KR101528587B1 - 반도체 리볼링 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 반도체 리볼링 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명은 기판이 안착되는 스테이지 유닛, 상기 스테이지 유닛의 상기 기판을 검사하고, 상기 기판의 솔더볼의 솔더링 상태를 검출하는 비전 유닛, 상기 비전 유닛에 의해 검출된 솔더볼이 필요한 위치에 플럭스를 도포하는 접착체 공급유닛, 상기 접착제 공급유닛에 의하여 플럭스가 도포된 위치에 솔더볼을 로딩하는 리볼링 유닛, 상기 플럭스 상에 적층된 상기 솔더볼이 기판 내에 용융 접합되도록 상기 솔더볼에 레이저를 조사하는 레이저 유닛, 상기 레이저 유닛에 의해 레이저가 조사되는 솔더볼의 상태정보를 모니터링하는 센서유닛 및 상기 센서유닛에서 모니터링된 정보를 이용하여 상기 레이저 유닛에서 조사하는 레이저를 제어하는 조절유닛이 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 리볼링 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명에 의할 경우, 인쇄 회로 기판(PCB)의 다양한 패턴에 따른 레이저 레벨 파라미터를 적용하고, 더불어 센서를 이용하여 솔더링하는 적절한 온도를 설정하여 리볼링함으로써, 기존의 레이저로 솔더링하는 방식에 비하여 월등한 작업 효율 향상 및 레이저 솔더링의 품질의 최적화를 구현하는 효과가 있다.
또한, 리볼링의 재작업시 전 공정이 자동화로 이루어짐에 따라 재작업의 소요시간을 획기적으로 단축하고 이로 인한 생산성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명에 의할 경우, 인쇄 회로 기판(PCB)의 다양한 패턴에 따른 레이저 레벨 파라미터를 적용하고, 더불어 센서를 이용하여 솔더링하는 적절한 온도를 설정하여 리볼링함으로써, 기존의 레이저로 솔더링하는 방식에 비하여 월등한 작업 효율 향상 및 레이저 솔더링의 품질의 최적화를 구현하는 효과가 있다.
또한, 리볼링의 재작업시 전 공정이 자동화로 이루어짐에 따라 재작업의 소요시간을 획기적으로 단축하고 이로 인한 생산성이 향상되는 효과가 있다.
Description
본 발명은, 반도체 리볼링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기판 내에 리볼링이 필요한 위치에 솔더볼을 로딩하여 기판을 재생산하는 과정에서 센서를 이용하여 실시간 확인을 하면서 리볼링 하는 반도체 리볼링 장치 및 방법에 관한 것이다.
볼 그리드 어레이(Ball Grid Array)는 인쇄 회로 기판(PCB)의 뒷면에 반구형의 납땜 단자를 2차원 어레이상으로 줄지어 배열해 리드를 대신하는 대규모 집적 회로 패키지를 말한다.
이러한 볼 그리드 어레이 생산공정(즉, 솔더링 공정)을 살펴보면 솔더볼을 인쇄 회로 기판에 형성하는 과정에서 솔더볼이 일정한 크기로 생성되지 않거나 솔더볼이 누락되어 불량의 제품이 발생하게 되면 이를 분류하여 상기 솔더볼을 다시 형성하는 리볼링이 이루어지고 있다.
인쇄 회로 기판(PCB)는 고집적, 고밀도, 멀티레이어 PCB로서, 유실된 볼이 발생할 수 있는 각각 볼의 위치 별 PCB기판의 패턴이 다름에 따라 대상 PCB 패턴의 성질에 따라 레이저의 출력량을 조절하여 레이저 솔더링을 해야한다.
일반적으로 인쇄 회로 기판(PCB)의 1개에는 1000개 이상의 볼 및 이에 상응하는 패턴이 존재하고, 각 패턴에 대한 레이저 레벨에 따른 파라미터를 추출해야 하는 작업이 필요하다.
