KR19980085415A - 탄성력을 갖는 핀 압착판을 구비한 플럭스 도포 장치 - Google Patents

Abstract

점착에 의해 플럭스를 이동시켜 도포하기 위한 트랜스퍼 핀, 복수의 트랜스퍼 핀이 결합되는 핀 안내판, 트랜스퍼 핀의 상부에 설치되며 탄성력을 갖는 핀 압착판, 및

상기 핀 압착판의 상부에 부착되는 고정판을 포함하는 것을 특징으로 하는 플럭스 도포 장치를 제공함으로써, 인쇄회로기판의 평탄도가 좋지 않을 경우에도 플럭스 도포가 안정적으로 이루어질 수 있도록 하여 제품 수율을 향상시키고, 종래의 플럭스 도포 장치보다 구조가 간단해져 제작과 유지, 및 관리가 용이하며, 트랜스퍼 핀의 배열과 수를 조정하는 것이 용이하기 때문에 다양한 종류의 볼 그리드 어레이 패키지 제조에 사용되어질 수 있는 효과가 있다.

Description

탄성력을 갖는 핀 압착판을 구비한 플럭스 도포 장치.

본 발명은 솔더 볼(solder ball) 부착 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 솔더 볼 부착 장치에서 기판상에 솔더 볼의 부착에 사용되는 플럭스(flux)를 도포하기 위한 플럭스 도포 장치에 관한 것이다.

최근에는 패키지의 외부 접속 단자를 솔더 볼로 구성하고, 철 합금이나 구리 합금의 리드 프레임 대신에 비티 레진(Bismaleimide Traizine Resin) 계열의 인쇄회로기판을 사용하는 볼 그리드 어레이 패키지가 많이 사용되고 있다. 볼 그리드 어레이 패키지 제조 공정은 소정의 회로패턴이 형성되어 있는 인쇄회로기판상에 반도체 칩을 실장시키는 다이 실장 공정, 반도체 칩의 본딩패드와 인쇄회로기판의 접속 패드를 전기적으로 연결하는 전기적 연결 공정, 반도체 칩을 외부 환경으로부터 보호하기 위하여 성형 수지로 봉지하는 성형 공정, 및 테스트 공정을 포함하고 있다.

솔더 볼 부착 공정은 보통 인쇄회로기판을 이송하기 위한 로더와 언로더, 플럭스를 도포하기 위한 플럭스 도포 장치, 외부 접속 단자인 솔더 볼 부착을 위한 솔더 볼 부착 장치, 및 솔더 볼 부착의 불량/양호 상태를 검사하기 위한 검사 장치 등을 이용하고 있다. 여기서, 플럭스 도포 장치는 스크린 프린팅(screen printing) 방법과 핀 도팅(pin dotting) 방법 등이 적용되고 있다. 플럭스는 솔더 볼이 접합될 부분을 깨끗하게 하고, 솔더링 정합이 이루어지는 고온에서도 접합부에 산화물이 생기는 것을 방지하는 역할을 한다. 플럭스로는 송진에서 추출한 로진(rosin)을 사용하는 로진 플럭스와 수용성 플럭스가 사용될 수 있다.

도 1은 종래 플럭스 도포 장치의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 플럭스 도포 장치(70)는 인쇄회로기판의 솔더 볼 부착에 사용되는 부분에 플럭스를 도포하기 위한 복수의 트랜스퍼 핀(75)이, 그 트랜스퍼 핀(75)들을 고정시켜 안내하는 핀 안내판(74)에 결합되어 있고, 복수의 트랜스퍼 핀(75)의 상단과 접촉되어 압력을 가하도록 실리콘 패드(76)가 핀 안내판의 상부에 결합되어 있으며, 실리콘 패드(76)의 상부에 덮개(73)가 결합되어 밀폐 공간(77)이 형성되어 있고, 덮개(73)가 포스트(72)에 의해 고정 베이스(71)에 결합되어 있으며, 덮개(73)는 중앙부에 형성된 관통구멍에 공기(78)를 소정의 압력으로 공급시켜주기 위하여 공기 주입관(84)이 결합되어 있는 구조를 갖고 있다.

도 2는 종래 기술에 따른 플럭스 도포 장치에 의해 인쇄회로기판에 플럭스가 도포되고 있는 상태를 나타낸 단면도이다.

