KR101278331B1 - 솔더 볼 흡착용 지그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지그(Jig)에 전도성 박막을 내장시켜 전기적 센서구조의 접목을 통한 전기적인 센서링을 통해 미싱 볼(Missing ball)의 발생 여부는 물론이고, 비정상 솔더 볼(Rarge ball/Small ball/Ball Size)의 흡착 여부도 일일이 화상(Vision)으로 확인할 필요가 없이 전기적으로 감지가 가능하여 작업시간을 단축하고 작업성을 향상시키기 위한 솔더 볼 흡착용 지그에 관한 것이다.

Description

솔더 볼 흡착용 지그{THE JIG FOR ROUND SOLDER BALL ATTACHMENT}

본 발명은 솔더 볼 흡착용 지그에 관한 것이다.

플립 칩(Flip Chip) 방식의 인쇄회로기판의 제조에 있어서, 특징적인 공정 중의 하나가 범핑(Bumping) 공정이다. 이러한 범핑 공정은 통상 프린팅(Printing) 방식으로 진행되고 있으나, 플립 칩을 위한 범프(Bump) 제작시 기판의 용도, 디자인 등의 제약사항 등에 따라 별도의 부착장비(Attachment)를 이용하여 구형의 솔더 볼(Round Solder ball)을 직접 패드(Pad) 위에 부착하는 방식으로도 진행하고 있다.

여기서, 상기 솔더 볼을 패드 위에 부착하기 위한 부착장비는 지그(Jig)를 포함하고 있으며, 통상 진공방식을 통해 상기 지그가 솔더 볼을 흡착한 후 패드 위에 부착하는 방식으로 범핑 공정을 진행하고 있다.

이러한 지그를 포함하는 부착장비를 이용한 범핑 공정에 대하여 간략하게 설명하면 다음과 같다. 먼저 평평한 접시 또는 케이스 등에 뿌려져 있는 구형의 솔더 볼에 지그를 인접시킨 상태에서 진공펌프를 가동하여 상기 솔더 볼을 흡착한다.

다음으로, 상기 솔더 볼을 흡착하고 있는 지그를 플럭스(Flux)가 도포되어 있는 기판의 상부로 이동시킨 후 진공펌프의 가동을 중단하여 흡착한 솔더 볼을 패드 위에 낙하한다.

따라서, 상기 패드 위에 낙하한 상기 솔더 볼은 플럭스를 통해 부착되며, 이러한 일련의 과정을 통해 플립 칩 방식의 인쇄회로기판의 제조가 이루어지게 되는 것이다.

한편, 이와 같은 범핑 공정은 솔더 볼의 흡착과 함께 상기 솔더 볼의 흡착 여부를 확인하기 위한 감지단계를 포함하고 있으며, 이와 관련하여 통상적으로 화상(Vision)에 의존하고 있다.

(특허문헌 1)은 전술한 바와 같이, 솔더 볼의 흡착 여부를 화상을 이용하여 감지하기 위한 기술로써, 솔더 볼을 흡착한 지그를 카메라가 설치되어 있는 장소로 이동시켜 전수 흡착 여부를 확인하고 있다.

즉, 화상을 통해 솔더 볼의 흡착이 정상으로 확인될 경우 지그를 기판 위로 이동시키고, 만약 솔더 볼의 미흡착(Missing ball)으로 확인될 경우에는 초기 위치로 이동하여 솔더 볼을 재흡착한 후 전수 흡착 여부를 재확인하고 있다.

따라서, 상기 (특허문헌 1)은 카메라까지 지그를 이동한 후 솔더 볼의 흡착 여부를 확인해야 하는 관계로 불필요한 움직임이 발생하고 있으며, 이로 인해 감지에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

이러한 문제점으로 인해 (특허문헌 2) 및 (특허문헌 3)이 제안된바, 이를 간략하게 설명하면 다음과 같다. 즉 상기 (특허문헌 2) 및 (특허문헌 3)은 솔더 볼 전달 다이로 기재되어 있는 지그의 표면에 전기패턴을 형성한 후 전기적으로 통전시키고 있다.

따라서, 상기 전기패턴의 통전 여부에 따라 솔더 볼의 흡착 여부를 감지할 수 있으므로, 굳이 화상을 이용하지 않아도 되는 것이다.

KR 10-2003-0021897 A KR 10-2006-0133282 A KR 10-2006-0132404 A

그러나, 상기 (특허문헌 2) 및 (특허문헌 3)은 전술한 바와 같이, 전기패턴이 전달 다이의 표면에만 형성되어 있는 관계로, 상기 전달 다이에 형성된 수용홈에 솔더 볼이 정상적으로 접착되었는지에 대한 감지 및 판단만이 가능하다.

