KR20050032467A - 다층 패키지 어셈블리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은; 고밀도 집적회로를 구성하기 위해 일정한 시간 동안 열을 가하여 솔더링하는 리플로우 시스템으로 이송되기 전에 개별적인 여러개의 패키지를 포개어 적층시키는 다층 패키지 어셈블리 시스템에 관한 것이다.
이와같은 본 발명은; BGA 패키지를 적층시키기 위한 캐리어 보트를 로딩하는 온 로딩 유닛과; 상기 로딩된 캐리어 보트를 이송하며 상기 캐리어 보트를 소정위치로 이송시키는 작업 유닛과; 상기 작업 유닛의 작동에 따라 상기 캐리어 보트에 적재되는 패키지를 공급하기 위한 트래이를 로딩하는 트래이 로딩 유닛과; 상기 트래이의 패키지를 픽업하고 상기 캐리어 보트에 적재시키는 패키지 이송 유닛과; 상기 캐리어 보트를 이동시켜 상기 캐리어 보트에 적재된 패키지 상부에 플럭스를 도포하는 플럭싱 유닛과; 상기 플럭스가 도포된 패키지를 다시 적층하도록 작업유닛을 작동하는 시스템 제어 유닛;으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면; BGA 패키지를 여러층 적층하여 여러 가지 칩을 하나로 묶어 단일 칩화 한 SIP(System in Package)또는 고용량의 메모리등을 만들 수 있어 동일한 면적의 기존의 팩키지에서 할수 없는 고기능의 칩을 만들 수 있다.

Description

다층 패키지 어셈블리 시스템 { multi package Assembly system }
본 발명은 다층 패키지 어셈블리 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 특히 고밀도집적회로를 구성하기 위해 일정한 시간 동안 열을 가하여 솔더링하는 리플로우 시스템으로 이송되기 전에 개별적인 여러개의 패키지를 포개어 적층시키는 패키지 어심블리 시스템에 관한 것이다.
최근에 휴대전화, PDA 및 디지털 카메라 등의 휴대용 전자기기들이 출시되어 시판되고 있으며 이들은 그 사이즈가 갈수록 소형화되면서도 네트워킹(networking) 및 그래픽 프로세싱 등의 고성능 및 다기능이 요구됨에 따라 하나의 장치에 여러개의 ASICs를 필요로 하는 실정이다.
이런 현실에서 일반적으로 상기 휴대용 전자기기의 내부 회로 구성을 위해 서용되고 있는 CSP(Chip Scale Package)는 도 1에 도시한 바와 같이 패키지(110)의 중앙부에 저항(resistor), 캐패시터(capacitor) 플립플롭(flipflop) 등의 다양한 회로가 구성되는 칩(chip)(110a)이 안착됨으로 인해 칩(110a) 내부의 회로를 외부와 입출력하기 위한 다수의 와이어(110b)가 패키지(110c)상에 길게 형성됨으로 인해 신호구간이 길어지고, 패키지(110c)의 사이즈가 커지게 되는 문제점을 가지고 있었다.
물론 이러한 문제점들을 해결하고 그 패키지의 용량 등을 늘리기 위해 수많은 반도체 제조사들은 하나의 패키지에 여러개의 칩(chip)을 적층구조로 조립하는 Stack CSP(Chip Scale Package)에 대한 연구를 꾸준히 해오고 있다.
그런데, 이와같은 Stack CSP는 Die Bonding과 Wire Bonding의 어셈블리 작업이 어렵고, 어셈블리 비용이 과다해지게 되는 문제점을 안고 있다.
그리고, 이와같은 어셈블리 작업을 하는 경우 Bonding에 매우 주의해야 하고 그로 인해 생산되는 Stack CSP의 불량률이 많은 문제점도 가지고 있다.