도 2를 참조하면, 공기(78)의 압력에 의해 실리콘 패드(76)가 트랜스퍼 핀(75a,75b)을 눌러주게 되면 트랜스퍼 핀(75a,75b)의 하단에 묻어있는 플럭스(83)가 인쇄회로기판(80)의 볼 패드(81)에 도포된다. 그런데, 어느 정도 휨(warpage)이 발생된 인쇄회로기판(80)에 플럭스(83) 도포가 진행되면 도 2와 같은 상태가 된다. 즉, 플럭스(83)를 도팅(dotting)할 때 인쇄회로기판(80)의 측단부의 상단보다 중앙부의 상단이 a 만큼 높은 상태가 되기 때문에, 중앙부에 위치하는 트랜스퍼 핀(75a)에 의해 볼 패드(81)에는 정상적으로 플럭스(83)를 도포하게 되나, 가장자리에 위치하는 트랜스퍼 핀(75b)은 볼 패드(81)와 이격되며, 이 트랜스퍼 핀(75)이 실리콘 패드(76)에 의해 힘을 받더라도 중앙부에 위치하는 트랜스퍼 핀(75a) 때문에 볼 패드(81)에는 도팅이 되지 않는 경우가 발생될 수 있다.

종래의 플럭스 도포 장치는 인쇄회로기판의 휨, 평탄도의 변화에 따른 플럭스 도포 불량을 발생시킬 수 있다. 플럭스 도포 불량은 솔더 볼 부착 공정에서의 수율에 영향을 미치게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 인쇄회로기판의 평탄도의 변화가 발생되더라도 정해진 위치에 플럭스를 도포할 수 있도록 하는 플럭스 도포 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 플럭스 도포 장치의 단면도.

도 2는 종래 기술에 따른 플럭스 도포 장치에 의해 인쇄회로기판에 플럭스가 도포되고 있는 상태를 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 플럭스 도포 장치의 일 실시예를 나타낸 단면도.

도 4와 도 5는 본 발명에 따른 플럭스 도포 장치에 의해 인쇄회로기판에 플럭스를 도포하는 공정도.

도 6은 본 발명에 따른 플럭스 도포 장치를 이용하여 휨(warpage)이 발생된 인쇄회로기판에 플럭스가 도포되고 있는 상태를 나타낸 단면도.

도 7내지 도 9는 본 발명에 따른 플럭스 도포 장치의 핀 압착판을 형성하는 공정도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10,70 : 플럭스 도포 장치11,71 : 고정 베이스

12,72 : 포스트(post)20 : 플럭스 어셈블리(flux assembly)

21 : 고정판22 : 핀 압착판

23 : 소프트 패드24,74 : 핀 안내판

25,75 : 트랜스퍼 핀26,83 : 관통구멍

27,79 : 고정 볼트30,80 : 인쇄회로기판

31,81 : 볼 패드32,82 : 솔더 레지스트

33,83 : 플럭스(flux)41 : 사출 상금형

42 : 사출 하금형43 : 패드 형성핀

44 : 패드 형성홈73 : 덮개

76 : 실리콘 패드77 : 밀폐 공간

78 : 공기84 : 공기 주입관

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플럭스 도포 장치는 점착에 의해 플럭스를 이동시켜 도포하기 위한 트랜스퍼 핀, 복수의 트랜스퍼 핀이 결합되는 핀 안내판, 트랜스퍼 핀의 상부에 설치되며 탄성력을 갖는 핀 압착판, 및 핀 압착판의 상부에 부착되는 고정판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 플럭스 도포 장치를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명에 따른 플럭스 도포 장치의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.

