KR20030070364A - 비지에이 패키지의 리페어링 및 리볼링 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비지에이 패키지의 리페어링 방법 및 리볼링 방법에 관한 것으로, 리페어링시 솔더볼이 패키지나 기판으로 부터 탈락되지 않는 것과 불량의 패키지를 재생할 수 있는 것을 특징으로 하며, 이를 위해 패키지 모듈을 베이크하고 불량 패키지를 기판으로 부터 분리하며 기판을 드레싱 및 클리닝하고 양품의 패키지를 클리닝된 기판에 실장하며 양품의 패키지가 실장된 기판을 리플로우하는 비지에이 패키지 리페어링 방법, 및 패키지 모듈을 베이크하고 불량 패키지를 기판으로 부터 분리하며 불량 패키지를 드레싱 및 클리닝하고 이 과정을 마친 패키지를 상온 건조시키고 베이크한 후 패키지에 솔더볼을 실장하고 리플로우하는 비지에이 패키지 리볼링 방법을 제공하며, 이로 인해, 비지에이 패키지에 대한 리페어링이 효과적으로 실행됨으로써 패키지 모듈의 품질향상을 가져오며, 폐기되어지는 비지에이 패키지를 리볼링하여 재생함으로써 생산가를 절감할 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 패키지의 리페어링 및 리볼링 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 비지에이 패키지의 리페어링 및 리볼링 방법에 관한 것이다.
근래들어 반도체 제품은 멀티미디어의 확대, 디지탈의 진전에 따라 대규모화, 대용량화, 동작의 고속화, 다기능화, 소형화, 및 저소비전력화의 요구가 점점 높아짐에 따라 파인피치(fine pitch) 및 다핀화가 이루어지고 있다.
이로 인해 패키지 형태는 인쇄 회로 기판을 사용한 비지에이(BGA; ball grid array) 패키지로 전환되는 추세이며, 비지에이 패키지로는 마이크로 비지에이 패키지나 와이어 본딩 비지에이 패키지 등이 있다.
이들 비지에이 형태를 갖는 패키지들은 활성면에 솔더볼을 부착하여 제조되며, 보통 한 기판에 2~32개의 비지에이들이 부착된다.
이런 비지에이 패키지를 인쇄 회로 기판에 부착한 후에 불량이 발생할 수 있는 데, 이런 경우 불량 패키지를 제거하고 새로운 양품의 패키지를 리페어링하게 된다.
도 1은 종래 패키지의 리페어링 공정의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 진공노즐(3)은 패키지(1)의 위쪽에 위치하며, 진공노즐(3)을 통해 열이 패키지(1)에 인가되는 구조를 하고 있다.
인쇄 회로 기판(2) 위의 중간에 위치하는 패키지(1)가 새롭게 실장되는 것으로 위쪽에 위치하는 진공노즐(3)에 의해 옮겨져 실장된다. 진공노즐(3)은 내부가 이중관을 갖는 구조를 하고 있어 중앙의 통로를 통해 패키지(1)를 진공흡착하며, 중앙통로 주위의 통로를 통해 열이 배출되는 구조를 하고 있다.
기판(2)에 실장된 패키지(1)에는 진공노즐(3)로 부터 열이 가해진다. 이때 뜨거운 공기를 불어넣는 방식으로 열이 인가되고 열의 온도는 약 450℃이었고, 약 60초 동안 인가되며, 차후의 다른 공정없이 솔더볼(4)이 기판(2)과 완전하게 접합되는 구조를 하고 있다.
그러나, 이 과정에서 솔더볼(4)에 따라 멜팅되는 정도가 각기 다르기 때문에, 패키지(1)에 부착된 솔더볼(4)이 완전히 멜팅되지 않아 기판(2)과 솔더볼(4)이 접촉되지 않거나, 과도하게 멜팅되어 패키지(1)로부터 솔더볼(4)이 탈락하는 경우가 있었다.
도 2 및 도 3은 이런 상태를 나타내는 개략도이다.
