KR101376825B1

KR101376825B1 - 자중을 이용한 솔더 볼 실장 장치, 이를 포함한 솔더 볼 실장 시스템 및 이를 이용한 솔더 볼 실장 방법

Info

Publication number: KR101376825B1
Application number: KR1020120082659A
Authority: KR
Inventors: 최진원; 유연호
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2014-03-20
Also published as: KR20140013838A; TW201412212A; JP2014027243A; JP5607694B2

Abstract

본 발명에 따른 솔더 볼 실장 방법은 (A) 솔더 볼을 실장할 인쇄회로기판을 마련하는 단계; (B) 상기 인쇄회로기판을 솔더 볼 실장 장치의 테이블과 실장용 마스크 사이에 장착하는 단계; (C) 상기 실장용 마스크에 상기 솔더 볼을 다수 공급하고, 제어부의 제어에 따라 상기 솔더 볼 실장장치의 테이블에 진동을 발생시키며 상기 테이블을 좌우 방향으로 각각 예각만큼 기울이는 단계; (D) 상기 제어부가 상기 솔더 볼이 각각 상기 실장용 마스크의 개구부에 채워졌는지를 판단하는 단계; 및 (E) 상기 판단 결과에 따라, 상기 제어부는 상기 테이블에 진동을 발생시키며 상기 테이블을 좌우 방향으로 각각 예각만큼 다시 반복적으로 기울이는 단계;를 포함한다.

Description

자중을 이용한 솔더 볼 실장 장치, 이를 포함한 솔더 볼 실장 시스템 및 이를 이용한 솔더 볼 실장 방법{Solder ball mounting apparatus using gravity, solder ball mounting system and method for mounting solder ball using the same}

본 발명은 자중을 이용한 솔더 볼 실장 장치, 이를 포함한 솔더 볼 실장 시스템 및 이를 이용한 솔더 볼 실장 방법에 관한 것이다.

종래에 PCB (Printed Circuit Board) 상에 솔더 범프를 형성하고 그 위에 디바이스를 실장하는 플립 칩(Flip Chip) 방식의 적용이 점차 증가하고 있다.

특히, 대용량의 데이터를 고속으로 연산하는 CPU 및 그래픽용 연산 장치의 경우에는 종래에 Au 와이어(wire)를 이용하여 기판과 디바이스를 연결하는 방식으로부터 기판과 디바이스를 솔더 범프(Solder Bump)로 연결하여 접속 저항을 개선시킨 플립 칩 방식으로의 전환이 급격히 증가하고 있는 추세이다.

이러한 솔더 범프는 솔더 페이스트(Solder Paste)를 기판에 인쇄하고 리플로우(Reflow)하여 형성하는 방식, 미세한 솔더 볼(Solder Ball)을 기판에 실장하여 형성하는 방식, 용융된 솔더를 기판에 직접 또는 마스크를 이용해서 주입하여 형성하는 방법으로 분류할 수 있다. 이렇게 기판에 형성된 솔더 범프는 칩에 형성된 Cu 패드 또는 솔더 범프와 접속을 위해 용융되어 금속간 결합을 하게 된다.

이런 솔더 범프를 형성하는 방법은 국내공개특허공보 제 2008-0014143(2008년 2월 13일 공개)호에 기재된 바와 같이 마스크(Mask)에 동일한 크기의 개구부를 형성한 후 솔더 볼을 스퀴지를 이용하여 스퀴징하여 솔더 볼이 마스크 개구부를 통해 기판의 입력/출력 패드에 실장하는 볼 플레이싱(Ball Placing) 방식, 또는 지그(Jig)에 기판 패턴과 동일하게 진공 홀을 형성하고 솔더 볼을 진공으로 픽업(pick-up)하여 기판에 실장하는 방식을 예로 들 수 있다.