기존의 발명의 경우에 인쇄 회로 기판(PCB)의 종류가 바뀌는 경우, 인쇄 회로 기판(PCB) 패턴의 검토 및 적용 가능한 레이저 레벨의 정의를 위하여 많은 시간의 작업 및 실험을 통한 적정 레벨을 최적화 하는 작업을 필요로 하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 종래와 달리 인쇄 회로 기판(PCB) 내에 솔더볼이 유실되거나 이탈된 불량 기판에 있어서, 인쇄 회로 기판(PCB)의 누락된 위치에 리볼링을 하는데 있어 패턴을 인식하고 적절한 레이저를 조사하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 인쇄 회로 기판(PCB)의 패턴을 세팅된 출력 값에 의한 원 웨이 레이저 조절(one way laser control) 방식으로 온도 센서와 연계하여 레이저 출력 대상물의 온도에 대한 실시간 측정을 통한 레이저 출력 값을 능동적으로 제어할 수 있는 피드백 조절이 구현되도록 하는데 있다.
본 발명은, 기판이 안착되는 스테이지 유닛, 상기 스테이지 유닛의 상기 기판을 검사하고, 상기 기판의 솔더볼의 솔더링 상태를 검출하는 비전 유닛, 상기 비전 유닛에 의해 검출된 솔더볼이 필요한 위치에 플럭스를 도포하는 접착체 공급유닛, 상기 접착제 공급유닛에 의하여 플럭스가 도포된 위치에 솔더볼을 로딩하는 리볼링 유닛, 상기 플럭스 상에 적층된 상기 솔더볼이 기판 내에 용융 접합되도록 상기 솔더볼에 레이저를 조사하는 레이저 유닛, 상기 레이저 유닛에 의해 레이저가 조사되는 솔더볼의 상태정보를 모니터링하는 센서유닛 및 상기 센서유닛에서 모니터링된 정보를 이용하여 상기 레이저 유닛에서 조사하는 레이저를 제어하는 조절유닛이 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 리볼링 장치를 제공한다.
그리고, 지지 프레임 및 상기 지지 프레임에 연결되고 솔더링 공정에서 결함이 검출되어 리볼링이 필요한 기판을 선택적으로 상기 스테이지 유닛으로 옮기는 이송유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서유닛은 상기 레이저 유닛에 인접하게 배치되며, 레이저가 조사되고 상기 솔더볼의 온도 또는 상기 솔더볼의 이미지를 실시간으로 측정할 수 있다.
또한, 상기 조절유닛은 상기 레이저 유닛의 레이저의 출력 또는 조사기간을 조절할 수 있다.
또한, 상기 레이저 유닛은 기판에서 리볼링이 필요한 위치에 조사가 가능하도록 이동할 수 있는 구동부를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 센서유닛은 검측광을 방출하는 발광부, 상기 발광부에서 방출된 상기 검측광이 솔더볼에 반사된 광을 검출하는 수광부 및 상기 검측광으로 검출한 정보를 상기 조절유닛으로 전달하는 전송부를 포함하여 구비할 수 있으며, 상기 센서유닛은 2.0~2.5㎛의 파장을 갖는 검측광이 방출되며, 100~600℃의 온도범위를 측정할 수 있다.
나아가, 상기 조절유닛의 일단에는 상기 센서유닛과 연결되는 케이블을 수용할 수 있는 조절 연결부를 구비하여 상기 센서유닛에서 감지한 정보를 수용하고, 타단에는 상기 레이저 유닛과 연결되어, 상기 감지한 정보에 의해 솔더볼에 조사될 레이저의 데이터를 상기 레이저 유닛으로 전달할 수 있으며, 상기 조절유닛에 의하여 사전 세팅된 출력 또는 조사시간으로 상기 레이저 유닛에서 상기 기판에 로딩된 솔더볼에 레이저를 조사할 수 있다.
그리고, 본 발명은 레이저 유닛, 상기 레이저 유닛에 인접하게 배치되며, 레이저가 조사되고 상기 솔더볼의 온도 또는 상기 솔더볼의 이미지를 실시간으로 측정하는 센서유닛 및 상기 레이저 유닛의 레이저의 출력 및 조사기간을 조절할 수 있는 조절유닛을 구비할 수 있다.
그리고, 본 발명은 기판 상 리볼링이 필요한 위치를 검출하는 단계, 레이저 유닛에서 상기 기판 내에 솔더볼에 레이저를 조사하는 단계, 상기 레이저 유닛에 의해 레이저가 조사되는 솔더볼의 상태정보를 센서유닛에서 모니터링하는 단계, 상기 센서유닛에서 검출된 상기 솔더볼의 상태정보를 조절유닛으로 전달하는 단계, 상기 조절유닛에서 조사되어야 할 상기 레이저 유닛의 레이저를 제어하는 단계 및 상기 레이저 유닛에서 기판 내에 솔더볼이 용융 접합되도록 레이저를 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 리볼링 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 센서유닛에서 모니터링하는 단계에서, 레이저가 조사되고 상기 솔더볼의 온도 또는 상기 솔더볼의 이미지를 실시간으로 측정할 수 있다.