도 2는 솔더볼이 불완전하게 멜팅된 상태를 나타내는 개략도이고, 도 3은 솔더볼이 과도하게 멜팅된 상태의 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 패키지(1)에 부착된 솔더볼(4)이 완전히 멜팅되지 않을 때에는 밑에 있는 인쇄 회로 기판(2)과 접촉을 이루지 못한다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 솔더볼(4)이 과다하게 멜팅되는 경우에는 솔더볼(4)이 패키지(1)로 부터 탈락된다.
상술한 두 경우 모두 패키지(1)와 인쇄 회로 기판(2)이 전기적인 접속을 이룰 수 없는 문제점을 갖고 있다.
또한, 새롭게 실장되는 패키지에 열을 인가하는 과정에서 진공노즐을 통해 인가되는 열이 이웃하는 패키지들에게도 영향을 끼치게 되어 이웃하는 패키지가 인쇄 회로 기판과 전기적인 접속을 이루지 못하는 경우가 있었다.
이외에도, 종래에는 패키지가 실장된 인쇄 회로 기판의 원부자재의 불량 또는 파손, 매핑(mapping) 불능, 또는 한 인쇄 회로 기판 내의 다량의 비지에이 불량 발생 등으로 인해 리페어링 불가능한 제품의 모든 비지에이 패키지는 폐기되었다.
이로 인해, 수율 손실 및 원가 상승 등의 문제점이 야기되었다.
본 발명은 인쇄 회로 기판에 비지에이 패키지를 리워크할 때 기판과 패키지간의 안정된 접합을 이룰 수 있는 리페어링 방법 및 폐기되어지는 비지에이 패키지를 재활용할 수 있는 리볼링 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
도 1은 종래 패키지 리페어링 공정의 개략도;
도 2는 종래 솔더볼이 불완전하게 멜팅된 상태의 개략도;
도 3은 종래 솔더볼이 과다하게 멜팅된 상태의 개략도;
도 4는 본 발명의 비지에이 패키지 리페어링 방법의 순서도;
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 리페어링 방법을 나타내는 개략도;
도 6은 본 발명의 비지에이 패키지 리볼링 방법의 순서도;
도 7a 및 도 7b는 도 6의 리볼링 공정 중 베이크 공정과 패키지 분리공정 및 드레싱 공정을 나타내는 개략도; 및
도 8a 내지 도 8c는 도 6의 리볼링 공정 중 패키지에 솔더볼을 실장하는 공정순서를 나타내는 개략도이다.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
1, 51a, 51b, 51c, 71a, 71b, 81; 패키지 2, 52; 인쇄 회로 기판
3, 53, 73; 진공노즐 4, 54, 84; 솔더볼
55, 75; 솔더위커 56, 76; 인두기
82; 로봇암 83; 플럭싱바
85; 진공기 86; 솔더볼 박스
87; 트레이 88; 윤활제 공급기
89; 플럭싱핀 90; 흡입홀
91; 솔더 패드
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 패키지 모듈에 실장된 비지에이 패키지의 리페어링 방법으로, a) 패키지 모듈을 베이크하는 단계; b) 패키지 모듈에 있어서 불량 패키지를 기판으로 부터 분리하는 단계; c) 드레싱과 클리닝을 통해 기판에 남아있는 솔더볼 잔해를 제거하는 단계; d) 진공노즐에서 인가되는 열을 통해 양품의 패키지를 클리닝된 기판에 가접합하는 단계; 및 e) 리플로우 공정을 통해 양품의 패키지를 기판에 완전접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비지에이 패키지의 리페어링(repairing) 방법을 제공한다.
본 발명의 리페어링 방법은 d) 단계에 있어서, 기판상에서 양품의 패키지가 실장되는 영역을 제외한 영역은 방열판에 의해 보호되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 리페어링 방법은 d) 단계에서 약 450℃의 열이 약 20초 동안 인가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 패키지 모듈에 실장된 비지에이 패키지의 리볼링 방법으로, a) 패키지 모듈을 베이크하는 단계; b) 패키지 모듈에 있어서 불량 패키지를 기판으로 부터 분리하는 단계; c) 불량 패키지에 남아있는 솔더볼의 잔해를 드레싱하고 불량 패키지를 클리닝하는 단계; d) 드레싱과 클리닝을 마친 패키지를 상온에서 건조하고 다시 베이크하는 단계; e) 베이크된 패키지에 솔더볼을 실장하는 단계; 및 f) 패키지를 리플로우하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비지에이 패키지 리볼링(reballing) 방법을 제공한다.
