KR20000056425A

KR20000056425A - 비지에이 반도체칩용 기판의 볼마운팅장치

Info

Publication number: KR20000056425A
Application number: KR1019990005741A
Authority: KR
Inventors: 황인배; 정현권; 김정곤
Original assignee: 곽노권; 주식회사 한미
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2000-09-15

Abstract

본 발명은 각종 비지에이(BGA-Ball Grid Array)타입의 반도체 제조시 비지에이 반도체 칩용 기판에 플럭스와 볼을 정교하고 정확하게 연속적으로 공급, 설치하기 위한 비지에이 반도체칩용 기판의 볼마운팅 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 본 발명은 비지에이 반도체칩용 기판(이하 비지에이 기판이라한다)을 공급받아 안착, 회전시키는 기판안착수단과 안착된 기판에 플럭스와 볼을 순차적으로 공급받아 기판에 시설하기 위한 소재공급수단과 기판상에 플럭스와 볼을 시설하기 전 공급되는 플럭스와 볼의 공급위치와 각도를 검출하고 기판의 위치 및 각도를 검출하여 기판의 위치를 조정하게 하는 각 요소 검출수단과 플럭스와 볼의 적재량을 검출하는 센서부와 플럭스 및 볼의 공급상태를 정열하여 주기위한 스퀴즈부를 갖는 소재정열적재수단을 구비하여 비지에이 반도체칩용 기판의 공급에서 볼마운팅 작업 및 불량여부검사작업 까지의 일련의 작업을 자동으로 연속 수행 할 수 있도록 하여 고도 정밀성을 요하는 비지에이의 볼마운팅 작업을 효과적으며 불량 발생 염려 없이 능률적으로 수행하기 위한 것이다.

Description

비지에이 반도체칩용 기판의 볼마운팅장치{BGA SEMI-CONDUCTOR PLATE BALL-MOUNTING}

일반적으로 반도체칩 제조분야에 있어 최근 비지에이 타입의 반도체칩이 개발되어 널리 사용되고 있는 추세이며, 각종 비지에이 타입의 반도체칩은 솔더볼을 기판의 동막에 접합시켜 주는 작업을 필용로 하고 이 작업은 비지에이 반도체의 품질을 결정하게 되는 요인이나 그 작업이 매우 어렵고 까다로워 작업불량이나 공급되는 볼의 불량으로 인하여 고가의 비지에이 반도체칩이 그대로 폐기되어 버리는 사례가 허다하게 발생되어 비지에이 반도체칩의 생산비가 상승하는 요인과 비지에이 반도체칩 제조 작업능률의 저하를 초래케 되는 등의 여러가지 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 이와같은 비지에이 반도체칩의 제조를 능률적이며 고도의 정밀성이 요구되는 양품의 비지에이 반도체칩을 제조할 수 있는 비지에이 반도체칩용 기판의 볼마운팅 장치를 제공할 수 있도록 함에 그 목적이 있으며, 공급되는 비지에이 반도체칩용 기판의 위치를 시설하는 소재공급수단의 플럭스와 볼의 위치에 따라 조정하여 줌으로서 정밀하게 볼마운팅작업을 수행하게 하여 불량 발생율을 최소한으로 줄여 양품의 비지에이 반도체 칩을 제공 할 수 있도록 함에 또다른 목적이 있는 것이다.

또한 본 발명은 공급되는 플럭스와 볼의 위치를 평활하게 유지시켜 공급수단에 플럭스와 볼이 공급될 때 균일하고 완벽하게 플럭스와 볼을 공급받게 하여 플럭스 불균일 현상이나 볼의 부족현상에 의하여 나타나는 불량 발생의 우려를 제거함과 동시에 볼을 시설하기 전에 볼의 성상을 검출하여 불완전한 볼이나 변형된 볼이 기판에 시설되어 고가의 비지에이 반도체칩이 폐기될 우려를 서전에 예방하여 비지에이 반도체칩의 생산성을 향상시켜 줄 수 있도록 함에 그 목적을 두고 있는 것으로, 이를 첨부한 도면에 따라 그 실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 정면도