픽업 방식의 경우, 먼저 지그의 진공 홀을 기계적으로 가공하고 화학적으로 에칭하여 형성함에 있어, 솔더 볼의 개수가 증가하고 볼 사이의 피치(Pitch)가 감소함에 따라, 진공 홀의 가공비가 급격히 증가한다. 뿐만 아니라, 지그의 진공 홀을 형성할 때 크기의 제약이 있어, 진공으로 충분히 볼을 픽업하지 못해 볼이 지그에서 떨어져 불량을 일으키기도 한다.

또한, 픽업 방식은 솔더 볼을 픽업하여 실장할 때, 지그가 기판에 사전에 도포한 플럭스(Flux)에 의해 오염될 경우 플럭스에 오염된 지그 부분에 원하지 않는 솔더 볼이 픽업되어 기판에 장착되어 불량을 일으키기도 한다.

반면에, 볼 플레이싱 방식의 경우, 마스크에 솔더 볼을 투입하고 이를 스퀴지로 스퀴징하여 솔더 볼을 실장하는 과정 중에 솔더 볼이 스퀴지에 눌려 마스크의 홀(Hole)을 막아 버리거나, 또는 스퀴징시 솔더 볼이 서로 부딪쳐서 표면이 깨져 산화가 급격히 발생할 수 있다.

따라서, 이러한 결함에 의해 리플로우(reflow) 공정과정에서 솔더 볼이 기판의 입력/출력 패드와 금속 결합을 하지 못해 불량을 발생시키게 된다.

본 발명의 관점은 상기의 문제점을 해소하기 위해 스퀴즈가 없이 자중을 이용하여 솔더 볼을 실장할 수 있는 솔더 볼 실장 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 관점은 상기의 문제점을 해소하기 위해 스퀴즈가 없이 자중을 이용하여 솔더 볼을 실장할 수 있는 솔더 볼 실장 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 관점은 상기의 문제점을 해소하기 위해 스퀴즈가 없이 자중을 이용하여 솔더 볼을 실장할 수 있는 솔더 볼 실장 장치를 이용한 솔더 볼 실장 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치는 인쇄회로기판을 상부면에 장착한 테이블; 상기 테이블의 일측 또는 양측에 맞닿아 상기 테이블의 좌우 방향으로 경사를 생성시키는 위치 조정부; 및 상기 인쇄회로기판의 각 패드에 대응하는 각각의 개구부를 구비하고, 상기 테이블과 사이에 상기 인쇄회로기판을 개재하여 상기 테이블에 중첩 장착된 실장용 마스크;를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치에서 상기 테이블은 내부 일측에 축방향으로 진동을 발생시키도록 모터에 연결된 진동축을 더 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치에서 상기 위치 조정부는 실린더 또는 모터를 이용하여 위아래 축방향으로 변위한다.