따라서, 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 리플로우 시스템으로 이송하기 위해 BGA 패키지를 2층 이상의 다층으로 자동 적재하는 다층 패키지 어셈블리 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명은 다층 패키지 어셈블리 시스템에 관한 것으로 SiP 패키지에 있어서, 상기 BGA 패키지를 적층시키기 위한 캐리어 보트를 로딩하는 온 로딩 유닛과; 상기 로딩된 캐리어 보트를 소정위치로 이송시키는 작업 유닛과; 상기 작업 유닛의 작동에 따라 상기 캐리어 보트에 적재되는 패키지를 공급하기 위한 트래이를 로딩하는 트래이 로딩 유닛과; 상기 트래이의 패키지를 픽업하고 상기 캐리어 보트에 적재시키는 패키지 이송 유닛과; 상기 캐리어 보트에 상기 패키지가 안착되면 상기 작업 유닛의 작동에 따른 상기 캐리어 보트를 이동시켜 상기 캐리어 보트에 적재된 패키지 상부에 플럭스를 도포하는 플럭싱 유닛과; 상기 플럭스가 도포된 후 상기 캐리어 보트를 상기 트래이로 부터 패키지를 다시 적층하도록 작업유닛을 작동하는 시스템 제어 유닛;으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다층 패키지 어셈블리 시스템을 첨부한 도면을 참고로 하여 이하에 상세히 기술되는 실시예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 다층 패키지 어셈블리 시스템의 구성도로서 이에 따르면 본 시스템은 매거진(magazine)에 적재된 캐리어 보트(100)를 로딩하는 온 로딩 유닛(On Loading Unit)(200)과, 상기 로딩된 캐리어 보트(100)가 어셈블되기 위해 상기 온 로딩 유닛(200)로 부터 이송되어 안착되는 입구 레일 유닛(Inlet Rail Unit)(300)과, 상기 입구 레일 유닛(300)으로 부터 캐리어 보트(100)를 인도받아 이를 X축방향으로 이동하며 상기 캐리어 보트(100)에 BGA 패키지(110)의 적층작업을 돕는 작업 유닛(Working unit)(400)과, 상기 작업 유닛(400)의 이동에 의해 상기 캐리어 보트(100)에 안착된 패키지에 플럭스를 도포하는 플럭싱 유닛(Fluxing unit)(500)과, 상기 캐리어 보트(100)에 안착되는 패키지(110)를 트래이(600a,600b,600c)로 부터 픽업하고 이를 안착시키는 패키지 이송 유닛(Package pick & place unit)(700)과, 상기 패키지(110)가 모두 소모된 엠프티 트래이(empty tray)(미도시됨)를 이송시키는 엠프티 트래이 이송 유닛(Empty tray transfer unit)(800)과, 상기 각각의 유닛들을 제어하고 상태를 감시하는 시스템 제어 유닛(System control unit)(900)으로 구성된다.
먼저, 시스템의 구동 전에는 다수의 캐리어 보트(Carrier boat)(100)가 내부에 안착되는 매거진(Magazine)(120)을 시스템의 일측으로 적재시키고, 각각의 Top 패키지(110a), middle 패키지(110b), bottom 패키지(110c)가 안착되는 트래이(600a,600b,600c)를 트래이 적재함(610a,610b,610c)에 적재시킨다.
이와같은 상태에서 일단 본 시스템이 구동되면 매거진(120)은 보트 푸셔 유닛(210)의 위치까지 이송된다. 그러면, 매거진(120)에 안착된 캐리어 보트(100)는 입구 레일 유닛(300)의 삽입홈(310)을 통해 입구 레일 유닛(300)으로 이송된다. 그와 동시에 패키지(110a,110b,110c)를 가지고 있는 풀 트래이(full tray)(600a,600b,600c)가 적재된 트래이 적재함(610a,610b,610c)들은 시스템의 전면부에서 후면부로 이송되어 패키지를 픽업이 가능한 위치로 이동하게 되고, 캐리어 보트(100)는 입구 레일 유닛(300)으로 부터 입구 픽커(Inlet Picker)(350)에 의해 픽업되어 작업 테이블(410)의 상부로 이송된다.
이와같이 패키지 픽업 위치로 트래이(600a,600b,600c)가 이동하면 패키지 이송 유닛(700)은 트래이(600a)상의 5개의 패키지(110a)를 픽업하여 이송하고, 비젼 검사 유닛(750)에 의해 픽업한 패키지(110a)와 캐리어의 기준점을 체크한 후 캐리어 보트(100)상에 적재한다.
이때, 패키지 이송 유닛(700)은 다시 상기 트래이(600b)로 이동하여 다시 패키지(110b)를 픽업하고, 작업 테이블(Working Table)(410)은 플럭싱 유닛(500)쪽으로 움직이게 된다. 그에 따라 플럭스 툴(Flux tool)(510)은 상기 작업 테이블(410)에 놓여진 캐리어 보트(100) 상에 안착된 패키지(110)에 플럭스를 도포하게 된다.
상기 캐리어 보트(100)에 적재된 패키지(110a)의 상부에 플럭스를 도포하는 작업이 끝나면 작업 테이블(410)은 다시 좌측으로 이동하게 되고, 패키지 이송 유닛(700)은 트래이(610b)로 부터 새롭게 픽업한 5개의 패키지(110b)를 상기 캐리어 보트(100)의 미리 안착된 패키지(110a)의 상부에 적재된다.
이와같은 과정을 반복하게 되어 캐리어 보트(100)상에 3개의 패키지(110a,110b,110c)가 적층되면 각각의 어셈블된 패키지가 안착된 캐리어 보트(100)를 출구 픽커(950)을 이용하여 출구 레일 유닛(960)으로 이송시키게 된다.
이와같이 출구 픽커(950)에 의해 이송되는 캐리어 보트(100)는 출구 컨베이어에 의해 일정한 시간 동안 열을 가하여 솔더링하는 리플로우 시스템(Reflow System)으로 이송된다. 따라서 상기 과정을 계속해서 반복하면서 시스템은 BGA패키지를 적층된 형태로 계속 배출해내게 된다.