즉, 솔더 볼의 흡착 여부에 대한 감지기능은 확보하고 있으나, 비정상적인 솔더 볼이 상기 수용홈에 흡착되었는지에 대한 감지기능은 확보하고 있지 않아 이를 확인하기 위해서는 (특허문헌 1)과 같이 화상을 통해서만 그 여부를 확인해야 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기 (특허문헌 2) 및 (특허문헌 3)에서 감지할 수 없었던 비정상적인 솔더 볼의 흡착 여부를 전기적인 센서링을 통해 감지하여 화상체크를 위한 불필요한 시간의 소요 및 작업상의 불편함이 발생하는 문제점을 해결하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은, 솔더 흡착 여부와 함께 솔더 볼의 불량 여부도 전기적으로 감지할 수 있도록 한 솔더 볼 흡착용 지그를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해,

본 발명은 절연체로 형성되고, 진공방식을 통해 솔더 볼을 흡착할 수 있도록 흡착용 홀이 형성된 몸체;

상기 몸체에 구비된 전도성 박막을 포함하며,

상기 몸체에는 수용공간이 형성되고, 솔더 볼과의 접점이 이루어지는 상기 수용공간상에 노출되도록 전도성 박막이 몸체에 내장된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 전도성 박막은 수용공간의 가장자리와 동일선상을 갖도록 가공형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 솔더 볼의 흡착 여부는 물론이고, 전기적 센서링을 통해 비정상 솔더 볼의 흡착 여부를 전기적으로 감지할 수 있어 화상체크의 배제를 통한 공정의 단순화 및 이를 통한 작업시간을 단축하여 작업성이 향상되는 효과가 있다.

즉, (특허문헌 2) 및 (특허문헌 3)에 따른 종래방식에서는 솔더 볼의 흡착 여부만을 감지할 수 있으나, 본 발명은 비정상적인 솔더 볼의 흡착 여부도 전기적으로 감지할 수 있어 굳이 화상체크를 하지 않아도 됨으로써, 공정 및 작업시간을 현저하게 단축할 수 있으며, 이에 따라 작업성이 크게 향상되는 것이다.

또한, 솔더 볼이 흡착되는 수용공간과 전도성 박막이 동일선상을 갖도록 가공형성됨으로써, 상기 솔더 볼의 감지 및 정상적인 솔더 볼인지 여부를 오차 없이 정밀하게 진행할 수 있어 작업효율이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 솔더 볼 흡착용 지그를 절개하여 내부 구조를 나타내 보인 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 전도성 박막의 배치상태를 나타내 보인 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 솔더 볼 흡착용 지그를 절개하여 솔더 볼 흡착상태를 나타내 보인 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 전도성 박막을 통해 솔더 볼을 감지하는 것을 나타내 보인 개략도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 솔더 볼 흡착용 지그(1)는 도 1에서 나타내 보인 것과 같이 진공방식을 통해 솔더 볼(2)을 흡착할 수 있도록 흡착용 홀(11)이 형성된 몸체(10)를 포함한다.

상기 몸체(10)는 통상의 수지계열을 통해 절연체로 형성되고 있으며, 내부에 형성된 흡착용 홀(11)이 진공펌프(미도시) 등과 연계되어 있어 진공방식을 통해 솔더 볼(2)을 흡착하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 지그(1)는 전도성 박막(20)을 포함한다. 상기 전도성 박막(20)은 솔더 볼(2)의 흡착 여부를 감지할 수 있도록 몸체(10)에 구비되며, 특히 흡착용 홀(11) 사이에 전도성 박막(20)을 배치하게 된다.

이에 따라 상기 흡착용 홀(11)을 통해 솔더 볼(2)을 흡착한 상태에서 지그(1)에 전류를 흐르도록 하여 저항값을 측정하면 솔더 볼(2)이 흡착되어 있는 경우 전류가 통함에 따라 전류 경로(Current path)가 형성되어 저항값이 측정된다.

반면, 상기 흡착용 홀(11)에 솔더 볼(2)이 흡착되어 있지 않다면 전류가 통하지 않음으로써, 전류 경로가 단전되어 저항값이 측정되지 않을 것이며, 이를 통해 미싱 볼(Missing ball)의 발생 여부를 용이하게 감지할 수 있는 것이다.