본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치에서 상기 실장용 마스크는 상기 개구부를 구비한 실장면; 및 상기 실장면의 테두리를 따라 형성된 측벽;을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치는 인쇄회로기판을 상부면에 장착한 테이블; 상기 테이블의 하부 일측에 구비되어 진동을 발생시키는 진동부; 상기 테이블의 하부에 구비된 지지판; 상기 지지판의 상부면과 상기 테이블의 하부면 사이의 양측에 구비되어 축을 따라 왕복운동을 수행하는 가이드부; 상기 지지판의 일측 또는 양측에 맞닿아 상기 테이블의 좌우 방향으로 경사를 생성시키는 위치 조정부; 및 상기 인쇄회로기판의 각 패드에 대응하는 각각의 개구부를 구비하고, 상기 테이블과 사이에 상기 인쇄회로기판을 개재하여 상기 테이블에 중첩 장착된 실장용 마스크;를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치에서 상기 진동부는 상기 테이블과 지지판 사이의 일측에 구비된 캠; 및 상기 지지판에 구비되어 상기 캠을 구동시키는 모터;를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치에서 상기 가이드부는 LM 가이드(Linear Motion Guide)를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치에서 상기 위치 조정부는 실린더 또는 모터를 이용하여 위아래 축방향으로 변위한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치에서 상기 실장용 마스크는 상기 개구부를 구비한 실장영역을 중심으로 양측 단부에 슬로프(slope) 형태의 포집 영역으로 형성된다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 시스템은 솔더 볼 실장 장치; 상기 솔더 볼 실장 장치에 연결된 제어부; 솔더 볼 실장 장치의 상부에 구비되고 상기 제어부로 이미지 정보를 전달하는 촬상부; 및 상기 제어부에 연결된 디스플레이부;를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 시스템에서 상기 솔더 볼 실장 장치는 인쇄회로기판을 상부면에 장착한 테이블; 상기 테이블의 일측 또는 양측에 맞닿아 상기 테이블의 좌우 방향으로 경사를 생성시키는 위치 조정부; 및 상기 인쇄회로기판의 각 패드에 대응하는 각각의 개구부를 구비하고, 상기 테이블과 사이에 상기 인쇄회로기판을 개재하여 상기 테이블에 중첩 장착된 실장용 마스크;를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 시스템에서 상기 솔더 볼 실장 장치는 인쇄회로기판을 상부면에 장착한 테이블; 상기 테이블의 하부 일측에 구비되어 진동을 발생시키는 진동부; 상기 테이블의 하부에 구비된 지지판; 상기 지지판의 상부면과 상기 테이블의 하부면 사이의 양측에서 축을 따라 왕복운동을 위해 구비된 가이드부; 상기 지지판의 일측 또는 양측에 맞닿아 상기 테이블의 좌우 방향으로 경사를 생성시키는 위치 조정부; 및 상기 인쇄회로기판의 각 패드에 대응하는 각각의 개구부를 구비하고, 상기 테이블과 사이에 상기 인쇄회로기판을 개재하여 상기 테이블에 중첩 장착된 실장용 마스크;를 포함한다.

그리고, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 방법은 (A) 솔더 볼을 실장할 인쇄회로기판을 마련하는 단계; (B) 상기 인쇄회로기판을 솔더 볼 실장 장치의 테이블과 실장용 마스크 사이에 장착하는 단계; (C) 상기 실장용 마스크에 상기 솔더 볼을 다수 공급하고, 제어부의 제어에 따라 상기 솔더 볼 실장장치의 테이블에 진동을 발생시키며 상기 테이블을 좌우 방향으로 각각 예각만큼 기울이는 단계; (D) 상기 제어부가 상기 솔더 볼이 각각 상기 실장용 마스크의 개구부에 채워졌는지를 판단하는 단계; 및 (E) 상기 판단 결과에 따라, 상기 제어부는 상기 테이블에 진동을 발생시키며 상기 테이블을 좌우 방향으로 각각 예각만큼 다시 반복적으로 기울이는 단계;를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 방법에서 상기 (C) 단계는 (C-1) 상기 실장용 마스크에 상기 솔더 볼을 다수 공급하는 단계; (C-2) 상기 테이블의 내부 일측에 구비된 진동축을 이용하여 진동을 발생시키는 단계; 및 (C-3) 상기 제어부가 상기 테이블의 일측 또는 양측에 맞닿은 위치 조정부를 이용하여 상기 테이블의 좌우 방향으로 각각 예각만큼 경사를 생성시키는 단계;를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 방법에서 상기 진동부의 캠을 이용하여 진동을 발생시킨다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 방법에서 상기 (D) 단계는 상기 제어부가 상기 솔더 볼 실장장치의 상부에 구비된 찰상부로부터 수신한 상기 실장용 마스크의 이미지 정보를 분석하여, 상기 솔더 볼의 장착완료 여부를 판단한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 방법은 (F) 상기 솔더볼에 대한 리플로우 공정을 수행하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고, 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따른 솔더 볼 실장 장치를 이용한 실장 방법은 종래에 스퀴즈가 없이 자중을 이용하여 다수의 솔더 볼을 실장용 마스크의 개구부를 통해 실장하므로, 종래에 솔더 볼이 스퀴지에 눌려 마스크의 개구부를 막아 버리거나, 또는 스퀴징시 솔더 볼이 서로 부딪쳐서 표면이 깨져 산화가 급격히 발생하는 문제점을 해소하여, 솔더 볼 실장의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치를 포함한 시스템을 도시한 구성도.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치를 이용한 실장 방법을 설명하기 위한 예시도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치를 포함한 시스템을 도시한 구성도.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치의 동작을 설명하기 위한 예시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치를 이용한 실장 방법을 설명하기 위한 예시도.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치를 포함한 시스템을 도시한 구성도이고, 도 2a와 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치를 이용한 실장 방법을 설명하기 위한 예시도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치를 포함한 시스템은 솔더 볼 실장 장치, 솔더 볼 실장 장치에 연결된 제어부(400), 솔더 볼 실장 장치의 상부에 구비된 촬상부(600), 및 제어부(400)에 연결된 디스플레이부(500)를 포함한다.