한편, 본 발명에서는 3층으로 SiP 패키지를 캐리어 보트(100)에 적층하는 구성만을 설명하지만 이는 2층, 4층, 5층 그 이상의 다층의 패키지(110)를 형성시에도 동일한 작동원리에 따름을 알 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 다층 패키지 어셈블리 시스템의 각각의 구성 유닛을 도 3a 내지 14c를 참고로 좀더 구체적으로 설명한다.
도 3a 및 도 3b에 의하면, 온 로딩 유닛(On Loading Unit)(200)은 매거진(120)을 로딩하고 매거진 내부에 적재된 캐리어 보트(100)를 입구 레일 유닛(300)으로 로딩하는 장치이다.
먼저, 시스템의 운전자는 다수의 캐리어보트(100)를 매거진(120)의 내부에 적재한 후 이를 데크의 하단에 위치하는 로딩 데크(Loading Deck)(220)에 놓게 된다.
이와같은 상태에서 시스템에 구동전원을 공급하게 되면 모터 구동에 의해 X이송축(226)을 따라 직선운동하는 매거진 푸셔(Magazine Pusher)(230)는 매거진(120)을 매거진 클램프 유닛(240)쪽으로 밀게 된다.
이때, 매거진(120)이 도착하는 것을 로딩 데크(Loading Deck)(220)의 하단 일측에 구비되는 체크센서(미도시됨)를 통해 감지하게 되면, 매거진 클램프 유닛(240)은 매거진(120) 후면부의 캐리어 보트(100)를 로딩이 가능하도록 엘리베이터(260)가 측면에 구비되어 실린더 구동에 의해 Z이송축(270)을 따라 운동하게 된다.
그런 다음 다시 상기 매거진 클램프 유닛(270)을 모터 구동을 이용하여 X이송축(228)을 따라 우측으로 이동한 후 다시 엘리베이터(260)를 Z축 상방향으로 올리게 되면, 매거진(120) 내의 캐리어 보트(100)는 정면에 구비되는 보트 푸셔 유닛(Boat pusher unit)(210)의 작동에 의해 보트 로딩 입구(280)를 통해 입구 레일 유닛(300)으로 이송된다.
이때, 상기 보트 푸셔 유닛(210)은 일측에 구비되는 과부하 감지센서(미도시됨)를 이용하여 캐리어 보트(100)나 또는 보트 푸셔 유닛(210)의 상태를 감지하여 자체의 손상을 방지가 가능하도록 한다.
한편, 상기 매거진(120)의 내부에 캐리어 보트(100)가 비어있으면 매거진 클램프 유닛(240)은 상기 엘리베이터(260)를 Z이송축(270)을 따라 최상부까지 이동시켜 비어있는 매거진(120)을 상부 데크(222)로 이송시키게 된다. 그리고, 캐리어 보트(100)나 매거진(120)이 없는 경우에는 시스템은 운전자에게 경고음을 외부로 출력하여 운전자가 대처하도록 알려주게 된다.
도 4a 내지 도 4c에 의하면, 입구 레일 유닛(Inlet Rail Unit)(300)은 상기 온 로딩 유닛(200)의 보트 로딩 입구(310)를 통해 이송된 캐리어 보트(100)를 컨베이어(310)의 구동에 의해 이송시켜 스토퍼(320)에 안착시키게 된다.
이때, 이송된 캐리어 보트(100)는 1열에 5개의 패키지 홀더(102)가 형성되는 제1열(100a) 및 제2열(100b)로 이루어진 총 10개의 패키지 홀더(102)가 구비된 금속의 플레이트(plate)이다.
이와같이 상기 스토퍼(320)에 안착된 캐리어 보트(100)는 도 5a 내지 도 5c에 도시한 입구 픽커(Inlet picker)(350)에 의해 작업 테이블(410)의 상부로 옮겨지게 된다.
한편, 상기 입구 픽커(350)는 모터에 의해 X이송축(352)을 따라 이동하면서 위치를 변경하고, 실린더에 의해 Z축방향으로 이송되고 진공패드(356)로 상기 캐리어 보트(100)를 고정한 후 이송시키게 된다. 이때, 모터 및 실린더 구동을 위한 전선은 덕트(354)의 내부에 구비하여 단선이나 피복의 손상을 방지하게 된다.
도 6a 내지 도 6c에 의하면, 작업 유닛(Working unit)(400)은 입구 픽커(350)에 의해 이송되는 캐리어 보트(100)에 패키지(110)의 적층을 돕는 장치이다.
이때, 상기 작업 유닛(400)은 상기 입구 레일 유닛(300)의 스토퍼(320)와 동일한 선상에 위치하는 작업 테이블 이송 유닛(420)과 그 작업 테이블 이송 유닛(420)의 상부에 놓여지며, 상기 캐리어 보트(100)가 안착되면 모터구동에 의해 X축 방향으로 이동하는 작업 테이블(410)로 구성된다.
상기 작업 테이블(410)의 상부 모서리에는 4개의 핀들(430)이 형성되어 상기 캐리어 보트(100)의 로딩이 잘못되었는지를 센서(미도시됨)가 감시하게 된다.
