KR19990086315A - 솔더볼의 제조방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 균일한 크기의 구형 솔더볼(Solder Ball)을 제조하기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 하부로 흘러나가는 용융금속의 흐름(22)에 일정한 진동을 주어 용융금속(1-1)을 일정한 크기의 액적(23)으로 분리시킨 후, 상기 용융금속(1-1)의 융점보다 높은 온도부터 상온에 이르기까지의 온도구배를 갖는 냉각액(9-1)에 떨어뜨려 구형화하는 것을 특징으로 하는 솔더볼의 제조방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 용탕(1-1)의 수위조절이 가능하고 하부에 1개 또는 다수개의 오리피스(2)가 형성되어 있는 턴디쉬(1)와, 상기 턴디쉬(1)내의 용탕(1-1)에 침적되며, 용탕(1-1)에 일정한 진동을 형성시키는 진동기(3)와, 상기 턴디쉬(1)의 하부에 위치하며, 외측면 및 외측하부면에 냉각액 가열장치(10) 및 냉각액 냉각장치(13)가 각각 취부되고, 일측 상부면에 냉각액 배수관(11)이 설치된 냉각액 탱크(9)와, 상기 냉각액 탱크(9)의 냉각액(9-1) 상부면과 턴디쉬(1)의 하부면 사이에 위치하는 불활성 분위기 챔버(5)와, 상기 불활성분위기 챔버(5)의 일측면에 위치하며 좌우이동할 수 있는 용탕받개(7)와, 상기 냉각액 탱크(9)의 하단부에 설치되며, 상하부에 각각 볼차단밸브(15) 및 볼 제거밸브(16)가 취부되고 일측면에 냉각액 수급관(14)이 형성되어 있는 볼수거통(12)과, 상기 볼수거통(12)의 하부에 위치하며 상부면에 볼수거용 체(18)가 설치되고, 상기 냉각액 배수관(11) 및 냉각액 수급관(14)과 각각 연결된 냉각액 저장탱크(17)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 솔더볼 제조장치에 관한 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의해 솔더볼을 제조하므로써, 공정단순화에 의한 비용절감은 물론 균일한 크기로 볼을 생산하므로써 그 수율의 극대화를 꾀할 수 있다.

Description

솔더볼의 제조방법 및 그 장치

본 발명은 균일한 크기의 구형 솔더볼(Solder Ball)을 제조하기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것으로 특히, 최근 전자 패키징에 많이 사용되고 있는 BGA(Ball Grid Array)용 솔더볼의 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.

종래 분말과 같은 작은 크기의 금속구를 만드는 방법은 원심분무나 가스분무와 같은 방법이 사용되어 왔는데, 그 제조 특성상 생산되는 볼의 크기 범위가 넓은 특성을 가짐에 따라 그 수율이 낮고 비경제적인 문제점이 있었다.

또한, 이들 원심분무나 가스분무에 의하지 않고 금속구를 만드는 방법으로는 일정한 무게의 금속을 절단하여 냉각액 중에서 재용융시켜 냉각액 속에서 응고시키는 방법이 있다.

그러나, 이 방법은 금속을 일정한 크기로 만들기 위한 많은 전공정이 필요하고 그에 따라 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 용탕에 일정한 진동을 가하여 용탕에서 직접 일정한 크기의 액적을 분리하여 솔더볼을 제조함으로써 공정단순화에 의한 비용절감은 물론 볼의 크기 조절이 용이하고 그 수율이 크게 향상될 수 있는 솔더볼의 제조방법 및 그 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 솔더볼 제조장치의 전체 개략도,

도 2는 본 발명에 의한 오리피스의 단면도와 솔더볼의 생성과정을 나타내는 개략도이다.

<도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명>

1 : 턴디쉬, 1-1 : 용탕, 2 : 오리피스(Orifice), 3 : 진동기,

5 : 불활성분위기 챔버, 7 용탕받개, 9 : 냉각액탱크, 9-1 : 냉각액,

10 : 냉각액 가열장치, 11 : 냉각액 배수관, 12 : 볼수거통,

13 : 냉각액 냉각장치, 14 : 냉각액 수급관, 15 : 볼차단밸브,

16 : 볼제거밸브, 17 : 냉각액 저장탱크, 18 : 볼수거용 체,

22 : 용탕 흐름줄기, 23 : 액적

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하부로 흘러나가는 용융금속의 흐름에 일정한 진동을 주어 용융금속을 일정한 크기의 액적으로 분리시킨 후, 상기 용융금속의 융점보다 높은 온도부터 상온에 이르기까지의 온도구배를 갖는 냉각액에 떨어뜨려 구형화하는 것을 특징으로 하는 솔더볼의 제조방법을 제공한다.