특히, 솔더 볼 실장 장치는 인쇄회로기판(300)을 상부면에 장착한 테이블(100), 테이블(100)의 양측에 맞닿아 테이블(100)의 좌우 방향으로 경사를 생성시키는 위치 조정부(131,132), 및 인쇄회로기판(300)의 각 패드에 대응하는 각각의 개구부(210)를 구비하고 인쇄회로기판(300) 상에서 테이블(100)에 중첩 장착된 실장용 마스크(200)를 포함한다.

테이블(100)은 상부면에 인쇄회로기판(300)을 장착하고 지지하는 부재로서, 클램프 등의 결합 수단을 이용하여 실장용 마스크(200)가 중첩 장착되면서 테이블(100)과 실장용 마스크(200) 사이에 인쇄회로기판(300)이 고정 개재되어 장착될 수 있다.

이러한 테이블(100)은 중앙에 진동축(110)을 구비하여, 제어부(400)의 제어에 의해 진동축(110)의 축방향으로 압,뒤 왕복운동을 수행하고, 이에 따라 실장용 마스크(200)가 압,뒤로 진동을 갖도록 한다. 여기서, 진동축(110)은 축방향으로 압,뒤 왕복운동을 수행하도록 예를 들어, 리니어 모터 등에 연결될 수 있다.

위치 조정부(131,132)는 예컨대, 실린더(Cylinder) 또는 전동 모터를 이용하여 테이블(100)의 양측에 각각 맞닿아 구비되어, 제어부(400)의 제어에 의해 위아래 축방향으로 이동될 수 있고, 이에 따라 테이블(100)을 좌우 방향으로 예각을 갖는 경사진 형태로 변환시킨다.

실장용 마스크(200)는 금속, 합성수지, 및 드라이 필름(dry film) 등의 재질을 하나 또는 혼용하여 형성될 수 있고, 특히 금속 재질의 판에 드라이 필름을 코팅한 형태로 형성될 수 있다.

이러한 실장용 마스크(200)는 인쇄회로기판(300)의 각 패드에 대응하는 각각의 개구부(210)를 다수 구비한 실장면, 및 실장면의 테두리를 따라 형성된 측벽으로 구성된다. 이런 실장용 마스크(200)는 인쇄회로기판(300)의 각 패드에 실장될 다수의 솔더 볼(120)을 공급받는다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치에 대해 제어부(400)는 테이블(100)의 진동축(110)과 위치 조정부(131,132)를 제어하여, 테이블(100)과 함께 실장용 마스크(200)를 양측 좌우로 각각 예각으로 경사지게 기울임과 동시에 진동축(110)을 통해 진동을 발생시킬 수 있다.

이러한 본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치를 포함한 시스템을 이용하여 솔더 볼을 인쇄회로기판(300)의 각 패드에 실장할 수 있다.

구체적으로, 도 2a에 도시된 바와 같이, 제어부(400)는 진동축(110)의 축방향으로 진동을 발생시키면서 동시에 좌측 위치 조정부(131)의 높이를 높이고 우측 위치 조정부(132)의 높이를 낮춰, 테이블(100)과 함께 실장용 마스크(200)를 우측으로 "α" 만큼 예각으로 기울인 상태로 전환할 수 있다.

