KR20030015109A - 솔더볼 부착장비의 볼멀티노즐과 비지에이 패키지의 볼부착방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 솔더볼 부착장비의 볼멀티노즐과 비지에이 패키지의 볼 부착방법은, 볼격자배열(BGA) 방식의 반도체 IC 공정 중, 솔더볼(solder ball)의 초기정렬과 진공흡착 등의 과정을 통하여 스트립패턴(strip pattern)상에 일정하게 형성된 플럭스도트(flux dot) 상부에 솔더볼을 정확히 위치시켜 부착하기 위한 노즐 및 부착방법에 관한 것이다.
본 발명의 멀티노즐은 복수의 상기 솔더볼을 개별적으로 흡입부착하여 소정 패턴의 정해진 위치에 부착시킬 수 있도록, 내부에 소정의 통기관을 형성시켜 자체 몸체로부터 복수의 핀들을 돌출시켜 형성한다. 그리고, 본 발명의 비지에이 패키지의 볼 부착방법은 멀티노즐이 사용하여 솔더볼배열단계, 솔더볼흡착단계, 솔더볼이송단계 그리고 솔더볼부착단계로 진행된다.
따라서, 본 발명은 스트립패턴의 플럭스도트 상부에 솔더볼을 정조준하여 보다 정확하게 형성시키게 되며, 종래의 문제점을 제거하고 BGA 패키지 반도체 IC의 수율을 높여 반도체 IC 경쟁력 높이는 효과가 있다.
Description
본 발명은 반도체 IC의 패키징(packaging)에 관한 것으로, 자세하게는 볼격자 배열(Ball Grid Array ; 이하 'BGA'라 함) 방식의 반도체 IC 공정 중, 솔더볼(solder ball)의 초기정렬과 진공흡착 등의 과정을 통하여 스트립패턴(strip pattern)상에 일정하게 형성된 플럭스도트(flux dot) 상부에 솔더볼을 정확히 위치시켜 부착함으로써 정밀한 BGA 패키지를 형성하기 위한, 솔더볼 부착장비의 볼멀티노즐과 비지에이 패키지의 볼 부착방법을 제시한 것이다.
여러 단계의 공정에서 반도체 IC(Intergrated circuit)제작의 최종단계는 반도체 소자를 보호할 수 있도록 적절한 물질로 패키징하는 것이라 할 수 있다. 일정한 방식의 패키징과정에 의해 완성된 반도체 패키지는 패키지 내부에 위치하는 반도체 소자를 습기와 오염으로부터 보호해 주며, 접착과 기타 회로요소는 부식과 기계적인 충격을 방지해 준다.
통상적으로 반도체 패키지는 구조나 기능에 따라 칩 온 리드(chip on lead,COL) 패키지, 리드 온 칩(lead on chip, LOC)패키지, 비지에이(BGA) 패키지 등 여러 가지 형태가 이용되고 있으며 새로운 패키징 방식에 대한 연구가 계속되고 있다. 이 중 BGA패키지는 외부와의 전기적 신호전달을 위하여 기판상에 형성된 회로에 부착시켜 외부와의 전기적 신호를 전달하는 통로가 되도록 다수의 볼(솔더볼)을 구비하는 패키징방식으로, 다른 패키지에 비해 그 실장밀도를 증가시킬 수 있으며 최근 반도체칩의 고집적화됨에 따라 이용이 확산되고 있다.
이러한 BGA 패키지 공정에서 완성된 반도체 칩과 외부회로와 신호연결을 위한 솔더볼의 정확한 부착은, 완전한 동작을 수행하는 정상 반도체칩을 이용하는 반도체패키징의 최종 완성단계이므로 다단계의 반도체 공정 중 중요한 비중을 차지한다. 따라서 이러한 BGA 패키지 공정에서 결점(defect)없이 솔더볼을 정확히 부착(attach)시키는 것은 BGA 패키지의 핵심적인 사항이며 대단히 중요한 사항이라 할 수 있다.
도 1은 BGA 패키지를 설명하기 일반적인 BGA 패키지 반도체IC의 단면도이다.
