KR200286754Y1 - Semiconductor Package Manufacturing Equipment - Google Patents
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Abstract
본 고안은 솔더볼을 입출력 단자로 사용하는 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array) 반도체 패키지의 배면에 다수의 솔더볼을 접합시키도록 된 반도체 패키지 제조 장비에 관한 것으로, 그 구성은 솔더볼이 범핑될 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 배면이 상부로 향하도록 하여 공급하는 공급부와, 상기한 공급부에서 공급되는 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 안네레일을 따라 이송시키는 이송부와, 상기한 이송부에 의해 이송된 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 배면에 플럭스를 도팅하도록 플럭스 도팅부와, 상기한 플럭스 도팅부에서 플럭스가 도팅된 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 배큠으로 흡착 고정하는 고정부와, 상기한 고정부의 상부에 업/다운되며, 저면에는 솔더볼이 안착될 수 있는 안착홀이 형성된 범핑툴이 설치되고, 이 범핑툴의 내부에는 안착홀에 안착되는 솔더볼을 범핑시 상기 솔더볼을 밀어 줄 수 있는 플레이트가 설치되는 범핑부와, 상기한 범핑부의 범핑툴 일측에 보관박스가 설치되고, 이 보관박스에는 상기 범핑툴의 안착홀에 솔더볼을 안착시킬 수 있는 솔더볼이 보관되어 있는 보관부와, 상기한 범핑부와 보관부 및 고정부를 회전시키도록 모터에 의해 회전하는 회전축이 구비된 회전부와, 상기한 범핑부에서 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 배면에 솔더볼이 범핑된 자재를 배출하는 배출부로 이루어진다.The present invention relates to a semiconductor package manufacturing equipment for bonding a plurality of solder balls to the back surface of a ball grid array semiconductor package using solder balls as input / output terminals. On the back side of the ball grid array semiconductor package conveyed by the supply unit, a supply unit for supplying the back side of the package to the upper side, a transfer unit for transferring the ball grid array semiconductor package supplied from the supply unit along the ann rail, and the transfer unit A flux doting portion for doping the flux, a fixing portion for suction-fixing and fixing the ball grid array semiconductor package in which the flux is doped in the flux doting portion, and an up / down portion on the upper portion of the fixing portion, and a solder ball on the bottom A bumping tool having a seating hole for seating therein is installed, and the inside of the bumping tool The bumping part is a plate that is installed to push the solder ball when bumping the solder ball seated in the seating hole, and the storage box is installed on one side of the bumping tool of the bumping portion, the storage box is installed in the seating hole of the bumping tool A storage unit for storing solder balls on which solder balls can be seated; a rotating unit having a rotating shaft rotated by a motor to rotate the bumping unit and the storage unit and the fixing unit; and a ball grid array semiconductor in the bumping unit. The back of the package consists of a discharge section for discharging the material bumped solder balls.
Description
본 고안은 솔더볼을 입출력 단자로 사용하는 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array) 반도체 패키지의 배면에 다수의 솔더볼을 접합시키도록 된 반도체 패키지 제조 장비에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor package manufacturing equipment for bonding a plurality of solder balls to the back of a ball grid array semiconductor package using solder balls as input / output terminals.
일반적으로 솔더볼을 입출력 단자로 사용하는 볼 그리드 어레이 반도체 패키지는, 그 배면에 다수의 솔더볼랜드가 형성되어 있고, 이 솔더볼랜드에 솔더볼을 안착시켜 접속시킴으로서, 신호 입출력 단자로 사용한다.In general, a ball grid array semiconductor package using solder balls as an input / output terminal has a large number of solder ball lands formed on its back surface, and is used as a signal input / output terminal by mounting solder balls on the solder ball lands.
이러한 반도체 패키지의 배면에 안착되는 솔더볼은 솔더볼랜드에 정확하게 안착시켜 접합하여야 하는데, 종래에는 반도체 패키지의 배면에 솔더볼을 안착시킬 때 솔더볼을 일일이 손으로 하나씩 안착시키거나, 티져(Tweezer)나 핀셋 등으로 안착시켰던 것이다. 이렇게 함으로서 다수의 솔더볼랜드에 솔더볼을 안착시키기 위한 작업시간이 많이 소요되어 생산성이 저하되고, 솔더볼을 패키지의 솔더볼랜드에 정확히 안착시키지 못하여 많은 불량을 초래하게 되는 문제점이 있었다.The solder balls seated on the back side of the semiconductor package should be seated on the solder bores accurately and bonded. In the related art, when solder balls are seated on the back side of the semiconductor package, the solder balls are seated one by one by hand or by a teaser or tweezers. It was seated. By doing so, it takes a lot of work time for the solder balls to be seated in a plurality of solder borland, the productivity is lowered, there is a problem that the solder ball is not seated correctly on the solder borland of the package, causing a lot of defects.