한편, 상기 작업 테이블(410)에 입구 레일 유닛(300)으로 부터 최초로 이송된 캐리어 보트(100)는 패키지(110)를 안착할 수 있도록 오른쪽으로 이송되고 패키지 이송 유닛(700)의 하부에 형성되는 진공패드(710)를 이용하여 패키지(110)의 상부를 붙잡아 상기 작업 테이블(410)의 상부에 안착된 캐리어 보트(100)에 적재하게 된다. 이와같이 적재한 후 작업 테이블(410)은 다시 작업 테이블 이송 유닛(420)을 따라 X축 방향으로 이동하여 플럭싱 지역으로 이동하게 된다. 플럭싱 지역에서 플럭스를 도포한 후에는 다시 X축 왼쪽 방향으로 이동하여 다시 패키지(110)를 안착하게 된다.
따라서, 상기 작업 테이블(410)은 top 패키지(110a) 또는 middle 패키지(110b)의 안착 후에 플럭싱 지역으로 이동하며, 작업 테이블(410)은 입구 레일의 위치/패키지가 놓이는 위치/플럭싱하는 위치/오프로딩(Offloading)하는 위치를 번갈아가며 규칙적으로 이동하게 된다.
한편, 상기 작업 테이블(410)이 플럭스를 도포하기 위해 플럭싱 지역으로 이동하게 되면, 플럭싱 유닛(500)에 의해 플럭스를 도포하게 되는데 이때, 플럭싱 유닛(500)은 상기 작업 테이블(410)에 놓여진 캐리어 보트(100)에 적재된 패키지(110)에 플럭스를 도포하기 위해 액체상태의 플럭스가 고르게 도포되는 플럭스 스키즈 유닛(Flux squeeze unit)(520)과, 상기 플럭스 스키즈 유닛(520)에 도포된 플럭스가 묻혀지는 돌기 또는 패드가 형성되는 플럭스 툴이 일측에 형성되어 상기 작업 테이블(410)의 캐리어 보트(100)에 적재된 패키지(110)에 도포하는 플럭스 툴 이송 유닛(Flux tool transfer unit)(530)과, 상기 플럭스 스키즈 유닛(520)에 플럭스를 공급하는 플럭스 공급 유닛(Flux supply Unit)(540)으로 이루어진다.
좀더 구체적으로는 도 7a 내지 도 7c에 도시한 플럭스 스키즈 유닛(520)에 의해 작업 테이블(410) 상의 캐리어 보트(100)에 적재된 top 패키지(110a) 또는 middle 패키지(110b)에 플럭스를 도포하게 된다.
이때, 상기 플럭스 스키즈 유닛(520)은 평판형의 플럭스 스키즈 플레이트(Flux squeeze plate)(522)와 그 상부에서 X축 방향으로 이동하며 상기 플럭스 스키즈 플레이트(522)에 플럭스를 고르게 도포시키는 플럭스 스키즈 블레이드(Flux squeeze blade)(524)으로 구성된다.
상기 플럭스는 솔더링 접합될 부분을 깨끗하게 하고 솔더링이 이루어지는 고온에서도 금속 리드 부분에 산화물이 생기는 것을 방지하는 역할을 하고 솔더 합금이 접합부 표면에 잘 퍼지도록 한다. 플럭스로는 송진에서 추출한 로진(rosin)을 사용하는 로진 플럭스와 수용성 플럭스가 사용될 수 있다.
이와같이 플럭스 스키즈 플레이트(522)에 고르게 분사된 플럭스는 도 8a 내지 도 8c에 도시한 플럭스 툴 이송 유닛(530)에 의해 작업 테이블(410)의 캐리어 보트(100)에 적재된 top 패키지(110a) 또는 middle 패키지(110b)에 도포된다.
이때, 상기 플럭스 툴 이송 유닛(530)은 일측에 상기 플럭스 스키즈 플레이트(522)에 고르게 도포된 플럭스를 상기 캐리어 보트(100)에 적재된 패키지(110)에 도포하기 위해 하부에 돌기 또는 패드가(512)가 형성된 는 플럭스 툴(510)이 구비되어 있다.
따라서, 작업 테이블(410)에 의해 이송된 top 패키지(110a) 또는 middle 패키지(110b)에 바르게 된다. 또한, 상기 플럭스의 양은 플럭스 툴(510)의 높이에 따라서 제어가 가능하고, 플럭스 스키즈 플레이트(522)의 하부의 쿨링 칩(Cooling chip)(미도시됨)은 플럭스의 온도를 제어할 수 있다. 그리고, 상기 플럭스 툴(510)은 모터제어에 따라 Y축 또는 Z축 이송을 하며 이는 파라메터 변경을 통해 제어할 수 있다.
한편, 상기 플럭스 스키즈 플레이트(522)에 공급되는 플럭스는 도 9a 내지 도 9c에 도시한 플럭스 공급 유닛(540)에 의해 공급된다. 이때, 상기 플럭스 공급 유닛(540)은 일측에 구비된 튜브(542)를 통해 상기 플럭스 스키즈 플레이트(522)로 일정량의 플럭스를 공급한다.
