KR19990000030A - Solder Ball Flattening Unit in Ball Grid Array Package - Google Patents
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Abstract
본 발명은 볼 그리드 어레이 패키지(ball grid array package ; BGA)의 하부면에 전기적 연결수단으로 형성되어 있는 솔더 볼(solder ball)들의 높이를 일정하게 교정하기 위한 솔더 볼 평탄화 장치에 관한 것으로서, 복수 개의 볼 그리드 어레이 패키지가 수납되어 있는 트레이를 적층할 수 있는 로더부; 로더부의 트레이에 있는 볼 그리드 어레이 패키지를 이송할 수 있는 이송부; 로더부로 이송된 볼 그리드 어레이 패키지의 솔더 볼을 평탄화하기 위한 프레스부; 솔더 볼이 평탄화된 볼 그리드 어레이 패키지를 이송하여 빈트레이 수납할 수 있는 이송 수단을 구비하고 있는 언로더부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이 패키지의 솔더 볼 평탄화 장치를 제공하여 솔더 볼의 평탄도를 보증하고 실장시 볼 그리드 어레이 패키지의 신뢰성을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solder ball flattening apparatus for constantly correcting the height of solder balls formed by electrical connection means on a lower surface of a ball grid array package (BGA). A loader unit for stacking a tray in which a ball grid array package is accommodated; A transfer unit capable of transferring the ball grid array package in the tray of the loader unit; A press unit for planarizing solder balls of the ball grid array package transferred to the loader unit; An unloader unit having a conveying means for conveying a ball grid array package in which solder balls are flattened and accommodating bin trays; Providing a solder ball flattening device of the ball grid array package, characterized in that it comprises an advantage that can guarantee the flatness of the solder ball and increase the reliability of the ball grid array package when mounted.
Description
본 발명은 반도체 패키지의 솔더 볼(solder ball)을 평탄화하기 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 볼 그리드 어레이 패키지(ball grid array package ; BGA)의 하부면에 전기적 연결수단으로 형성되어 있는 솔더 볼들의 높이를 일정하게 교정하기 위한 솔더 볼 평탄화 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for planarizing a solder ball of a semiconductor package, and more particularly, a solder ball formed on the bottom surface of a ball grid array package (BGA) by electrical connection means. It relates to a solder ball planarization device for constantly correcting the height of the teeth.
볼 그리드 어레이 패키지에서 실장 단자로 사용되고 있는 솔더 볼은 반도체 패키지 조립공정에서 발생하는 인쇄회로기판의 휨과, 솔더 볼을 형성하는 리플로우(reflow) 공정에서 발생하는 솔더 볼들 간의 높이 차이로 인하여 완재품이된 반도체 패키지 상태에서 그 솔더 볼들의 평탄도에 문제가 발생되고 있다.The solder balls used as mounting terminals in the ball grid array package are finished due to the warpage of the printed circuit board during the semiconductor package assembly process and the height difference between the solder balls during the reflow process to form the solder balls. In this semiconductor package state, a problem arises in the flatness of the solder balls.
이와 같이 볼 그리드 어레이 패키지에서 솔더 볼이 평탄하게 형성되지 않는 원인으로는 인쇄회로기판이 프라스틱 재질로 되어 있어 열을 수반하는 공정을 진행할 때 인쇄회로기판이 열에 의하여 휘거나 모양이 변경되기 때문이다. 또한, 솔더 볼을 스크린 프린트하는 공정 및 리플로우 공정시 도포된 솔더 양의 차이로 인하여 서로 볼 크기가 다른 솔더 볼이 형성되는 경우가 발생한다.The reason why the solder balls are not formed flat in the ball grid array package is because the printed circuit board is made of plastic and the printed circuit board is bent or changed in shape by heat during the process involving heat. In addition, due to the difference in the amount of solder applied during the screen-printing process and the reflow process of the solder balls, solder balls having different ball sizes may be formed.