또한, 상기 레이저 유닛에서 레이저를 조사하는 단계에서, 조절 유닛에서 상기 레이저 유닛의 레이저의 출력 및 조사기간을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 반도체 리볼링 장치는 인쇄 회로 기판(PCB)의 다양한 패턴에 따른 레이저 레벨 파라미터를 적용하고, 더불어 센서를 이용하여 솔더링하는 적절한 온도를 설정하여 리볼링함으로써, 기존의 레이저로 솔더링하는 방식에 비하여 월등한 작업 효율 향상 및 레이저 솔더링의 품질의 최적화를 구현하는 효과가 있다.
또한, 리볼링의 재작업시 전 공정이 자동화로 이루어짐에 따라 재작업의 소요시간을 획기적으로 단축하고 이로 인한 생산성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 리볼링 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 유닛 및 센서유닛의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 유닛 및 센서유닛의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서유닛과 조절유닛의 연결관계를 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 패턴별에 따른 레이저 유닛에서 조사되는 레이저의 시간과 온도 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리볼링이 이루어지는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 유닛 및 센서유닛의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 유닛 및 센서유닛의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서유닛과 조절유닛의 연결관계를 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 패턴별에 따른 레이저 유닛에서 조사되는 레이저의 시간과 온도 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리볼링이 이루어지는 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 실시예의 이하에서 개시되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이를 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 리볼링 장치를 도시한 개략적 사시도이다.
반도체 리볼링 장치는 기판(S)이 안착되는 스테이지 유닛(130), 스테이지 유닛(130)의 기판(S)을 검사하고, 기판(S)의 솔더볼의 솔더링 상태를 검출하는 비전 유닛(140), 비전 유닛(140)에 의해 검출된 솔더볼이 필요한 위치에 플럭스를 도포하는 접착체 공급유닛(150), 접착제 공급유닛(150)에 의하여 플럭스가 도포된 위치에 솔더볼을 로딩하는 리볼링 유닛(160), 기판(S)의 솔더볼이 안착이 필요한 위치에 복수개의 패턴을 검사하고 분석할 수 있는 센서유닛(180) 및 플럭스 상에 적층된 솔더볼이 기판(S) 내에 용융 접합되도록 레이저를 조사하는 레이저 유닛(170)로 구성할 수 있다.
스테이지 유닛(130)은 솔더볼이 누락이나 이탈되어 있는 기판(S)을 압력으로 흡착시켜 이송시키는 역할을 한다. 이송되면서 각각 솔더볼과 플럭스를 솔더볼이 필요한 위치에 정확히 로딩하기 위한 수평방향 및 수직방향으로 이동할 수 있는 수단을 구비할 수 있다.
비전 유닛(140)은 스테이지 유닛(130)의 이동하는 경로 상에 설치되며, 기판(S)에 솔더볼의 누락이나 이탈로 인한 결함이 있는 위치를 검사하고 검출할 수 있다.
비전유닛(140)은 컴퓨터 비전을 결합한 광학부가 구비되어 있으며, 광학부는 솔더볼의 유실 여부, 솔더볼들 사이에 조인트가 생성되었는지 여부, 솔더볼 사이의 적절한 이격 상태가 형성되었는지 여부 및 솔더볼이 적합한 크기가 형성되어 있는지에 대한 검사 등을 통해 기판(S)의 결함을 검출할 수 있다.
접착제 공급유닛(150)은 비전유닛(140)과 리볼링 유닛(160) 사이에서 위치하며, 비전유닛(140)에 의해 솔더볼의 유실 및 이탈이 검출된 기판(S)의 위치에 플럭스를 공급하며, 이후 공정에서 솔더볼을 접착시킬 수 있는 사전 역할을 할 수 있다.
리볼링 유닛(160)은 스테이지 유닛(130)의 이동 경로 상 및 리볼링이 필요한 위치에 배치되고, 이미 접착제 공급 유닛(150)에 의해 점성된 플럭스가 기판(S)에 로딩된 위치 상에 솔더볼을 로딩할 수 있는 역할을 할 수 있다.