본 발명의 리볼링 방법은, e) 단계에서 약 320℃의 열이 약 80초 동안 인가되며 패키지에 가해지는 최대 온도가 약 230℃인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조로 본 발명에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리페어링 방법의 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 리페어링 방법은, 우선, 불량이 발생한 패키지 모듈을 베이크(bake)한다(41). 다음 불량 비지에이 패키지를 기판으로 부터분리시킨다(42). 그런후, 기판상에 남아 있는 솔더볼의 잔해를 드레싱하고 기판을 클리닝한다(43). 다음, 진공노즐에서 인가되는 열을 통해 클리닝된 기판에 양품의 비지에이를 가접합한 후(44), 마지막으로 1회의 리플로우(reflow) 공정을 통해 비지에이를 기판에 완전접합한다(45).
도 5a 내지 도 5c는 도 4에 도시된 리페이렁 방법의 단계들을 상세하게 나타낸 개략도들이다.
도 5a는 패키지 모듈의 베이크와 불량 비지에이 패키지 분리를 나타내는 개략도로, 불량이 발생한 패키지(51a)가 실장된 기판(52)의 하면에 열을 인가한다. 그런후, 진공노즐(53)을 사용하여 불량 패키지(51a)를 기판(52)으로부터 분리시킨다. 이 과정에서, 패키지(51a)의 하면과 기판(52)의 상면에는 솔더볼(54)의 잔해들이 각각 남게 된다.
도 5b는 기판상의 잔류 솔더볼을 드레싱하는 개략도로, 솔더볼(54)의 잔해가 남아있는 기판(52) 위에 솔더위커(solder wicker)(55)를 얹인 후 인두기(56)로 솔더위커(55)를 압박하면서 솔더위커(55)로 기판(52)을 문지르듯이 드레싱을 실시한다. 이 과정에서, 기판(52)과 솔더위커(55)간의 마찰로 인한 기판(52)의 손상을 없애기 위해 윤활제가 주입되며 본 발명에서는 윤활제로 액상 플럭스(flux)를 사용한다.
도 5c는 드레싱을 마친 기판에 새로운 양품의 패키지를 실장하는 상태를 나타내는 개략도로, 중앙부근에 패키지(51c)가 실장되며, 기판(52) 위에 이미 실장되었던 패키지(51b)들은 방열판(57)에 의해 보호된다. 이때 진공노즐(53)에 의해 새롭게 실장되는 패키지(51c)는 진공노즐(53)을 통해 인가되는 열에 의해 기판(52)과 가접합된다. 이때 인가되는 열은 진공노즐(52)로부터 배출되는 뜨거운 공기에 기인하며 이 과정에서, 패키지(51c)에 인가되는 열의 온도는 약 450℃이며, 약 20초 동안 실시된다.
이렇게 새로운 패키지가 실장된 패키지 모듈은 도 4에 도시된 바와 같이 최종단계로 리플로우 공정을 거친다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리플로우 공정을 실시하기 위한 조건을 표 1에 나타낸다.
| 예열 영역 | 안정화 영역 | 피크 온도 | ||
| 온도(℃) | 슬로프(slope)(℃/초) | 온도(℃) | 시간(초) | 온도(℃) |
| 140~160 | 1.6~2.5 | 155~175 | 60~100 | 220~230 |
표 1에 나타난 공정분위기로 리플로우 공정을 함으로써 기판(52)과 가벼운 접합을 갖는 솔더볼(54)들이 기판(52)과 완전하게 접합된다. 또한, 리플로우 공정을 거치면 솔더볼(54)의 상태에 영향을 받지 않고 거의 균일한 상태로 멜팅이 이루어지기 때문에 솔더볼(54)이 패키지(51c) 또는 기판(52)으로 부터 오픈되는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 리페어링 방법은, 기판(52)에 실장된 패키지(51b)들이 방열판(57)에 의해 보호되기 때문에 인가되는 열의 영향을 받지 않아, 양품의패키지(51a)를 실장할 때 이웃하는 패키지(51b)들이 오픈(open)되는 불량이 발생하지 않는다.
