KR20060012767A - Solder ball mounting apparatus for bga package - Google Patents

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KR20060012767A KR1020040061403A KR20040061403A KR20060012767A KR 20060012767 A KR20060012767 A KR 20060012767A KR 1020040061403 A KR1020040061403 A KR 1020040061403A KR 20040061403 A KR20040061403 A KR 20040061403A KR 20060012767 A KR20060012767 A KR 20060012767A
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강창진
최민수
이도우
최영철
엄태석
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정창용
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 BGA(ball grid array) 패키지용 솔더 볼 마운팅(solder ball mounting)장치에 관한 것으로, 전자기 유도를 일으키는 코일이 감겨 있는 진동자; 진동자의 상면으로부터 이격되어 위치하고, 상기 진동자의 자력(磁力)에 의해 아래로 끌렸다가 상기 자력이 제거되면 원위치로 복귀하는 진동면; 진동면의 양측의 하면 및 바이브레이터(vibrator)의 상부 케이스의 하면과 각각 탄성 지지 부재로 연결되어 있고, 상기 진동면이 원위치로 복귀하는 때 발생하는 상기 탄성 지지 부재의 탄성력에 의해 상기 진동면과 함께 상하로 진동하는 2개의 스틸(steel) 재질 진동판;을 포함하는 바이브레이터를 가지는 BGA 패키지용 솔더 볼 마운팅 장치를 제공한다. 이에 따르면, 바이브레이터 내부의 진동판이 스틸 재질로 되어 있어 열화(熱火)에 의한 진동판의 크랙(crack) 발생이 방지되므로, 진동판의 좌우 진동이 일정하게 될 뿐만 아니라 반영구적으로 사용할 수 있다. 따라서, 반도체 패키지 제조 설비의 효율 및 제품의 품질이 향상된다.The present invention relates to a solder ball mounting apparatus for a ball grid array (BGA) package, comprising: a vibrator wound with a coil causing electromagnetic induction; A vibrating surface spaced apart from an upper surface of the vibrator and pulled down by the magnetic force of the vibrator and returning to its original position when the magnetic force is removed; It is connected to the lower surface of both sides of the vibration surface and the lower surface of the upper case of the vibrator, respectively, by the elastic support member, and vibrates up and down together with the vibration surface by the elastic force of the elastic support member generated when the vibration surface returns to its original position. It provides a solder ball mounting device for a BGA package having a vibrator comprising a; two steel (steel) diaphragm. According to this, since the vibration plate inside the vibrator is made of steel to prevent cracking of the vibration plate due to deterioration, the vibration of the vibration plate is not only constant but can be used semi-permanently. Thus, the efficiency of the semiconductor package manufacturing equipment and the product quality are improved.

BGA(ball grid array), 진동판, 바이브레이터, 솔더 볼Ball grid array (BGA), diaphragm, vibrator, solder ball

Description

ＢＧＡ 패키지용 솔더볼 마운팅 장치{ Solder ball mounting apparatus for BGA package }Solder ball mounting apparatus for BGA package

도 1은 솔더 볼 마운팅 공정을 설명하기 위한 통상적인 BGA 패키지용 솔더볼 마운팅 장치의 일부 단면도,1 is a partial cross-sectional view of a solder ball mounting apparatus for a conventional BGA package to illustrate the solder ball mounting process;

도 2는 도 1의 일부(A)를 확대하여 나타낸 바이브레이터 내부 단면도,FIG. 2 is an internal sectional view of the vibrator showing the enlarged part A of FIG. 1;

도 3은 기판이 패턴 플레이트 아래로 이송된 후, 도 1의 일부(B)를 확대하여 나타낸 단면도,3 is an enlarged cross-sectional view of a portion B of FIG. 1 after the substrate is transferred under the pattern plate;

도 4는 종래의 BGA 패키지용 솔더볼 마운팅 장치에 포함된 플라스틱 재질 진동판에 발생한 크랙을 나타내는 사진,4 is a photograph showing cracks generated in a plastic vibration plate included in a conventional solder ball mounting apparatus for BGA packages;

도 5는 본 발명에 따른 BGA 패키지용 솔더볼 마운팅 장치에 포함된 스틸 재질 진동판을 나타내는 사진이다.5 is a photograph showing a steel material diaphragm included in a solder ball mounting apparatus for a BGA package according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 설명** Description of the main parts of the drawings *

1: 기판 2: 이송 테이블1: substrate 2: transfer table

3: 베이스(base) 4: 패턴 플레이트(pattern plate)3: base 4: pattern plate

5: 솔더 볼(solder ball) 6: 솔더 볼 박스(solder ball box)5: solder ball 6: solder ball box