본 실시예에 따르면 지지프레임(110)은 반도체 리볼링 장치(100)를 구비하는 각 유닛들이 설치되는 뼈대가 된다. 지지프레임(110)의 전반에 걸쳐 각 유닛들이 연결되어 있으며 지지프레임(110) 내에서 기판(S)이 이송할 수 있는 이송영역이 형성된다.
이송유닛이(120)은 솔더링 공정에서 솔더볼이 누락되거나 제대로 접착되지 못하여 결함이 있는 기판(S)이 검출된 경우에 선택적으로 이를 반도체 리볼링 장치(100)로 이송하는 역할을 한다.
레이저 유닛(170)은 지지프레임(110)의 상측 및 리볼링 유닛의 외측에 위치하여 솔더볼 공급 이후의 다음공정을 진행할 수 있게 배치된다.
이하 레이저 유닛(170), 센서유닛(180) 및 조절유닛(190)에 관한 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 유닛(170) 및 센서유닛(180)의 사시도 및 측면도이다.
레이저 유닛(170)은 레이저를 이용하여 솔더링을 하는 장치로서 솔더볼이 공급된 이후에 기판에 솔더볼을 접합하는 역할을 한다.
레이저 솔더링은 레이저빔의 열원의 열에너지가 솔더 부분에 비접촉 방식으로 가해지고 흡수된 열에너지로 인하여 솔더를 녹임으로써 접합하는 원리를 가지고 있다.
레이저빔에 의한 솔더링의 중요한 장점은 작업목표 지점에 정확하게 조준할 수 있으며 주변 부품에 열에 의한 손실을 최소화시켜주는데 있다.
기판(S) 내에 플럭스와 솔더볼이 적층되어 있는 위치에 레이저 유닛(170)에 의하여 레이저를 쏘아주게 되면 플럭스와 솔더볼이 용융되어 접합이 이루어진다.
레이저 유닛(170)은 기판(S)과 간격을 유지하면서 조사되기 위하여 구동부(171)를 구비할 수 있다. 따라서 구동부(171)로 기판(S)과 레이저 사이의 상, 하로 위치조절이 가능하여 적절한 거리에서 솔더볼과 기판(S)의 접합이 이루어질 수 있게 레이저가 조사될 수 있다.
센서유닛(180)은 레이저 유닛(170)의 외측 및 기판(S)의 상측에 적절한 간격을 두어 배치될 수 있다. 이로 인해, 기판(S)에 레이저를 조사하는 레이저 유닛(170)과 연계하여 동시 또는 순차로 리볼링 작업의 진행하여 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 센서유닛(180)은 기판(S)에 로딩된 솔더볼에 레이저 유닛(170)에 의한 레이저가 조사되는 경우에, 리볼링이 이루어지는 시점 등의 솔더볼의 상태정보를 모티터링하고 이를 레이저 유닛(170)에 전달하는 역할을 한다.
또한, 솔더볼이 레이저 유닛(170)의 레이저에 의해 녹는 시점과 솔더볼의 이미지를 실시간으로 측정하면서 이를 레이저 유닛(170)에게 전달하여 레이저를 어느 시점 이후에 멈추는(cut off) 역할을 할 수 있게 한다.
인쇄 회로 기판(PCB)은 특성상 고집적, 고밀도 및 멀티레이어 PCB로서, 유실 볼이 발생할 수 있는 각각의 위치 별 기판의 패턴이 상이하고, 이에 따른 패턴의 성질에 따른 레이저의 출력량을 조절해서 리볼링을 하여야 한다. 따라서, 솔더볼의 녹는 시점을 실시간으로 측정하지 않는다면, 기판(S)마다 레이저 유닛(170)의 설정을 다시 하여야 하는 번거로움이 있다. 이에 본 발명의 센서유닛(180)에서 상기와 같이 이를 보완하고 효율적인 공정이 이루어지게 할 수 있다.
센서유닛(180)은 이러한 기판의 패턴을 분석하는 작업을 자동적으로 구현되게 하는 장치로 이미 세팅된 패턴을 인식하고 레이저 유닛(170)로 전달하는 구성을 가질 수 있다.