도 2는 본 발명의 평면도

도 3의 (가)(나)(다)도는 본 발명의 기판안착수단을 도시한 것으로

(가)도는 기판안착수단의 평면도

(나)도는 동 정면도

(다)도는 동 우측면도

도 4는 본 발명의 기판안착수단의 우측면도로서 도 3의 (다)도를 확대한 상태의 우측면도

도 5는 본 발명의 소재 공급수단과 각 요소검출수단이 설치된 이동부재의 정면도

도 6은 동 평면도

도 7은 본 발명에서 소재공급수단이 제외된 상태의 소재정열적재수단의 평면도

도 8은 동 정면도

도 9는 도 8의 Ⅰ-Ⅱ 선 단면도

도 10은 본 발명의 완성품 선별적재수단을 나타낸 평면도

※ 도면 중 주요부호에 대한 간단한 설명

도 1 및 도 2는 본 발명의 전체 구성도를 나타낸 것으로, 도 1은 본 발명의 전체 장치의 정면도이고, 도 2는 동 평면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 비지에이 반도체칩용 기판의 볼마운팅장치(1)는 비지에이 기판을 공급하기 위한 온로딩수단(100)과, 온로딩수단 (100)으로부터 공급되는 비지에이 기판을 안착시키고 회전시켜 볼마운팅 작업을 수행하기 위한 기판안착수단(200)과, 기판안착수단(200)에 안착된 비지에이 플럭스와 볼을 시설하기 위한 소재공급수단(300)과, 소재공급수단(300)에 플럭스와 볼을 공급하기 위한 소재정열적재수단(400)과, 비지에이기판안착수단(200)에 안착된 비지에이 기판의 위치와 각도를 검출하고 기판에 공급하기 위한 플럭스와 볼의 배열위치를 검출하기 위한 기판요소검출수단(500)과, 플럭스 공급상태검출수단(600) 및 볼흡착상태검출수단(700)과, 볼마운팅 작업을 종료한 기판을 정렬배출시키기 위한 오프로딩수단(800)과 소재공급수단(300)에 장착하는 플럭스 공급툴(301)과 볼공급툴(302)을 저장하여 교체시키기 위한 컨버션툴저장수단(900)으로 구성되어 있다.

본 발명의 온로딩수단(100)은 비지에이 기판(도시없음)을 공급하기 위한 컨베이어(101)와 엘리베이터(102)를 구비하고 비지에이기판을 후술하는 기판안착수단(200)의 이송콘베이어(201)로 밀어 공급하기 위한 에어실린더(103)에 의하여 작동하는 푸싱레바(104)가 구비되어 있으며, 콘베이어(101)는 구동모터 (105)에 벨트(106)로 연결되어 구동하게 하며, 엘리베이터(102)에는 기판적재공급용 매거진(107)이 장착되어 있다.

도 1내지 도 4에 도시된 바와 같이 기판안착수단(200)은 온로딩수단(100)에서 공급된 비지에이기판을 이송하기 위한 이송콘베이어(201)가 구비되고, 이송콘베이어(201) 중간에 기판안착블럭(202)이 설치되며 기판안착블럭(202)은 회전하면서 승강하기 위해 기판안착블럭(202) 저부에 스프라인축(203)이 착설되어 베이스(204)에 베어링(205)이 개재된 스프라인하우징(206)에 삽치되어 지지되며 스프라인축(203)의 상측부에는 타이밍풀리(207)가 스프라인 결합되고 타이밍풀리(208)는 서보모터(209)에 타이밍벨트(210)로 연결되어 기판안착블럭(202)이 회전하게 도며, 기판안착블럭(202)의 스프라인축(203) 하단에는 베이스(204)에 착설된 에어실린더(211)의 피스톤로드(212)에 착설된 승강구(213)에 베어링(214)을 개재하여 연결되어 안착블럭(202)은 서보모터(209)에 의하여 회전하고 에어실린더(211)에 의하여 승강자재하게 구성하며, 구동모터(212)에 의하여 구동하는 이송콘베이어(201)를 지지하는 가이드블럭(213)(214)은 리드스크류(215)(216)에 의하여 비지에이기판의 폭에 따라 간격을 조절하게 한다.

