KR101484803B1

KR101484803B1 - 납땜 재료 부착물을 기판으로부터 제거하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101484803B1
Application number: KR1020107001355A
Authority: KR
Inventors: 갓셈 아즈다쉬트
Original assignee: 팩 테크-패키징 테크놀로지스 게엠베하
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2008-06-10
Publication date: 2015-01-21
Also published as: WO2009010029A1; DE102007033074A1; JP2010533364A; US20100181295A1; KR20100047847A; US8330076B2; JP5189648B2; EP2178669B1; EP2178669A1

Abstract

본 발명은 기판(10)으로부터 납땜 재료 부착물(12)을 분리하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 수신 구멍(22)을 갖는 수신 슬리브(19)는 상기 수신 구멍의 구멍 에지(21)가 반드시 봉인된 방식으로 상기 기판에 접하게 되는 식으로 상기 기판상에 배열된 납땜 재료 부착물과 겹치도록 배치되고, 상기 납땜 재료 부착물은 열적 에너지의 영향을 받으며, 상기 수신 슬리브에 의해 정의되고 상기 수신 슬리브의 세로 축(30)에 횡단하여 배치되는 슬리브 루멘(23)이 상기 수신 슬리브의 출력 장치(29)를 향하는 공기 흐름(28)의 영향을 받는다.

Description

납땜 재료 부착물을 기판으로부터 제거하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR REMOVING SOLDER MATERIAL DEPOSITS FROM A SUBSTRATE}

본 발명은 납땜 재료 부착물을 기판으로부터 제거하는 제1항에 의한 방법에 관한 것이고, 그 방법을 수행하는 제5항에 의한 장치에 관한 것이다.

접촉 기판의 납땜이 소위 "볼-그리드-어레이(ball-grid-array)"의 도움으로 구현되는 공지된 납땜 방법에 있어서, 땜납 재료 부착물은 이송 템플릿에 의해 땜납 재료 저장소로부터 제거되고, 접촉 기판을 납땜하기 위해 접촉 기판과 겹치도록 배치된다. 이송 템플릿상에 "볼-그리드-어레이"를 형성하기 위해, 이송 템플릿에는 대응 홀 패턴(hole pattern)이 제공되고, 납땜 재료 부착물을 납땜 재료 저장소로부터 제거하기 위해 후면에는 진공이 가해진다. 이러한 수단에 의해, 홀 패턴의 홀 보다 적어도 약간 더 큰 지름을 나타내는 납땜 재료 부착물은 홀 패턴의 홀에 보유된다.

접촉 기판을 납땜하기 위해, 접촉 기판의 터미널 면(terminal face)에 대해 접한 납땜 재료 부착물을 갖는 이송 템플릿은 접촉 기판에 대해 눌려지고, 납땜 재료 부착물은 적어도 부분적으로 용융을 얻기 위해 열적 에너지의 영향을 받는다.

아마도 접촉 기판의 터미널 면에 대한 플럭스(flux)의 불충분한 코팅의 결과로서 및/또는 이송 템플릿의 습기-억제(wetting-inhibiting) 표면의 손상 때문에, 반드시 모든 납땜 재료 부착물이 이송 템플릿으로부터 분리되지 않을 수 있다는 가능성이 있다. 따라서 한편으로는 접촉 기판상에 흠 있는 납땜 지점이 형성되고, 다른 편으로는 이어지는 납땜 프로세스 전에 이송 템플릿으로부터 여전히 붙어 있는 납땜 재료 부착물을 제거하는 것이 필요하다.

테스트를 실시하는 것에 의해, 붙은 납땜 재료 부착물을 예를 들어 스크래칭(scratching)과 같은 기계적인 분리에 의해 제거하는 것은 이송 템플릿의 습기-억제 표면에 손상을 끼칠 수도 있다는 것이 밝혀졌다. 그래서 납땜 재료 부착물을 이송 템플릿으로부터 제거하는 것이 사실상 성공적으로 구현될 수 있지만, 이어지는 납땜 프로세스에서 납땜 재료 부착물이 반복하여 붙어버리는 가능성이 잠재적으로 증가된다.