도시한 바와 같이, BGA 패키지(10)는 중앙에 반도체칩(101 ; chip)이 위치하고 있으며, 이 반도체칩(101)에는 열을 발산하기 위한 방열판(102)이 부착되어 있다.
그리고 BGA 패키지(10) 중앙의 반도체칩(101)을 제외한 방열판(102)에는 스트립패턴(103)이 형성되어 있으며, 이 스트립패턴(103)상의 연결회로(103c)에는 반도체칩(101)과의 신호연결을 위해 본딩와이어(104)가 연결된 후 몰딩수지(105)에 의해 함몰되어 보호된다.
그리고 스트립패턴(103)상의 연결회로(103c)에는 플럭스(flux)에 의해 다수의 솔더볼(106)이 부착되어 있다. 이러한 솔더볼(106)은 외부회로와의 신호연결을 수행하게 된다. 따라서 BGA 패키지에 있어서 전술한 바와 같이, 솔더볼의 정확한 부착은 매우 중요한 비중을 차지한다.
도 2는 BGA 패키지를 형성하기 위한 종래 볼 부착방식의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
종래 일례의 볼부착방법은 도 2의 (A)와 같이, 먼저 볼툴플레이트(220, ball toll plate)에 삽입된 이젝터핀(221, ejector pin)을 작동시켜 볼(200, 솔더볼)을 흡입(vaccum on)하여 그 끝단에 부착시킨다.
이후 (B)와 같이, 볼툴플레이트(220)를 이동시켜 스트립패턴(240, strip pattern)상에 위치시켜 정렬한다. 스트립패턴(240)은 BGA 패키지내의 반도체칩(101)과 외부회로를 연결하기 위해 BGA 패키지에서 반도체칩을 중심에 두고 그 둘레 주변에 형성시킨 연결회로패턴이다. 여기에는 각 연결회로 단자의 상부에 플럭스도트(241)가 형성되어 있다. 이 후 도 2의 (c)와 같이, 이젝터핀(221)을 하강시켜 스트립패턴(240)상에 형성된 플럭스도트(241) 상부 가까이 위치시키며, 흡입작동중(vaccum on)인 볼을 배출이탈(vacuum off)하여 플럭스도트(241) 상부에 부착시킨다.
도 3은 BGA 패키지를 형성하기 위한 종래 볼 부착방식의 또 다른 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 종래 또 다른 볼 부착방식은 최초 볼인서트플레이트(320, ballinsert plate)에 삽입된 볼푸시핀(321, ball push pin)의 끝단에 솔더볼(solder ball)을 진공흡입 (vaccum on)하여 그 끝단에 부착시킨다. 이후 도 3의 (B)와 같이, 볼툴플레이트(340)의 이젝터핀(341)으로 솔더볼(300)을 옮겨 준다음, 이송과 분출(vacuum off)과정을 통하여 플럭스도트(361) 상부에 부착시킨다.
도 4는 BGA 패키지를 형성하기 위한 종래 볼 부착방식의 또 다른 일례를 설명하기 위한 도면이다.
이러한 도 4의 또 다른 볼 부착방식은 볼인서트플레이트(420)와 볼툴플레이트(440)에서 볼을 흡입하고 전달하는 방식을 핀(pin)이 없는 진공흡입 및 배출이탈 방식을 취한 것으로, 볼을 이송한 후 마지막으로 플럭스도트(461) 상부에 부착하는 단계에서의 개념은 전술한 일례들과 대동소이하다.
하지만 이러한 종래의 볼 부착방식은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다. 먼저 도 2의 볼 부착방식은 (A)에 도시한 바와 같이, 최초 하부에 위치시키는 다수의 솔더볼(200)이 요동(vibration)이 있어 불안전하며, 솔더볼(200)의 흡입부착과정에서 다수의 불필요한 솔더볼(200')이 부착되는 문제점이 있다. 결국 이러한 불필요한 솔더볼(200')은 도 2(C)와 같이 플럭스도트(241) 상부에 그대로 부착되게 된다.