도 1은 반도체 칩(도면에 도시안됨)이 실장되어 전기적으로 연결된 인쇄회로기판(702)의 상부면은 성형수지(701)로 봉지되어 있고, 인쇄회로기판(702)의 하부면에는 솔더 볼(703)이 형성되어 있는 일반적인 볼 그리드 어레이 패키지(700를 나타내고 있다. 그리고, 인쇄회로기판(702)의 하부면에 형성된 솔더 볼(703)이 전술한 불량에 의하여 서로 다른 크기로 형성되어 있으며, 학대도에 나타낸 솔더 볼(703)의 높이를 각각 H1과 H2라 할 때 전술한 불량에 의하여 H1의 높이가 H2의 높이보다 높게 형성되어 있다. 이와 같이 솔더 볼(703)의 크기가 서로 다를 경우 전자기기 또는 기판등에 볼 그리드 어레이 패키지를 실장할 때 솔더 볼 평탄도 차이에 의해서 융착불량이 발생한다. 즉, 솔더 볼들 중에서 실장되는 기판과 접착이 안되는 솔더 볼이 발생하게 되면, 솔더 볼을 형성하는 공정을 다시 진행하거나 불량으로 처리되기 때문에 많은 솔실이 발생하고 있다.1 illustrates an upper surface of a printed circuit board 702 on which a semiconductor chip (not shown) is mounted and electrically connected thereto, and is encapsulated with a molding resin 701, and a lower surface of the printed circuit board 702 includes solder balls ( A general ball grid array package 700 in which 703 is formed is shown, and the solder balls 703 formed on the lower surface of the printed circuit board 702 are formed in different sizes due to the above-described defects and abused. When the heights of the solder balls 703 shown in the figure are H1 and H2, respectively, the height of H1 is formed higher than the height of H2 due to the above-described defects. When the ball grid array package is mounted on a device or a substrate, poor soldering occurs due to the difference in solder ball flatness, that is, when solder balls that do not adhere to the substrate to be mounted among the solder balls are generated. And a number solsil occurs because the process proceeds back or abuse the step of sex.
본 발명의 목적은 볼 그리드 어레이 패키지에서 인쇄회로기판이 휘거나 서로 다른 크기의 솔더 볼이 형성되었을 경우 발생하는 문제점을 해결하기 위함이고, 반도체 조립 공정 또는 반도체 패키지를 인쇄회로기판 등에 실장하는 솔더링 공정 전에 솔더 볼을 평탄화 할 수 있는 장치를 제공하여 볼 그리드 어레이 패키지의 신뢰성을 증대시키는데 있다.An object of the present invention is to solve the problem caused when the printed circuit board is bent in the ball grid array package or solder balls of different sizes are formed, the soldering process for mounting the semiconductor assembly process or the semiconductor package to the printed circuit board, etc. This is to provide a device that can planarize the solder balls before to increase the reliability of the ball grid array package.
도 1은 종래 기술에 의한 볼 그리드 어레이 패키지의 전기적 연결부분인 솔더 볼이 서로 다른 크기로 형성되어 있는 모양을 나타내는 측면도.1 is a side view showing a shape in which solder balls, which are electrical connection portions of a ball grid array package according to the related art, are formed in different sizes.
도 2는 본 발명에 의한 볼 그리드 어레이 패키지의 솔더 볼 평탄화 장치를 개략적으로 나타내는 정면도와 측면도.Figure 2 is a front view and a side view schematically showing a solder ball flattening device of the ball grid array package according to the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 볼 그리드 어레이 패키지의 솔더 볼 평탄화 장치에서 솔더 볼을 평탄화 시키는 프레스부를 나타내는 개략도.Figure 3 is a schematic diagram showing a press portion for planarizing the solder ball in the solder ball planarization apparatus of the ball grid array package according to the present invention.
도 4는 본 발명에 의한 솔더 볼 평탄화 장치가 볼 그리드 어레이 패키지의 솔더 볼들을 평탄화 시키는 모양을 개략적으로 나타내는 부분 단면도.4 is a partial cross-sectional view schematically showing the shape of the solder ball flattening apparatus according to the present invention flatten the solder balls of the ball grid array package.