센서유닛(180)은 2.0~2.5㎛의 적외선 파장을 갖는 검측광이 방출될 수 있으며, 100~600℃의 온도범위를 측정할 수 있다. 실시예에서는 2.3㎛의 파장을 사용하고 있는 센서유닛(180)을 나타내고 있으며, 검측광은 레이저를 이용할 수 있다.
센서유닛(180)은 기판(S)의 리볼링이 필요한 위치에 검측광을 방출하는 발광부(181)과 발광부(181)에서 방출된 검측광이 솔더볼에 반사되고 반사된 검측광을 검출하는 수광부(182) 및 검측광으로 감지한 정보를 조절유닛(190)로 전달하는 전송부(183)로 구성될 수 있다.
구체적으로 기판(S)의 상면에 솔더볼이 유실되거나 불량인 부분을 레이저로 조사하기 위해 기판(S)과 마주보는 면에 레이저를 투광할 수 있는 발광부(181)가 설치될 수 있다. 그리고 발광부(181)에서 투광되는 광이 검측하고자 하는 물체인 기판(S)의 솔더볼에 반사되어 수광부(182)에서 정보를 인식할 수 있다. 설치되는 레이저의 발광부(181) 및 수광부(182)는 복수개로 구성될 수 있다.
발광부(181)에서 기판(S)과 솔더볼의 접합부분에 레이저를 발하고 수광부(182)에서 수신함으로써 기판(S)에 로딩된 솔더볼의 녹는 정도을 측정하여 이에 대한 정보를 획득할 수 있다. 발광부(181) 및 수광부(182)의 상호작용 및 기존에 센서유닛(180)에서 세팅되어 있는 정보와의 교환을 통해 기판(S)의 패턴을 선별할 수도 있다.
센서유닛(180)은 레이저를 발광하여 확인된 솔더볼의 온도 및 솔더볼의 이미지를 확인할 수 있으며, 실시간으로 또는 이미 확인된 패턴의 정보를 케이블을 통하여 조절유닛(190) 또는 레이저 유닛(170)로 전달하기 위하여 전송부(183)가 구성될 수 있다. 전송부(183)로 설치된 케이블을 일 실시예에 따라 조절유닛(190)의 조절 연결부(191)로 연결시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서유닛(180)과 조절유닛(190)의 연결관계를 나타낸 개념도이다.
조절유닛(190)은 센서유닛(180)과 레이저 유닛(170)의 사이에 배치될 수 있다. 이로 인해, 기판(S)의 패턴을 분석하는 센서유닛(180)과 기판(S)에 레이저를 조사하는 레이저 유닛(170)을 연계하여 동시 또는 순차로 리볼링 작업의 진행하여 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
조절유닛(190)의 위치 설정에 대해 따로 도시하고 있지 않지만, 센서유닛(180)과 레이저 유닛(170)이 서로 상호 연결 될 수 있는 위치의 어느 곳에 배치될 수 있으며 케이블의 길이에 따라 외부에 설치될 수도 있다.
즉, 조절유닛(190)의 일단에는 센서유닛(180)과 연결되는 케이블을 수용할 수 있는 조절 연결부(191)을 구비하여 센서유닛(180)에서 감지한 정보를 수용하고, 타단에는 레이저 유닛(170)과 연결되어, 감지한 정보에 의해 솔더볼에 조사될 레이저의 데이터를 레이저 유닛(170)로 전달할 수 있다.
조절유닛(190)은 온도센서를 구비하여 레이저 유닛(170)에서 기판(S)과 솔더볼을 융합하기 위해 조사되는 레이저의 출력 및 조사기간을 조절하는 역할을 할 수 있다.
구체적으로, 기판(S) 내의 솔더볼의 녹는 시점을 전송부(183)을 통하여 조절유닛(190)에게 전달하고, 기판(S)의 종류에 따라 레이저 유닛(170)의 레이저를 멈추는 시기를 조절할 수 있으며 레이저의 적정 온도를 선별하여 설정하고 전달할 수 있다.
조절유닛(190)은 이미 센서유닛(180)에서 실시간으로 솔더볼의 녹는 시점을 인식하여 바로 레이저에서 조사하는 온도를 설정하므로, 기존의 경우처럼 다양한 기판(S)의 패턴을 정의하기 위하여 많은 시간과 노력을 줄일 수 있으며 효율적인 자동화 공정을 수행할 수 있다.