이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이 제어부(400)는 진동축(110)의 축방향으로 진동을 발생시키면서 동시에 좌측 위치 조정부(131)의 높이를 낮추고 우측 위치 조정부(132)의 높이를 높여, 테이블(100)과 함께 실장용 마스크(200)를 좌측으로 "β" 만큼 예각으로 기울인 상태로 전환한다.

이와 같이 실장용 마스크(200)를 수평선을 중심으로 좌우 방향으로 각각 예각으로 기울이는 과정이 반복적으로 수행될 수 있고, 이에 따라 다수의 솔더 볼(120)은 자중(gravity)에 의해 기울어진 실장면을 따라 좌우로 이동하면서 실장용 마스크(200)의 개구부(210)에 각각 채워진다.

여기서, 실장용 마스크(200)를 예각만큼 기울이는 이유는 예각을 초과하여 실장용 마스크(200)를 기울이게 되면, 실장용 마스크(200)의 개구부(210)에 각각 채워진 솔더 볼(120)이 다시 빠져나오기 때문이다.

이후, 제어부(400)는 솔더 볼 실장 장치의 상부에 위치하는 촬상부(600)를 통해 수신한 실장용 마스크(200)의 면에 관한 이미지 정보로부터 실장용 마스크(200)의 개구부(210)에 솔더 볼(120)이 모두 장착된 완료상태인지를 파악할 수 있다. 이때, 제어부(400)는 촬상부(600)로부터 수신한 실장용 마스크(200)의 면에 관한 이미지 정보를 디스플레이부(500)를 통해 사용자에게 디스플레이할 수 있다.

솔더 볼(120)이 모두 장착되지 않은 미완료 상태로 판단되면, 제어부(400)는 진동축(110)과 위치 조정부(131,132)를 제어하여, 실장용 마스크(200)를 다시 좌,우측으로 경사진 상태를 반복 형성함으로써 솔더 볼(120)을 모두 개구부(210)에 장착할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치를 이용한 실장 방법은 종래에 스퀴즈가 없이 자중을 이용하여 솔더 볼(120)을 모두 실장용 마스크(200)의 개구부(210)에 채우고, 이후 인쇄회로기판(300)의 각 패드에 솔더볼(120)을 실장할 수 있다.

이에 따라, 종래에 솔더 볼이 스퀴지에 눌려 마스크의 개구부를 막아 버리거나, 또는 스퀴징시 솔더 볼이 서로 부딪쳐서 표면이 깨져 산화가 급격히 발생하는 문제점을 해소하여, 솔더 볼 실장의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치를 포함한 시스템 및 이를 이용한 실장 방법에 대해 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치를 포함한 시스템을 도시한 구성도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치의 동작을 설명하기 위한 예시도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치를 이용한 실장 방법을 설명하기 위한 예시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치를 포함한 시스템은 솔더 볼 실장 장치, 솔더 볼 실장 장치에 연결된 제어부(4000), 솔더 볼 실장 장치의 상부에 구비된 촬상부(6000), 및 제어부(4000)에 연결된 디스플레이부(5000)를 포함한다.

구체적으로, 솔더 볼 실장 장치는 인쇄회로기판(3000)을 상부면에 장착한 테이블(1000), 테이블(1000)의 하부면 양측에 구비되어 지지판(1010)의 상부에 장착된 가이드부(1100), 테이블(1000)과 지지판(1010) 사이의 일측에 구비되어 테이블(1000)에 진동을 발생시키는 진동부(1200), 지지판(1010)의 하부면 양측에 연결되어 지지판(1010)과 함께 테이블(1010)을 좌우 방향으로 경사지게 하는 위치 조정부(1310,1320), 및 인쇄회로기판(3000)의 각 패드에 대응하는 각각의 개구부(2100)를 구비하고 인쇄회로기판(3000) 상에서 테이블(1010)에 중첩 장착된 실장용 마스크(2000)를 포함한다.

테이블(1000)은 상부면에 인쇄회로기판(3000)을 장착하여 지지하는 부재로서, 클램프 등의 결합 수단을 이용하여 실장용 마스크(2000)가 중첩 장착되면서 테이블(1000)과 실장용 마스크(2000) 사이에 인쇄회로기판(3000)이 개재되어 고정 장착될 수 있다.