이러한 이유로, 본 발명의 목적은 이송 템플릿의 표면이 손상을 입지 않도록 하는 식으로 붙은 납땜 재료 부착물을 제거할 수 있는 방법 및 장치를 제안하는 것이다.

기판으로부터 납땜 재료 부착물을 제거하는 방법에 있어서, 수신 구멍을 갖는 수신 슬리브는 수신 구멍의 구멍 에지가 반드시 봉인된 방식으로 상기 기판에 대한 받침부재에 운반되는 식으로 기판상에 배열된 납땜 재료 부착물과 겹치도록 배치되고, 납땜 재료 부착물은 열적 에너지의 영향을 받으며, 수신 슬리브에 의해 정의되는 슬리브 루멘이 수신 슬리브의 세로축을 횡단하는 공기 흐름에 의해 영향을 받되, 공기 흐름은 수신 슬리브의 출력 장치를 향한다.

슬리브 루멘을 횡단 공기 흐름의 영향을 받게 하는 것은 적어도 수신 구멍의 기판에 대한 봉인 접속 동안에 임시적인 반대 압력을 야기한다. 적어도 부분 용융을 야기하는 납땜 재료 부착물에 대한 열적 에너지 인가와 함께, 납땜 재료 부착물은 진공 힘에 의해 기판 표면으로부터 분리된다. 동시에 수신 슬리브의 출력 장치를 향하는 횡단 공기 흐름은 수신 슬리브로부터 납땜 재료 부착물의 제거를 가능하게 한다.

따라서 본 발명에 의하면 납땜 재료 부착물 및 기판 표면 각각에 대한 기계적 도구의 직접적인 충격 없이 납땜 재료 부착물을 기판 표면으로부터 분리하거나 제거하는 것이 가능하게 된다. 횡단 공기 흐름의 결과로서 수신 슬리브에서 반대 압력의 발생을 위해, 수신 슬리브와 기판 표면 사이에 발생하는 접속은 기판 표면에 대해 접하는 수신 구멍의 구멍 에지에 제한된다. 횡단 공기 흐름의 양의 크기의 함수로서, 작은 갭(gap)을 형성하여, 즉 기판 표면의 직접적인 접촉을 피함으로써, 수신 구멍의 구멍 에지를 기판 표면을 향해 이동시키는 것이 충분하다.

열적 에너지를 레이저 에너지를 이용하여 납땜 재료 부착물에 인가하는 것이 특히 유용하다는 것이 밝혀졌다. 왜냐하면, 이러한 방식에 의해, 예를 들어 전류-전도 또는 열-전도 리드(lead)의 필요 없이, 원하는 열적 효과의 발생이 납땜 재료 부착물에 국부적으로 제한될 수 있기 때문이다.

만약 레이저 에너지가 레이저 방사의 형태로서 납땜 재료 부착물에 도입된다면, 수신 슬리브 영역에 에너지 공급 리드의 적용을 완전히 생략할 수도 있다.

레이저 방사가 수신 슬리브의 슬리브 루멘을 한정하는 렌즈 장치에 의해 초점이 맞추어지는 것은 매우 유용하다는 것이 밝혀졌다. 이러한 프로세스에서, 렌즈 장치는 수신 슬리브의 수신 구멍 반대편에 배치되는 슬리브 루멘의 후방 한정(rearward limit)을 정의하는 것으로 동시에 기능할 수 있다.

납땜 재료 부착물을 기판으로부터 분리하기 위한 장치는, 접촉 말단에 수신 구멍이 제공되는 수신 슬리브를 구비하고, 축 방향으로 슬리브 루멘을 한정하는 한정 장치에 인접한 출력 장치, 슬리브 루멘이 압축 공기의 영향을 받도록 출력 장치의 반대편에 배치되는 접속 장치 및, 납땜 재료 부착물이 열적 에너지의 영향을 받게 하는 가열 장치를 구비한다.

바람직한 실시예에 의하면, 가열 장치는 레이저 에너지 방사 장치로 된 것이다.