조절유닛(190)의 온도조절이 가능한 범위는 레이저 유닛(170)에 따라 다양하게 형성될 수 있으며, 적어도 50~1800℃의 측정범위를 가질 수 있는 것이 바람직하며, 반응시간은 1ms로 즉각적인 인라인 공정을 수행할 수 있도록 할 수 있다.
또한 조절유닛(190)은 이미 사전 세팅된 출력 및 조사기간으로 레이저 유닛(170)에서 기판(S)에 로딩된 솔더볼에 레이저를 조사할 수 있다. 이는 레이저 유닛(170)에서 리볼링이 필요한 위치의 솔더볼에 레이저를 조사할 때 실시간으로 피드백조절을 하는 것 외에 기판(S)의 패턴에 따른 솔더볼을 알맞게 녹이는 출력 및 조사기간을 경험에 의한 축적된 데이터를 이용하여 조사하는 방법이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 패턴별에 따른 레이저 유닛에서 조사되는 레이저의 시간과 온도 그래프이다.
도 5에 따르면, 기판의 패턴은 싱글 패턴, 크로스 패턴 및 매트릭스 패턴으로 분류할 수 있으며, 이에 따라서 레이저 유닛(170)에서 기판의 솔더볼의 융합시키기 위한 지속 시간을 다르게 설정하여 레이저를 조사할 수 있다.
싱글패턴의 기판의 경우에 레이저 유닛(170)에서 레이저가 조사되는 시간은 가장 적게, 그 시간에 도달하는 레이저의 온도는 큰 폭으로 상승하면서 조사가 이루어지게 된다. 이외의 크로스 패턴의 기판과 매트릭스 패턴의 기판의 경우에 각각 다른 조사기간 및 컷오프(cut off)에 도달시 조사되는 레이저의 온도가 상이함을 실시예에서 보여준다.
즉, 상기와 같은 기판(S)의 다양한 패턴별로 솔더볼의 크기도 다양하게 설정되어 있고 이에 따른 기판(S)과 솔더볼의 융합시 조사되는 출력 및 조사기간이 다르기 때문에 본 발명은 이를 실시간으로 감지하는 센서유닛(180)을 구비하여 기존의 번거로움을 해결하였다. 따라서, 기판(S)과 솔더볼의 접합을 지나친 레이저의 조사로 기판(S)이 손상되거나 솔더볼이 잘못 융합되는 등의 오류를 해결하였고 세팅작업을 설정하여 온도의 출력 및 기간을 자동적으로 이루어지게 할 수 있도록 하였다.
이하 레이저 유닛(170), 센서유닛(180) 및 조절유닛(190)에서 리볼링을 수행하는 과정에 대해 살펴본다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리볼링이 이루어지는 순서도이다.
기판(S) 상 리볼링이 필요한 위치를 검출하는 단계가 진행된다.(S10)
기판(S) 내에 솔더볼이 유실되거나 이탈된 경우, 리볼링이 필요한 위치에 플럭스가 도포되고 그 위에 솔더볼이 적층된 기판(S)이 이송되어 레이저 유닛(170) 및 센서유닛(180)의 하부에 위치할 수 있다.
그리고 레이저 유닛(170)에서 기판(S) 내에 로딩된 솔더볼로 레이저를 조사하는 단계가 진행된다.(S20)
레이저 유닛(170)에서 리볼링이 필요한 위치에 레이저를 조사하여 기판(S) 내에 로딩되어 있는 솔더볼을 녹일 수 있다.
그리고 레이저 유닛(170)에 의해 레이저가 조사되는 솔더볼의 상태정보를 센서유닛(180)에서 모니터링하는 단계를 수행할 수 있다.(S30)
PCB기판의 경우에 1000개 이상의 볼과 그에 상응하는 패턴이 존재하기 때문에 기판(S)마다 솔더볼이 다양하고 이에 따른 다양한 솔더볼의 녹는 시점을 센서유닛(180)로 인하여 실시간 확인하는 과정이 필요하다.
그 외에도 기판 패턴에 따른 다양한 솔더볼의 녹는 시점을 이미 세팅하고 이러한 세팅된 출력값을 통하여 레이저를 조사하여 안착된 기판(S)의 솔더볼을 녹여 리볼링을 이룰 수도 있다.