가이드부(1100)는 테이블(1000)의 하부면 양측에 구비되어 축을 따라 앞,뒤 방향(지면을 기준으로)으로 왕복할 수 있게 장착되고, 진동부(1200)에 의해 발생한 진동에 따라 테이블(1000)은 가이드부(1100)를 따라 앞,뒤 방향으로 이동하며 진동한다. 여기서, 가이드부(1100)는 앞,뒤 방향으로 이동가능하도록, 예를 들어 LM 가이드(Linear Motion Guide)를 이용할 수 있다.

진동부(1200)는 테이블(1000)과 지지판(1010) 사이의 일측에 구비된 캠(1220), 및 지지판(1010)의 하부에 장착되어 제어부(4000)의 제어에 의해 캠(1220)을 구동시키는 모터(1210)를 포함한다.

특히, 진동부(1200)의 캠(1220)이 왕복운동함에 따라, 테이블(1000)은 가이드부(1100)를 따라 앞,뒤 방향으로 왕복하며 진동하게 된다. 이에 따라, 테이블(1000)과 함께 장착된 실장용 마스크(2000)에도 진동이 전달되어 다수의 솔더 볼(2500)이 앞,뒤로 퍼지면서 이동할 수 있다.

위치 조정부(1310,1320)는 예컨대, 실린더(Cylinder) 또는 전동 모터를 이용하여 지지판(1010)의 양측에 각각 연결되어, 제어부(4000)의 제어에 의해 위아래 축방향으로 이동될 수 있고, 이에 따라 테이블(1000)의 좌,우 방향으로 예각을 갖는 경사진 형태로 변환시킨다.

실장용 마스크(2000)는 금속, 합성수지, 및 드라이 필름(dry film) 등의 재질을 하나 또는 혼용하여 형성될 수 있고, 특히 금속 재질의 판에 드라이 필름을 코팅한 형태로 형성될 수 있다.

이러한 실장용 마스크(2000)는 인쇄회로기판(3000)의 각 패드에 대응하는 각각의 개구부(2100)를 구비한 중앙 영역, 및 양측 단부에 잉여의 솔더 볼(2500)을 모을 수 있는 슬로프(slope) 형태의 포집 영역으로 형성된다.

또한, 실장용 마스크(2000)는 인쇄회로기판(3000)의 각 패드에 실장될 다수의 솔더 볼(2500)을 포집 영역에서 공급받고, 개구부(2100)를 구비한 중앙 영역을 통해 다수의 솔더 볼(2500)을 인쇄회로기판(3000)의 각 패드에 실장할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치에 대해 제어부(4000)는 진동부(1200)와 위치 조정부(1310,1320)를 제어하여, 테이블(1000)과 함께 실장용 마스크(2000)를 양측 좌우로 각각 예각으로 경사지게 기울임과 동시에 가이드부(1100)를 따라 실장용 마스크(2000)가 앞,뒤 방향으로 왕복하며 진동시킬 수 있다.

이러한 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 시스템을 이용한 실장 방법에 따라 다수의 솔더 볼(2500)을 인쇄회로기판(3000)의 각 패드에 실장할 수 있다.

구체적으로, 도 4a에 도시된 바와 같이, 제어부(4000)는 진동부(1200)를 통해 진동을 발생시키면서 동시에 좌측 위치 조정부(1310)의 높이를 높이고 우측 위치 조정부(1320)의 높이를 낮춰, 테이블(1000)과 함께 실장용 마스크(2000)를 우측으로 예각만큼 기울인 상태로 전환할 수 있다.

이어서, 도 4b에 도시된 바와 같이 제어부(4000)는 진동부(1200)를 통해 진동을 발생시키면서 동시에 좌측 위치 조정부(1310)의 높이를 낮추고 우측 위치 조정부(1320)의 높이를 높여, 테이블(1000)과 함께 실장용 마스크(2000)를 좌측으로 예각만큼 기울인 상태로 전환할 수 있다.