도 1내지 도 2 및 도 5내지 도 7에 도시된 바와같이 기판안착수단(200)의 전방에는 소재공급수단(300)이 구비되어 있다.

소재공급수단(300)은 모터(301)에 벨트로 연결된 스크류(301)이동방식의 Y축이동부재(302)가 구비되고 Y축이동부재(302)의 이동블럭(303)에는 모터(304)가 착설되고 이모터(304)에 의하여 스크류(305)구동방식의 X축이동부재(306)가 설치되며, X축이동부재(306)의 스크류(305)에는 종횡이동블럭(307)이 결합되어 X축 또는 Y축방향으로 이동하게 구성되고, 종횡이동블럭(307)의 양측에는 각각 서보모터 (308)(309)와 볼스크류(310)(311)에 의하여 승강작동하는 플러스공급블럭(312)과 볼흡착공급블럭(313)이 착설된다.

소재공급수단(300)의 플럭스공급블럭(312)과 볼흡착공급블럭(313)은 플럭스를 공급받기 위한 핀을 꼽은 툴(314)과 볼을 진공등으로 흡착하기 위한 반구형홈을 갖는 툴(315)을 척킹하여 결합하는 구조로 구성되며 플럭스공급블럭(312)과 볼흡착블럭(313)은 서로 대향하여 평행하게 취부되어 있고, 종횡이동블럭(307)의 중앙 전방에는 조명수단(501)과 카메라수단(502)으로 구성되는 기판검사 및 기판의 위치와 방향을 검출하기 위한 기판요소검출수단(500)이 착설되어 있다. 또한 이의 전방 종횡이동블럭(307)의 플럭스공급블럭(312)과 볼흡착공급블럭(313)의 연장선상에 역시 조명수단(601)(701)과 카메라수단(602)(702)으로 구성되는 플럭스 공급상태검출수단(600)과 볼흡착상태검출수단(700)이 설치되어 종횡이동블럭(307)이 진행하여 비지에이기판에 볼마운팅작업적에 비지에이 기판의 회전위치, 상태, 각도와 플럭스의 공급상태, 볼의 성상 및 볼흡착상태를 검출하여 기판안착블럭(202)의 위치를 회전시켜 주게 하고, 플럭스나 볼흡착상태가 불량하거나 미비할 때에는 후술하는 소재정열적재수단(400)의 외측에 부설된 자외선크리닝수단(401)과 불량볼저장부(402)에 의하여 플럭스와 볼을 제거하고 다시 작업하게 한다.

도 1내지 도 2 및 도 7내지 도 9에 도시된 바와같이, 소재정열적재수단(400)은 상기한 소재공급수단(300)의 하방에 설치되어 있다.

소재정열적재수단(400)에는 소재공급수단(300)의 플럭스공급블럭(312)과 볼흡착공급블럭(313)의 상응하는 위치에 플럭스저장조(403)와 볼저장조(404)가 각각 구비되고 플럭스저장조(403)와 볼저장조(404) 상부에는 플럭스액면검출센서(404)와 볼감지센서(405)가 설치되어 플럭스와 볼의 저장상태를 감지하여 부족시 플럭스공급포트(406)를 통해 플럭스를 보충케하고, 실린더에 의하여 업다운되는 업다운블럭(407)을 상승시켜 볼의 위치를 조정하여 주게하며, 중앙에 에어실린더(408)를 장착하고 이에 착설된 지지플레이트(409)양측에 스퀴즈 (410)(411)를 착설하여 상기한 소재공급수단(300)의 플럭스공급블럭(312)에 착설된 툴(314)의 핀을 합침하여 플럭스를 공급시킨 후 , 또한 볼흡착툴(315)에 의하여 볼이 흡착된 후에 스퀴즈(410)(411)을 에어실린더(408)에 의하여 하강하게 하고 로드레스실린더(412)에 의하여 왕복운동시켜 플럭스저장조(403)와 볼저장조(404)의 표면을 평활하게 정지시켜 주게 된다.