이러한 문제점을 해결 보완하기 위하여 다수의 솔더볼을 동시에 흡착하여 반도체 패키지의 배면에 안착시켜 접합하도록 된 범핑장치가 개발되어 있다. 그러나, 이러한 범핑장치는 상기한 솔더볼을 반도체 패키지의 배면에 안착시키기 위하여 솔더볼을 흡착시 배큠에 의해 흡착하도록 되어 있음으로써, 별도의 배큠라인을 설치하여야 되고, 이에 다른 구조가 복잡해지며, 장비의 단가가 상승되는 문제점이 있었다.In order to solve this problem, a bumping device has been developed in which a plurality of solder balls are simultaneously adsorbed to be seated and bonded to the back surface of a semiconductor package. However, such a bumping device is to be sucked by the solder ball to absorb the solder ball in order to seat the solder ball on the back of the semiconductor package, a separate wiring line has to be installed, the other structure is complicated, and the cost of equipment There was a problem that is elevated.
뿐만 아니라, 상기한 솔더볼을 배큠에 의해 흡착함으로서, 흡착시에 솔더볼이 제대로 흡착되지 못하여 미싱 볼(Missing Ball ; 흡착홀에 솔더볼이 흡착되지 않은 상태의 물량)이나, 더블 볼(Double ; 하나의 흡착홀에 두 개의 솔더볼이 흡착되어 있는 상태의 불량)에 의한 불량이 자주 발생되는 문제점이 있었다.In addition, by adsorbing the above solder balls by soldering, the solder balls are not properly adsorbed at the time of adsorption, so that the missing balls are not adsorbed in the adsorption holes or double balls. There was a problem that the defect is often caused by the defect that the two solder balls are adsorbed in the hole.
본 고안의 목적은 이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로서, 솔더볼을 입출력 단자로 사용하는 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 배면에 다수의 솔더볼을 접합시키기 위하여 범핑툴에 솔더볼을 흡착시 상기한 솔더볼을 자중에 의하여 안착되도록 함으로써, 구조를 간단히 하여 장비의 단가를 절감시킬 수 있고, 솔더볼 흡착 불량을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 된 반도체 패키지 제조 장비의 범핑장치를 제공함에 있다.The purpose of the present invention is to solve the above problems, and to adsorb a plurality of solder balls on the back of the ball grid array semiconductor package using the solder balls as input / output terminals, the solder balls may be applied to the bumping tools by themselves. It is to provide a bumping device of the semiconductor package manufacturing equipment that can be reduced by, thereby simplifying the structure to reduce the unit cost of the equipment, and to improve the reliability by preventing poor solder ball adsorption.