이와 같이 실장용 마스크(2000)를 수평선을 중심으로 좌우 방향으로 각각 예각으로 기울이는 과정이 반복적으로 수행될 수 있고, 이에 따라 다수의 솔더 볼(2500)은 자중(gravity)에 의해 기울어진 실장용 마스크(2000)의 실장면을 따라 좌우로 이동하면서 실장용 마스크(2000)의 개구부(2100)에 각각 채워진다.

또한, 실장용 마스크(2000)의 개구부(2100)에 채워지지 않은 잉여의 솔더 볼(2500)은 실장용 마스크(2000)의 양측 단부에 형성된 포집 영역에 모일 수 있다.

구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이 테이블(1000)과 함께 실장용 마스크(2000)를 우측으로 예각(θ)만큼 기울인 상태에서, 실장용 마스크(2000)의 좌측 포집 영역에 존재하는 다수의 솔더 볼(2500)은 "Ⅰ"의 초기 단계에서 자중에 의해 가속되고, "Ⅱ"의 중간 단계에서 속도가 감소하면서 실장용 마스크(2000)의 개구부(2100)에 각각 자연스럽게 채워지며, "Ⅲ"의 말기 단계에서 잉여의 솔더 볼(2500)이 우측 포집 영역에 자연스럽게 모이게 된다.

이에 따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 방법은 종래에 솔더 볼이 스퀴지에 눌려 마스크의 개구부를 막아 버리거나, 또는 스퀴징시 솔더 볼이 서로 부딪쳐서 표면이 깨져 산화가 급격히 발생하는 문제점을 해소하여, 자중을 이용하여 다수의 솔더 볼을 자연스럽게 실장용 마스크(2000)의 개구부(2100)에 채우고 리플로우(reflow) 공정으로 처리할 수 있다.

따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 방법은 자중을 이용하여 자연스럽게 개구부(2100)에 채워진 솔더 볼을 인쇄회로기판(3000)의 각 패드에 실장하므로, 솔더 볼 실장 방법의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.

또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

100: 테이블 110: 진동축
131: 좌측 위치조정부 132: 우측 위치조정부
200: 실장용 마스크 210: 개구부
300: 인쇄회로기판 400: 제어부
500: 디스플레이부 600: 촬상부