도 10a 내지 도 10c는 top, middle, bottom 패키지(110a,110b,110c)를 공급하기 위한 트래이 적재함(610a,610b,610c)을 모터구동에 의해 Y이송축(612,614)을 따라 이송시키는 트래이 로딩 유닛(Tray loading unit)(600)를 도시한 도면으로서 이에 따르면, 패키지(110a,110b,110c)가 각각 가득찬 풀 트래이(600a,600b,600c)를 적재하기 위한 3개의 풀 트래이 적재함(610a,610b,610c)과 패키지를 모두 소모한 후 엠프티 트래이(empty tray)(600d)를 적재하기 위한 1개의 엠프티 트래이 적재함(610d)이 구비된다.
이때, 각각의 top, middle, bottom 패키지(110a,110b,110c)가 안착된 다수의 트래이(600a,600b,600c)가 적재된 트래이 적재함(610a,610b,610c)은 시스템의 전면부에서 로딩된다. 이와같이 top, middle, bottom 패키지(110a,110b,110c)가 안착되어 있는 풀 트래이(Full tray)(600a,600b,600c)는 시스템의 후면부로 모터구동에 의해 Y이송축(612)을 따라 이송된다. 한편, 엠프티 트래이(600d)는 트래이 이송 유닛(800)에 의해 엠프티 트래이 적재함(610d)에 이송되어 적재되고 엠프티 트래이 적재함(610d)이 꽉찬상태가 되면 시스템의 전면부로 Y이송축(614)을 따라 이송된다.
이와같이 시스템의 전면부(A)로 부터 후면부(B)로 이송된 풀 트래이(600a,600b,600c)는 도 11a 내지 도 11c에 도시한 트래이 엘리베이터 유닛(620)에 의해 Z이송축(622)을 따라 모터구동에 의해 상방향으로 트래이(600a,600b,600c)를 패키지 픽업 위치로 이동시키게 된다.
한편, 패키지(110)가 모두 소모된 엠프티 트래이(600d)는 도 12a 내지 도 12e에 도시한 바와같은 엠프티 트래이 이송 유닛(800)에 의해 엠프티 트래이 적재함(600d)으로 이송된다. 이때, 엠프티 트래이 이송 유닛(800)은 모터구동에 의해 X이송축(802)을 따라 좌우로 이동하며 풀 트래이 적재함(610a,610b,610c)과 엠프티 트래이 적재함(610d) 사이를 왕복하게 되고 실린더에 의해 Z축방향으로 이동하면서 엠프티 트래이(600d)를 픽업한 후 엠프티 트래이 적재함(610d)에 차례대로 적재하게 된다.
따라서 엠프티 트래이 적재함(610d)은 상술한 바와 같이 엠프티 트래이 이송 유닛(800)의 X축 및 Z축 이송제어를 통해 엠프티 트래이(600d)를 픽업하고 적재하는 과정을 반복함으로서 엠프티 트래이(600d)를 엠프티 트래이 적재함(610d)에 채우게 된다.
도 13a 내지 도 13c는 패키지 이송 유닛(Package pick & place unit)(700)을 도시한 도면으로서, 이는 풀 트래이(600a,600b,600c)가 픽업 위치에 도달한 경우 트래이(600a,600b,600c) 상에 놓여져 있는 패키지(110)를 픽업한 후 작업 테이블(410)상에 놓여진 캐리어 보트(100)에 형성되는 다수의 홀더(102)에 top, middle, bottom 패키지(110a,110b,110c)를 적재하는 장치이다.
이와같은 패키지 이송 유닛(700)은 top 패키지(110a) 또는 bottom 패키지(110c)를 픽업하기 위한 5개의 패키지 픽커(702)와 middle 패키지(110b)를 픽업하기 위한 5개의 패키지 픽커(702)를 구비하고 있다.
따라서, 상기 트래이(600a,600b,600c)가 픽업 위치에서 준비하고 있을 때, 상기 패키지 이송 유닛(700)은 5개의 top 패키지(110a)를 픽업하여 캐리어 보트(100)의 홀더(102)에 놓게 되면, 작업 테이블(410)은 플럭싱 영역으로 X축을 따라 이동하게 된다.
좀더 구체적으로는 상기 패키지 이송 유닛(700)은 X축 Y축 Z축으로 이동하되, 모터에 의해 X이송축(704)을 따라 이동하며 풀 트래이(600a,600b,600c)의 상부를 이동하고 Y이송축(706)을 따라 이동하며 캐리어 보트(100)로 이동하고 실린더 방식에 의해 Z축으로 이동하며 트래이(600a,600b,600c)상의 패키지(110a,110b,110c)를 픽업하거나 캐리어 보트(100) 상에 패키지(110a,110b,110c)를 적재하게 된다.