도 1은 본 고안에 의한 반도체 패키지 제조 장비의 구성을 나타낸 평면도1 is a plan view showing the configuration of a semiconductor package manufacturing equipment according to the present invention
도 2는 본 고안에 의한 반도체 패키지 제조 장비의 구성을 나타낸 정면도Figure 2 is a front view showing the configuration of a semiconductor package manufacturing equipment according to the present invention
도 3은 본 고안에 의한 반도체 패키지 제조 장비에서 솔더볼 범핑장치를 나타낸 측면도Figure 3 is a side view showing a solder ball bumping device in a semiconductor package manufacturing equipment according to the present invention
도 4a 내지 도 4g는 본 고안에 의한 반도체 패키지 제조 장비에서 솔더볼 범핑장치의 작동 상태를 설명하는 도면Figures 4a to 4g is a view for explaining the operating state of the solder ball bumping device in the semiconductor package manufacturing equipment according to the present invention
도 5는 본 고안에 의한 반도체 패키지 제조 장비에서 도팅부를 나타낸 정면도5 is a front view showing a dotting part in the semiconductor package manufacturing equipment according to the present invention
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 --Explanation of symbols for the main parts of the drawing-
1 - 공급부 2 - 이송부1-supply part 2-conveying part
3 - 도팅부 4 - 고정부3-dotting part 4-fixing part
5 - 범핑부 6 - 보관부5-bumping section 6-storage section
7 - 회전부 8 - 배출부7-rotating part 8-discharge part
이하, 본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 고안에 의한 반도체 패키지 제조 장비는, 솔더볼이 범핑될 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 배면이 상부로 향하도록 하여 공급하는 공급부(1)와, 상기한 공급부(1)에서 공급되는 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 안내레일(21)을 따라 이송시키는 이송부(2)와, 상기한 이송부(2)에 의해 이송된 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 배면에 플럭스를 도팅하도록 플럭스 도팅부(3)와, 상기한 플럭스 도팅부(3)에서 플럭스가 도팅된 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 배큠으로 흡착 고정하는 고정부(4)와, 상기한 고정부(4)의 상부에 업/다운되며, 저면에는 솔더볼이 안착될 수 있는 안착홀(52)이 형성된 범핑툴(51)이 설치되고, 이 범핑툴(51)의 내부에는 안착홀(52)에 안착되는 솔더볼을 범핑시 상기 솔더볼을 밀어 줄 수 있는 플레이트(53)가 설치되는 범핑부(5)와, 상기한 범핑부(5)의 범핑툴(51) 일측에 보관박스(61)가 설치되고, 이 보관박스(61)에는 상기 범핑툴(51)의 안착홀(52)에 솔더볼을 안착시킬 수 있는 솔더볼이 보관되어 있는 보관부(6)와, 상기한 범핑부(5)와 보관부(6) 및 고정부(4)를 회전시키도록 모터에 의해 회전하는 회전축(71)이 구비된 회전부(7)와, 상기한 범핑부(5)에서 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 배면에 솔더볼이 범핑된 자재를 배출하는 배출부(8)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The semiconductor package manufacturing apparatus according to the present invention includes a supply unit 1 for supplying the rear surface of a ball grid array semiconductor package to which solder balls are bumped upward and a ball grid array semiconductor package supplied from the supply unit 1. A conveying part 2 for conveying along the guide rail 21, a flux doting part 3 for doping flux on the back surface of the ball grid array semiconductor package conveyed by the conveying part 2, and the flux dotting part Fixing portion (4) for suction-fixing the ball grid array semiconductor package doped with flux in (3), and up / down on the upper portion of the fixing portion 4, the bottom of the mounting that can be seated solder ball A bumping tool 51 having a hole 52 is installed, and a plate 53 for pushing the solder ball when bumping the solder ball seated in the seating hole 52 is installed inside the bumping tool 51. The bumping part 5, A storage box 61 is installed at one side of the bumping tool 51 of the bumping part 5, and the storage box 61 can seat a solder ball in the mounting hole 52 of the bumping tool 51. A rotating part 7 provided with a storage part 6 in which solder balls are stored, and a rotating shaft 71 which is rotated by a motor to rotate the bumping part 5, the storage part 6, and the fixing part 4. ) And a discharge part 8 for discharging the material bumped with solder balls on the back surface of the ball grid array semiconductor package in the bumping part 5.
상기에 있어서, 플럭스 도팅부(3)는 모터에 의해 회전하는 원판(31)이 설치되고, 이 원판(31)의 상면에 일정한 갭(Gap)을 유지하도록 고정판(32)을 설치하여 상기한 원판(31)의 상면에 플럭스를 일정한 두께로 도포하고, 이와 같이 일정한 두께로 도포된 플럭스를 찍어서 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 배면에 도팅하도록 상기한 원판(31)과 이송부(2)의 사이를 슬라이딩하고, 상기 원판(31)과 이송부(2)에서는 업/다운하도록 된 도팅장치(33)로 이루어진다.In the above, the flux dotting part 3 is provided with a disc 31 which is rotated by a motor, and the fixing plate 32 is provided on the upper surface of the disc 31 so as to maintain a constant gap. Flux is applied to the upper surface of the 31 to a certain thickness, and the slide between the disc 31 and the transfer unit 2 so as to dip the coated flux to a constant thickness in this way and to dot the back of the ball grid array semiconductor package. In the disc 31 and the transfer unit 2, the dotting device 33 is configured to be up / down.
