쉽게 분리할 수 있게 된다.

또한, 파쇄단계(S2)에 의해 파쇄된 칩본체(50)가 일부 덩어리 형태로 존재하더라도 가열과 초음파에 의해 내부까지 크랙(crack)이 형성되어 다음 공정인 진공 추출단계(S3)의 공정을 거치면서 진동에 의해 알갱이 형태로 분쇄된다.

여기서, 초음파 진동기에 투입된 칩본체는 1시간 동안 초음파 진동에 의해 모래 알갱이들로 분쇄된다.

상기 진동추출단계(S3)는 파쇄된 상기 칩본체(50)를 진동체에 투입한 후 진동시켜 수동소자(10)와 반도체 소자(30)를 추출하는 단계이다.

즉, 파쇄단계(S3)에서 파쇄된 칩본체(50)에서 수동소자(10)와 반도체소자(30)를 추출하는 것으로서, 파쇄된 칩본체(50)를 진동체에 투입한 후 진동시켜 금선과 충진재인 모래알갱이를 진동체에서 통과시키고 수동소자(10)와 반도체소자(30)를 걸러내게 된다.

상기 진동체는 크기가 다른 골재와 선별하기 위해 사용되는 통상의 체이며 상기 진동체는 진동모터 또는 이송실린더에 의해 진동되게 함으로써, 선별추출되게 한다.

상기 비충추출단계(S4)는 상기 수동소자(10)가 추출된 분쇄된 칩본체(50)를 추출액이 충진된 수조에 투입하는 사금채취망으로 금선을 추출하는 단계이다.

즉, 충진재인 모래알갱이와 금선(20)이 크기가 비슷하여 진동체에 의해 상호 분리가 어려우므로, 진동추출단계(S3)에서 투과된 모래알갱이와 금선(20)을 수조에 투입한 후 사금채취망으로 금선(20)을 채취하게 되는데, 이러한 사금채취망은 금이 포함된 모래를 채취하는 것으로서, 사금채취와 동일한 방법으로 금선(20)을 추출하게 된다.

상기한 사금채취망을 이용한 채취방식은 사금을 채취하기 위해 이미 널리 알려지고 사용되는 것이므로 보다 상세한 설명은 생략한다.

상기한 공정에 의해 추출된 금선(20)은 별도의 성형공정을 거쳐 일정한 형태로 성형가공하는 것이 바람직하며, 성형가공전 이물질을 제거하는 세척공정을 추가로 실시하게 된다.

S1 : 분리단계 S2 : 파쇄단계
S3 : 진동추출단계 S4 : 비중추출단계
10 : 수동소자 20 : 금선
30 : 반도체소자 40 : 인쇄회로기판
50 : 칩본체 60 : 반도체칩

Claims (3)

1. 수동소자 및 금선을 갖는 반도체소자가 실장된 인쇄회로기판과 상기 반도체소자와 상기 수동소자를 감싸면서 상기 인쇄회로기판의 일면에 설치되며 모래에 경화제를 혼합한 후 압축하여 형성되는 칩본체로 구성된 반도체 칩의 금선을 추출하는 방법에 있어서,
   상기 반도체 칩을 가열하여 상기 인쇄회로기판과 상기 칩본체 사이에 형성된 접착층을 연소시킴과 아울러 초음파 가공하여 열기와 진동에 의해 상기 반도체칩을 상기 칩본체와 상기 인쇄회로기판으로 분리시키는 분리단계;
   상기 칩본체를 가열한 후 초음파 가공하여 열기와 진동에 의해 상기 칩본체의 경화제를 연소시켜 파쇄단계;
   상기 파쇄된 칩본체를 진동체에 투입한 후 진동시켜 수동소자 및 반도체 소자를 추출하는 진동추출단계; 및
   상기 수동소자가 추출된 분쇄된 칩본체를 추출액이 충진된 수조에 투입하는 사금채취망으로 금선을 추출하는 비중추출단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 가열 및 초음파 진동을 이용한 반도체칩의 금선추출방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 분리단계에서는 상기 반도체칩을 가열로에 투입하여 400℃ 온도로 3시간동안 가열하여 상기 접착층을 연소시킨 후 초음파 진동에 의해 상기 인쇄회로기판과 상기 칩본체를 상호 분리되게 하는 것을 특징으로 하는 가열 및 초음파 진동을 이용한 반도체칩의 금선추출방법.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 파쇄단계에서는 상기 칩본체를 가열로에 투입하여 800℃ 온도로 3시간 동안 가열하여 상기 경화제를 연소시킨 후 초음파 진동에 의해 상기 칩본체를 알갱이 형태로 분쇄시키는 것을 특징으로 하는 가열 및 초음파 진동을 이용한 반도체칩의 금선추출방법.
   
   
   

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