7: 바이브레이터(vibrator) 8: 진동자7: vibrator 8: vibrator

9: 진동면 10a, 10b: 진동판 9: vibrating surface 10a, 10b: diaphragm                 

11: 바이브레이터 케이스 12a, 12b: 진동판 베이스11: vibrator case 12a, 12b: diaphragm base

13: 탄성 지지 부재 14: 안내 홀13: elastic support member 14: guide hole

15: 플럭스 접착 홈 16: 플럭스 15: flux adhesive groove 16: flux

본 발명은 BGA(ball grid array) 패키지용 솔더 볼 마운팅(solder ball mounting) 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스틸 재질로 된 진동판을 포함하는 바이브레이터를 가지는 BGA 패키지용 솔더볼 마운팅 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a solder ball mounting apparatus for a ball grid array (BGA) package, and more particularly, to a solder ball mounting apparatus for a BGA package having a vibrator including a diaphragm made of steel.

초기의 반도체 패키지는 전기 인출 단자 수를 증가시키기 위해 리드(lead)를 패키지의 양 옆면에 배열시킨 DIP(dual in-line package), 사방 네 군데에 리드를 배열시킨 QFP(quad flat package)와 같은 구조였다. 그러나, 이와 같은 패키지 모서리 부분의 리드 수의 증가는 그 한계에 달하여 결국 패키지 바닥면에 어레이 (array)를 형성시켜 바둑알을 놓듯, 둥근 볼(ball)형태의 리드를 배열하는 BGA (ball grid array) 패키지가 개발되었다. 결국 작은 크기의 패키지로도 많은 리드의 구성이 가능하여 각종 전자 기기 및 통신 기기 등 제품의 소형화, 경량화 및 기능화의 요구에 잘 부합되므로, BGA 패키지는 현재 상당히 보편화되었다.Early semiconductor packages used DIP (dual in-line package) with leads arranged on both sides of the package to increase the number of lead-out terminals, and quad flat packages (QFP) with leads arranged in four directions. It was a rescue. However, such an increase in the number of leads at the edge of the package reaches its limit, so that a ball grid array (BGA) that arranges round ball-like leads is formed by forming an array on the bottom of the package to place a ball. The package has been developed. As a result, many leads can be configured in a small size package, which is well suited to the demand for miniaturization, light weight, and functionalization of products such as various electronic devices and communication devices.

BGA 패키지는 기판의 일측면에 다수의 플럭스 접착 홈이 형성되고, 이 플럭스 접착 홈에 각각 솔더 볼이 융착됨으로써 솔더 볼이 신호 인출 단자의 기능을 갖도록 구성된다. 이렇게 BGA 패키지 기판에 융착되는 솔더 볼은 기판에 형성된 플럭 스 접착 홈에 정확한 위치로 안착되도록 해야 안정된 제품을 얻을 수 있게 되는데, BGA 패키지의 플럭스 접착 홈에 융착되는 솔더 볼을 공급시키는 역할을 하는 것이솔더 볼 마운팅 장치이다.In the BGA package, a plurality of flux adhesive grooves are formed on one side of the substrate, and solder balls are fused to each of the flux adhesive grooves so that the solder balls have a function of a signal extraction terminal. The solder ball fused to the BGA package substrate must be seated in the flux bonding groove formed on the substrate in the correct position to obtain a stable product. The solder ball fused to the flux bonding groove of the BGA package is to supply the solder ball. Solder ball mounting device.

도 1은 바이브레이터가 설치된 BGA 패키지용 솔더볼 마운팅 장치의 일부 단면도를 나타낸 것이고, 도 3은 기판이 패턴 플레이트 아래로 이송된 후 도 1의 일부(B)를 확대하여 나타낸 단면도이다.1 is a partial cross-sectional view of a solder ball mounting apparatus for a BGA package having a vibrator installed, and FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion B of FIG. 1 after a substrate is transferred under a pattern plate.

도 1 및 도 3을 참조하여, 먼저 솔더 볼 마운팅 공정을 간략히 소개하기로 한다.Referring to Figures 1 and 3, first the solder ball mounting process will be briefly introduced.