또한 기판안착수단(200)의 이송콘베이어(201)의 외측에는 볼마운팅 작업이 완료된 비지에이기판을 배출,저장하는 오프로딩수단(800)이 구성되어 있으나, 이에 국한하지 않고 오프로딩수단(800)대신 리플로우수단(도시없음)을 설치하여도 좋다.

이와같은 구성원리의 본 발명은 온로딩수단(100)의 푸싱레바(104)에 의하여 가공하기 위한 비지에이 기판이 기판안착수단(200)의 이송콘베이어(201)로 이송되어 기판안착블럭(200)상에 위치하게 되면, 베이스(204)에 취부된 에어실린더(211)가 작동하여 승강구(213)가 상승하게 되고, 이에 따라 승강구(213)에 착설된 스프라인축(203)이 상승하여 결국 스프라인축(203)상부에 착설된 기판안착블럭(200)도 상승하여 비지에이기판이 기판안착블럭(200)에 안착되는데, 이때 4~5개용 복수의 기판으로 구성되어 이송되는 비지에이기판을 길이방향인 횡방향으로 길게 진행되어 안치되는 상태로 되어 서보모터(209)가 구동하고 이에따라 기판안착블럭(202)의 스프라인축(203)과 스프라인 결합된 타이밍풀리(208)가 회전하여 기판안내블럭(202)을 90。회전시켜 소재공급수단(300)의 플럭스공급블럭(312)와 볼흡착공급블럭(313)의 배치방향과 동일한 종방향으로 위치변환시켜준다.

이와같은 상태에서 Y축이동부재(302)와 X축이동부재)306)에 의하여 종횡으로 이동가능하게 취부된 X축이동부재(306)의 종횡이동블럭(307)의 양측에 설치된 플럭스공급블럭(312)과 볼흡착공급블럭(313)은 각각 서보모터(308)(309)와 볼스크류 (310)(311)에 의하여 동시에 하강하여 플럭스공급블럭(307)에 척킹된 핀상의 플럭스공급툴(314)은 하방의 소재정열적재수단(400)의 플럭스저장조(403)에 피딩되어 핀에 플럭스가 묻어나오게 하고 이의 반대편에 대향하게 설치된 볼흡착공급블럭(313)의 반구형홈의 툴(315)는 진공등의 방법에 의하여 볼을 흡착하여 준다음 상승하면서 Y축이동부재(302)의 이동블럭(303)의 전진에 의하여 X축이동부재(306)와 플럭스공급블럭(312)과 볼흡착공급블럭(313)이 종횡이동블럭(307)의 기판안착블럭(202)측으로 이동하게 되는데, 이때 X축이동부재(306)의 종횡이동블럭 (307) 전방에 착설된 조명수단(501)과 카멩라수단(502)으로 구성된 기판요소검출수단(500)에 의하여 기판의 불량유무,위치,각도를 측정 검출하게 됨과 동시에 기판안착블럭(202)전방에 설치된 조명수단(601)(701)과 카메라수단(602)(702)으로 구성된 플럭스공급상태검출수단(600)과 볼흡착상태검출수단(700)에 의하여 플럭스와 볼의 공급상태,위치등을 검출하여 도시않된 제어수단(예컨데 컴퓨터방식등)의 판독결과에 따라 기판안착블럭(202)을 회전시켜 서로 일치하는 위치로 보상하여 준다음, 플럭스와 볼의 공급조건 위치등이 정상인 경우 X축이동부재(306)에 설치된 종횡이동블럭(307)이 X축이동부재(306)를 따라 이동하여 기판안착블럭(202)에 안착된 비지에이 기판 상부에 플럭스공급블럭(312)가 위치되게 한 후 하강하여 비지에이기판상에 플럭스를 도트상으로 도포하고, 다시 상승하면서 반대로 이동하여 비지에이기판상부에 볼흡착공급블럭(312)을 위치되게 한 후 다시 하강하여 플럭스공급블럭(312)에 의하여 도포된 플럭스상에 솔더볼을 부착시켜 비지에이기판상에 볼마운팅작업을 종료하게 되는데, 이때 X축이동부재(306)의 종횡이동블럭(307)이 전진할 때 이의 하방에 설치된 소재정열적재수단(400)의 스퀴즈(410)(411)도 에어실린더(408)와 로드레스실린더(412)에 의하여 하강된 후 진행하여 이의 플럭스저장조(403)와 볼저장조(404)의 표면을 평활하게 정지시켜 다음 작업에 대비하게 하며, 비지에이기판에 볼마운팅 작업을 수행한 후에는 다시 Y축이동수단(302)의 이동블럭(303)이 후진하여 X축이동수단(306)과 종횡이동블럭(307) 및 이에 착설된 플럭스공급블럭(312)과 볼흡착공급블럭(313)을 원상태로 이동시켜 다음작업을 다시 수행하게 되며 볼마운팅작업이 끝단 비지에이기판은 이송콘베이어(231)를 타고 오프로딩수단(800)으로 배출되게 되며, 이러한 작업을 계속반복하여 비지에이기판의 볼마운팅작업을 수행하게 된다.