또한, 상기 냉각액은 비등점이 금속의 융점보다 높고, 밀도는 작아야 하며 사용온도에서 금속과의 반응성이 약하고, 충분한 점성계수를 갖는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은 용탕의 수위조절이 가능하고 하부에 다수개의 오리피스가 형성되어 있는 턴디쉬와, 상기 턴디쉬내의 용탕에 침적되며, 용탕에 일정한 진동을 형성시키는 진동기와, 상기 턴디쉬의 하부에 위치하며, 외측면 및 외측하부면에 냉각액 가열장치 및 냉각액 가열장치가 각각 취부되고, 일측 상부면에 냉각액 배수관이 설치된 냉각액 탱크와, 상기 냉각액 탱크의 냉각액 상부면과 턴디쉬의 하부면 사이에 위치하는 불활성 분위기 챔버와, 상기 불활성분위기 챔버의 일측면에 위치하며 좌우이동할 수 있는 용탕받개와, 상기 냉각액 탱크의 하단부에 설치되며, 상하부에 각각 볼차단밸브와 볼제거밸브가 취부되고 일측면에 냉각액 수급관이 형성되어 있는 볼수거통과, 상기 볼수거통의 하부에 위치하며 상부면에 볼수거용 채가 설치되고, 상기 냉각액 배수관 및 냉각액 수급관과 각각 연결된 냉각액 저장탱크로 이루어지는 것을 특징으로 하는 솔더볼 제조장치를 제공한다.

그리고, 상기 오리피스는 진동기에 의한 진동이 흘러나가는 용탕에 잘 전달되도록 상부를 넓게 하고 하부쪽으로 점차 좁아지게 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 솔더볼 제조장치의 전체 개략도이고, 도 2는 본 발명에 의한 오리피스의 단면도와 솔더볼의 생성과정을 나타내는 개략도이다.

먼저, 본 발명장치는 도 1에 나타낸 바와 같이 수위조절이 가능하며, 하부면에 1개 또는 다수개의 오리피스(2)가 형성되어 있는 턴디쉬(1)가 설치되며, 상기 턴디쉬(1)의 용탕(1-1)내에는 용탕(1-1)에 일정한 진동을 가하여 흘러나가는 용탕 흐름줄기(22)를 일정한 액적(23)으로 분리시키는 진동기(3)가 침적되어 있다.

또한, 상기 턴디쉬(1)의 하단부에는 외측면 및 외측하부에 냉각액 가열장치(10) 및 냉각액 냉각장치(13)가 각각 취부되어 있는 냉각액 탱크(9)가 설치되어 있으며, 상기 냉각액 탱크(9) 내부에는 비등점이 금속의 융점보다 높고, 밀도는 작으며 사용온도에서 금속과의 반응성이 약하고, 충분한 점성계수를 갖는 냉각액(9-1)이 담겨있고, 일측상부에는 냉각액의 수위가 일정하게 유지될 수 있도록 냉각액 배수관(11)이 설치되어 있다.

상기 냉각액(9-1)의 상부면과 턴디쉬(1)의 하부면 사이에는 불활성 기체로 충만되어 있는 불활성분위기 챔버(5)가 형성되며, 상기 불활성분위기 챔버(5)의 일측면에는 좌우로 이동할 수 있는 용탕받개(7)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 냉각액 탱크(9)의 하단부에는 상하부에 각각 볼 차단밸브(15)와 볼 제거밸브(16)가 부착되고, 일측상부에 냉각액 수급관(14)이 취부된 볼수거통(12)이 설치되어 있으며, 상기 볼수거통(12)의 하부에는 상부면에 볼수거용체(18)가 구비되고, 냉각액 배수관(11) 및 냉각액 수급관(14)과 각각 연결된 냉각액 저장탱크(17)가 설치되어 있다.

상기와 같은 장치를 이용하여 본 발명은 일정한 크기의 오리피스(2)로 흘러나가는 용융금속의 흐름(22)에 일정한 진동을 주어 용융금속을 일정한 크기의 액적(23)으로 분리시킨 후, 상기 용융금속의 융점보다 높은 온도부터 상온에 이르기까지의 온도구배를 갖는 냉각액(9-1)에 떨어뜨려 구형화하므로써 균일한 크기의 솔더볼을 제조한다.

이하, 본 발명의 작용에 대하여 설명한다.

먼저, 조업전에 미리 턴디쉬 가열장치와 냉각액 가열장치(10)를 작동시켜 일정한 온도를 유지하도록 하고, 불활성분위기 챔버(5)에 불활성가스를 주입시킨다.

냉각액(9-1)은 냉각액 가열장치(10)에 의해 상부는 고온으로 그 구간 이하는 온도구배 구간이 존재하게 하며, 냉각액(9-1)은 조업전부터 계속 조금씩 순환하면서 일정 온도분포를 유지하도록 한다.