반도체 기판(1)에 플럭스(flux)(16)를 도포한 후, 이송 테이블(2)에 의해 상기 기판(1)의 플럭스 접착 홈(15)이 마운팅 장치 본체의 패턴 플레이트(4)의 안내 홀(14)에 대향하도록 기판(1)이 이송된다. 상기 과정 후, 이송 모터(도시되지 않음)를 작동시켜 솔더 볼 박스(6)가 패턴 플레이트(4) 상측에 위치하도록 솔더 볼 박스(6)가 이송된다.After applying the flux 16 to the semiconductor substrate 1, the flux bonding groove 15 of the substrate 1 is guided in the pattern plate 4 of the mounting apparatus main body by the transfer table 2. The substrate 1 is transferred to face 14. After the above process, the solder ball box 6 is transferred so that the solder ball box 6 is positioned above the pattern plate 4 by operating a transfer motor (not shown).

이러한 과정을 거친 후, 솔더 볼(5)은 저면이 개방된 솔더 볼 박스(6)로부터 패턴 플레이트(4)의 안내홀(14)로 이동되고, 다시 상기 기판(1)의 플럭스 접착 홈(15)으로 이동된다.After this process, the solder ball 5 is moved from the open solder ball box 6 to the guide hole 14 of the pattern plate 4, and again the flux bonding groove 15 of the substrate 1 Is moved to).

이 때, 베이스(3)의 저면에 바이브레이터(7)를 설치하여 사용함으로써, 솔더 볼(5)이 상기 솔더 볼 박스(6)로부터 패턴 플레이트(4) 안내홀 (14)로 정확하게 이동되어 제품 불량 발생이 차단된다. At this time, by installing and using the vibrator 7 on the bottom surface of the base 3, the solder ball 5 is accurately moved from the solder ball box 6 to the pattern plate 4 guide hole 14, resulting in product defects. The occurrence is blocked.

그러나, 종래의 바이브레이터(7) 내부 진동판은 플라스틱 재질로 제작되어 있어서 도 4에 나타낸 바와 같이 진동판에 크랙(crack)이 발생한다. 이로 인한 진동판의 좌우 진동 변화로 솔더 볼이 상기 패턴 플레이트 안내홀의 예정된 위치에 자리잡지 못하게 되어 제품의 품질이 불량하게 되는 문제점이 있었다.However, the conventional vibrator 7 inner vibrating plate is made of plastic so that cracks occur in the vibrating plate as shown in FIG. 4. As a result, the left and right vibration changes of the diaphragm prevent the solder ball from being located at a predetermined position of the pattern plate guide hole, thereby degrading the quality of the product.

또한, 진동판에 발생한 크랙은 진동판의 교체 주기를 짧게 하는 원인이 되고, 진동판의 고장 발생시 4시간에서 8시간까지 장비 교체로 인한 로스 타임 및 조정 시간이 발생되어 설비 효율이 저하되는 문제점이 있었다.In addition, the crack generated in the diaphragm causes a short replacement cycle of the diaphragm, and when the diaphragm breakdown occurs, a loss time and an adjustment time due to equipment replacement occur from 4 to 8 hours.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 그 목적은 열화에 강하여 크랙이 발생하지 않는 진동판을 포함하는 바이브레이터를 가지는 BGA 패키지용 솔더볼 마운팅 장치를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a solder ball mounting apparatus for a BGA package having a vibrator including a diaphragm that is resistant to deterioration and does not generate cracks.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 BGA 패키지용 솔더 볼 마운팅 장치는 전자기 유도를 일으키는 코일이 감겨 있는 진동자; 상기 진동자의 상면으로부터 이격되어 위치하고, 상기 진동자의 자력(磁力)에 의해 아래로 끌렸다가 상기 자력이 제거되면 원위치로 복귀하는 진동면; 상기 진동면의 양측의 하면 및 바이브레이터의 상부 케이스의 하면과 각각 탄성 지지 부재로 연결되어 있고, 상기 진동면이 원위치로 복귀하는 때 발생하는 상기 탄성 지지 부재의 탄성력에 의해 상기 진동면과 함께 상하로 진동하는 2개의 스틸(steel) 재질 진동판;을 포함하는 바이브레이터를 가지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the solder ball mounting device for a BGA package according to the present invention comprises a vibrator wound with a coil causing electromagnetic induction; A vibrating surface spaced apart from an upper surface of the vibrator, which is pulled down by the magnetic force of the vibrator and returns to its original position when the magnetic force is removed; 2 which is connected to the lower surface of both sides of the vibration surface and the lower surface of the upper case of the vibrator, respectively, and vibrates up and down together with the vibration surface by the elastic force of the elastic support member generated when the vibration surface returns to its original position. It characterized in that it has a vibrator comprising a; (steel) diaphragm.

이하 본 발명의 실시예를 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention.