그리고 도 3의 볼 부착방식은 볼인서트플레이트(320)와 볼툴플레이트(340)의 사이에서 계속적으로 볼푸시핀(321)과 이젝터핀(341)을 작동시켜야 하는 불편이 있으며, 도 4의 볼 부착방식은 볼인서트플레이트(420)에서의 볼 흡착은 큰 문제가 없다하더라도 볼툴플레이트(440)에서 플럭스도트(461) 상부에 부착하는 과정이 불완전하게 되어 정확성이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, BGA 패키지의 반도체 IC 공정에서 솔더볼(solder ball)의 초기정렬과 진공흡착 등의 과정을 통하여 스트립패턴(strip pattern)상에 일정하게 형성된 플럭스(flux) 상부에 솔더볼을 정확히 위치시켜 부착함으로써 정밀한 BGA 패키지를 형성하기 위한, 솔더볼 부착장비의 볼멀티노즐과 비지에이 패키지의 볼 부착방법에 관한 기술을 제공함에 있다.
이를 위해서는 BGA 방식의 반도체 IC 공정의 전반적인 이해와 함께 플럭스의 접착특성, 진공흡입 및 배출이탈(vaccum on ＆ off)등에 분석은 물론, 특히 플레이트(plate)내에서 솔더볼을 정확한 위치시키기 위한 과정에 대한 정확하고 완전한 해결책이 연구가 요구된다.
도 1은 BGA 패키지를 설명하기 일반적인 BGA 패키지 반도체IC의 단면도.
도 2 내지 도 4는 BGA 패키지를 형성하기 위한 종래 볼 부착방식의 실시예들을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 솔더볼 부착장비의 볼멀티노즐과 비지에 이 패키지의 볼 부착방법을 설명하기 위한 도면.
＜ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ＞
10 : BGA 패키지
101 : 반도체칩(chip) 102 : 방열판
103, 240, 360, 460, 560 : 스트립패턴(strip pattern)
104 : 본딩와이어(bonding wire)
105 : 몰딩수지
106, 200, 300, 400, 500 : 솔더볼(solder ball)
220, 340, 440 : 볼툴플레이트(ball toll plate)
221, 341 : 이젝터핀(ejector pin)
241, 361, 461, 561 : 플럭스도트
320, 420, 520 : 볼인서트플레이트
321 : 볼푸시핀(ball push pin)
540 : 볼멀티노즐(ball multi nozzle)
541 : 노즐핀(nozzle pin)
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 솔더볼 부착장비의 볼멀티 노즐은,
복수의 상기 솔더볼을 개별적으로 흡입부착하여 소정 패턴의 정해진 위치에 부착시킬 수 있도록, 내부에 소정의 통기관을 형성시켜 자체 몸체로부터 복수의 핀들을 돌출시켜 형성한 것이며,
또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비지에이 패키지의 볼 부착방법은, 솔더볼의 부착에 있어서,
개별적인 정렬을 위한 소정의 플레이트에 복수의 상기 솔더볼을 각각 흡입부착하여 배열시키는 솔더볼배열단계, 상기 단계에서 배열된 솔더볼을 전달받아 복수의 소정 부착핀들에 각각 흡입부착시키는 솔더볼부착단계, 상기 단계에서 개별적으로 부착된 솔더볼을 부착하기 위한 소정의 위치로 이동시키는 솔더볼이송단계, 및 상기 이송된 솔더볼을 소정 위치에 정조준한 후 상기 부착핀들로부터 배출이탈시켜 상기 소정위치에 복수의 상기 솔더볼들을 각각 부착시키는 솔더볼부착단계를 포함하여 진행된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 솔더볼 부착장비의 볼멀티노즐과 비지에이 패키지의 볼 부착방법을 자세히 설명한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 솔더볼의 부착은 이러한 솔더볼을 부착하기 위해 최초 플럭스도트(flux dot)를 스트립패턴(strip pattern)상에 정확히 위치시켜 형성한는 것이 매우 중요하다.