다른 실시 예로는 도 2에서 나타낸 것과 같이, 저항값이 다른 전도성 박막(20)을 몸체(10)에 배치하는 것이며, 이때의 저항값은 상대적 개념이다. 본 발명은 용이한 설명을 위하여 저항값이 낮은 전도성 박막(20)을 제1박막(20a)으로 지칭하고, 상대적으로 저항값이 높은 전도성 박막(20)을 제2박막(20b)으로 지칭함을 사전에 밝혀둔다.

즉, 제1박막(20a)을 흡착용 홀(11) 사이에 배치하여 낮은 저항영역(Low R)의 형성하고, 제2박막(20b)을 상기 흡착용 홀(11)이 없는 몸체(10)에 배치하여 높은 저항영역(High R)을 형성한 후 지그(1)에 전류를 흐르도록 하여 저항값을 측정하면 솔더 볼(2)이 흡착되어 있는 경우 전류 경도는 낮은 저항영역(Low R)을 지나게 되어 낮은 저항값이 측정된다.

반대로, 솔더 볼(2)이 흡착되어 있지 않다면 전류 경로는 상대적으로 높은 저항영역(High R)을 지나가게 되어 높은 저항값이 측정됨으로써, 상기 솔더 볼(2)의 흡착 여부를 전기적으로 감지할 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명은 이러한 솔더 볼(2)의 흡착 여부와 함께 비정상적인 솔더 볼(Rarge ball/Small ball/Ball Size)의 흡착 여부를 감지하는 것도 가능하다. 이를 위해 도 1 또는 도 3에서 보듯이, 몸체(10)에 수용공간(12)을 형성하고, 전도성 박막(20)을 상기 몸체(10)의 일정깊이로 내장하게 된다.

이때, 상기 수용공간(12)은 흡착용 홀(11)의 끝 부분을 확장 가공하여 형성하게 되며, 구형의 솔더 볼(2)과의 접점이 이루어지는 수용공간(12)상에는 전도성 박막(20)의 끝이 외부로 노출되도록 배치하게 된다.

따라서, 실시 예로써 도 4에서 보듯이, 상기 전도성 박막(20)의 두께(d)와 수용공간(12)의 경사각(Theta)을 이용한 수학식

을 통해 솔더 볼(2)의 중심 값(r)을 도출하고 이를 정상적인 중심 값(R)과 비교하여 상기 솔더 볼(2)의 불량 여부를 용이하게 감지할 수 있게 된다.

즉, 몸체(10)에 내장된 전도성 박막(20)을 이용하여 수용공간(12)에 흡착된 비정상적인 솔더 볼(2)을 필터링(Filtering) 할 수 있어 원자재의 전수검사차원에서 불량의 사전 방지가 가능해지는 것이다.

이러한 솔더 볼(2)의 인식 정도를 오차 없이 정밀하게 진행하기 위해서는 상기 수용공간(12)과 전도성 박막(20)이 동일선상을 갖도록 가공형성하는 것이 더욱 바람직할 것이다.

나아가, 상기 전도성 박막(20)의 두께(d)에 따라 솔더 볼(2)의 인식의 관계가 달라질 수 있는데, 수용공간(12)의 경사각(Theta)과 전도성 박막(20)의 두께를 조절하면 솔더 볼(2)의 사이즈를 제어하는 것도 가능하다.

그 실시 예로써, 상기 수용공간(12)의 경사각을 45°로 가공하고 전도성 박막의 두께(d)를 20㎛으로 한다면 솔더 볼(2)의 반경은 앞선 수학식에 근거하여 중심 값 전후 14㎛로 관리되어 그외의 솔더 볼(2)은 불량으로 자동 인식하게 된다.

따라서, 상기 솔더 볼(2)의 불량 여부를 확인함에 있어서, 굳이 별도의 화상(Vision)을 이용하지 않고도 몸체(10)에 내장된 전도성 박막(20)을 통한 사이즈 및 형태의 감지가 가능하여 작업성이 향상되는 것이다.

1 - 지그 2 - 솔더 볼
10 - 몸체 11 - 흡착용 홀
12 - 수용공간 20 - 전도성 박막
20a - 제1박막 20b - 제2박막

Claims (2)

1. 절연체로 형성되고, 진공방식을 통해 솔더 볼을 흡착할 수 있도록 흡착용 홀이 형성되며, 상기 솔더 볼과의 접점이 이루어지는 수용공간이 형성된 몸체; 및
   상기 몸체에 내장되며, 상기 수용공간상에 노출되어 솔더 볼의 흡착 및 불량 여부를 감지하는 전도성 박막;
   을 포함하는 솔더 볼 흡착용 지그.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 전도성 박막은 수용공간의 가장자리와 동일선상을 갖도록 가공형성된 것을 특징으로 하는 솔더 볼 흡착용 지그.

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