도 1은 바이브레이터가 설치된 BGA 패키지용 솔더볼 마운팅 장치의 일부 단면도이고, 도 2는 도 1의 일부(A)를 확대하여 나타낸 바이브레이터 내부 단면도이며, 도 3은 기판이 패턴 플레이트 아래로 이송된 후, 도 1의 일부(B)를 확대하여 나타낸 단면도이다.1 is a partial cross-sectional view of a solder ball mounting apparatus for a BGA package in which a vibrator is installed, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vibrator showing part A of FIG. 1, and FIG. 3 is a view after the substrate is transferred under a pattern plate. It is sectional drawing which expanded one part B of 1 and showed.

도 1 내지 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 BGA 패키지용 솔더 볼 마운팅 장치는 외부로부터 전원이 인가됨으로써 전자기 유도를 일으키는 코일이 감겨 있는 진동자(8); 진동자(8)의 상면으로부터 이격되어 위치하고, 인가된 외부 전원에 의해 전자석 역할을 하는 진동자(8)의 자력(磁力)에 의해 아래로 끌렸다가 외부 전원이 차단되어 상기 자력이 제거되면 원위치로 복귀하는 진동면(9); 진동면(9)의 양측의 하면 및 바이브레이터의 상부 케이스(11)의 하면과 각각 용수철과 같은 탄성 지지 부재(13)로 연결되어 있고, 진동면(9)이 진동자(8)의 자력이 제거됨으로써 원위치로 복귀하는 때 발생하는 상기 탄성 지지 부재(13)의 탄성력에 의해 진동면(9)과 함께 상하로 진동하는 2개의 스틸(steel) 재질 진동판(10a, 10b);을 포함하는 바이브레이터(7)를 가진다.1 to 2, the solder ball mounting apparatus for a BGA package according to the present invention comprises: a vibrator 8 having a coil wound to generate electromagnetic induction by applying power from the outside; Located apart from the upper surface of the vibrator (8), and pulled down by the magnetic force of the vibrator (8), which acts as an electromagnet by the applied external power source, when the external power source is cut off and the magnetic force is removed to return to the original position Vibrating surface 9; The lower surface of both sides of the vibrating surface 9 and the lower surface of the upper case 11 of the vibrator are respectively connected to an elastic support member 13 such as a spring, and the vibrating surface 9 is returned to its original position by removing the magnetic force of the vibrator 8. The vibrator 7 includes; two steel diaphragms 10a and 10b vibrating up and down together with the vibrating surface 9 by the elastic force of the elastic support member 13 generated upon return.

도 2를 참조하여 바이브레이터(7) 내부 동작을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 상기 진동자(8)에 외부로부터 전원(도시되지 않음)이 공급되면, 코일이 감겨 있는 진동자(8)는 전자기 유도 현상에 의해 전자석 역할을 하게 된다. 이렇게 발생한 진동자(8)의 자력에 의해 상기 진동자(8)의 상면으로부터 이격되어 위치한 진동면(9)이 진동자(8) 쪽으로 끌려 오게 된다. 이후 상기 진동자(8)에 공급되는 전원 을 차단하게 되면, 진동판(10a, 10b)에 의해 진동면(9)이 원위치로 복귀되면서 발생하는 상기 탄성 지지 부재(13)의 탄성력(일종의 복원력)에 의해 진동판(10a, 10b)과 진동면(9)이 동시에 상하 방향으로 진동하게 된다. 이 때, 진동판 및 진동면의 진동수는 수십 Hz 정도가 된다. 이와 같은 바이브레이터(7) 내부 동작을 거쳐 발생한 진동이 진동면(9) 상부 및 솔더 볼 박스(6) 저면 사이에 접하여 위치한 베이스(3)를 거쳐 솔더 볼 박스(6)로 전달됨으로써 베이스(3)와 패턴 플레이트(4)가 요동되도록 하여 솔더 볼이 패턴 플레이트의 안내 홀(14)로 정확하고 빠르게 이동된다. The internal operation of the vibrator 7 will be described in more detail with reference to FIG. 2. When power (not shown) is supplied to the vibrator 8 from the outside, the coil 8 is wound on the vibrator 8 serves as an electromagnet by the electromagnetic induction phenomenon. By virtue of the magnetic force of the vibrator 8 thus generated, the vibrating surface 9 positioned away from the upper surface of the vibrator 8 is attracted to the vibrator 8. Then, when the power supplied to the vibrator 8 is cut off, the vibrating plate is caused by the elastic force (a kind of restoring force) of the elastic support member 13 generated as the vibrating surface 9 is returned to its original position by the vibrating plates 10a and 10b. 10a and 10b and the vibrating surface 9 vibrate in an up-down direction simultaneously. At this time, the vibration frequency of the diaphragm and the vibration surface is about tens of Hz. The vibration generated through the internal operation of the vibrator 7 is transmitted to the solder ball box 6 through the base 3 positioned between the upper surface of the vibrating surface 9 and the bottom surface of the solder ball box 6, and thus, the base 3 and the base 3. The pattern plate 4 is rocked so that the solder balls are accurately and quickly moved to the guide holes 14 of the pattern plate.