물론, 이때에도 상기 각각의 패키지 픽커(702)의 하부에는 진공패드(708)가 형성되어 있으므로 이를 통해 패키지(110a,110b,110c)를 픽업하고 적재시키게 된다.
이와같이 캐리어 보트(100)의 첫번째 열에 5개 또는 다수개의 top 패키지(110a)를 안착시킨 후에는 작업 테이블(410)이 플럭싱 영역으로 이동하여 플럭스를 도포한 후 원위치하게 되고 다시 상기 패키지 이송 유닛(700)이 5개 또는 다수개의 middle 패키지(110b)를 가지고 top 패키지(110a)의 상부에 놓게 된다.
같은 방법으로 패키지 이송 유닛(700)은 middle 패키지(110b)상에 플럭스를 입히기 위해 플럭싱 존으로 작업 테이블(410)이 이동함에 따라 5개 또는 다수개의 bottom 패키지(110c)를 픽업하게 되고 이들을 middle 패키지(110b)의 상부에 놓게 된다.
한편, 상기 패키지 이송 유닛(700)은 상기 각각의 패키지 픽커(702)가 트래이(600a,600b,600c)상의 패키지(110a,110b,110c)를 픽업한 후에 곧바로 패키지(110a,110b,110c)를 이송하여 캐리어 보트(100)에 적재하는 것이 아니라 작업 유닛(400)의 일측에 구비되는 비젼 검사 유닛(750)에 의해 패키지 픽커(702)에 진공흡착되어 캐리어 보트(100)로 이동하는 패키지의 이미지를 촬영한 후 검사하여 패키지의 정상상태 유무를 체크하게 된다.
이와같이 제1열(100a)의 홀더(102)에 차례대로 top, middle, bottom 패키지(110a,110b,110c)의 3층이 적재되면, 제2열(100b)의 홀더(102) 역시 차례대로 top, middle, bottom 패키지(110a,110b,110c)의 3층이 적재되어 도 14a 내지 도 14c에 도시한 바와같은 출구 레일 유닛(Outlet rail unit)(960)으로 작업 테이블(410)이 이동하여 캐리어 보트(100)가 이송된다.
즉, 상기 작업 테이블(410)은 출구 지역으로 움직이고, 상술한 입구 픽커(350)와 동일한 원리로 작동하는 출구 픽커(950)를 이용하여 상기 캐리어 보트(100)를 진공흡착하여 출구 컨베이어(962)로 이송시키고, 이는 일정한 시간 동안 열을 가하여 솔더링하는 리플로우 시스템(미도시됨)으로 이송시키게 된다.
이상의 모든 유닛들의 모터 및 실린더와 각각의 센서 등은 운영 제어 유닛(Operation control Unit)(900)에 의해 제어 및 감시된다. 또한, 이와같은 운영 제어 유닛(900)은 본 시스템의 외부 일측에 위치하는 터치 패널(미도시됨)과 운영 패널(미도시됨)에 의해 시스템 운영을 위한 각종 데이터를 운전자가 임의로 설정함으로 인해 제어 및 감시를 효율적으로 수행이 가능하다.
이하, 본 발명에 따른 다층 패키지 어셈블리 시스템의 작동예를 도 2 내지 도 14를 참고로 상세히 설명한다.
본 시스템이 구동되면 캐리어 보트(100)가 적재된 매거진(120)이 온 로딩 유닛(200)에서 로딩되어 입구 레일 유닛(300)의 스토퍼(320)에 안착되고, 트래이 이송 유닛(600)에 의해 각각의 Top 패키지(110a), middle 패키지(110b), bottom 패키지(110c)가 안착되는 트래이(600a,600b,600c)가 적재된 트래이 적재함(610a,610b,610c)을 이송시키게 된다.
이와같은 상태에서 상기 스토퍼(320)에 안착된 캐리어 보트(100)는 입구 픽커(350)에 의해 작업 유닛(400)에서 X축 이동하는 작업 테이블(410)의 상부에 놓이게 된다. 또한 상기 풀 트래이(600a,600b,600c)가 적재된 트래이 적재함(610a,610b,610c)은 상기 풀 트래이(600a,600b,600c)상의 패키지(110a,110b,110c)를 패키지 이송 유닛(700)이 픽업할 수 있는 위치로 이동하게 된다. 그리고, 플럭스 공급장치(540)를 통해 공급되는 플럭스는 플럭스 스키즈 플레이트(522)에 고르게 도포 된다.
그런 다음 top 패키지(110a)를 패키지 이송 유닛(700)의 패키지 픽커(702)를 이용하여 5개 또는 다수개를 픽업하게 된다. 이와같이 픽업된 패키지(110a)는 비젼 검사 유닛(750)에 의해 현재 픽업한 패키지(110a)의 불량 유무를 체크한 후 작업 테이블(410)상에 놓여진 캐리어 보트(100)의 제1열(100a)의 각각의 홀더(102)에 1개씩 5개를 적재한다. top 패키지(110a)가 적재되면 작업 테이블(410)이 X축방향으로 플럭싱 영역으로 이동하게 되면 플럭스 툴(510)이 상기 top 패키지(110a)의 상부면에 플럭스를 도포하게 된다. 이와같은 1차 과정을 거치면 작업 테이블(410)은 패키지(110b)를 다시 적재하기 위해 다시 원래의 위치로 복귀하고 상기 플럭스 툴(510)은 다시 플럭스를 하부의 돌기 또는 패드(512)에 묻힌후 대기하게 된다.