그리고 센서유닛(180)에서 실시간으로 솔더볼의 상태정보를 조절유닛(190)로 전달하거나 이미 인식한 패턴을 조절유닛(190)로 전달하는 단계를 수행할 수 있다.(S40)
조절유닛(190)은 센서유닛(180)과 레이저 유닛(170)의 사이에 위치하고, 센서유닛(180)에서 확인한 솔더볼의 상태정보에 따른 레이저 유닛(170)의 출력 및 조사기간을 설정하여 레이저 유닛(170)에 전달하는 과정을 수행할 수 있다.(S50)
실시간으로 레이저 유닛(170)의 레이저의 출력 및 조사기간 등을 설정하기 때문에 딜레이 없이 반응이 가능하며, 조절유닛(190)의 제어부에는 기판(S)과 솔더볼의 패턴 별로 다양한 적정 온도가 이미 세팅되어 있는 경우에는 실시간 설정없이 레이저 유닛(170)의 레이저의 수준을 알려줄 수 있다.
각 (S20) 내지 (S50)의 단계는 솔더볼이 기판에 녹아 용융되기 전까지 실시간으로 지속적으로 반복되는 피드백 작용을 보여준다.
마지막으로 레이저 유닛(170)은 센서유닛(180)에서 전달된 적정 출력 및 조사 기간에 맞춰서 레이저를 조사하여 상기 기판 내에 솔더볼이 용융 접합되도록 하는 단계를 수행할 수 있다.(S60)
결국, 레이저를 기판과 솔더볼이 접합되어 있는 부분에 쏘아주게 되면 그 사이의 솔더볼 및 플럭스가 서로 용융되면서 접합되며 전 공정이 마무리된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
S: 기판
110: 지지프레임 120: 이송 유닛
130: 스테이지 유닛 140: 비전 유닛
150: 접착제 공급유닛 160: 리볼링 유닛
170: 레이저 유닛 171: 구동부
180: 센서유닛 181: 발광부
182: 수광부 183: 전송부
190: 조절유닛 191: 조절 연결부
110: 지지프레임 120: 이송 유닛
130: 스테이지 유닛 140: 비전 유닛
150: 접착제 공급유닛 160: 리볼링 유닛
170: 레이저 유닛 171: 구동부
180: 센서유닛 181: 발광부
182: 수광부 183: 전송부
190: 조절유닛 191: 조절 연결부
Claims (15)
- 기판이 안착되는 스테이지 유닛;
상기 스테이지 유닛의 상기 기판을 검사하고, 상기 기판의 솔더볼의 솔더링 상태를 검출하는 비전 유닛;
상기 비전 유닛에 의해 검출된 솔더볼이 필요한 위치에 플럭스를 도포하는 접착체 공급유닛;
상기 접착제 공급유닛에 의하여 플럭스가 도포된 위치에 솔더볼을 로딩하는 리볼링 유닛;
상기 플럭스 상에 적층된 상기 솔더볼이 기판 내에 용융 접합되도록 상기 솔더볼에 레이저를 조사하는 레이저 유닛;
상기 레이저 유닛에 의해 레이저가 조사되는 솔더볼의 상태정보를 모니터링하는 센서유닛; 및
상기 센서유닛에서 모니터링된 정보를 이용하여 상기 레이저 유닛의 레이저의 출력 또는 조사기간을 제어하는 조절유닛을 포함하고,
상기 조절유닛의 일단에는 상기 센서유닛과 연결되는 케이블을 수용할 수 있는 조절 연결부를 구비하여 상기 센서유닛에서 감지한 정보를 수용하고, 타단에는 상기 레이저 유닛과 연결되어, 상기 감지한 정보에 의해 솔더볼에 조사될 레이저의 데이터를 상기 레이저 유닛으로 전달하는 것을 특징으로 하는 반도체 리볼링 장치. - 제 1항에 있어서,
지지 프레임; 및
상기 지지 프레임에 연결되고 솔더링 공정에서 결함이 검출되어 리볼링이 필요한 기판을 선택적으로 상기 스테이지 유닛으로 옮기는 이송유닛을 더 포함하는 반도체 리볼링 장치. - 제 1항에 있어서, 상기 센서유닛은
레이저가 조사되고 상기 솔더볼의 온도 또는 상기 솔더볼의 이미지를 실시간으로 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 리볼링 장치. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 레이저 유닛은 기판에서 리볼링이 필요한 위치에 조사가 가능하도록 이동할 수 있는 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 리볼링 장치. - 제 3항에 있어서,
상기 센서유닛은 검측광을 방출하는 발광부;
상기 발광부에서 방출된 상기 검측광이 솔더볼에 반사된 광을 검출하는 수광부; 및