따라서 스트립패턴상에 다수의 플럭스도트가 정확히 형성된 미완성 BGA 패키지에서 솔더볼을 부착시켜야 하며, 이를 위한 플럭스도트의 형성방법으로 본 출원인에 의한 2001년 6월 30일자의 한국특허출원번호 제2001-39902호(명칭:플럭스 도팅 시스템[A flux dotting system])을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.
이러한 본 출원인의 플럭스 도팅 시스템은 플럭스가 토출되는 멀티노즐의 노즐바디(205a) 전반부에 일정량의 플럭스를 토출시키기 위한 노즐팁이 형성되어 있어, 스트립패턴의 회로선로에 일정량의 플럭스를 매우 정확하게 위치시키게 되며 , 후술하겠지만 이렇게 형성된 미완성 BGA패키지에 본 발명의 볼 부착방법에 따라 솔더볼을 부착하는 경우 완성된 반도체IC의 수율을 높일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 솔더볼 부착장비의 볼멀티노즐과 비지에이 패키지의 볼 부착방법을 설명하기 위한 도면이다.
도시한 바와 같이, 본 실시예의 비지에이 패키지의 볼 부착방법은 솔더볼배열단계, 솔더볼흡착단계, 솔더볼이송단계 그리고 솔더볼부착단계로 크게 구분할 수 있다.
먼저 도 5의 (A)에 도시한 바와 같이, 솔더볼부착단계는 진공흡입(vacuum on)하여 각각의 솔더볼(500)을 볼인서트플레이트(520)의 각 홈에 흡입한다.
이 후 도 5의 (B)와 같이, 볼멀티노즐(540, ball multi nozzle)을 솔더볼(500)이 삽입된 볼인서트플레이트(520)에 접근시켜 노즐핀(541, nozzle pin)에 솔더볼(500)이 잘 흡착되도록 진공흡입하며, 이때 하부의 볼인서트플레이트(520)는 화살표의 방향과 같이 솔더볼(500)이 잘 흡착되도록 배출이탈(vaccum off)작동한다.
본 실시예의 볼멀티노즐(540)은 다수의 노즐핀(541)이 자체 몸체로부터 돌출되어 있다. 이러한 노즐핀(541)에는 그 내부에 통기관이 형성되어 진공흡입 및 배출이탈(vaccum on ＆ off)이 용이하다. 따라서 이러한 볼멀티노즐(540)은 볼인서트플레이트(520)에 일정한 간격으로 정렬된 솔더볼(500)을 각각 접촉하여 흡입한 후, 흡입된 다수의 솔더볼(500)을 스트립패턴 상부의 플럭스도트(561)에 정조준하여 부착시키게 된다. 이러한 볼멀티노즐(540)은 종래의 볼툴플레이트와는 다른 것으로 따라서 보다 확실하고 정확하게 솔더볼을 부착시키게 된다.
이 후 도 5의 (C)와 같이, 본 실시예의 볼멀티노즐(540)에 부착된 솔더볼(500)을 이송하여 플럭스도트(561)가 접합된 스트립패턴(560) 상부로 정조준시킨다.
그리고 마지막으로 도 5의 (D)와 같이, 볼멀티노즐(540)을 강하시켜 플럭스도트(561)에 솔더볼(500)을 부착시키게 된다.
따라서 본 발명의 볼멀티노즐(540)을 이용하여 BGA 패키지에서 솔더볼(500)을 부착하게 되면 보다 스트립패턴 플럭스도트(561)상부의 정확한 위치에 부착할 수 있으며, 결국 BGA패키지 반도체 IC의 수유을 높일 수 있다. 아울러 본 발명의 볼멀티노즐(540)은 노즐핀(541)과 같은 부착수단으로 이용될 수 있고 노즐핀(561)의 끝단도 솔더볼(500)의 부착이 용이하도록 보다 여러가지 형태로 설계할 수 있는 등 본 기술의 개념을 바탕으로 보다 다양하게 실시할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 스트립패턴의 플럭스도트 상부에 솔더볼을 정조준하여 보다 정확하게 형성시키게 됨으로써, 종래 솔더볼 부착장비 및 부착방법의 문제점을 제거하고 BGA 패키지 반도체 IC의 수율을 높여 반도체 IC 경쟁력 제고에 일조하는 효과를 제공한다.