상술한 본 발명의 리페어링 방법에 의하면 종래 리페어링 방법에 비해 품질이 크게 향상되었다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리볼링 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 리볼링 방법은, 불량 패키지가 발생한 패키지 모듈을 베이크하고(61), 진공노즐을 사용하여 불량 패키지를 기판으로 부터 분리시킨다(62). 그런후, 패키지 위에 남아있는 솔더볼의 잔해를 드레싱하고 패키지를 클리닝한다(63). 다음, 드레싱과 클리닝을 마친 패키지를 상온에서 건조시키고 다시 베이크를 실시한다(64). 그런후, 패키지에 솔더볼을 실장(65)하고 리플로우를 실시한다(66).
도 7a는 도 6의 리볼링 순서 중 패키지 모듈의 베이크 공정과 패키지 분리공정을 나타내는 개략도이며, 도 7b는 드레싱공정을 나타내는 개략도이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 불량 패키지(71a)가 발생한 기판(72)의 하면에 열을 인가하는 베이크 공정을 실시한 후에, 진공노즐(73)을 사용하여 불량 패키지(71a)를 기판(72)으로 부터 분리시킨다. 이와 같은 공정은 도 5a에 도시된 것과 동일하다.
다음, 도 7b와 같이, 기판으로 부터 분리된 불량 패키지(71a)의 활성면에 남아있는 솔더볼(74)의 잔해를 제거하기 위해 솔더위커(75)를 패키지(71a) 위에 얹고인두기(76)로 솔더위커(75)를 압박하면서 패키지(71a)를 드레싱한다. 이때, 도 5b와 같이 윤활제를 사용하여 솔더위커(75)와 패키지(71a)간의 마찰에 의한 패키지(71a)의 손상을 방지한다. 이렇게 드레싱 공정을 마친 패키지(71a)는 클리닝된다.
도 8a 내지 도 8c는 도 6의 리볼링 공정 중 패키지에 솔더볼을 실장하는 공정순서를 나타내는 개략도이다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 도면의 위쪽에는 로봇암(82)이 위치하며 로봇암(82)의 좌우에는 각각 일정간격을 두고 진공기(85)와 플럭싱바(83)가 장착된다.
진공기(85)의 하면에는 솔더볼(84)을 들어올리기 위한 복수의 흡입홀(90)들이 구비되며, 플럭싱바(83)의 하면에는 복수의 플럭싱핀(89)들이 구비된다. 여기서, 플럭싱핀(89)은 플럭싱바(83)로부터 돌출된 일정길이의 바에 볼형상의 핀이 회전가능하도록 부착된 구조를 한다.
도면의 아래쪽에는 진공기(85)와 플럭싱바(83) 사이의 간격과 대응하는 간격을 두고 솔더볼 박스(86), 트레이(tray)(87) 및 윤활제 공급기(88)가 도면에서 좌측으로 부터 순서대로 배치된다.
솔더볼 박스(86)에는 진공기(85)에 장착된 흡입홀(90)들과 대응하도록 솔더볼(84)들이 배치되며, 윤활제 공급기(88)는 플럭싱핀(89)이 하강할 때 윤활제가 자동으로 도팅(dotting)되는 구조를 한다.
로봇암(82)이 하강하여 플럭싱바(83)에 장착된 플럭싱핀(89)에 윤활제가 도포되면 로봇암(82)이 다시 원위치로 상승한다. 이때, 윤활제는 플럭싱핀(89)에 도팅되는 방식으로 일정두께로 도포된다. 그리고, 트레이(87) 위에는 드레싱과 클리닝을 마친 패키지(81)가 도입되어 놓인다. 이때, 패키지(81)는 최대 5개까지 동시에 로딩될 수 있다.
그런후, 진공기(85)와 플럭싱바(83)가 각각 솔더볼 박스(86)와 트레이(87) 위쪽에 위치하도록 로봇암(82)이 도면상에서 좌측으로 이동한다. 이런 상태가 도 8b에 도시된다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 좌측으로 이동한 로봇암(82)은 하강하여 진공기(85)에 부착된 흡입홀(90)을 통해 복수의 솔더볼(84)을 픽업(pick-up)함과 동시에 플럭싱핀(89)에 도포된 윤활제가 트레이(87) 위에 놓인 패키지(81) 상의 솔더 패드(91)에 플럭싱되고, 이후에 로봇암(82)이 원위치로 상승한다.
