KR20050092619A - 비지에이 패키지용 땜납볼 흡착다이 - Google Patents

Abstract

본 발명은 땜납볼 안착부들의 높이가 서로 상이한 반도체 패키지에 복수개의 땜납볼을 상기 땜납볼 안착부에 안정적으로 안착시켜 고정할 수 있도록 한 비지에이 패키지용 땜납볼 흡착다이를 제공하는 것을 목적으로 하며,

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 비지에이 패키지용 땜납볼 흡착다이는, 내부가 비어있고, 하부에 다수개의 안내공이 관통 형성된 몸체와; 상기 다수의 안내공에 상하로 긴밀하게 슬라이드 이동 가능하게 삽입되고, 상하로 관통되며, 하단를 통해 비지에이 패키지의 땜납볼을 진공으로 흡착하는 다수의 흡착 파이프를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

비지에이 패키지용 땜납볼 흡착다이{An absorption-device}

본 발명은 비지에이 패키지용 땜납볼 흡착다이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 땜납볼 안착부들의 높이가 서로 상이한 반도체 패키지에 복수개의 땜납볼을 상기 땜납볼 안착부에 안정적으로 안착시켜 고정할 수 있도록 한 비지에이 패키지용 땜납볼 흡착다이에 관한 것이다.

최근 급속한 반도체 산업의 성장으로 컴퓨터의 대중화는 물론 이동통신을 포함한 통신의 확산이 가속화되고 있다. 이러한 현대 사회의 전자 산업의 발전의 핵심이 바로 반도체 기술의 발전에서 비롯된 것이다. 반도체는 크게 논리(Logic) 소자와 메모리 소자로 나뉘는데, 제각기 다른 기능을 하고 있으나, 그 재료나 형상면에서 유사하며 이들을 서로 조합하여 새로운 제품으로 만들고 있다.

이렇게 다양한 제품으로 만드는 방법 역시 여러 가지가 존재하는데 그중에서 반도체 실장 기술이 가장 중요한 요소로 간주되고 있다. 반도체를 어떻게 포장하는가하는 실장기술은 수요자가 요구하는 기능을 갖는 반도체를 값싸고 효과적인 방법으로 정해진 시간내에 공급할 수 있는 방법을 찾아내는 작업이다.

종래에 사용되고 있는 반도체 실장 기술은 1959년 미국의 TI(Texas Instrument)사의 J.Kilby가 출원한 특허에 기인한 일명 리드(Lead) 방식을 사용하는 것이다. 리드 방식에 의한 반도체 실장 방법을 간략하게 살펴보면 다음과 같다. 먼저 집적회로가 구성된 실리콘 웨이퍼를 리드를 갖는 프레임(Frame)의 중심부에 위치시킨다. 그리고, 각 리드와 집적회로의 각 입출력 패드를 금(Gold)선으로 연결한다. 실리콘 웨이퍼와 리드가 외부의 충격에 견딜수 있도록 플라스틱이나 실리콘 재질로 성형 포장을 한다.

포장된 반도체 칩 외부로 돌출된 리드들은 그 칩이 사용될 방식에 알맞도록 구부림으로써 반도체 소자가 비로소 완성된다.

이와 같은 리드 방식은 실장이 완료된 반도체 소자의 리드가 전자 기기에 어떻게 연결되어 사용되는가에 따라서 여러 종류로 나뉘어진다.

종래의 반도체 실장 방법에는 Dual Inline Package(DIP), Single inline package(SIP), Pin Grid Array(PGA), Quad Flat Package(QFP), Thin QFP(TQFP), Small Outline Package(SOP), Thin SOP(TSOP) 등이 있다. 실장 방법들은 반도체 칩의 발전과 더불어 개발 발전되어온 것으로서, 반도체의 집적도가 급속도로 높아가는 추세에 따라 입출력 핀수가 증가하고, 초고속의 신호처리 및 고전압의 분산, 열의 효율적 방출등의 제반 특성과 동시에 경박단소라는 전자 부품업계의 필수 명제에 맞추어 진화되어온 것이다.

이중에서 가장 많은 입출력 핀의 수를 수용할 수 있는 것이 QFP인데, 일반적으로 0.5mm 정도의 핀 간격이 사용되고 있으며, 최소 0.3mm까지 가능하다. 그러나, 그 이하의 핀 간격은 생산공정이나 조립과정, 운반 및 취급도중에 핀의 손상이 가장 큰 문제로 남아 더 이상 간격을 좁힌다는 것은 불가능하다.