만약 레이저 에너지 방사 장치가 레이저 빔 경로를 구멍 에지에 의해 한정된 수신 구멍의 구멍 단면에 포커싱하기 위한 렌즈 장치로 된다면, 레이저 에너지 방사 장치는 납땜 재료 부착물 및 수신 구멍의 구멍 단면 각각으로부터 어떠한 선택적인 거리에도 배열될 수 있다. 따라서 수신 슬리브의 내부에는 열적 에너지를 납땜 재료 부착물에 공급하기 위한 장치가 없다.

렌즈 장치가 슬리브 루멘을 축 방향으로 한정하는 한정 장치로 설계된다면, 장치를 최소 개수의 부품으로 구성하는 것이 가능하다.

만약 출력 장치가 압축 공기 흐름을 가속시키는 가속 장치로 설계된다면 매우 유용하다는 것이 밝혀졌다. 따라서 슬리브 루멘에 상대적으로 큰 반대 압력의 형성이 가능하다.

장치의 다른 실시예에 의하면, 압축 공기 흐름을 가속시키기 위한 출력 장치는 벤투리 노즐로서 설계된다.

수신 슬리브가 기판에 대한 수신 슬리브의 다양한 배치를 위한 배치 장치를 갖는다면 매우 유용하다는 것이 밝혀졌는데, 하나의 동일한 수신 슬리브가 기판의 다른 표면 위치에서 납땜 재료 부착물을 제거하는데 사용될 수 있게 된다.

더욱이, 복수의 납땜 재료 부착물을 기판 표면으로부터 동시에 제거하기 위해, 수신 슬리브는 복수개의 수신 슬리브들을 구비하는 수신 슬리브 어셈블리에 배열될 수 있다.

수신 슬리브들을 수신 슬리브 어셈블리 내에서 메트릭스 배열로 배치하는 것에 의해, 기판 표면의 터미널 면의 배열에 대응하여 수신 슬리브들의 배열을 구성할 수 있다.

아래에서, 장치의 바람직한 실시예가 도면을 참조하여 장치를 이용하여 구현되는 방법을 설명하는 것에 의해 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 납땜 재료 부착물 배열과 결합된 이송 템플릿을 나타내는 도면,
도 2는 납땜 재료 부착물 배열의 접촉 기판으로의 이송 후의 도 1에 도시된 이송 템플릿을 나타낸 도면,
도 3은 분리 프로세스를 시작할 때 이송 템플릿으로 이동한 분리 장치를 나타낸 도면,
도 4는 분리 프로세스를 종료할 때 이송 템플릿으로 이동한 분리 장치를 나타낸 도면이다.

도 1은 단지 단축(uniaxial)의 방식으로 된, 도 1에 도시된 것처럼 메트릭스 배열의 이송 템플릿(10)으로 예시적으로 설계된 기판을 나타내고, 이송 템플릿(10)의 메트릭스 배열에 대응하여 형성된 홀 패턴(14)의 홀(13)로 배열된 개별 납땜 재료 부착물(12)로 이루어진 납땜 재료 부착물 배열(11)을 나타낸다. 이송 템플릿(10)은 처리 장치(15)에 수용되고, 후면상에서 다공성 금속 판(16)에 대해 지지된다.

이송 템플릿(10)은, 여기에서 상세하게 도시되지는 않았지만, 이송 템플릿의 후면에 충격을 가하는 반대 압력(17)에 의해 납땜 재료 부착물(12)을 납땜 재료 저장소로부터 제거하는 기능을 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 반대 압력(17)은 납땜 재료 부착물(12)을 이송 템플릿의 홀(13)에 보유하는 것을 가능하게 한다. 이러한 구성에서, 여기에서 자세하게 도시되지는 않았지만, 납땜 재료 부착물 배열(11)은 접촉 기판과 겹치도록 이동될 수 있는데, 개별 납땜 재료 부착물(12)은 접촉 기판의 할당된 터미널 면 위에 배치된다. 접촉 기판의 접촉면을 납땜 재료 부착물(12)로 납땜하기 위해, 이송 템플릿(10)은 접촉 기판을 향해 낮아지고, 납땜 재료 부착물(12)에 대한 압력과 온도의 동시 충격 때문에, 납땜 재료 부착물(12)을 접촉 기판의 접촉면으로 이송하는 것은 납땜 재료 부착물을 녹이는 것과 동시에 수행된다.