이와 같이 구성된 본 고안의 작동 상태를 설명하면, 먼저 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 배면에 솔더볼을 안착시키기 위해서 상기한 공급부(1)에서 반도체 패키지의 배면이 상부로 향하도록 하여 공급하고, 이와 같이 공급된 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 상기한 이송부(2)에서 안내레일(21)을 따라 이송시켜 상기한 고정부(4)에서 배큠으로 상기한 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 흡착 고정한다.(도 4a)Referring to the operating state of the present invention configured as described above, in order to seat the solder ball on the back of the ball grid array semiconductor package, the supply part 1 is supplied with the back side of the semiconductor package facing upwards, and thus supplied The ball grid array semiconductor package is transferred along the guide rails 21 from the transfer unit 2, and the ball grid array semiconductor package is suction-fixed by the fixing unit 4 in a back state (FIG. 4A).
상기와 같이 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 흡착 고정하기 전에 상기한 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 배면에 솔더볼이 안착될 위치에 플럭스를 도팅하는 것으로, 이와 같이 플럭스를 도팅하기 위한 동작은, 상기한 도팅부(3)의 원판(31)상에 일정량의 플럭스를 위치시킨 상태에서 상기한 원판(31)을 회전시키면, 상기 원판(31)상에 위치된 플럭스는 상기 원판(31)과 갭을 유지하도록 설치된 고정판(32)에 의해 원판(31)의 상면에 고르게 도포된다.As described above, before the adsorption and fixation of the ball grid array semiconductor package is performed, the flux is doped at a position where solder balls are seated on the rear surface of the ball grid array semiconductor package. When the disc 31 is rotated in a state in which a certain amount of flux is placed on the disc 31 of 3), the flux located on the disc 31 is fixed to be provided to maintain a gap with the disc 31. It is applied evenly to the upper surface of the disc 31 by (32).
이와 같이 도포된 플럭스를 도팅장치(33)가 하강되어 플럭스를 찍은 다음 상승되고, 다시 상기한 이송부(2)의 상부로 슬라이딩된 후, 하강되어 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 배면에 플럭스를 도팅한 다음 상승된다.The flux applied as described above is lowered by the dotting device 33 to take flux, then raised to the upper portion of the transfer unit 2, and then lowered to doze the flux on the back surface of the ball grid array semiconductor package. Is raised.
상기와 같이 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 배면에 솔더볼이 범핑될 위치에 플럭스가 도포되어 상기한 고정부(4)에 의해 흡착 고정된 상태에서 상기한 회전부(7)의 회전축(71)을 180°회전시켜 상기한 범핑부(5)와 상기한 보관부(6) 및 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 흡착 고정하고 있는 고정부(4)를 180°회전시킨 다음,(도 4b) 상기한 범핑부(5)의 범핑툴(51)을 하강시키면, 상기한 보관부(6)의 솔더볼 보관박스(61)의 일측이 열린다.As described above, the flux is applied to the back surface of the ball grid array semiconductor package where the solder ball is bumped, and the rotation shaft 71 of the rotating part 7 is rotated 180 ° while being sucked and fixed by the fixing part 4. By rotating the fixing part 4 holding the bumping part 5, the storage part 6, and the ball grid array semiconductor package by adsorption and fixing by 180 ° (FIG. 4B), and then the bumping part 5. When the bumping tool 51 is lowered, one side of the solder ball storage box 61 of the storage part 6 is opened.
이와 같이 솔더볼 보관박스(61)의 일측이 열리면, 상기 보관박스(61)에 있는 솔더볼이 상기한 범핑툴(51)의 안착홀(52)에 안착되도록 하기 하여 상기한 회전부(7)의 회전축(71)을 일정 각도로 왕복 회전시킨다.(도 4c)As described above, when one side of the solder ball storage box 61 is opened, the solder ball in the storage box 61 is seated in the seating hole 52 of the bumping tool 51 so as to rotate the shaft ( 71) to reciprocate rotation at an angle (Fig. 4c).