따라서, 외부의 충격에 대해 견고하고 많은 입출력 핀을 수용할 수 있는 실장이 필요하게 되었는데 그것이 바로 Ball Grid Array(BGA) 방식이다.

BGA 방식은 기존의 리드 프레임을 대신하여 PCB(Printed Circuit Board)를 사용함으로써 조립공정에서 트림(Trim), 폼(Form) 공정등을 없애고 PCB 기판 밑에 납볼을 장착시키는 공정 하나로 대체하는 획기적인 실장방법이다.

BGA 방식은 리드 방식의 하나인 PGA(Pin Grid Array)에서 핀대신에 납볼을 사용한 것이기는 하지만, PGA가 미리 핀을 형성한 기판을 사용하여 실장을 완성하는 반면에 BGA는 납볼을 실장 완성 공정 후에 붙일 수 있으므로 기판이 저렴하고 대량생산에 유리한 장점을 갖고 있다.

상기와 같이 비지에이 패키지는 도 1에 도시된 바와 같이, 반도체칩(11)과, 이 반도체칩(11)이 탑재되어 와이어 본딩되는 것으로, 소정 패턴의 배선(12)이 형성된 인쇄회로기판(12) 및 외부로부터 전기적신호를 인쇄회로기판(12)에 형성된 배선에 전달하는 것으로, 인쇄회로기판(13)의 일측면에 접착된 땜납볼(14)을 포함하여 이루어진다.

그리고, 통상적으로 반도체칩(11)과, 이 반도체칩(11)과 와이어본딩이 이루어진 인쇄회로기판(13)의 부위는 몰딩수지(15)로 몰딩되어 보호된다.

도 2는 상술한 바와 같은 비지에이 패키지의 제조과정중에서 종래의 비지에이 패키지용 땜납볼 흡착다이에 의해 인쇄회로기판에 땜납볼이 배치되는 상태를 도시한 단면도로서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 가르킨다.

도면에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(13)의 일측면에는 땜납마스크층(21)이 형성되어 있고, 이 땜납마스크층(21)에는 복수개의 땜납볼(14)이 접착되는 곳으로, 인쇄회로기판(13)에 형성된 배선(12)과 전기적으로 연결된 복수개의 땜납볼 안착부(22)가 마련된다. 그리고, 비지에이 패키지용 땜납볼 흡착다이(23)가 인쇄회로기판(13)의 상부에 위치하여 인쇄회로기판(13)에 마련된 땜납볼 안착부(22)에 땜납볼(14)을 각각 접착시키게 된다.

이를 상세히 설명하면, 통상적으로 비지에이 패키지용 땜납볼 흡착다이(23)에는 복수개의 땜납볼(14)이 각각 수용되는 땜납볼 수용홈(24)이 형성되고, 이 땜납볼 수용홈(24)에는 소정의 진공압이 작용하는 진공홀(25)이 연결되어 땜납볼 수용홈(24)에 수용된 땜납볼(14)을 흡착 고정시킨다.

그리고, 땜납볼 흡착다이(23)가 인쇄회로기판(13)에 상부에 위치하여 땜납볼 안착부(22)에 대하여 땜납볼 수용홈(24)에 흡착고정된 땜납볼(14)의 위치가 정렬되면, 진공홀(25)을 통하여 땜납볼(14)에 작용하는 진공압이 제거되어 땜납볼(14)이 땜납볼 안착부(22)에 각각 배치된다.

그리고, 땜납볼(14)에 소정의 온도를 가해지면 땜납볼(14)의 표피층이 융해되어 인쇄회로기판(13)에 형성된 땜납볼 안착부(22)에 접착된다.