Claims (4)
- 솔더볼의 부착하기 위한 장비에 있어서,복수의 상기 솔더볼을 개별적으로 흡입부착하여 소정 패턴의 정해진 위치에 부착시킬 수 있도록, 내부에 소정의 통기관을 형성시켜 자체 몸체로부터 복수의 핀들을 돌출시켜 형성한 것을 특징으로 하는, 솔더볼 부착장비의 볼멀티노즐.
- 제 1항에 있어서,진공에 의한 흡착부착(vaccum on)을 이용하는 것을 특징으로 하는, 솔더볼 부착장비의 볼멀티노즐.
- 솔더볼의 부착에 있어서,개별적인 정렬을 위한 소정의 플레이트에 복수의 상기 솔더볼을 각각 흡입부착하여 배열시키는 솔더볼배열단계;상기 단계에서 배열된 솔더볼을 전달받아 복수의 소정 부착핀들에 각각 흡입부착시키는 솔더볼부착단계;상기 단계에서 개별적으로 부착된 솔더볼을 부착하기 위한 소정의 위치로 이동시키는 솔더볼이송단계; 및상기 이송된 솔더볼을 소정 위치에 정조준한 후 상기 부착핀들로부터 배출이탈시켜 상기 소정위치에 복수의 상기 솔더볼들을 각각 부착시키는 솔더볼부착단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비지에이 패키지의 볼 부착방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 각 단계들은진공에 의한 흡입부착과 배출이탈(vaccum on ＆ off)을 이용하는 것을 특징으로 하는, 솔더볼 부착장비의 볼멀티노즐.
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020010049715A KR20030015109A (ko) | 2001-08-13 | 2001-08-13 | 솔더볼 부착장비의 볼멀티노즐과 비지에이 패키지의 볼부착방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20030015109A (ko) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100735517B1 (ko) * | 2007-04-02 | 2007-07-04 | 주식회사 고려반도체시스템 | 개선된 솔더볼 파지 기능을 갖는 솔더볼 어태치 장치 및 그제어 방법 |
| KR100979237B1 (ko) * | 2008-01-08 | 2010-08-31 | 주식회사 하이닉스반도체 | Ｂｇａ 패키지용 기판 및 그의 제조방법 |
| US20150231723A1 (en) * | 2014-02-17 | 2015-08-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Solder ball attaching apparatus, flux dotting apparatus, and method of manufacturing semiconductor package |
| KR102039507B1 (ko) | 2019-08-26 | 2019-11-01 | 주광정밀주식회사 | 볼 그리드 배열 지그용 어태치플레이트 제조방법 |
| KR102060126B1 (ko) | 2019-08-26 | 2019-12-27 | 주광정밀주식회사 | 볼 그리드 배열 지그 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980015015A (ko) * | 1996-08-19 | 1998-05-25 | 황인선 | 집적회로 패키지의 솔더볼 안착방법 및 그에 따른 장치 |
| JPH10163615A (ja) * | 1996-11-28 | 1998-06-19 | Mitsui High Tec Inc | 半田ボール供給装置 |
| KR19980025206A (ko) * | 1998-02-27 | 1998-07-06 | 김종배 | 회전틸팅식 솔더볼 공급장치 |
| KR100247009B1 (ko) * | 1997-07-21 | 2000-10-02 | 윤종용 | 기능모드의음성인식이가능한디지털휴대용전화기및그인식방법 |
-
2001
- 2001-08-13 KR KR1020010049715A patent/KR20030015109A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
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| KR102039507B1 (ko) | 2019-08-26 | 2019-11-01 | 주광정밀주식회사 | 볼 그리드 배열 지그용 어태치플레이트 제조방법 |
| KR102060126B1 (ko) | 2019-08-26 | 2019-12-27 | 주광정밀주식회사 | 볼 그리드 배열 지그 |
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