그리고, 상기 패키지 픽커(702)는 middle 패키지(110b)를 상기 트래이(600b)로 부터 픽업하고 비젼 검사 유닛(750)에서 체크한 후 상기 캐리어 보트(100) 상의 top 패키지(110a)의 상부에 놓게 된다. 그리고, 상기 1차 과정과 동일하게 플럭스 툴(510)을 이용하여 다시 플럭스를 middle 패키지(110b)의 상부에 도포하게 된다. 이와같은 2차 과정을 거치면 작업 테이블(410)은 패키지(110c)를 다시 적재하기 위해 다시 원래의 위치로 복귀하고 상기 플럭스 툴(510)은 다시 플럭스를 하부의 실리콘 패드(512)에 묻힌후 대기하게 된다.
그리고, 상기 패키지 픽커(702)는 bottom 패키지(110c)를 상기 트래이(600c)로 부터 픽업하고 비젼 검사 유닛(750)에 의해 체크한 후 상기 캐리어 보트(100) 상의 middle 패키지(110b)의 상부에 놓게 된다.
그런 다음 상기 캐리어 보트(100)의 제2열(100b)에 상기 1차 및 제2차 과정을 동일하게 수행하면서 3층으로 적층된 상태의 BGA 또는 SiP 패키지를 형성하게 된다.
이와같이 캐리어 보트(100)의 상부에 제1열(100a) 및 제2열(100b)의 모든 홀더(102)에 패키지(110)가 3층으로 적재되면 작업 테이블(410)은 입구 픽커(350)와 동일한 원리에 의해 작동하는 출구 픽커(950)에 의해 출구 레일 유닛(960)으로 이송되어 리플로우 시스템으로 이송된다.
이와같은 과정을 계속해서 반복하면서 본 시스템은 BGA 패키지를 적층된 형태의 SIP 또는 고용량 적층 메모리로 계속 배출해 내게 된다.
이때, 상기 캐리어 보트(100)는 2열이며 10개의 홀더(102)를 가지는 것만 설명하였으나, 3열 이상 및 10개를 초과하는 다수의 홀더를 구비하는 다양한 형태로 변형 실시함도 동일한 기술범주에 속하게 된다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미친다.
이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면 BGA를 패키지 상태로 여러층 적층하므로 기존의 팩키지의 적층시 발생되는 칩간의 와이어 연결 등의 어셈블리 작업의 복잡성과 과다한 비용지출을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 이와같이 간단히 BGA를 패키지 상태로 여러층 적층하여 고기능의 SIP 팩키지 및 고용량의 메모리등을 생산할수 있어 고 부가가치의 칩을 생산하며 또한 본 시스템을 이용하여 생산능률을 향상시키고 생산된 다층 패키지의 불량률을 획기적으로 줄이는 효과가 있다.
그리고, 적층된 형태의 패키지를 설계시에 유연하게 대처가 가능하고 특히 메모리 소자 등을 적층시에는 메모리의 밀도 및 용량 증가를 용이하게 구현할 수 있다.
도 1은 종래 일반적인 CSP를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 다층 패키지 어셈블리 시스템의 평면구성도.
도 3a는 도 2의 온 로딩 유닛(On Loading Unit)의 정면도.
도 3b는 도 2의 온 로딩 유닛의 우측면도.
도 4a는 도 2의 입구 레일 유닛(Inlet Rail Unit)의 정면도.
도 4b는 도 2의 입구 레일 유닛의 평면도.
도 4c는 도 2의 입구 레일 유닛의 우측면도.
도 5a는 도 2의 입구 픽커(Inlet picker)의 정면도.
도 5b는 도 2의 입구 픽커의 평면도.
도 5c는 도 2의 입구 픽커의 좌측면도.
도 6a는 도 2의 작업 유닛(Integration working unit)의 정면도.
도 6b는 도 2의 작업 유닛의 평면도.
도 6c는 도 2의 작업 유닛의 좌측면도.
도 7a는 도 2의 플럭스 스키즈 유닛(Flux squeeze unit)의 정면도.
도 7b는 도 2의 플럭스 스키즈 유닛의 평면도.
도 7c는 도 2의 플럭스 스키즈 유닛의 좌측면도.
도 8a는 도 2의 플럭스 툴 이송 유닛(Flux tool transfer unit)의 정면도.
도 8b는 도 2의 플럭스 툴 이송 유닛의 평면도.
도 8c는 도 2의 플럭스 툴 이송 유닛의 우측면도.
도 9a는 도 2의 플럭스 공급 유닛(Flux supply unit)의 정면도.