도 3을 참조하면, 솔더 볼이 패턴 플레이트 안내홀에 정확하게 위치함으로써 기판에 형성되어 있는 플럭스 접착 홈 내 플럭스에 융착됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the solder ball is fused to the flux in the flux bonding groove formed in the substrate by accurately positioning the solder ball in the pattern plate guide hole.

도 5에 나타낸 바와 같이 상기 진동판(10a, 10b)은 스틸 재질로 되어 있어서, 전술한 바와 같은 동작을 수없이 반복하더라도 크랙이 발생되지 않아 반영구적인 사용이 가능하다.As shown in FIG. 5, the diaphragms 10a and 10b are made of steel, and thus, even if the above-described operation is repeated many times, no crack is generated and thus semi-permanent use is possible.

본 발명에 실시에 있어서 상기의 진동판은 스테인리스 스틸(SUS:steel use stainless) 또는 인코넬(inconel)을 재질로 제작되는 것이 바람직하다.In the present invention, the diaphragm is preferably made of stainless steel (SUS: steel or inconel).

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예는 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely presented specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention can be carried out in addition to the embodiments disclosed herein.

이상과 같이 본 발명에 따른 BGA 패키지용 솔더 볼 마운팅 장치에 따르면, 바이브레이터 내부의 진동판이 스틸 재질로 되어 있으므로, 진동판의 열적 특성이 매우 우수하여 크랙(crack) 발생이 방지된다. According to the solder ball mounting apparatus for BGA package according to the present invention as described above, since the diaphragm inside the vibrator is made of steel, the thermal characteristics of the diaphragm are very excellent and cracks are prevented.

이에 따라 진동판의 좌우 진동이 일정하여 솔더 볼의 이동 위치를 일정하게 할 수 있다.Thereby, the left and right vibrations of the diaphragm are constant, and the moving position of a solder ball can be made constant.

따라서, 진동판의 고장을 방지하여 진동판을 반영구적으로 사용할 수 있으므로 설비 효율이 향상되고, 제품의 품질이 향상된다.Therefore, since the diaphragm can be used semi-permanently by preventing the failure of the diaphragm, facility efficiency is improved and product quality is improved.

Claims (2)

내부에는 진동자, 진동면 및 진동판을 포함하고 바깥쪽에는 케이스가 둘러싸인 바이브레이터로서,A vibrator that includes a vibrator, a vibrating surface and a diaphragm inside and a case surrounded on the outside thereof, 상기 진동자는 전자기 유도를 일으키는 코일이 감겨 있고,The vibrator is wound with a coil causing electromagnetic induction, 상기 진동면은 상기 진동자의 상면으로부터 이격되어 위치하고, 상기 진동자의 자력(磁力)에 의해 아래로 끌렸다가 상기 자력이 제거되면 원위치로 복귀하며,The vibrating surface is spaced apart from the upper surface of the vibrator, is pulled down by the magnetic force of the vibrator and returned to its original position when the magnetic force is removed, 상기 진동판은 상기 진동면의 양측의 하면 및 바이브레이터의 상부 케이스의 하면과 각각 탄성 지지 부재로 연결되어 있고, 상기 진동면이 원위치로 복귀하는 때 발생하는 상기 탄성 지지 부재의 탄성력에 의해 상기 진동면과 함께 상하로 진동하는 2개의 스틸(steel) 재질인 것을 특징으로 하는 바이브레이터를 가지는 BGA 패키지용 솔더 볼 마운팅 장치.The diaphragm is connected to the lower surface of both sides of the vibrating surface and the lower surface of the upper case of the vibrator respectively by an elastic support member, and is moved up and down together with the vibrating surface by the elastic force of the elastic support member generated when the vibrating surface returns to its original position. Solder ball mounting device for a BGA package having a vibrator, characterized in that the two vibrating steel (steel) material. 제 1항에 있어서, 상기 진동판은 스테인리스 스틸(stainless steel) 또는 인코넬(inconel)로 만들어진 것을 특징으로 하는 BGA 패키지용 솔더 볼 마운팅 장치.2. The solder ball mounting apparatus of claim 1, wherein the diaphragm is made of stainless steel or inconel.
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