KR102059822B1

KR102059822B1 - 솔더 접합 장치

Info

Publication number: KR102059822B1
Application number: KR1020130128686A
Authority: KR
Inventors: 김동욱
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2013-10-28
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2019-12-27
Also published as: KR20150048518A

Abstract

솔더 접합 장치를 개시한다. 솔더 접합 장치는 전극 패드가 형성된 기판이 안착되는 스테이지, 스테이지의 상부에서 솔더볼을 고정시키는 솔더볼 홀더, 플럭스 필름을 고정시키며, 회동하여 플럭스 필름을 절단하는 커팅홀을 솔더볼 홀더의 하부에 배치하는 플럭스 필름 홀더 및 솔더볼을 흡착하며, 커팅홀을 향해 솔더볼을 가압하여 솔더볼과 플럭스 필름을 전극 패드로 배출시키는 니들부를 포함한다.

Description

솔더 접합 장치{APPARATUS FOR SOLDERING}

본 발명은 솔더 접합 장치에 관한 것이다.

집적 회로 패키지에서 솔더 범프를 형성하는 제조 공정은 패키지의 솔더 범프가 부착되는 패드의 위치에 플럭스를 도포한 후 솔더볼을 부착하여 리플로우 공정을 거침으로써 솔더 범프를 고정 부착하였다.

플럭스는 구리 또는 니켈과 같은 금속 재료로 이루어진 집적 회로의 단자부인 패드와 솔더볼이 표면에 생성되어 있는 금속 산화막을 제거하는 강한 산성을 포함하는 물질이다. 이러한 플럭스는 일반적인 전자 부품 또는 회로의 납땜에 사용되며 대부분의 솔더링 공정에 보편적으로 사용된다.

솔더볼을 접합하는 공정은 집적 회로 패키지의 패드 배열과 동일한 실장 장치로 솔더볼을 흡착하여 원하는 위치에 내려놓는 방식이 많이 사용된다. 솔더볼 접합 공정에서는 핀에 플럭스를 묻힌 후 패드로 전이시키고 플럭스가 묻은 패드에 솔더볼을 안착시킨다. 이때, 솔더 접합 공정에서는 패드의 간격이 미세한 경우 플럭스를 전이시키는 핀의 관리가 어려우며 공정 시간의 증가와 불량 발생률이 높아진다.

한국공개특허 제2004-0054283호

본 발명은 플럭스 필름을 이용하여 솔더를 접합하는 솔더 접합 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전극 패드가 형성된 기판이 안착되는 스테이지, 스테이지의 상부에서 솔더볼을 고정시키는 솔더볼 홀더, 플럭스 필름을 고정시키며, 회동하여 플럭스 필름을 절단하는 커팅홀을 솔더볼 홀더의 하부에 배치하는 플럭스 필름 홀더 및 솔더볼을 흡착하며, 커팅홀을 향해 솔더볼을 가압하여 솔더볼과 플럭스 필름을 전극 패드로 배출시키는 니들부를 포함하는 솔더 접합 장치를 제공한다.

솔더볼 홀더와 플럭스 필름 홀더가 체결되고, 내부에 니들부를 수납하는 하우징을 더 포함할 수 있다.

하우징의 내부에서 니들부와 결합하여 니들부를 상하로 이동시키는 구동부를 더 포함할 수 있다.

솔더볼 홀더는 하부에 솔더볼이 부착되며 니들부를 통과시키는 개구부를 포함할 수 있다.

개구부는 니들부가 통과하는 방향으로 절단된 단면에서 직경이 가변하여 형성될 수 있다.

플럭스 필름 홀더는 커팅홀의 가장자리가 솔더볼 홀더를 향해 돌출될 수 있다.

니들부에 흡입 압력을 제공하는 흡입부를 더 포함할 수 있다.

흡입부의 흡입 압력 생성을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 플럭스 필름을 이용하여 솔더를 접합하는 솔더 접합 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 접합 장치를 나타내는 도면.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 접합 장치의 작동 상태를 순차적으로 나타내는 도면들.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 접합 장치가 솔더볼을 전극 패드에 접합하는 동작을 나타내는 도면들.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 솔더 접합 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 접합 장치를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 접합 장치는 스테이지(110), 솔더볼 홀더(130), 플럭스 필름 홀더(140), 니들부(150), 하우징(160), 구동부(170), 흡입부(180) 및 제어부(190)를 포함한다.

여기서는 도 2 내지 도 5를 더 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 접합 장치를 상세하게 설명한다.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 접합 장치의 작동 상태를 순차적으로 나타내는 도면들이다.

도 2 내지 도 5를 더 참조하면, 스테이지(110)는 기판(50)을 상면에 안착된 기판(50)을 지지한다. 또한, 스테이지(110)는 기판(50)을 이송할 수 있다. 여기서 스테이지(110)는 기판(50)을 지지하기 위한 강도와 두께로 형성될 수 있다. 예를 들면, 스테이지(110)는 미리 설정된 두께의 금속으로 형성될 수 있다.

솔더볼 홀더(130)는 스테이지(110)의 상부에 솔더볼(60)을 고정시킨다. 여기서 솔더볼 홀더(130)는 솔더볼(60)을 고정시키기 위해 니들부(150)가 통과되는 개구부(132)를 포함할 수 있다. 개구부(132)는 니들부(150)과 통과하는 방향으로 절단된 단면에서 직경이 가변하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 개구부(132)는 솔더볼(60)이 부착되는 하부의 단면 직경이 니들부(150)가 삽입되는 상부의 단면 직경보다 크게 형성될 수 있다.

플럭스 필름 홀더(140)는 하우징(160)의 상부에서 플럭스 필름(120)을 고정시킬 수 있다. 또한, 플럭스 필름 홀더(140)는 회동하여 플럭스 필름(120)을 절단하는 커팅홀(146)을 솔더볼 홀더(130)의 하부에 배치할 수 있다. 여기서 플럭스 필름 홀더(140)는 솔더볼 홀더(130)의 면적에 상응하는 면적으로 형성될 수 있다.

또한, 플럭스 필름 홀더(140)는 회전 동작하기 위해 하우징(160)의 양측에 체결될 수 있다. 여기서 플럭스 필름 홀더(140)는 제1 체결핀(141) 및 제2 체결핀(142)과, 연결바(143)를 이용하여 하우징(160)의 양측에 체결될 수 있다. 이때, 제1 체결핀(141) 및 제2 체결핀(142)각각은 연결바(143) 및 플럭스 필름 홀더(140)가 회전 동작하도록 하우징(160) 및 플럭스 필름 홀더(140)에 삽입될 수 있다.

또한, 플럭스 필름 홀더(140)는 플럭스 필름(120)을 거치하는 거치대(144)를 포함할 수 있다. 거치대(144)는 플럭스 필름 홀더(140)의 양측단에 형성될 수 있다. 이때, 거치대(144)는 플럭스 필름 홀더(140)로부터 돌출되어 형성될 수 있다.

또한, 플럭스 필름 홀더(140)는 커팅홀(146)을 이용하여 플럭스 필름(120)을 절단할 수 있다. 여기서 플럭스 필름 홀더(140)는 커팅홀(146)의 가장 자리가 일방향으로 돌출되어 커팅날(148)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 플럭스 필름 홀더(140)는 커팅날(148)이 솔더볼 홀더(130)를 향해 돌출되어 형성될 수 있다.

니들부(150)는 솔더볼(60)을 흡착할 수 있다. 또한, 니들부(150)는 커팅홀(146)을 향해 솔더볼(60)을 가압하여 솔더볼(60)과 플럭스 필름(120)을 전극 패드(55)로 배출시킬 수 있다.

여기서 니들부(150)는 구동부(170)에 결합되어 하우징(160) 내에 수납될 수 있다. 또한, 니들부(150)는 기판(50)의 전극 패드(55)의 간격에 맞춰 구동부(170)에 결합될 수 있다. 이러한 니들부(150)는 구동부(170)에 의해 상하 이동하여 솔더볼 홀더(130)의 개구부(132)를 통과할 수 있다. 또한, 니들부(150)는 솔더볼(60)의 흡착을 위해 흡입 압력을 제공하는 흡입부(180)와 연결될 수 있다. 이를 위해 니들부(150)는 내부에 통공이 형성된 관으로 형성될 수 있다.

하우징(160)은 니들부(150) 및 구동부(170)를 수납할 수 있다. 또한, 하우징(160)은 솔더볼 홀더(130) 또는 플럭스 필름 홀더(140)의 상부에서 솔더볼 홀더(130) 또는 플럭스 필름 홀더(140)와 체결될 수 있다. 이러한 하우징(160)은 솔더볼 홀더(130) 또는 플럭스 필름 홀더(140)를 지지할 수 있다. 또한, 하우징(160)은 포스트를 이용하여 스테이지(110)의 상부에 배치될 수 있다.

구동부(170)는 니들부(150)를 상하로 이동시킨다. 여기서 구동부(170)는 니들부(150)와 결합하여 하우징(160) 내에 수납될 수 있다. 또한, 구동부(170)는 하우징(160) 내에서 상하로 이동하여 하면에 결합된 니들부(150)를 상하로 이동시킬 수 있다. 구동부(170)는 전원을 공급받아 상하로 이동할 수 있다. 또는, 구동부(170)는 흡입 압력 또는 공기 토출에 의한 힘을 공급받아 상하로 이동할 수 있다.

흡입부(180)는 니들부(150)에 흡입 압력을 제공할 수 있다. 여기서 흡입부(180)는 진공 또는 팬모터 구동을 이용하여 흡입 압력을 생성할 수 있다. 또한, 흡입부(180)는 연결관(182)을 통해 니들부(150)와 연결되어 흡입 압력을 제공할 수 있다. 이러한 흡입부(180)는 제어부(190)의 제어 신호에 따라 흡입 압력을 조정할 수 있다. 또한, 흡입부(180)는 제어부(190)의 제어 신호에 따라 흡입 압력의 생성을 중단할 수 있다.

제어부(190)는 흡입부(180)의 흡입 압력을 조절할 수 있다. 또한, 제어부(190)는 흡입부(180)의 흡입 압력 생성을 중단시킬 수 있다. 이를 위해 제어부(190)는 흡입부(180)에 흡입 압력 조절 또는 흡입 압력 생성 중지를 위한 제어 신호를 제공할 수 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 접합 장치가 솔더볼을 전극 패드에 접합하는 동작을 나타내는 도면들이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 접합 장치는 니들부(150)로 솔더볼(60)을 흡착하여 솔더볼 홀더(130)에 솔더볼(60)을 부착한다. 솔더 접합 장치는 플럭스 필름 홀더(140)로 솔더볼 홀더(130)의 하부에 플럭스 필름(120)을 배치한다. 또한, 솔더 접합 장치는 솔더볼 홀더(130) 및 플럭스 필름 홀더(140)를 기판(50)의 전극 패드(55) 상부에 배치한다.

솔더 접합 장치는 구동부(170)를 작동시켜 솔더볼 홀더(130)의 개구부(132)에 배치된 니들부(150)를 하부로 이동시킨다. 또한, 솔더 접합 장치는 커팅홀(146)을 향해 니들부(150)로 솔더볼(60)을 가압하여 솔더볼(60)과 플럭스 필름(120)을 전극 패드(55)로 배출시킨다. 이때, 플럭스 필름(120)은 커팅날(148)에 의해 솔더볼(60)에 상응하는 면적으로 절단된다. 솔더볼(60)은 플럭스 필름(120)을 이용하여 전극 패드(55)에 접합될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 접합 장치는 필름 형태의 플럭스를 이용하고, 플럭스 홀더를 이용하여 플럭스 필름을 고정시킨 후 플럭스 필름을 커팅하며 솔더볼로 플럭스 필름을 가압하여 전극 패드에 솔더볼을 접합시킬 수 있다. 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 접합 장치는 플럭스 뭉침 불량을 개선하고 별도의 플럭스 접합 공정을 제거하여 플럭스 설비 비용을 절감할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

50: 기판
55: 전극 패드
60: 솔더볼
110: 스테이지
120: 플럭스 필름
130: 솔더볼 홀더
132: 개구부
140: 플럭스 필름 홀더
141, 142: 체결핀
143: 연결바
144: 거치대
146: 커팅홀
148: 커팅날
150: 니들부
160: 하우징
170: 구동부
180: 흡입부
182: 연결관
190: 제어부

Claims

전극 패드가 형성된 기판이 안착되는 스테이지;
상기 스테이지의 상부에서 솔더볼을 고정시키는 솔더볼 홀더;
플럭스 필름을 고정시키며, 회동하여 상기 플럭스 필름을 절단하는 커팅홀을 상기 솔더볼 홀더의 하부에 배치하는 플럭스 필름 홀더; 및
상기 솔더볼을 흡착하며, 상기 커팅홀을 향해 상기 솔더볼을 가압하여 상기 솔더볼과 상기 플럭스 필름을 상기 전극 패드로 배출시키는 니들부;
를 포함하는 솔더 접합 장치.
제1항에 있어서,
상기 솔더볼 홀더와 상기 플럭스 필름 홀더가 체결되고, 내부에 상기 니들부를 수납하는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 접합 장치.
제2항에 있어서,
상기 하우징의 내부에서 상기 니들부와 결합하여 상기 니들부를 상하로 이동시키는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 접합 장치.
제1항에 있어서,
상기 솔더볼 홀더는 하부에 상기 솔더볼이 부착되며 상기 니들부를 통과시키는 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 접합 장치.
제4항에 있어서,
상기 개구부는 상기 니들부가 통과하는 방향으로 절단된 단면에서 직경이 가변하여 형성된 것을 특징으로 하는 솔더 접합 장치.
제1항에 있어서,
상기 플럭스 필름 홀더는 상기 커팅홀의 가장자리가 상기 솔더볼 홀더를 향해 돌출된 것을 특징으로 하는 솔더 접합 장치.
제1항에 있어서,
상기 니들부에 흡입 압력을 제공하는 흡입부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 접합 장치.
제7항에 있어서,
상기 흡입부의 흡입 압력 생성을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 접합 장치.