도 9b는 도 2의 플럭스 공급 유닛의 평면도.
도 9c는 도 2의 플럭스 공급 유닛의 우측면도.
도 10a는 도 2의 트래이 로딩 유닛(Tray loading unit)의 정면도.
도 10b는 도 2의 트래이 로딩 유닛의 평면도.
도 10c는 도 2의 트래이 로딩 유닛의 우측면도.
도 11a는 도 2의 트래이 엘리베이터 유닛(Tray elevator unit)의 정면도.
도 11b는 도 2의 트래이 엘리베이터 유닛의 평면도.
도 11c는 도 2의 트래이 엘리베이터 유닛의 우측면도.
도 12a는 도 2의 엠프티 트래이 이송 유닛(Empty tray transfer unit)의 정면도.
도 12b는 도 2의 엠프티 트래이 이송 유닛의 평면도.
도 12c는 도 2의 엠프티 트래이 이송 유닛의 배면도.
도 12d는 도 2의 엠프티 트래이 이송 유닛의 좌측면도.
도 12e는 도 2의 엠프티 트래이 이송 유닛의 우측면도.
도 13a는 도 2의 패키지 이송 유닛(Package pick & place unit)의 정면도.
도 13b는 도 2의 패키지 이송 유닛의 평면도.
도 13c는 도 2의 패키지 이송 유닛의 좌측면도.
도 14a는 도 2의 출구 레일 유닛(Outlet rail unit)의 정면도.
도 14b는 도 2의 출구 레일 유닛의 평면도.
도 14c는 도 2의 출구 레일 유닛의 우측면도.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
100; 캐리어 보트 110; 패키지
110a; Top 패키지 110b; middle 패키지
110c; bottom 패키지 120; 매거진
200; 온 로딩 유닛 210; 보트 푸셔 유닛
300; 입구 레일 유닛 350; 입구 픽커
400; 작업 유닛 410; 작업 테이블
500; 플럭싱 유닛 600; 트래이 이송 유닛
600a,600b,600c,600d ; 트래이 610a,610b,610c610d; 트래이 적재함
700; 패키지 이송 유닛 800; 엠프티 트래이 이송 유닛
900; 시스템 제어 유닛 950; 출구 픽커

Claims (6)

  1. BGA 적층 패키지에 있어서,
    상기 BGA 패키지를 적층시키기 위한 캐리어 보트를 로딩하는 온 로딩 유닛과;
    상기 로딩된 캐리어 보트를 소정위치로 이송시키는 작업 유닛과;
    상기 작업 유닛의 작동에 따라 상기 캐리어 보트에 적재되는 패키지를 공급하기 위한 트래이를 로딩하는 트래이 로딩 유닛과;
    상기 트래이의 패키지를 픽업하고 상기 캐리어 보트에 적재시키는 패키지 이송 유닛과;
    상기 캐리어 보트에 상기 패키지가 안착되면 상기 작업 유닛의 작동에 따른 상기 캐리어 보트를 이동시켜 상기 캐리어 보트에 적재된 패키지 상부에 플럭스를 도포하는 플럭싱 유닛과;
    상기 플럭스가 도포된 후 상기 캐리어 보트를 상기 트래이로 부터 패키지를 다시 적층하도록 작업유닛을 작동하는 시스템 제어 유닛;으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다층 패키지 어셈블리 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 작업 유닛은
    상기 캐리어 보트가 안착되면 모터구동에 의해 소정위치로 이동하는 작업 테이블과;
    상기 작업테이블의 하부에 위치하며 상기 작업 테이블이 안내되는 작업 테이블 이송 유닛;으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다층 패키지 어셈블리 시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 작업 테이블에 놓여진 다층의 SiP가 적재된 캐리어 보트가 배출되어 안착되는 출구 레일 유닛과;
    상기 작업 테이블에 놓여진 캐리어 보트를 상기 출구 레일 유닛으로 이송하는 출구 픽커;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다층 패키지 어셈블리 시스템.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 플럭싱 유닛은
    상기 작업 테이블에 놓여진 캐리어 보트에 적재된 패키지에 플럭스를 도포하기 위해 액체상태의 플럭스가 고르게 도포되는 플럭스 스키즈 유닛과;
    상기 플럭스 스키즈 유닛에 도포된 플럭스가 묻혀지는 돌기 또는 패드가 형성되는 플럭스 툴이 일측에 형성되어 상기 작업 테이블의 캐리어 보트에 적재된 패키지에 도포하는 플럭스 툴 이송 유닛과;
    상기 플럭스 스키즈 유닛에 플럭스를 공급하는 플럭스 공급 유닛;으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다층 패키지 어셈블리 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 캐리어 보트에 적재되는 BGA는 2층 이상인 것을 특징으로 하는 다층 패키지 어셈블리 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 패키지 이송 유닛에 의해 픽업된 패키지의 이상유무 및 픽업된 팩키지의 위치와 캐리어 보트의 위치 인식하기 위한 비전 검사 유닛;을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다층 패키지 어셈블리 시스템.
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