그러나, 종래 기술은 폭이 좁은 일렬식 반도체 패키지와 땜납볼의 직경이 0.5mm 이상인 경우에는 땜납볼을 부착하는데 별 문제점이 없으나 갈수록 발전해가는 반도체 패키지들이 일렬식이 이난 다열식으로 제작되며 폭들이 넓어지고 납볼들의 직경이 미세해짐에 따라 열에 의해 상하로 휘어지는 반도체가 발생되어 이러한 경우의 반도체 패키지에는 종래와 같은 흡착다이로는 땜납볼을 지정된 위치에 부착시킬 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 땜납볼 안착부들의 높이가 서로 상이한 비지에이 반도체 패키지에 복수개의 땜납볼을 상기 땜납볼 안착부에 안정적으로 안착시켜 고정할 수 있도록 한 비지에이 패키지용 땜납볼 흡착다이를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 비지에이 패키지용 땜납볼 흡착다이는, 내부가 비어있고, 하부에 다수개의 안내공이 관통 형성된 몸체와; 상기 다수의 안내공에 상하로 긴밀하게 슬라이드 이동 가능하게 삽입되고, 상하로 관통되며, 하단를 통해 비지에이 패키지의 땜납볼을 진공으로 흡착하는 다수의 흡착 파이프를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 비지에이 패키지용 땜납볼 흡착다이의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 흡착다이의 일실시예에 따라 땜납볼을 비지에이 패키지에 배치하는 상태를 순서적으로 나타낸 도면이고, 도 7 내지 도 10은 본 발명의 흡착다이의 다른 실시예에 따라 땜납볼을 비지에이 패키지에 배치하는 상태를 순서적으로 나타낸 도면이며, 도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡착다이의 구성을 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 흡착다이는 내부가 비어있고, 하부에 다수개의 안내공(110)이 관통 형성된 몸체(100)와; 상기 다수의 안내공(110)에 상하로 긴밀하게 슬라이드 이동 가능하게 삽입되고, 상하로 관통되며, 하단를 통해 비지에이 패키지의 땜납볼(24)을 진공으로 흡착하는 다수의 흡착 파이프(200)를 포함하여 이루어진다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이,몸체(100)의 하부면으로 흡착 파이프(200)가 돌출된 길이가 일정하게 되도록 정렬한 후, 전체적으로 상방향으로 볼록하게 휘어진 비지에이 패키지(10)의 상면위로 본 발명의 흡착다이를 위치 이동시킨 다음, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 흡착다이를 하강시켜 비지에이 패키지(10)의 땜납볼 안착부(22)에 접촉시킨다.

이후, 본 발명의 흡착다이를 상승시켜 땝납볼(24)이 수납된 땜납볼 수납박스(미도시)로 이동시켜 진공으로 흡착시켜 도 5에 도시된 바와 같이 흡착 파이프(200)의 하단에 땜납볼(24)이 흡착되도록 한다.

다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 흡착다이를 비지에이 패키지(10)의 상면으로 위치 이동시킨 다음, 몸체(100)를 하강시켜 흡착 파이프(200)의 하단에 진공 흡착된 땜납볼(24)이 비지에이 패키지(10)의 땜납볼 안착부(22)에 삽입되도록 한다.

이후, 흡착 파이프(200)에 가해진 진공 상태를 해제하여 본 발명의 몸체(100)를 상승시킨 후, 땜납볼(24)에 소정의 온도를 가해지면 땜납볼(24)의 표피층이 융해되어 인쇄회로기판(13)에 형성된 땜납볼 안착부(22)에 접착된다.

한편, 본 발명은 전술한 바와 같이 비지에이 패키지(10)가 상방향으로 볼록하게 휘어진 상태 뿐만 아니라 하방향으로 볼록하게 휘어진 상태에도 적용가능하다.

먼저, 도 7에 도시된 바와 같이,몸체(100)의 하부면으로 흡착 파이프(200)가 돌출된 길이가 일정하게 되도록 정렬한 후, 전체적으로 상방향으로 볼록하게 휘어진 비지에이 패키지(10)의 상면위로 본 발명의 흡착다이를 위치 이동시킨 다음, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 흡착다이를 하강시켜 비지에이 패키지(10)의 땜납볼 안착부(22)에 접촉시킨다.

이후, 본 발명의 흡착다이를 상승시켜 땝납볼(24)이 수납된 땜납볼 수납박스(미도시)로 이동시켜 진공으로 흡착시켜 도 9에 도시된 바와 같이 흡착 파이프(200)의 하단에 땜납볼(24)이 흡착되도록 한다.