그런 후, 진공기(85)와 플럭싱바(83)가 각각 트레이(87)와 윤활제 공급기(88)와 대응하도록 로봇암(82)이 도면에서 우측으로 이동한다. 이런 상태가 도 8c에 도시된다.
도 8c에 도시된 바와 같이, 우측으로 이동한 로봇암(82)은 하강하여 진공기(85)에 픽업된 솔더볼(84)들을 트레이(87)상의 패키지(81)에 실장함과 동시에 플럭싱핀(89)에 다시 윤활제를 도포한다. 그런후 다시 로봇암(82)이 원위치로 상승한다.
이후에는 도 8a 내지 도 8c의 과정이 반복적으로 실행된다.
이 과정에서 패키지에 실장된 솔더볼에는 약 320℃의 열이 약 80초 동안 인가되어 솔더링이 실시된다. 또한, 패키지 및 솔더볼에 가해지는 솔더링 온도는 최대 약 230℃이다.
이상 본 발명에 대해 바람직한 실시예들을 참조로 설명하였지만, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 실시예들이 가능함이 당업자에게 명백하다.
본 발명에 따르면, 비지에이 패키지에 대한 리페어링이 효과적으로 실행됨으로써 패키지 모듈의 품질향상을 가져오며, 폐기되어지는 비지에이 패키지의 리볼링을 통해 재생함으로써 생산가를 절감할 수 있다.
Claims (5)
- 패키지 모듈에 실장된 비지에이 패키지의 리페어링 방법으로,a) 상기 패키지 모듈의 베이크 단계;b) 상기 패키지 모듈에 있어서 불량 패키지를 기판으로 부터 분리하는 단계;c) 드레싱 및 클리닝 공정을 통해 상기 기판에 남아있는 솔더볼 잔해를 제거하는 단계;d) 진공노즐에서 인가되는 열을 통해 양품의 패키지를 클리닝된 상기 기판에 가접합하는 단계; 및e) 리플로우 공정을 통해 상기 양품의 패키지를 상기 기판에 완전접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비지에이(BGA) 패키지의 리페어링 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 d) 단계는 상기 기판상에서 상기 양품의 패키지가 실장되는 영역을 제외한 영역이 방열판에 의해 보호되는 것을 특징으로 하는 비지에이패키지의 리페어링 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 d) 단계는 약 450℃의 열이 약 20초 동안 인가되는 것을 특징으로 하는 비지에이패키지의 리페어링 방법.
- 패키지 모듈에 실장된 비지에이 패키지이 리볼링 방법으로,a) 상기 패키지 모듈을 베이크하는 단계;b) 상기 패키지 모듈에 있어서 불량 패키지를 기판으로 부터 분리하는 단계;c) 상기 불량 패키지에 남아있는 솔더볼의 잔해를 드레싱하고 상기 불량 패키지를 클리닝하는 단계;d) 상기 드레싱과 클리닝을 마친 패키지를 상온에서 건조하고 다시 베이크하는 단계;e) 상기 베이크된 패키지에 솔더볼을 실장하는 단계; 및f) 상기 패키지를 리플로우하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비지에이 패키지 리볼링 방법.
- 제 4항에 있어서, e) 단계는 약 320℃의 열이 약 80초 동안 인가되며 상기 패키지에 가해지는 최대 온도는 약 230℃인 것을 특징으로 하는 비지에이 패키지 리볼링 방법.
Priority Applications (1)
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| KR1020020009882A KR20030070364A (ko) | 2002-02-25 | 2002-02-25 | 비지에이 패키지의 리페어링 및 리볼링 방법 |
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ID=32222440
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| KR (1) | KR20030070364A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100866782B1 (ko) * | 2006-11-14 | 2008-11-04 | 이종애 | 비지에이 패키지의 리페어링 장치 |
-
2002
- 2002-02-25 KR KR1020020009882A patent/KR20030070364A/ko active IP Right Grant
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