상기 검측광으로 검출한 정보를 상기 조절유닛으로 전달하는 전송부를 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 리볼링 장치. - 제 6항에 있어서, 상기 센서유닛은
2.0~2.5㎛의 파장을 갖는 검측광이 방출되며,
100~600℃의 온도범위를 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 리볼링 장치. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 조절유닛에 의하여 사전 세팅된 출력 또는 조사기간으로 상기 레이저 유닛에서 상기 기판에 로딩된 솔더볼에 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 반도체 리볼링 장치. - 레이저 유닛;
상기 레이저 유닛에 인접하게 배치되며, 레이저가 조사되는 솔더볼의 온도 또는 상기 솔더볼의 이미지를 실시간으로 측정하는 센서유닛; 및
상기 센서유닛에서 모니터링된 정보를 이용하여 상기 레이저 유닛의 레이저의 출력 또는 조사기간을 제어하는 조절유닛을 포함하고,
상기 조절유닛의 일단에는 상기 센서유닛과 연결되는 케이블을 수용할 수 있는 조절 연결부를 구비하여 상기 센서유닛에서 감지한 정보를 수용하고, 타단에는 상기 레이저 유닛과 연결되어, 상기 감지한 정보에 의해 솔더볼에 조사될 레이저의 데이터를 상기 레이저 유닛으로 전달하는 것을 특징으로 하는 반도체 리볼링 장치. - 제 10항에 있어서,
상기 센서유닛은 검측광을 방출하는 발광부, 상기 발광부에서 방출된 검측광이 솔더볼에 반사된 광을 검출하는 수광부 및 상기 검측광으로 검출한 정보를 상기 조절유닛으로 전달하는 전송부를 포함하며 구비되고,
상기 센서유닛은 2.0~2.5㎛의 파장을 갖는 검측광이 방출되며, 100~600℃의 온도범위를 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 리볼링 장치. - 기판 상 리볼링이 필요한 위치를 검출하는 단계;
레이저 유닛에서 상기 기판 내에 솔더볼에 레이저를 조사하는 단계;
상기 레이저 유닛에 의해 레이저가 조사되는 솔더볼의 상태정보를 센서유닛에서 모니터링하는 단계;
상기 센서유닛에서 검출된 상기 솔더볼의 상태정보를 조절유닛으로 전달하는 단계;
상기 조절유닛에서 상기 모니터링된 정보를 이용하여 상기 레이저 유닛의 레이저의 출력 또는 조사기간을 제어하는 단계; 및
상기 레이저 유닛에서 기판 내에 솔더볼이 용융 접합되도록 레이저를 조사하는 단계를 포함하고,
상기 조절유닛의 일단에는 상기 센서유닛과 연결되는 케이블을 수용할 수 있는 조절 연결부를 구비하여 상기 센서유닛에서 감지한 정보를 수용하고, 타단에는 상기 레이저 유닛과 연결되어, 상기 감지한 정보에 의해 솔더볼에 조사될 레이저의 데이터를 상기 레이저 유닛으로 전달하는 것을 특징으로 하는 반도체 리볼링 방법. - 제 12항에 있어서,
상기 센서유닛에서 모니터링하는 단계에서,
상기 센서유닛은 2.0~2.5㎛의 파장을 갖는 검측광이 방출되며, 100~600℃의 온도범위를 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 리볼링 방법. - 제 12항에 있어서,
상기 센서유닛에서 모니터링하는 단계에서,
레이저가 조사되고 상기 솔더볼의 온도 또는 상기 솔더볼의 이미지를 실시간으로 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 리볼링 방법. - 제 12항에 있어서,
상기 레이저 유닛에서 레이저를 조사하는 단계에서,
상기 조절 유닛에서 상기 레이저 유닛의 레이저의 출력 및 조사기간을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 리볼링 방법.
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| KR20120070701A (ko) * | 2010-12-22 | 2012-07-02 | (주)유비텔레콤 | 리볼링 공정 |
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2013
- 2013-08-20 KR KR1020130098299A patent/KR101528587B1/ko active IP Right Grant
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