도면의 주요 부호에 대한 설명Description of the main symbols in the drawings
100 ; 솔더 볼 평탄화 장치 101 ; 조작부100; Solder ball planarizing device 101; Control panel
102 ; 엘리베이터 103 ; 트레이 이송부102; Elevator 103; Tray transport
200 ; 프레스부 201 ; 프레스200; Press section 201; Press
202 ; 고정판 204 ; 가이드202; Fixing plate 204; guide
205 ; 중간 스테이션 300 ; 로더부205; Intermediate station 300; Loader
301; 트레이 로더부 302 ; 트레이 언로더부301; Tray loader section 302; Tray Unloader Section
500 ; 패키지 이송부 501 ; 피커 축500; Package transfer part 501; Picker shaft
503; 피커 600 ; 크리닝부503; Picker 600; Cleaning part
601 ; 공기 실린더 602 ; 센서601; Air cylinder 602; sensor
603 ; 공기 라인 604 ; 크리닝 헤드603; Air line 604; Cleaning head
700 ; 볼 그리드 어레이 패키지 701 ; 성형수지700; Ball grid array package 701; Molding resin
702 인쇄회로기판 703 ; 솔더 볼702 printed circuit boards 703; Solder ball
상기 목적을 달성하기 위하여 복수 개의 볼 그리드 어레이 패키지가 수납되어 있는 트레이를 적층할 수 있는 로더부; 상기 로더부의 트레이에 있는 상기 볼 그리드 어레이 패키지를 이송할 수 있는 이송부; 상기 로더부에서 이송된 볼 그리드 어레이 패키지의 솔더 볼을 평탄화하기 위한 프레스부; 그리고, 상기 솔더 볼이 평탄화된 볼 그리드 어레이 패키지를 이송하여 빈트레이 수납할 수 있는 이송수단을 구비하고 있는 언로더부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이 패키지의 솔더 볼 평탄화 장치를 제공한다.A loader unit capable of stacking trays in which a plurality of ball grid array packages are stored to achieve the above object; A transfer unit capable of transferring the ball grid array package in the tray of the loader unit; A press unit for planarizing solder balls of the ball grid array package transferred from the loader unit; And, the unloader unit having a transfer means for transferring the ball grid array package flattened by the solder ball to accommodate the bin tray; It provides a solder ball flattening device of the ball grid array package comprising a.
먼저, 도 2는 본 발명에 의한 솔더 볼 평탄화 장치의 모양을 개략적으로 나타낸 것으로서, 볼 그리드 어레이 패키지의 솔더 볼 평탄화 장치는 로더부(loader)(300), 프레스부(press)(200), 언로더부(unloader)(400)로 크게 나눌 수 있다. 우선 복수 개의 볼 그리드 어레이 패키지(도면에 도시안됨)가 트레이(110)에 탑재되어 있고, 트레이들(110)이 솔더 볼 평탄화 장치(100)의 로더부(300)에 순차적으로 적층되어 있다. 그리고, 로더부(300)에는 트레이를 로딩하는 트레이 로더부(301)와 빈 트레이를 반송하는 트레이 언로더부(302)와 이들 사이에 있는 트레이 이송부(103), 적재 트레이를 상하로 이동시키는 엘리베이터(102)가 설치되어 있다.First, Figure 2 schematically shows the shape of the solder ball flattening apparatus according to the present invention, the solder ball flattening device of the ball grid array package is a loader 300, press 200, It can be divided into a loader unit (unloader) 400. First, a plurality of ball grid array packages (not shown) are mounted on the tray 110, and the trays 110 are sequentially stacked on the loader 300 of the solder ball planarization apparatus 100. In addition, the loader 300 includes a tray loader 301 for loading a tray, a tray unloader 302 for conveying an empty tray, a tray transfer unit 103 therebetween, and an elevator for moving a stacking tray up and down. 102 is provided.
그리고, 프레스부(200)는 볼 그리드 어레이 패키지를 올려놓는 고정판(202)이 있고, 볼그리드 어레이 패키지의 솔더 볼 평탄도를 보정하기 위해 소정의 압력이 인가되는 프레스(201)가 있다.In addition, the press unit 200 includes a fixed plate 202 on which the ball grid array package is placed, and a press 201 to which a predetermined pressure is applied to correct the solder ball flatness of the ball grid array package.
언로더부(400)는 솔더 볼의 평탄화가 완료된 볼 그리드 어레이 패키지를 다시 빈 트레이에 적재하는 장치이고, 언로더부(200)의 구조는 전술한 로더부(300)와 동일한 구조를 갖고 있다.The unloader unit 400 is a device for loading the ball grid array package in which the flattening of the solder balls is completed, into an empty tray, and the unloader unit 200 has the same structure as the loader unit 300 described above.
그리고, 솔더 볼 평탄화 장치(100) 상부에는 로더부(300)에서 프레스부(200)로 또는 프레스부(200)에서 언로드부(400)로 볼 그리드 어레이 패키지를 운반하는 피커(picker)(503)와 피커 암(pick arm)(500)이 설치되어 있다. 피커 암(500)은 좌우(左右)왕복운동 할 수 있는 수단이 부착되어 있어 패키지를 이송하며, 피커(503)은 상하(上下)로 왕복운동을 하면서 진공 흡착하는 방법으로 볼 그리드 어레이 패키지를 집어 올려 이송할 수 있도록 되어 있다.In addition, a picker 503 for transporting the ball grid array package from the loader 300 to the press unit 200 or from the press unit 200 to the unload unit 400 on the solder ball flattener 100. And a pick arm 500 is provided. The picker arm 500 has a means for reciprocating the left and right to transport the package, and the picker 503 picks up the ball grid array package by vacuum adsorption while reciprocating up and down. It is designed to be transported up.