도 3을 참조하면, 트랜스퍼 핀(25)은 점착에 의해 플럭스를 이동시켜 도포하는 수단으로서 상부의 크기가 다른 부분의 크기보다 크도록 되어 있다. 트랜스퍼 핀(25)은 핀 안내판(24)에 탈착이 가능하도록 핀 안내판(24)의 관통구멍(26)에 삽입되어 그 관통구멍(26)에 의해 안내되도록 결합된다. 보통, 동시에 여러 부분에 플럭스를 도포하기 위해 복수의 트랜스퍼 핀(25)이 핀 안내판(24)의 관통구멍(26)에 삽입된다. 각 트랜스퍼 핀(25)의 상부에는 그에 대응되어 탄성력을 갖는 핀 압착판(22)의 소프트 패드(23)가 접촉된다. 이때, 소프트 패드(23)를 포함하는 핀 압착판(22)은 재질이 탄성력을 갖는 실리콘(silicone)과 같은 것으로 되어있다. 소프트 패드(23)는 독립적으로 탄성력을 갖도록 평판 형상을 갖는 핀 압착판(22)의 하면으로부터 하방으로 돌출된 형태이다. 별도의 탄성체로 소프트 패드(23)를 형성시켜주어도 무방하다. 그리고, 탄성력의 효과가 더욱 크도록 소프트 패드(23)는 하면의 크기가 그와 접촉되는 면인 트랜스퍼 핀(25)의 상면 크기보다는 크도록 되어 있다. 핀 압착판(22)은 상부의 고정판(21)에 부착된다. 이 고정판(21)과 핀 안내판(24)은 가장자리 부분에 고정수단, 예컨대 고정 볼트(27)로 체결되어 있어서, 고정판(21)과 핀 안내판(24)은 결합과 분리가 가능하여 트랜스퍼 핀(25)의 수를 필요에 따라 조정할 수 있다.

트랜스퍼 핀(25), 핀 안내판(24), 핀 압착판(22), 및 고정판(21)의 결합체를 플럭스 어셈블리(flux assembly;20)라 한다. 트랜스퍼 핀(25)의 하단이 소정의 압력을 받으면, 트랜스퍼 핀(25)은 소프트 패드(23)의 탄성력에 의해 고정판(21) 가까이까지 상승이 가능하다. 트랜스퍼 핀(25)의 하단에 작용하는 압력이 제거되면, 복원력에 의해 소프트 패드(23)는 원래의 형상으로 복원된다. 고정판(21)의 상부는 포스트(post;12)로 고정 베이스(11)에 결합된다.

도 4와 도 5는 본 발명에 따른 플럭스 도포 장치에 의해 인쇄회로기판에 플럭스를 도포하는 공정도이다.

도 4와 도 5를 참조하면, 플럭스(33)를 도포하기 위한 인쇄회로기판(30)의 상부에 플럭스 어셈블리(20)가 위치하고 있다. 이 플럭스 어셈블리(20)는 이미 트랜스퍼 핀(25)의 말단부에 플럭스(33)가 묻어있는 상태이다. 인쇄회로기판(30)의 상부는 그 인쇄회로기판(30)을 보호하기 위한 솔더 레지스트(solder resist;32)가 덮혀지지 않은 솔더 볼의 부착을 위한 영역인 볼 패드(31)가 있으며, 이 볼 패드(31)에 플럭스(33)가 도포된다. 각 볼 패드(31)에 정확하게 도포할 수 있도록 트랜스퍼 핀(25)과 볼 패드(31)는 위치 정렬된 상태에서 플럭스 도포가 진행된다. 위치 정렬이 된 상태에서 도 5에서와 같이 플럭스 어셈블리(20)가 인쇄회로기판(30)을 향하여 하강되면, 트랜스퍼 핀(25)의 말단이 인쇄회로기판(30)의 볼 패드(31)에 접촉되면서 플럭스(33)가 볼 패드(31) 상면에 도포된다. 플럭스 어셈블리(20)가 하강할 때, 핀 압착판(22)의 소프트 패드(23)가 탄성력에 의해 충격을 흡수하여준다. 플럭스 어셈블리(20)가 상방향으로 움직이면 복원력에 의해 소프트 패드(23)는 최초의 형상으로 돌아온다. 따라서, 트랜스퍼 핀(25)도 원래의 위치로 복원된다. 만일, 인쇄회로기판(30)의 평탄도가 좋지 않아 볼 패드(31)들이 수평이 맞지 않은 상태에서도 탄성력에 의해 상위에 있는 볼 패드(31)를 도팅하는 트랜스퍼 핀(25)이 상방향으로 상승될 수 있기 때문에 하위에 위치한 볼 패드(31)에도 도팅이 이루어질 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 플럭스 도포 장치를 이용해 휨이 발생된 인쇄회로기판에 플럭스가 도포되고 있는 상태를 나타낸 단면도이다.