따라서, 상기한 보관박스(61)에 있는 솔더볼이 상기 범핑툴(51)의 상면에 뿌려지면서 안착홀(52)에는 솔더볼이 안착된다. 이때, 상기한 범핑부(5)에 설치된 플레이트(53)가 약간 하부로 내려오면서 상기한 안착홀(52)에 안착되는 솔더볼의 최상단이 상기 안착홀(52)에서 돌출되지 않도록 한다.Therefore, the solder ball in the storage box 61 is sprinkled on the upper surface of the bumping tool 51 and the solder ball is seated in the mounting hole 52. At this time, the plate 53 installed in the bumping part 5 is lowered slightly to prevent the top end of the solder ball seated in the seating hole 52 from protruding from the seating hole 52.
이와 같이 범핑툴(51)의 안착홀(52)에 솔더볼이 안착되면, 상기한 회전축(71)은 안착홀(52)에 안착되지 않고 남아 있는 모든 솔더볼을 솔더볼 박스로 모이도록 하기 위하여 최종적으로 보관박스(61)가 하측으로 일정시간 기울어지도록 위치하고 있다가 솔더볼이 모두 모이면, 상기한 범핑부(5)와 보관부(6)는 회전부(7)에 의해 수평 상태로 되도록 한다.When the solder ball is seated in the seating hole 52 of the bumping tool 51 as described above, the rotating shaft 71 is finally stored in order to gather all the solder balls remaining in the solder ball box without being seated in the seating hole 52. When the box 61 is positioned to be inclined downward for a predetermined time and all the solder balls are collected, the bumping part 5 and the storage part 6 are horizontally set by the rotating part 7.
이러한 상태에서 상기한 범핑툴(51)이 상승되면, 상기한 보관박스(61)가 열려 있던 일측이 닫힘(도 4d)과 동시에, 상기한 범핑툴(51)이 상기한 고정부(4)에 흡착 고정된 반도체 패키지의 근접위치까지 상승된다.(도 4e)When the bumping tool 51 is raised in such a state, one side of the storage box 61 is opened (FIG. 4D) and at the same time, the bumping tool 51 is attached to the fixing part 4. It is raised to the proximal position of the adsorption fixed semiconductor package (FIG. 4E).
이 상태에서 상기한 회전축(71)이 다시 180°회전되어 원위치로 복원되면, 즉 상기한 범핑툴(51)은 상부에 위치하고, 반도체 패키지 자재는 상기 범핑툴(51)의 하부에 위치되도록 회전되면, 상기 범핑툴(51)의 안착홀(52)에 안착되어 있는 솔더볼배출부(8)이 자중에 의해 반도체 패키지의 배면에 형성된 솔더볼 랜드에 범핑되고,(도 4f) 상기 범핑툴(51)은 상승된다.(도 4g) 이때, 상기한 솔더볼을 플레이트(53)로 밀어 줌으로서, 안착홀(52)에 남아 있는 솔더볼이 없이 모든 솔더볼이 반도체 패키지의 배면에 범핑된다.In this state, when the rotating shaft 71 is rotated 180 degrees again to restore the original position, that is, the bumping tool 51 is positioned at the upper portion, and the semiconductor package material is rotated to be positioned at the lower portion of the bumping tool 51. The solder ball discharge portion 8 seated in the mounting hole 52 of the bumping tool 51 is bumped into the solder ball land formed on the back surface of the semiconductor package by its own weight (FIG. 4F). At this time, by pushing the above-described solder ball to the plate 53, all solder balls are bumped on the back surface of the semiconductor package without the solder balls remaining in the seating hole 52.
이와 같이 반도체 패키지의 배면에 솔더볼을 범핑하고 나면, 상기한 반도체 패키지 자재는 배출부(8)에 의해 배출되고, 새로운 자재가 로딩되어 상기의 작동을 반복하면서 계속적인 솔더볼을 범핑한다.After bumping the solder balls on the back surface of the semiconductor package as described above, the semiconductor package material is discharged by the discharge unit 8, and new materials are loaded to bump the continuous solder balls while repeating the above operation.
이상의 설명에서와 같이 본 고안에 의하면, 솔더볼을 입출력 단자로 사용하는 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 배면에 다수의 솔더볼을 접합하기 위한 범핑장치의 구조를 간단하게 함은 물론, 솔더볼 범핑의 작업을 간단히 하고, 범핑 불량을 방지하며, 신뢰성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the structure of a bumping device for joining a plurality of solder balls to the back of a ball grid array semiconductor package using solder balls as input / output terminals is simplified, and the operation of solder ball bumping is simplified. It prevents bumping defects, and improves reliability and productivity.
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