Claims

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인쇄회로기판을 상부면에 장착한 테이블;
상기 테이블의 하부 일측에 구비되어 진동을 발생시키는 진동부;
상기 테이블의 하부에 구비된 지지판;
상기 지지판의 상부면과 상기 테이블의 하부면 사이의 양측에 구비되어 축을 따라 왕복운동을 수행하는 가이드부;
상기 지지판의 일측 또는 양측에 맞닿아 상기 테이블의 좌우 방향으로 경사를 생성시키는 위치 조정부; 및
상기 인쇄회로기판의 각 패드에 대응하는 각각의 개구부를 구비하고, 상기 테이블과 사이에 상기 인쇄회로기판을 개재하여 상기 테이블에 중첩 장착된 실장용 마스크;
를 포함하는 솔더 볼 실장 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 진동부는
상기 테이블과 지지판 사이의 일측에 구비된 캠; 및
상기 지지판에 구비되어 상기 캠을 구동시키는 모터;
를 포함하는 솔더 볼 실장 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 가이드부는 LM 가이드(Linear Motion Guide)를 포함하는 솔더 볼 실장 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 위치 조정부는 실린더 또는 모터를 이용하여 위아래 축방향으로 변위하는 솔더 볼 실장 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 실장용 마스크는 상기 개구부를 구비한 실장영역을 중심으로 양측 단부에 슬로프(slope) 형태의 포집 영역으로 형성되는 솔더 볼 실장 장치.
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솔더 볼 실장 장치;
상기 솔더 볼 실장 장치에 연결된 제어부;
솔더 볼 실장 장치의 상부에 구비되고 상기 제어부로 이미지 정보를 전달하는 촬상부; 및
상기 제어부에 연결된 디스플레이부;
를 포함하며,
상기 솔더 볼 실장 장치는
인쇄회로기판을 상부면에 장착한 테이블;
상기 테이블의 하부 일측에 구비되어 진동을 발생시키는 진동부;
상기 테이블의 하부에 구비된 지지판;
상기 지지판의 상부면과 상기 테이블의 하부면 사이의 양측에서 축을 따라 왕복운동을 위해 구비된 가이드부;
상기 지지판의 일측 또는 양측에 맞닿아 상기 테이블의 좌우 방향으로 경사를 생성시키는 위치 조정부; 및
상기 인쇄회로기판의 각 패드에 대응하는 각각의 개구부를 구비하고, 상기 테이블과 사이에 상기 인쇄회로기판을 개재하여 상기 테이블에 중첩 장착된 실장용 마스크;
를 포함하는 솔더 볼 실장 시스템.
청구항 14에 있어서,
상기 진동부는
상기 테이블과 지지판 사이의 일측에 구비된 캠; 및
상기 지지판에 구비되어 상기 캠을 구동시키는 모터;
를 포함하는 솔더 볼 실장 시스템.
청구항 14에 있어서,
상기 가이드부는 LM 가이드(Linear Motion Guide)를 포함하는 솔더 볼 실장 시스템.
청구항 14에 있어서,
상기 위치 조정부는 실린더 또는 모터를 이용하여 위아래 축방향으로 변위하는 솔더 볼 실장 시스템.
청구항 14에 있어서,
상기 실장용 마스크는 상기 개구부를 구비한 실장영역을 중심으로 양측 단부에 슬로프(slope) 형태의 포집 영역으로 형성되는 솔더 볼 실장 시스템.
(A) 솔더 볼을 실장할 인쇄회로기판을 마련하는 단계;
(B) 상기 인쇄회로기판을 솔더 볼 실장 장치의 테이블과 실장용 마스크 사이에 장착하는 단계;
(C) 상기 실장용 마스크에 상기 솔더 볼을 다수 공급하고, 제어부는 테이블에 구비된 진동을 발생시키는 진동부를 이용하여 상기 솔더 볼 실장장치의 테이블에 진동을 발생시키며 상기 제어부는 위치 조정부를 이용하여 상기 테이블을 좌우 방향으로 각각 예각만큼 기울이는 단계;
(D) 상기 제어부가 상기 솔더 볼 실장장치의 상부에 구비된 촬상부로부터 수신한 상기 실장용 마스크의 이미지 정보를 분석하여, 상기 솔더 볼이 각각 상기 실장용 마스크의 개구부에 채워졌는지를 판단하는 단계; 및
(E) 상기 판단 결과에 따라, 상기 제어부는 상기 테이블에 진동을 발생시키며 상기 테이블을 좌우 방향으로 각각 예각만큼 다시 반복적으로 기울이는 단계;
를 포함하는 솔더 볼 실장 방법.
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청구항 19에 있어서,
상기 (C) 단계는
(C-1) 상기 실장용 마스크에 상기 솔더 볼을 다수 공급하는 단계;
(C-2) 상기 테이블의 하부 일측에 구비되어 진동을 발생시키는 진동부를 이용하여 진동을 발생시키는 단계; 및
(C-3) 상기 제어부가 적어도 하나의 가이드부를 매개로 상기 테이블에 연결된 지지판의 일측 또는 양측에 구비된 위치 조정부를 이용하여 상기 테이블을 좌우 방향으로 각각 예각만큼 경사지게 하는 단계;
를 포함하는 솔더 볼 실장 방법.
청구항 21에 있어서,
상기 진동부의 캠을 이용하여 진동을 발생시키는 솔더 볼 실장 방법.
청구항 19에 있어서,
상기 (D) 단계는 상기 제어부가 상기 솔더 볼 실장장치의 상부에 구비된 찰상부로부터 수신한 상기 실장용 마스크의 이미지 정보를 분석하여, 상기 솔더 볼의 장착완료 여부를 판단하는 솔더 볼 실장 방법.
청구항 19에 있어서,
(F) 상기 솔더볼에 대한 리플로우 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 솔더 볼 실장 방법.