다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 흡착다이를 비지에이 패키지(10)의 상면으로 위치 이동시킨 다음, 몸체(100)를 하강시켜 흡착 파이프(200)의 하단에 진공 흡착된 땜납볼(24)이 비지에이 패키지(10)의 땜납볼 안착부(22)에 삽입되도록 한다.

이후, 흡착 파이프(200)에 가해진 진공 상태를 해제하여 본 발명의 몸체(100)를 상승시킨 후, 땜납볼(24)에 소정의 온도를 가해지면 땜납볼(24)의 표피층이 융해되어 인쇄회로기판(13)에 형성된 땜납볼 안착부(22)에 접착된다.

따라서, 본 발명은 인쇄회로기판(13)이 상방향으로 볼록하게 휘어진 경우 뿐만 아니라 하방향으로 볼록하게 휘어진 비지에이 패키지에 땜납볼을 아주 안정적으로 안착시켜 고정할 수 있게 되는 것이다.

즉, 땜납볼 안착부들의 높이가 서로 상이한 비지에이 반도체 패키지에 땜납볼을 안정적으로 안착시킬 수 있는 것이다.

한편, 본 발명은 상기와 같은 실시예에서, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(100)의 내부중 상기 흡착 파이프(200)들의 상부측에는 상기 몸체(100)의 내벽면을 따라 상하로 이동 가능하게 설치되어 상기 흡착 파이프(200)들의 상단부를 눌러 이들의 돌출 길이를 정렬하는 정렬지그(300)와, 상기 몸체(100)의 내부 상측에 고정되는 고정 플레이트(400)와, 상기 고정 플레이트(400)와 상기 정렬지그(300) 사이에 상하단이 연결되는 인장 스프링(500)을 더 구비할 수 있다.

즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 흡착 파이프(200)의 돌출 길이가 서로 상이한 상태에서 화살표 방향으로 상방에서 하방향으로 정렬지그(300)에 외력을 가하면, 인장 스프링(500)은 소정치 탄성적으로 인장되면서 정렬지그(300)는 몸체(100)의 내벽면을 따라 하방향으로 이동되며, 이로인해 흡착 파이프(200)는 몸체(100)의 안내공(110)을 따라 이동된다.

결국, 도 12에 도시된 바와 같이, 몸체(100)의 외부로 돌출된 흡착 파이프(200)의 돌출 길이는 일정하게 정렬되는 것이다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 땜납볼 안착부들의 높이가 서로 상이한 비지에이 반도체 패키지에 복수개의 땜납볼을 상기 땜납볼 안착부에 안정적으로 안착시켜 고정할 수 있게 된다.

도 1은 통상적인 비지에이 패키지의 일예를 도시한 단면도.

도 2는 종래 기술에 의한 흡착다이로 땜납볼을 비지에이 패키지에 배치하는 상태를 나타낸 도면.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 흡착다이의 일실시예에 따라 땜납볼을 비지에이 패키지에 배치하는 상태를 순서적으로 나타낸 도면.

도 7 내지 도 10은 본 발명의 흡착다이의 다른 실시예에 따라 땜납볼을 비지에이 패키지에 배치하는 상태를 순서적으로 나타낸 도면.

도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡착다이의 구성을 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 몸체

110 : 안내공

200 : 흡착 파이프

300 : 정렬지그

400 : 고정 플레이트

500 : 인장 스프링

Claims (2)

1. 내부가 비어있고, 하부에 다수개의 안내공(110)이 관통 형성된 몸체(100)와;

   상기 다수의 안내공(110)에 상하로 긴밀하게 슬라이드 이동 가능하게 삽입되고, 상하로 관통되며, 하단를 통해 비지에이 패키지의 땜납볼(24)을 진공으로 흡착하는 다수의 흡착 파이프(200)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 비지에이 패키지용 흡착다이.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 몸체(100)의 내부중 상기 흡착 파이프(200)들의 상부측에는 상기 몸체(100)의 내벽면을 따라 상하로 이동 가능하게 설치되어 상기 흡착 파이프(200)들의 상단부를 눌러 이들의 돌출 길이를 정렬하는 정렬지그(300)와;

   상기 몸체(100)의 내부 상측에 고정되는 고정 플레이트(400)와;

   상기 고정 플레이트(400)와 상기 정렬지그(300) 사이에 상하단이 연결되는 인장 스프링(500)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 비지에이 패키지용 흡착다이.