도 6을 참조하여 휨이 발생된 인쇄회로기판(30)에 플럭스(33)가 도포되는 동작을 설명하면 다음과 같다. 인쇄회로기판(30)은 휨이 발생하여 중앙부와 가장자리가 a만큼의 위치 차이가 발생하여 볼 패드들(31a,31b)간에 수평이 이루어지지 않고 있다. 플럭스 어셈블리(20)가 플럭스 도포를 위해 하강되면, 중앙부에 위치한 트랜스퍼 핀(25a)은 소프트 패드(33a)의 탄성력에 의해 상방향으로 a만큼 상승하게 된다. 가장자리의 트랜스퍼 핀(25b)이 볼 패드(31b)와 접촉된 상태에서 플럭스 어셈블리(20)가 상승하게 되면, 플럭스(33)가 인쇄회로기판(30)의 휨에 무관하게 볼 패드(31b)에 도포된다. 인쇄회로기판(30)에 휨이 발생하여 각 볼 패드(31a,31b)의 수평이 맞지 않아도 플럭스(33)의 도포에는 문제가 없게 된다. 인쇄회로기판(30)의 휨을 포함하여 평탄도의 변화가 발생한 상태에서도 볼 패드(31a,31b)에 플럭스 도포가 가능하다.

도 7내지 도 9는 본 발명에 따른 플럭스 도포 장치의 핀 압착판을 형성하는 공정도이다.

도 7내지 도 9를 참조하면, 핀 압착판의 탄성력을 갖는 소프트 패드(23)는 실리콘 재질이며 평판 형태인 핀 압착판(22)을 사출 상금형(41)과 사출 하금형(42)의 사이에 위치시킨 다음에 사출 상금형(41)과 사출 하금형(42)을 정합시켜 핀 압착판(22)을 열압착하여 형성시킬 수 있다. 사출 상금형(41)에 형성된 패드 형성핀(43)과 사출 하금형(42)에 형성된 패드 형성홈(44)이 핀 압착판(22)을 사이에 두고 정합됨으로써 소프트 패드(23)가 형성될 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 따른 플럭스 도포 장치에 따르면, 각각의 소프트 패드가 독립적으로 탄성을 갖고 있기 때문에 인쇄회로기판의 평탄도가 좋지 않을 경우에도 플럭스 도포가 안정적으로 이루어질 수 있다. 따라서, 제품 수율의 향상을 가져올 수 있다. 또한, 공기를 주입하기 위한 수단들이 필요없기 때문에 종래의 플럭스 도포 장치보다 구조가 간단해진다. 따라서, 제작과 유지, 및 관리가 용이해진다. 더욱이, 트랜스퍼 핀의 배열과 수를 조정하는 것이 용이하기 때문에 다양한 종류의 볼 그리드 어레이 패키지 제조에 사용되어질 수 있다.

Claims (9)

1. 점착에 의해 플럭스를 이동시켜 도포하기 위한 트랜스퍼 핀;

   복수의 상기 트랜스퍼 핀이 결합되는 핀 안내판;

   상기 트랜스퍼 핀의 상부에 설치되며, 탄성력을 갖는 핀 압착판; 및

   상기 핀 압착판의 상부에 부착되는 고정판;

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 플럭스 도포 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 핀 압착판은 독립적으로 탄성력을 갖는 복수의 소프트 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 플럭스 도포 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 소프트 패드는 상기 트랜스퍼 핀의 위치에 대응되도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 플럭스 도포 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 트랜스퍼 핀은 탈착이 가능하도록 핀 안내판의 관통구멍에 삽입되어 그 관통구멍에 의해 안내되고 상기 핀 압착판에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 플럭스 도포 장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 핀 압착판은 실리콘(silicone)인 것을 특징으로 하는 플럭스 도포 장치.
6. 제 2항에 있어서, 상기 소프트 패드는 상기 핀 압착판으로부터 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 플럭스 도포 장치.
7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 소프트 패드는 실리콘 재질이며 평판형상인 상기 핀 압착판을 사출 성형하여 돌출된 소프트 패드를 갖고 있으며, 상기 소프트 패드가 상기 트랜스퍼 핀의 상단과 접촉되는 것을 특징으로 하는 플럭스 도포 장치.
8. 제 1항에 있어서, 상기 핀 압착판과 상기 핀 안내판은 분리가 가능하도록 고정수단에 의해 기계적으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 플럭스 도포 장치.
9. 제 2항에 있어서, 상기 소프트 패드는 하면의 크기가 상기 트랜스퍼 핀의 상면크기보다 큰 것을 특징으로 하는 플럭스 도포 장치.