조업이 시작되면 우선 용탕(1-1)을 일정한 수위에 이를 때 까지 빠른 속도록 턴디쉬(1)에 주입한다.

용탕(1-1)이 어느정도의 수위에 도달하면 용탕 수위조절장치에 의하여 조업중 에도 계속 일정한 수준을 유지하도록 하며, 이러한 작업이 완료되면 진동기(3)를 작동시킨다.

그리고, 상기와 같이 진동기(3)를 작동시키기 전까지 오리피스(2)를 통하여 흘러내린 용탕(1-1)을 분리해내기 위하여 용탕받개(7)가 작동하며, 진동기(3)가 작동하여 정상조업이 시작되면 용탕받개(7)는 취외된다.

한편, 진동기(3)에 의해 일정한 진동을 받은 용탕(1-1)은 오리피스(2)를 통하여 하부로 흘러내릴 때 일정한 크기의 액적(23)으로 분리되며 냉각액(9-1)에 떨어지기 전까지 불활성분위기가 조성되므로 표면에 산화 등의 작용이 발생하지 않은 상태로 금속의 융점보다 높은 온도에서부터 상온까지의 온도구배를 갖는 냉각액(9-1)에 빠지게되고 표면장력에 의해 자연스럽게 구형화되면서 냉각 응고되어 볼 수거통(12)에 쌓이게 된다.

이와같이 냉각 응고되는 볼의 크기는 오리피스(2)의 크기와 용탕수위 그리고 진동기(3)의 주파수에 의해 조절될 수 있다.

즉, 용탕91-1)의 유출속도가 빠를수록, 오리피스92)의 직경이 클수록 그리고 진동의 주파수가 작을수록 액적(23)은 커진다.

그리고, 상기와 같이 볼수거통(12)에 쌓인 볼의 수거를 위해 일정한 시간마다 볼수거통 상부의 볼차단밸브(15)를 닫고 볼제거밸브(16)를 열어 볼수거용채(18)를 이용 볼을 수거한 후, 볼제거밸브(16)를 막고 볼수거실(12)에 냉각액(9-1)을 채운후 다시 볼차단밸브(15)를 열어 볼을 다시 볼수거통(12)에 수거한다.

상기와 같은 본 발명에 의해 솔더볼을 제조하므로써, 공정단순화에 의한 비용절감은 물론 균일한 크기로 볼을 생산하므로써 그 수율의 극대화를 꾀할 수 있다.

Claims (4)

1. 하부로 흘러나가는 용융금속의 흐름(22)에 일정한 진동을 주어 용융금속(1-1)을 일정한 크기의 액적(23)으로 분리시킨 후, 상기 용융금속(1-1)의 융점보다 높은 온도부터 상온에 이르기까지의 온도구배를 갖는 냉각액(9-1)에 떨어뜨려 구형화하는 것을 특징으로 하는 솔더볼의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 냉각액(9-1)은 비등점이 금속의 융점보다 높고, 밀도는 작아야 하며 사용온도에서 금속과의 반응성이 약하고, 충분한 점성계수를 갖는 것을 특징으로 하는 솔더볼의 제조방법.
3. 용탕(1-1)의 수위조절이 가능하고 하부에 1개 또는 다수개의 오리피스(2)가 형성되어 있는 턴디쉬(1)와,

   상기 턴디쉬(1)내의 용탕(1-1)에 침적되며, 용탕(1-1)에 일정한 진동을 형성시키는 진동기(3)와,

   상기 턴디쉬(1)의 하부에 위치하며, 외측면 및 외측하부면에 냉각액 가열장치(10) 및 냉각액 냉각장치(13)가 각각 취부되고, 일측 상부면에 냉각액 배수관(11)이 설치된 냉각액 탱크(9)와,

   상기 냉각액 탱크(9)의 냉각액(9-1) 상부면과 턴디쉬(1)의 하부면 사이에 위치하는 불활성 분위기 챔버(5)와,

   상기 불활성분위기 챔버(5)의 일측면에 위치하며 좌우이동할 수 있는 용탕받개(7)와,

   상기 냉각액 탱크(9)의 하단부에 설치되며, 상하부에 각각 볼차단밸브(15) 및 볼 제거밸브(16)가 취부되고 일측면에 냉각액 수급관(14)이 형성되어 있는 볼수거통(12)과,

   상기 볼수거통(12)의 하부에 위치하며 상부면에 볼수거용 체(18)가 설치되고, 상기 냉각액 배수관(11) 및 냉각액 수급관(14)과 각각 연결된 냉각액 저장탱크(17)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 솔더볼 제조장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 오리피스(2)는 진동기(3)에 의한 진동이 흘러나가는 용탕(22)에 잘 전달되도록 상부를 넓게 하고 하부쪽으로 점차 좁아지게 구성되는 것을 특징으로 하는 솔더볼 제조장치.