도 2는 납땜 재료 부착물(12)의 이송을 완료한 후의 이송 템플릿(10)을 나타내는데, 예를 들어 이송 템플릿(10)의 습기-억제 표면에 야기된 손상의 결과로서 납땜 재료 부착물(12)이 이송 템플릿(10)으로부터 분리되지 않았다.

도 3은 이송 템플릿(10)에 여전히 붙어 있는 납땜 재료 부착물(12)을 분리하기 위해 사용되는 분리 장치(18)를 갖는 이송 템플릿(10)을 나타낸다.

분리 장치(18)는 노즐의 형태로 설계된 수신 슬리브(receiving sleeve)(19)로 되어 있는데, 도 3에 따르면 그것의 접촉 말단(20)은 구멍 에지(opening edge)(21)에 의해 한정된 수신 구멍(receiving opening)(22)으로 된 이송 템플릿(10)과 접한다. 수신 슬리브(19)는 수신 구멍(22)의 구멍 단면(24)으로부터 수신 슬리브(19)의 다른 말단에 배열된 렌즈 장치(25)로 연장되는 슬리브 루멘(sleeve lumen)(23)으로 되어 있다. 도 3에 도시된 분리 장치(18)의 실시예에 따르면, 렌즈 장치(25)는 수신 슬리브(13)와 함께 처리 장치(26)에 수신된다.

도 3에 도시된 실시예에 따르면, 렌즈 장치(25)는 레이저 방사 장치의 부품을 구성할 뿐만 아니라, 여기에 자세히 도시되지는 않았지만, 동시에 슬리브 루멘(23)을 한정하는 것으로 기능한다. 렌즈 장치(25)에 인접하여, 압축 공기 접속 장치(27)가 수신 구멍(22) 반대편의 수신 슬리브(13)의 말단 위치에 배치되는데, 그것에 의해 출력 장치(29) 반대편의 슬리브 루멘(23)은 횡단 공기 흐름(28)에 영향을 받는다. 예를 들어, 출력 장치(29)는 슬리브 루멘(23)의 세로 축(30)을 횡단하도록 배치되고 슬리브 루멘(23)의 압축 공기 접속 장치(27)를 통해 도입되는 공기 흐름(28)을 확장시키는 것에 의해 가속화하기 위한 벤투리 노즐(Venturi nozzle)로서 구성될 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에 의하면, 압축 공기 접속 장치(27) 및 출력 장치(29)는 수신 슬리브(19)와 모듈 형태로 결합될 수 있는 공통 흐름 장치(31)에 형성된다.

도 3에 도시된 것처럼, 이송 템플릿(10)으로부터 납땜 재료 부착물(12)을 분리 및 제거하기 위해, 분리 장치(18)는 수신 구멍(22)의 구멍 단면(24)이 납땜 재료 부착물(12)과 겹치도록 위치되는 식으로 이송 템플릿(10)을 향해 이동된다. 도 3에 의하면, 이러한 목적 때문에, 수신 구멍(22)의 구멍 에지(21)는 납땜 재료 부착물(12)을 둘러싸기 위해 이송 템플릿(10)의 표면을 향해 이동한다. 이러한 구성에서, 렌즈 장치(25)에 의해 납땜 재료 부착물(12)에 집중되고 적어도 부분 용융을 야기하는 레이저 빔 경로(32)가 렌즈 장치의 후면상에 인가된다. 용융에 의해, 납땜 재료 부착물(12)을 이송 템플릿(10)의 표면상에 보유시키는 보유력이 저하된다. 슬리브 루멘(23)은 압축 공기 접속 장치(27)에 의해 횡단 공기 흐름의 영향을 받는데, 반대 압력 및 대응하는 반대 압력(33)의 발생을 슬리브 루멘(23)에 야기한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 반대 압력(33)은 열적 에너지를 납땜 재료 부착물(12)에 인가하는 결과로서 보유력의 저감에 의해 납땜 재료 부착물(12)이 이송 템플릿(10)의 표면으로부터 분리되도록 한다. 납땜 재료 부착물(12)은 횡단 공기 흐름(28)을 향해 이동하고, 이어서 출력 장치(29)를 통해 슬리브 루멘(23)의 외부로 이송되도록 강제로 운반되며, 거기에서 납땜 재료 부착물(12)이 제거된다.