또한, 솔더 볼 평탄화 장치(100)를 조작할 수 있도록 조작부(101)가 있고, 프레스부 뒤쪽에는 프레스부(200)의 고정판(도면에 도시안됨)을 세척하도록 크리닝부(600)가 있으며, 모든 장치들을 지탱하는 장치몸체(부호표기 안됨)로 구성되어 있다.In addition, there is an operation unit 101 to operate the solder ball flattening device 100, and a cleaning unit 600 to clean the fixing plate (not shown) of the press unit 200 behind the press unit. It consists of a device body (unmarked) that holds the devices.
솔더 볼 평탄화 장치(100)의 작동을 간략하게 설명하면, 우선 각각의 볼 그리드 어레이 패키지(도면에 도시안됨)가 담겨져 있는 트레이를 로더부(300)의 로더에 로딩(loading) 한다. 로딩된 트레이(110)는 엘리베이터(102)에 의해 상하로 이동되며, 트레이안에 적재된 볼 그리드 어레이 패키지가 없을 경우 이 트레이는 트레이 이송부(103)을 통해 트레이 언로더부(302)로 이송된다. 그리고, 로더부(300)에 로딩된 볼 그리드 어레이 패키지를 1개씩 피커 암(500)과 연동되는 피커(503)가 집어 올려 프레스부로 이송한다.The operation of the solder ball planarizing apparatus 100 will be briefly described. First, a tray containing each ball grid array package (not shown) is loaded into a loader of the loader 300. The loaded tray 110 is moved up and down by the elevator 102, and if there is no ball grid array package loaded in the tray, the tray is transferred to the tray unloader 302 through the tray transfer unit 103. The picker 503, which is interlocked with the picker arm 500, picks up the ball grid array package loaded in the loader 300, and transports the picker 503 to the press unit.
도 3은 볼 그리드 어레이 패키지의 솔더 볼을 평탄화 시키기 위한 프레스부(200)를 개략적으로 나타낸 도면이고, 피커로 이송된 볼 그리드 어레이 패키지(700)가 가이드(guide)(204)가 형성되어 있는 고정판(202)에 놓여지게 되고, 고정판(202) 상부면에는 프레스(201)가 하강하여 볼 그리드 어레이 패키지(700)를 누루도록 되어 있다.FIG. 3 is a view schematically illustrating a press unit 200 for planarizing solder balls of a ball grid array package, and the ball grid array package 700 transferred to a picker has a guide plate 204 formed thereon. 202 is placed on the top surface of the fixing plate 202 so that the press 201 descends to press the ball grid array package 700.
이를 좀더 설명하면, 고정판(202)은 솔더 볼 평탄화 장치의 프레스부에 홀(203)을 통하여 장착되도록 되어 있으며, 볼 그리드 어레이 패키지(700)의 솔더 볼(703)들이 고정판(202)의 정위치에 안착되도록 가이드(204)가 고정판(202)의 외각 주변에 돌출되어 형성되어 있다. 가이드(204)는 적용되는 볼 그리드 어레이 패키지(700)의 외각 크기에 대응되는 크기를 갖도록 여러 가지 크기로 형성되며, 가이드(204)의 말단부는 모따기가 되어 있어 볼 그리드 어레이 패키지(700)가 고정판(202)에 용이하게 안착되도록 한다. 즉, 각도 Q만큼 모따기가 형성되어 있어 반도체 패키지(700) 고정판(202)에 용이하게 안착될 수 있는 것이다.In more detail, the fixing plate 202 is to be mounted through the hole 203 in the press portion of the solder ball flattening apparatus, and the solder balls 703 of the ball grid array package 700 are positioned at the fixed plate 202. Guide 204 is formed to protrude around the outer shell of the fixing plate 202 to be seated on. Guide 204 is formed in various sizes to have a size corresponding to the outer size of the ball grid array package 700 is applied, the end of the guide 204 is a chamfered ball grid array package 700 is fixed plate Easily seated at 202. That is, since the chamfer is formed by the angle Q, it can be easily mounted on the fixing plate 202 of the semiconductor package 700.
그리고, 프레스(201)가 고정판(202)의 상부면에서 수직 왕복운동을 할 수 있는 수단을 구비하고 있으며, 볼 그리드 어레이 패키지(700)가 고정판(202)에 완전히 안착되면 프레스(201)가 하강하여 일정한 압력으로 볼 그리드 어레이 패키지(700)를 누룬다.And, the press 201 is provided with a means for vertical reciprocating movement in the upper surface of the fixed plate 202, the press 201 is lowered when the ball grid array package 700 is completely seated on the fixed plate 202. Presses the ball grid array package 700 at a constant pressure.
