KR101393334B1 - 솔더볼 안착용 지그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조가 단순하여 제작이 용이할 뿐만 아니라 잦은 고장을 방지할 수 있는 솔더볼 안착용 지그에 관한 것으로서, 상세하게는 솔더볼이 안착되는 다수의 홀이 형성된 볼홀딩판의 상부면에 볼홀딩판의 상부로 돌출되는 솔더볼을 눌러 홀로부터 솔더볼을 밀어내는 배출판을 설치하여 볼홀딩판에서 각 홀의 솔더볼을 배출판으로 눌러 홀로부터 배출시켜 원하는 위치에 안착시킬 수 있게 함으로써, 전체 구조가 단순화되어 제작이 용이할 뿐만 아니라 잦은 고장을 방지할 수 있는 솔더볼 안착용 지그에 관한 것이다.

Description

솔더볼 안착용 지그 {Jig for solder ball setting}

본 발명은 솔더볼 안착용 지그에 관한 기술로서, 상세하게는 구조가 단순하여 제작이 용이할 뿐만 아니라 잦은 고장을 방지할 수 있는 솔더볼 안착용 지그에 관한 것이다.

보다 상세하게 본 발명은 솔더볼이 흡착되는 다수의 홀이 형성된 볼홀딩판의 상부면에 볼홀딩판의 상부로 돌출되는 솔더볼을 눌러 홀로부터 솔더볼을 밀어내는 배출판을 설치하여 볼홀딩판에서 각 홀의 솔더볼을 배출판으로 눌러 홀로부터 배출시켜 원하는 위치에 안착시킬 수 있게 함으로써, 전체 구조가 단순화되어 제작이 용이할 뿐만 아니라 잦은 고장을 방지할 수 있는 솔더볼 안착용 지그에 관한 것이다.

일반적으로 산업기술의 발달에 따라 다양한 종류의 기계 및 장치들이 개발되고 있으며, 이러한 장치들을 구성하는 데 필수적으로 사용되는 전기, 전자 부품들은 소형화 및 고성능화를 위해 집적화되어 있다. 이렇게 전기 전자부품이나 소자의 집적화에 중추적 역할을 하는 반도체 기술개발이 급격히 발전하고 있다.

이와 같은 반도체 제품을 제작하기 위해서는 반도체 칩을 제작하는 반도체 칩 제조과정과, 반도체 칩과 외부 기기의 신호 입출력 및 취성이 약한 반도체 칩을 보호하는 반도체 칩 패키지 공정 및 테스트 공정 등을 거쳐야 한다.

이러한 반도체 칩 패키지는 입출력 단자수가 많은 고집적 반도체 제품에 주로 사용되며, 외부 기기와 반도체 칩과의 신호 입출력이 매트릭스 형태로 배열된 입출력 단자를 구비하고 있고, 이러한 입출력단자로 솔더볼(solder ball)을 많이 사용하고 있다. 이러한 솔더볼을 입출력 단자로 사용하는 볼 그리드 어레이 패키지(Ball Grid Array Package)는 회로 패턴이 형성된 인쇄회로기판을 구비하고 있고, 회로 패턴에는 솔더볼이 안착되어 있다. 물론, 솔더볼을 안착시키기 위한 솔더볼 패드를 설치할 수도 있다.

이렇게 솔더볼을 회로 패턴에 안착시키는 공정을 솔더볼 어태치 공정이라 하고, 이 솔더볼 어태치 공정은 솔더볼 안착 설비에 의해 이루어진다.

이러한 솔더볼 안착 설비에는 복수의 솔더볼을 잡아 회로 기판으로 이동시켜야하고, 이렇게 다수의 미세한 솔더볼을 잡아 이동시키기 위한 장치로 솔더볼 공급장치가 사용되고 있다.

이러한 솔더볼 공급장치와 관련된 기술로는 특허문헌 1 및 2를 비롯하여 다양한 기술들이 있고, 이중 특허문헌 1은 백플레이트에 대하여 승강실린더에 의해 상,하로 승강되는 솔더볼공급부재의 솔더볼고정핀에 솔더볼을 진공으로 흡착하고, 스프링지지축에 고정된 솔더볼스트립터의 저면에서 수평이송실린더에 의하여 이동하는 블레이드를 사용해 상기 솔더볼고정핀 이외 부분에 잔류된 솔더볼을 제거하여 반도체장치에 솔더볼을 간단하고 효율적으로 공급하도록 하는 솔더볼고정핀을 갖는 솔더볼 공급장치에 관한 것이고,

특허문헌 2는 직경이 작고 피치도 작은 다수의 솔더볼을 동시에 다수개 이동시킬 수 있고, 솔더볼 어태치 툴에서 솔더볼이 이탈되는 위험도 방지하며, 솔더볼 어태치 툴의 표면에 용제가 묻는 현상도 방지할 수 있는 솔더볼 어태치 툴 및 이를 포함하는 솔더볼 마운트 장비에 관한 것이다.

이러한 종래의 솔더볼 공급장치는 도면에서 도 5에 도시한 바와 같이, 솔더볼보관함에 보관된 솔더볼(100)을 진공으로 흡착하는 진공흡입공(210)을 갖는 다수의 툴패턴(200)과; 상기 툴패턴의 진공흡입공에서 상,하로 이동하여 솔더볼(100)을 이젝트하도록 하는 이젝트핀(300)과; 상기 이젝트핀이 고정된 핀플레이트를 승강시키는 승강실린더(400)를 포함하고 있다.

이와 같이 구성된 종래의 솔더볼 공급장치는 이젝트핀을 구비하고 있고, 이 이젝트핀은 미세한 솔더볼에 흡입되는 진공흡입공에서 상하로 승강될 수 있어야 하므로 아주 가늘어 제작에 어려움이 있을 뿐만 아니라 작은 진동에 의해서도 휘어지거나 변형되어 제 기능을 할 수 없는 문제가 있었다.

대한민국 공개특허 제10-2001-0070629호. 대한민국 공개실용신안 제20-2010-0009553호.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 구조가 단순하여 제작이 용이할 뿐만 아니라 잦은 고장을 방지할 수 있는 솔더볼 안착용 지그를 제공하는 것을 목적으로 한다.

보다 상세하게 본 발명은 이젝트핀과 같은 미세 구성요소를 제거하여 제작이 용이할 뿐만 아니라 고장 발생률을 줄일 수 있는 솔더볼 안착용 지그를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 이루기 위한 본 발명에 의한 솔더볼 안착용 지그는 다수의 볼흡입공이 형성된 볼홀딩판; 상기 볼홀딩판의 상부에 설치되어 볼흡입공에 솔더볼이 흡입되도록 진공공간을 형성하는 감압실; 상기 감압실의 내부에 설치되고, 승강함에 의해 볼흡입공에 흡입 고정된 솔더볼을 밀어내어 볼흡입공으로부터 분리시키는 배출판 및; 상기 배출판을 구동시키는 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 볼홀딩판의 두께는 솔더볼의 지름보다 얇고, 볼흡입공은 하광상협의 나팔형상으로 형성될 수 있다.

또한 상기에서 볼홀딩판의 두께는 솔더볼의 지름보다 두껍고, 상기 볼흡입공은 솔더볼이 충분히 승강될 수 있도록 솔더볼의 지름보다 큰 일정한 지름을 갖는 원통부와; 상기 원통부의 상단에 연장 형성되되 하광상협의 나팔형상을 이루는 나팔부로 이루어질 수도 있다.

본 발명에 의한 솔더볼 안착용 지그는 솔더볼의 상측 일부가 볼홀딩판의 상부면으로 돌출된 상태로 볼흡입공에 삽입된 상태에서 원하는 위치로 지그를 이동시킨 후, 배출판으로 솔더볼의 상단을 눌러 볼흡입공으로부터 배출시킬 수 있도록 함으로써, 종래와 달리 솔더볼을 배출시키기 위하여 미세한 이젝트핀을 사용하지 않을 수 있어 솔더볼 지그의 구조를 단순화하여 제작이 용이할 뿐만 아니라 미세 구조물이 없어 잦은 고장을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 솔더볼 안착용 지그의 일예를 나타낸 분해사시도.
도 2는 본 발명에 따른 솔더볼 안착용 지그의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 솔더볼 안착용 지그에서 볼흡입공에 흡입된 솔더볼의 흡입 및 배출과정을 설명하기 위한 부분 확대도.
도 4는 본 발명에 따른 솔더볼 안착용 지그에서 볼흡입공에 흡입된 솔더볼의 흡입 및 배출과정을 설명하기 위한 다른 일예의 부분 확대도.
도 5는 본 발명에서 볼흡입공의 다른 일예를 나타낸 단면도.
도 6은 종래 솔더볼 안착용 지그의 일예를 나타낸 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 솔더볼 안착용 지그를 상세하게 설명한다.

본 발명은 구조가 단순하여 제작이 용이할 뿐만 아니라 잦은 고장을 방지할 수 있는 솔더볼 안착용 지그에 관한 것으로서, 다수의 볼흡입공(11)이 형성된 볼홀딩판(10)과, 상기 볼흡입공(11)에 삽입된 솔더볼(100)을 볼흡입공으로부터 배출시키기 위한 배출판(30)을 포함하고 있다.

상기에서 볼홀딩판(10)은 도면에서 도 1에 도시한 바와 같이, 얇은 판체 형상으로 구성되어 있고, 솔더볼(100)이 설치되는 반도체 칩의 단자부에 대응되도록 다수의 볼흡입공(11)이 형성되어 있으며, 테두리를 지지하기 위해 가장자리에는 판홀더(10p)가 설치되어 있다.

상기 판홀더(10p)는 도면에서 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 볼홀딩판(10)에서 가장자리의 형상과 대응되는 고리형상을 갖는 프레임으로 얇은 판으로 만들어진 볼홀딩판(10)을 지지하여 볼홀딩판(10)이 굽혀지거나 변형되는 것을 방지하는 역할을 한다.

즉, 상기 볼홀딩판(10)은 도면에서 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 솔더볼(100)의 지름보다 얇은 판체로 구성되고, 이렇게 볼홀딩판(10)이 얇을 경우, 외부에서 작용하는 작은 힘에 의해서도 볼홀딩판(10)이 변형될 수 있다. 이에 따라 상기 판홀더(10p)를 볼홀딩판(10)의 가장자리에 설치하여 볼홀딩판(10)의 가장자리를 잡아줌으로써, 볼홀딩판(10)이 팽팽하게 긴장된 상태를 유지하여 볼홀딩판(10)의 변형이 방지되는 것이다.

한편 도면에서 도 3에 도시한 바와 같이, 볼홀딩판(10)을 솔더볼(100)의 지름보다 작은 두께로 제작할 경우, 상기 볼흡입공(11)에 삽입된 솔더볼(100)의 상단과 하단이 볼홀딩판(10)의 표면으로부터 돌출된 상태를 유지하고 있고, 이 상태에서 상기 배출판(30)이 솔더볼(100)의 상부를 눌러줌에 의해 솔더볼(100)이 볼흡입공(11)로부터 분리되어 반도체 칩의 기판에 안착되는 것이다.

이와 같이 볼홀딩판(10)의 볼흡입공(11)에 솔더볼(100)이 흡입된 상태에서 볼홀딩판의 상부로 빠져 나가지 않고 일부만 돌출되게 하기 위해서는 상기 볼흡입공(11)을 도면에서 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 하광상협의 나팔형상으로 형성하는 것이 바람직하다.

물론, 도면에서 도 5에 도시한 바와 같이, 볼흡입공(11)의 하단에 턱(10d)을 형성하여 솔더볼(100)이 볼홀딩판(10)의 위로 배출되는 것을 방지할 수 있으나, 이와 같이 턱을 형성할 경우, 턱(10d)의 모서리에 의해 솔더볼(100)이 변형될 수 있으므로 도면에서 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 역삼각형 또는 나팔 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.

또한 상기한 바와 같이 볼홀딩판(10)을 박판으로 제작할 경우, 너무 얇아 볼홀딩판(10)이 변형될 수 있으므로 두껍게 제작할 수도 있으며, 이때는 도면에서 도 4에 도시한 바와 같이, 솔더볼(100)의 상단은 볼홀딩판(10)의 상부면으로 노출되지만, 하단은 볼홀딩판(10)의 저면으로 노출되지 않게 되고, 볼흡입공(11)을 하광상협의 나팔형상으로 깊게 형성할 경우, 솔더볼(100)이 볼흡입공(11)로부터 배출되어 기판에 안착될 때, 정확한 위치에 안착될 수 없다.

이에 따라 볼홀딩판(10)을 두껍게 만들 경우에는 도면에서 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 볼흡입공(11)을 두 부분으로 구분되게 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 도면에서 도 4에 도시한 바와 같이, 솔더볼(100)이 기판으로 배출되는 볼홀딩판 저면으로부터 일정거리는 솔더볼의 지름보다 다소 큰 지름을 갖는 원통부(11c)로 구성하고, 원통부의 상단으로부터 볼홀딩판의 상부면까지는 나팔형상을 이루는 나팔부(11t)로 형성하는 것이다.

이렇게 원통부(10c)를 연장 형성함에 따라 기판으로 배출되는 솔더볼(100)은 원하는 위치에 정확하게 안착될 수 있는 것이다.

상기와 같이 볼홀딩판(10)에 형성된 볼흡입공(11)에 솔더볼(100)이 흡입되게 하는 방법은 통상의 솔더볼 공급장치에 구성된 것과 동일 유사한 구조를 갖는 진공장치가 사용될 수 있다.

즉, 상기 볼홀딩판(10)의 상부에는 감압실(20)이 구비되어 있고, 이 감압실의 공기를 배출시켜 감압함에 의해 볼흡입공(11)으로 솔더볼(100)이 흡입된다. 이렇게 볼흡입공(11)에 흡입된 솔더볼(100)은 감압실(20)의 압력을 정상 압력으로 복귀시킴에 의해 볼흡입공(11)으로부터 분리되어야 하지만, 솔더볼(100)과 볼흡입공(11) 사이의 마찰에 의해 분리되지 않을 수 있으므로 배출판(30)을 구비하고 있고, 배출판(30)이 볼흡입공(11)의 상단으로 돌출된 솔더볼의 상측 부분을 밀어서 볼흡입공으로부터 분리시켜 기판에 안착시키는 것이다.

상기에서 감압실(20)은 도면에서 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 저면이 개방된 통체 형상을 이루고 있으며, 상부에는 배출판(30)을 구동시키기 위한 액추에이터(40)가 설치되어 있다.

상기 액추에이터(40)는 배출판(30)을 구동시켜 볼흡입공(11)에 흡착된 솔더볼(100)을 볼흡입공으로부터 분리시키기 위한 수단으로 소형 모터, 유압장치 또는 마그네틱 등 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기에서 액추에이터(40)는 도면에서 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 감압실(20)의 상부에 설치되어 있고, 상기 액추에이터(40)와 배출판(30) 사이에는 승강축(30s)이 연결되어 있다. 상기 승강축(30s)은 도면에서 도 1에 도시한 바와 같이, 다수가 설치될 수 있으며, 이렇게 다수의 승강축(30s)이 설치될 경우, 이들은 하나의 액추에이터로 구동시키기 위해서 수평으로 설치된 승강판(20p)에 연결하여 두 개의 승강축(30s)이 동시에 승강되게 할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 솔더볼 안착용 지그의 작용 예를 간략하게 설명하면, 감압실(20)의 일측에 연결된 진공장치를 구동시켜 감압실 내부의 공기를 흡입하면, 감압실 내부의 압력이 낮아져 볼홀딩판(10)에 형성된 볼흡입공(11)으로 솔더볼(100)이 흡착되고(도 3 (a), 도 4 (a) 참조), 지그를 반도체칩 기판 상의 원하는 위치로 이동시킨 후, 진공장치를 정지시키거나 역으로 가동시키면, 감압실로 공기가 공급되어 감압실의 압력이 높아짐에 의해 볼흡입공(11)에 흡착되어 있던 솔더볼(100)이 볼흡입공(11)으로부터 분리되어 기판의 원하는 부분에 안착된다.

이때, 솔더볼(100)과 볼흡입공(11) 사이의 접촉력에 의해 솔더볼(100)이 볼흡입공(11)으로부터 분리되지 않을 수 있으므로 이를 방지하기 위해 배출판(30)을 아래로 이동시켜 볼흡입공(11)의 상부로 노출된 솔더볼(100)의 노출 부분을 눌러주면, 솔더볼이 자중에 의해 낙하하여 기판 상에 안착되는 것이다.

10: 볼홀딩판 10p: 판홀더
11: 볼흡입공 11c: 원통부
11t: 나팔부 20: 감압실
20p: 승강판 30: 배출판
30s: 승강축 40: 액추에이터

Claims (4)

1. 솔더볼(100)의 상단 일부가 상부로 노출되도록 형성된 다수의 볼흡입공(11)을 갖는 볼홀딩판(10); 상기 볼홀딩판(10)의 상부에 설치되어 볼흡입공(11)에 솔더볼(100)이 흡입되도록 진공공간을 형성하는 감압실(20); 상기 감압실(20)의 내부에 설치되고, 승강함에 의해 볼흡입공(11)에 흡입 고정된 솔더볼(100)을 밀어내어 볼흡입공(11)으로부터 분리시키는 배출판(30) ; 상기 배출판(30)을 구동시키는 액추에이터(40); 및 볼홀딩판(10)의 감압실(20)과 대향되는 면 가장자리에는 볼홀딩판(10)의 가장자리를 지지하기 위한 판홀더(10p)를 포함하는 솔더볼 안착용 지그에 있어서,
   볼홀딩판(10)의 두께는 솔더볼(100)의 지름보다 두껍고, 볼흡입공(11)은 솔더볼(100)이 승강될 수 있도록 솔더볼(100)의 지름보다 큰 지름을 갖는 원통부(11c)와; 상기 원통부(11c)의 상단에 연장 형성되되 위쪽은 좁고 원통부를 향하며 점차 넓어지는 나팔형상을 이루는 나팔부(11t)로 이루어져 상기 원통부(11c)가 기판으로 배출되는 솔더볼(100)을 안내하여 솔더볼이 기판의 원하는 위치에 정확하게 안착될 수 있게 한 것을 특징으로 하는 솔더볼 안착용 지그.
   
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