도 4에 도시된 바와 같은 상기 설명된 납땜 재료 부착물(12)의 분리 프로세스를 지원하기 위해, 이송 템플릿(10)은 후면상에 압축 공기(34)의 영향을 받는다.

Claims

기판(10)으로부터 납땜 재료 부착물(12)을 분리하는 방법에 있어서,
수신 구멍(22)을 갖는 수신 슬리브(19)는 상기 수신 구멍의 구멍 에지(21)가 반드시 봉인된 방식으로 상기 기판에 대한 받침부재에 운반되는 식으로 상기 기판상에 배열된 납땜 재료 부착물과 겹치도록 배치되고,
상기 납땜 재료 부착물은 열적 에너지의 영향을 받으며, 상기 수신 슬리브에 의해 정의되는 슬리브 루멘(23)이 상기 수신 슬리브의 세로축(30)을 횡단하는 공기 흐름(28)에 의해 영향을 받되, 상기 공기 흐름은 상기 수신 슬리브의 출력 장치(29)를 향하며,
상기 수신 구멍(22)의 구멍 에지(21)는 납땜 재료 부착물(12)을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 납땜 재료 부착물(12)에 열적 에너지를 인가하는 것은 레이저 에너지를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 레이저 에너지는 레이저 방사(32)의 형태로 상기 납땜 재료 부착물(12)에 인가되는 것을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서,
상기 레이저 방사는 상기 수신 슬리브(19)의 상기 슬리브 루멘(23)을 한정하는 렌즈 장치(25)에 의해 초점이 맞추어지는 것을 특징으로 하는 방법.
납땜 재료 부착물(12)을 기판(10)으로부터 분리하기 위한 장치에 있어서,
접촉 말단(20)에 수신 구멍(22)이 제공되는 수신 슬리브(19)를 구비하고,
축 방향으로 슬리브 루멘(23)을 한정하는 한정 장치에 인접한 출력 장치(29), 상기 슬리브 루멘이 압축 공기의 영향을 받도록 상기 출력 장치의 반대편에 배치되는 접속 장치(27) 및, 납땜 재료 부착물이 열적 에너지의 영향을 받게 하는 가열 장치를 구비하며, 상기 기판은 이송 템플릿(10)으로 설계되고, 상기 이송 템플릿은 납땜 재료 부착물을 배열하기 위한 홀(13)을 갖는 홀 패턴(14)을 구비하며, 상기 수신 구멍(22)의 구멍 에지(21)는 납땜 재료 부착물(12)을 둘러싸도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
제5항에 있어서,
상기 가열 장치는 레이저 에너지 방사 장치로 된 것을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서,
상기 레이저 에너지 방사 장치는 레이저 빔 경로(32)를 구멍 에지(21)에 의해 한정된 수신 구멍(22)의 구멍 단면(24)에 포커싱하기 위한 렌즈 장치(25)로 된 것을 특징으로 하는 장치.
제7항에 있어서,
상기 렌즈 장치(25)는 상기 슬리브 루멘(23)을 축 방향으로 한정하는 한정 장치로 설계되는 것을 특징으로 하는 장치.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 출력 장치(29)는 압축 공기 흐름을 가속시키는 가속 장치로 설계되는 것을 특징으로 하는 장치.
제9항에 있어서,
상기 가속 장치는 벤투리 노즐로서 설계되는 것을 특징으로 하는 장치.
제5항에 있어서,
상기 수신 슬리브(19)는 상기 수신 슬리브의 상기 기판(10)에 대한 다양한 배치를 위한 배치 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제5항에 있어서,
상기 수신 슬리브(19)는 복수개의 수신 슬리브들을 구비하는 수신 슬리브 어셈블리에 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
제12항에 있어서,
상기 수신 슬리브들은 상기 수신 슬리브 어셈블리 내에서 메트릭스 배열로 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.