또한 상기의 기판요소검출수단(500), 플럭스공급상태검출수단(600) 및 볼흡착공급상태검출수단(700)은 각각 기판안착블럭(202)에 안치된 비지에이기판과 플럭스공급블럭(312) 및 볼흡착공급블럭(313)을 동시에 검출하여 작동을 하게 되어 검출작업을 신속하고 정확하게 하는데, 이때 만약 볼흡착공급블럭(313)의 볼흡착상태가 불완전하거나 또는 불량볼이 검출되는 경우, 또는 플럭스 함침상태가 불완전한 경우등과 같이 작업불량요인이 검출되며, 종횡이동블럭(307)을 X축이동수단(306)을 따라 소재정열적재수단(400)의 양측단부에 설치된 불량볼저장부(402) 또는 자외선크리닝수단(401)에 볼을 제거하거나 자외선으로 플럭스를 제거하고, 불량된 부분만 서보모터(308) 또는 (309)를 구동시켜 플럭스디핑작업이나 볼흡착작업을 선택적으로 수행하여 볼마운팅작업을 수행하게 되는 것이다.

이와같은 본 발명은,

Claims

각종 비지에이 기판에 볼마운팅 작업을 수행하기 위한 비지에이 반도체칩용기판의 볼마운팅 장치에 있어서,

공급되는 비지에이기판을 안치시켜 90。회전하고 승강가능하게 구성된 기판안착수단과, X축-Y축으로 종횡이동하고 개별 도는 동시에 승강하게 구성된 플럭스 공급블럭과 볼흡착공급블럭을 양측에 대향하게 구비한 소재공급수단과, 소재공급수단에 플럭스와 볼을 공급하고, 플럭스와 볼을 정렬하는 스퀴즈부를 구비하고 소재공급수단의 불량플럭스와 볼을 제거하는 자외선크리닝수단과 불량볼수거수단을 구비한 소재정렬적재수단과, 상기 기판안착수단의 기판안착블럭에 안착된 비지에이 기판과 소재공급수단의 플럭스와 볼흡착상태를 검출하기 위한 검출수단을 구비함을 특징으로 하는 비지에이 반도체칩용 기판의 볼마운팅장치.