도 4를 참조하여 좀더 상세하게 설명하면, 볼 그리드 어레이 패키지(700)가 가이드(204)로 안내되어 평평한 면을 갖는 고정판(202)의 상부면에 안착되어 있을 때 프레스(201)로 소정의 압력을 가하여 누룬다. 이때 고정판(202)의 평평한 면과 밀착되어 있는 솔 더볼(703)들이 프레스(201)에 의해 눌려지게 되고, 이러한 물리적인 힘에 의해 솔 더볼(703)들이 고정판과 동일한 높이로 형성되는 것이다. 프레스(201)의 누루는 힘을 적당히 조절하여 일정한 높이를 갖는 솔더 볼을 형성할 수 있는 것이다.In more detail with reference to FIG. 4, a predetermined pressure is applied to the press 201 when the ball grid array package 700 is guided to the guide 204 and seated on an upper surface of a fixed plate 202 having a flat surface. Add to enjoy. At this time, the solder ball 703 in close contact with the flat surface of the fixed plate 202 is pressed by the press 201, by the physical force is the solder ball 703 is formed to the same height as the fixed plate. Pressing force of the press 201 can be appropriately adjusted to form a solder ball having a constant height.
그리고, 솔더 볼 평탄화 공정이 완료되면 프레스(201)가 상부로 상승하고, 피커가 하강하여 볼 그리드 어레이 패키지를 집어올려 언로더부에 있는 빈트레이에 적재한다.When the solder ball flattening process is completed, the press 201 is raised to the top, the picker is lowered, and the ball grid array package is picked up and loaded into the bin tray in the unloader.
즉, 전술한 로더부에서 피커로 이송된 볼 그리드 어레이 패키지가 고정판 상부면에 피커와 피커 암으로 이송되어 고정판에 놓여지는 것이다. 그리고, 언로드부에도 볼 그리드 어레이 패키지를 이송하기 위한 피커와 피커암이 구성되어 있어 평탄화 공정이 완료된 볼 그리드 어레이 패키지를 언로드부로 이송한다.That is, the ball grid array package transferred from the above-described loader to the picker is transferred to the picker and the picker arm on the upper surface of the fixed plate and placed on the fixed plate. In addition, the picker and the picker arm for transferring the ball grid array package are also configured in the unload part to transfer the ball grid array package having the planarization process to the unload part.
따라서, 본 발명에 의한 솔더 볼 평탄화 장치는 볼 그리드 어레이 패키지 제조 공정시 발생하는 불량요인으로 인하여 서로 다른 높이를 갖는 솔더 볼들이 형성되었을 경우 그 볼 그리드 어레이 패키지를 소정의 압력으로 평판에 압착하는 방법으로 일정한 높이를 갖는 솔더 볼들을 형성할 수 있다. 즉, 이미 완성된 볼 그리드 어레이 패키지의 솔더 볼들을 평판에 대고 프레스하는 간단한 방법을 제공하여 솔더 볼의 평탄도를 보증하고 실장시 신뢰성을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.Therefore, in the solder ball flattening apparatus according to the present invention, when solder balls having different heights are formed due to defects occurring during the manufacturing process of the ball grid array package, the ball grid array package is pressed against the plate at a predetermined pressure. As a result, solder balls having a constant height may be formed. In other words, it provides a simple method of pressing the solder balls of the already completed ball grid array package against the plate to guarantee the flatness of the solder ball and increase the reliability when mounting.
또한, 볼 그리드 어레이 패키지의 솔더 볼을 평탄화시키는 공정을 자동화 할여 생산 수율의 향상 및 연속적인 작업이 가능한 이점이 있다.In addition, by automating the process of planarizing the solder ball of the ball grid array package, there is an advantage that can improve the production yield and continuous operation.
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| KR1019970022654A KR19990000030A (en) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | Solder Ball Flattening Unit in Ball Grid Array Package |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114245609A (en) * | 2021-12-23 | 2022-03-25 | 锐捷网络股份有限公司 | Reflow heat insulation tray, circuit board and ball grid array packaging welding method |
-
1997
- 1997-06-02 KR KR1019970022654A patent/KR19990000030A/en not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114245609A (en) * | 2021-12-23 | 2022-03-25 | 锐捷网络股份有限公司 | Reflow heat insulation tray, circuit board and ball grid array packaging welding method |
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|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |