KR20060029346A - 이물질 제거부를 구비하는 솔더 볼 부착 설비 - Google Patents

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엄태석
박경수
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Abstract

본 발명은 솔더 볼 부착 설비에 관한 것으로, 솔더 볼이 안착된 프레임을 리플로우 장치로 이송하는 이송 장치에 이송 장치의 구동 벨트 표면에 부착된 에폭시 성형 수지 이물질을 제거하는 제거부를 포함시켜, 이와 같은 제거부가 구동 벨트의 표면과 직접 접촉하여 구동 벨트 표면의 이물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 솔더 볼 부착 설비이다.
본 발명은 이와 같은 제거부를 이용하여 구동 벨트 표면의 이물질을 제거함으로써 리플로우 장치로 공급되는 프레임 및 솔더 볼 표면에 이물질이 부착되는 것을 방지하여 리플로우 장치에서 솔더 볼과 프레임 사이의 융착 과정에서 이물질이 같이 융착되는 것을 방지하고, 그에 따라 솔더링 품질을 개선하는 효과가 있다.
솔더 볼, 부착, 에폭시 성형 수지 이물질, 브러쉬, 구동 벨트, 솔더링, 리플로우

Description

이물질 제거부를 구비하는 솔더 볼 부착 설비{Solder ball attaching equipment having a dust removing part}
도 1은 종래 솔더 볼 부착 설비의 개략도이고,
도 2는 본 발명에 따른 솔더 볼 부착 설비의 일 실시예의 개략도이고,
도 3은 본 발명에 따른 솔더 볼 부착 설비의 다른 일 실시예의 개략도이고,
도 4는 도3의 A부분을 확대하여 도시하는 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*
1, 100, 200; 솔더 볼 부착 설비
2, 101; 솔더 볼 3, 102; 프레임
103; 솔더 볼 패드 10, 110; 솔더 볼 안착 장치
20, 120, 220; 이송 장치 30, 130; 리플로우 장치
21, 121, 221; 구동 벨트 122, 222; 롤러
123, 223; 브러쉬 123a, 223a; 지지대
125, 225; 에폭시 성형 수지 이물질
123b, 223b; 플렉서블 미세모 124, 224; 브러쉬 케이스
226; 배출 덕트 227; 배출 팬
본 발명은 이물질 제거부를 구비하는 솔더 볼 부착 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 솔더 볼이 안착된 프레임을 리플로우(reflow) 장치로 이송하는 이송 장치의 구동 벨트에 달라붙는 에폭시(epoxy) 성형 수지 잔류물을 제거하는 이물질 제거부를 구비하는 솔더 볼 부착 설비에 관한 것이다.
최근 들어 반도체 칩 제작 공정 기술의 발달 및 반도체 칩을 제작하는 정밀한 공정 설비의 성능 향상으로 집적도가 매우 높은 반도체 칩이 생산되고 있으며, 반도체 칩 패키지 공정 또한 반도체 제품의 전체 크기를 소형, 박형화하기 위한 반도체 패키지 방법의 개발 및 반도체 패키지 제조용 공정 설비의 성능 향상이 이루어지는 경향을 나타내고 있다.
이러한 소형, 박형화된 반도체 패키지로 반도체 제품의 전체 크기가 반도체 칩의 약 120%에 근접하는 이른바 "칩 스케일 패키지(Chip Scale Package)"가 개발되었으며, 이와 같은 칩 스케일 패키지 중 대표적인 패키지 형태는 신호 입출력 단자로 매트릭스 형태로 배열된 입출력 핀 대신에 솔더 볼(solder ball)을 사용하는 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array; BGA) 패키지(이하 'BGA 패키지'라 함) 형태이다.
BGA 패키지의 제조 공정을 간략하게 살펴보면, 먼저 본딩 패드가 형성된 반도체 칩이 솔더 볼 패드가 형성된 인쇄회로 기판 또는 플렉서블(flexible)한 기판 중 어느 하나에 부착되고, 빔 리드 본딩(beam lead bonding)이나 와이어 본딩(wire bonding) 등과 같은 다양한 방법에 의해 인쇄회로 기판의 회로 패턴과 반도체 칩의 본딩 패드가 전기적으로 연결되는 와이어 본딩 공정이 수행된다.
와이어 본딩 공정이 완료되고 나면, 반도체 칩은 외부의 충격 및 외력으로부터 보호되기 위해 성형 수지에 의해 밀봉되는 몰딩 공정을 거치게 되고, 몰딩이 완료된 프레임은 솔더 볼 부착 설비로 공급되어 솔더 볼 패드 부분에 외부 기기와 반도체 칩을 전기적으로 접속하기 위해 솔더 볼을 부착하는 공정이 수행된다.
솔더 볼 부착 공정은 통상 제공된 솔더 볼을 수용성 플럭스(flux)를 이용하여 프레임에 임시적으로 안착시키는 솔더 볼 안착 공정과, 안착되어 있는 솔더 볼을 가열 장치를 이용하여 가열하면서 솔더링하는 리플로우 공정, 및 솔더 볼에 잔존하는 이물질 등을 제거하는 세정(cleaning) 공정으로 이루어진다.
도 1은 종래의 솔더 볼 부착 설비를 개략적으로 도시한 도면인데, 도 1에서 도시하는 바와 같이 솔더 볼 부착 설비(1)는 수용성 플럭스가 도포된 프레임(2)에 솔더 볼(3)을 안착시키는 솔더 볼 안착 장치(10), 솔더 볼(3)이 안착된 프레임(2)을 공급받아 리플로우 장치(30)로 이송하는 이송 장치(20), 가열 장치(31)를 이용하여 솔더 볼(3)이 안착된 프레임(2)을 가열하여 솔더 볼(3)이 수용성 플럭스와 융화되어 솔더링되도록 하는 리플로우 장치(30), 및 세정 장치(도시되지 않음)를 포함한다.
특히, 이송 장치(20)는 구동 벨트(21)에 의해 움직이면서 프레임(2)을 리플로우 장치(30)로 이송하는데, 구동 벨트(21)는 통상 고무와 같은 재료로 제조된 것이 사용된다.
한편, 솔더 볼(3)이 안착되는 프레임(2)은 에폭시 성형 수지로 몰딩이 완료된 상태에서 솔더 볼 부착 설비(1)로 공급되는데, 몰딩 공정에서 주입되는 에폭시 성형 수지의 냉각 경화 과정에서 발생하는 에폭시 성형 수지의 더스트(dust)나 세디먼트(sediment) 형태의 이물질(4)들이 프레임(2)이 솔더 볼 부착 설비(1)로 공급되는 과정에서 솔더 볼 부착 설비(1)가 가동되는 작업 공간 내부로 같이 유입되는 경우가 있다.
솔더 볼 부착 설비(1)로 유입되는 에폭시 성형 수지 더스트와 같은 이물질(4)들은 분진성 물질로 비산되는 성질을 가지는데, 특히 솔더 볼 부착 설비(1)의 가동에 의한 진동이나 작업자의 움직임 등에 의해 솔더 볼 부착 및 솔더링 과정에서 이물질(4)들이 비산되는 경우가 발생한다. 이와 같이 비산된 이물질(4)들이 프레임(2)을 이송하는 이송 장치의 구동 벨트(21) 표면 상에 떨어지게 되면, 구동 벨트(21)의 재질인 고무의 특성상 구동 벨트(21) 표면에 이러한 이물질(4)이 달라붙게 된다.
따라서 솔더 볼 부착 공정이 진행되는 과정에서 이송 장치(20)의 구동 벨트(21) 표면은 에폭시 성형 수지 이물질(4)이 부착된 상태에서 프레임(2)을 리플로우 장치(30)로 공급하게 되고, 이 과정에서 구동 벨트(21) 표면에 부착되어 있던 이물질(4)이 프레임(2) 표면이나 프레임(2)에 안착되어 있는 솔더 볼(3)에 부착되어, 리플로우 장치(30)에서 솔더 볼(3)과 이물질(4)이 서로 융화되어 솔더링이 되는 현상이 발생한다.
이와 같이 리플로우 장치(30)에서 솔더 볼(3)과 이물질(4)이 서로 융화된 상 태에서 솔더링이 되면, BGA 패키지의 솔더 볼(3)의 전기적 특성에 악영향을 미치고 그에 따라 BGA 패키지의 품질이 저하되는 문제가 발생한다.
이러한 문제를 해결하기 위해 종래의 솔더 볼 부착 설비(1)에서는 도 1에서 도시하는 바와 같이 압축 공기를 이용하는 에어 블로우(air blow; 40)를 사용하여 이송 장치(20)의 구동 벨트(21)에 압축 공기를 분사하여 부착된 이물질(4)을 제거하거나, 솔더 볼 부착 설비(1)의 가동이 중단되어 있을 때 작업자가 수동으로 이를 제거하는 등의 방법들이 이용되고 있기는 하나, 에어 블로우(40)를 통해 압축 공기를 분사하는 방법의 경우 고무 재질의 특성상 표면에 부착된 이물질(4)이 용이하게 제거되지 않는 문제가 있으며, 작업자가 수동으로 제거하는 방법은 공정 진행 중에는 이물질(4)로 인한 솔더링 불량 문제를 해결할 수 없는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점들을 해결하려는 것으로, 솔더 볼 부착 설비의 이송 장치 구동 벨트에 에폭시 성형 수지 더스트와 같은 이물질을 제거하는 제거부를 설치하여 솔더 볼이 안착된 프레임 상에 이물질이 없는 상태에서 리플로우 솔더링을 수행함으로써 솔더링 불량을 개선하는 솔더 볼 부착 설비를 제공하려는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 솔더 볼 부착 설비는 솔더 볼을 프레임에 안착시키는 솔더 볼 안착 장치; 상기 솔더 볼이 안착된 상기 프레임을 가열하는 가열 장치를 포함하여 솔더링을 수행하는 리플로우 장치; 및 상기 안착 장치로부터 상기 솔더 볼이 안착된 상기 프레임을 공급받아 상기 리플로우 장치로 상기 프레임을 이송하는 구동 벨트를 포함하는 이송 장치;를 포함하는 솔더 볼 부착 설비에 있어서, 상기 이송 장치는 상기 구동 벨트 표면 중 상기 프레임이 놓여지지 않는 부분에서 상기 구동 벨트 표면과 직접 접촉하면서 상기 구동 벨트 표면에 부착되어 있는 이물질을 제거하는 제거부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 솔더 볼 부착 설비는 상기 제거부가 상기 구동 벨트가 회전하는 힘에 의해 상기 구동 벨트의 회전 방향으로 회전하는 브러쉬를 포함하며, 상기 브러쉬와 상기 구동 벨트 표면이 직접 접촉하는 부분의 너비가 상기 구동 벨트 표면의 너비와 동일한 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구동 벨트와 직접 접촉하며 구동 벨트의 회전 방향으로 회전하는 브러쉬를 설치함으로써 솔더 볼이 안착되는 프레임에 의해 구동 벨트 표면에 부착되는 에폭시 성형 수지 더스트와 같은 이물질을 용이하게 제거할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 솔더 볼 부착 설비는 제거부에 상기 브러쉬에 의해 제거되는 이물질을 흡입하여 솔더링이 수행되는 작업 공간 외부로 배출하는 배출 팬(fan) 및 배출 덕트(duct)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이와 같이 제거부에 배출 팬 및 배출 덕트를 추가 설치함으로써 브러쉬에 의해 제거되는 이물질을 작업 공간 외부로 완전히 배출하여 이러한 이물질이 다시 비산하여 구동 벨트에 부착되는 현상을 방지하는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 솔더 볼 부착 설비의 일 실시예를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2에서 도시하는 바와 같이, 솔더 볼 부착 설비(100)는 솔더 볼(101)을 수용성 플럭스가 도포된 프레임(102)의 솔더 볼 패드(103)에 임시로 안착시키는 솔더 볼 안착 장치(110), 솔더 볼(101)이 안착된 프레임(102)을 리플로우 장치(130)로 이송하는 이송 장치(120), 및 이송 장치(120)로부터 이송받은 프레임(102)을 가열 장치(131)를 이용해 가열함으로써 솔더 볼 패드(103)에 솔더 볼(101)을 융착시켜 리플로우 솔더링을 하는 리플로우 장치(130)를 포함한다.
솔더 볼(101)이 안착된 프레임(102)을 리플로우 장치(130)로 이송하는 이송장치(120)는 표면에 프레임(102)이 놓여지는 고무 재질의 구동 벨트(121), 구동 벨트(121)를 구동시키는 롤러(122), 및 구동 벨트(121)의 표면과 직접 접촉하는 브러쉬(123)를 포함한다.
구동 벨트(121)는 일체형의 벨트로 롤러(122)의 회전에 의해 회전하면서 리플로우 장치(130)로 프레임(102)을 이송한다. 이송 장치(120)는 프레임(102)이 놓여지는 부분과 롤러(122)를 기준으로 반대 방향에 있는 구동 벨트(121) 부분의 표면과 일정 지점에서 직접 접촉하도록 설치되는 브러쉬(123)를 포함한다. 브러쉬(123)는 상부면이 개구된 형태의 브러쉬 케이스(124) 내부에 설치되며, 구동 벨트(121) 표면에 부착되는 에폭시 성형 수지 이물질(125)을 떨어내어 제거하는 기능을 한다.
도 4에서 도시하는 바와 같이, 브러쉬(123)는 원기둥 모양의 형상을 가지는 데, 양 단부에는 지지대(123a)가 형성되고, 양 지지대(123a)를 연결하는 것이 브러쉬(123)의 회전축(도시되지 않음)이 되어 구동 벨트(121)의 회전에 의해 구동 벨트(121)의 회전 방향으로 회전하게 된다. 브러쉬(123) 원기둥의 높이(H)는 구동 벨트(121)의 너비(W)와 같거나 이보다 크도록 형성되는데, 이에 따라 브러쉬(123)가 구동 벨트(121)와 직접 접촉하는 부분의 너비(W´)는 구동 벨트(121)의 너비(W)와 동일하게 되어 브러쉬(123)가 구동 벨트(121) 표면과 직접 접촉하지 못하는 부분은 없게 된다.
브러쉬(123)의 표면에는 합성 수지 재질의 다수의 플렉서블(flexible)한 미세모(123b)들이 형성되어 고무 재질의 구동 벨트(121) 표면에 달라붙어 있는 이물질(125)들을 용이하게 제거할 수 있다. 플렉서블 미세모(123b)들은 수 ㎛ 정도의 직경, 0.5 ~ 1.0㎝ 정도의 길이를 가지도록 형성되는데, 브러쉬(123) 표면 상에 각각의 미세모(123b)들이 수 ㎛ 간격으로 조밀하게 배치된다. 구동 벨트(121)가 롤러(122)에 의해 회전하게 되면, 구동 벨트(121)의 회전력에 의해 구동 벨트(121)의 표면과 직접 접촉하는 브러쉬(123)도 같은 방향으로 회전하게 되고, 이에 따라 다수의 플렉서블 미세모(123b)들이 구동 벨트(121)의 표면에 부착되어 있는 이물질(125)과 직접 접촉하면서 구동 벨트(121)의 회전 방향으로 이물질(125)들을 구동 벨트(121) 표면으로부터 제거한다.
도 3은 본 발명에 따른 솔더 볼 부착 설비의 또 다른 실시예를 도시하는데, 이하에서 설명하는 이송 장치(220) 이외의 구성은 도 2에서 도시하는 솔더 볼 부착 설비의 구성과 동일하다.
솔더 볼 부착 설비(200)의 이송 장치(220)에는 이송 장치(220)의 구동 벨트(221) 표면에 붙어 있는 이물질(225)들이 브러쉬(223)의 미세모(223b)와 직접 접촉하면서 제거되는데, 이 때 제거되는 이물질(225)들은 브러쉬 케이스(224) 내부에 수집된다. 브러쉬 케이스(224) 내부에 수집되어 있는 이물질(225)들은 주로 분진 형태의 것이므로, 솔더 볼 부착 설비(200)의 동작시 발생하는 진동이나 작업자의 움직임 등에 의해 비산되어 구동 벨트(221) 표면에 재 부착하는 경우가 있다.
이에 따라 도 3에서 도시하는 솔더 볼 부착 설비(200)의 이송 장치(220)는 브러쉬 케이스(224)의 바닥면과 연결되는 배출 덕트(226) 및 배출 팬(227)을 더 포함한다. 배출 덕트(226)의 한쪽 단부는 브러쉬 케이스(224)의 바닥면과 연결되고 다른 한쪽 단부는 솔더 볼 부착 설비(200)를 가동하는 작업 공간 외부로 노출되도록 형성한다. 배출 팬(227)은 이송 장치(220)의 구동 벨트(221)가 가동 중인 경우에는 계속적으로 가동되며, 구동 벨트(221)로부터 제거된 이물질(225)들을 흡입하여 배출 덕트(226)를 통해 작업 공간 외부로 배출한다.
이와 같이 브러쉬(223)에 의해 제거된 이물질(225)들을 제거됨과 동시에 배출 팬(227)을 통해 외부로 배출함으로써 제거된 이물질(225)들이 비산하여 다시 구동 벨트(221) 표면에 부착되는 현상을 방지하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 솔더 볼 부착 설비는 솔더 볼이 안착된 프레임을 이송하는 이송 장치의 구동 벨트에 달라붙는 에폭시 성형 수지 이물질을 제거함으로써 이물질이 붙어 있는 상태로 프레임이 리플로우 장치에서 솔더 링되어 솔더링 품질이 악화되는 것을 방지하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 솔더 볼 부착 설비는 이송 장치의 구동 벨트에서 제거된 이물질이 비산하여 구동 벨트 표면에 재 부착되는 것을 방지하는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 솔더 볼을 프레임에 안착시키는 솔더 볼 안착 장치;
    상기 솔더 볼이 안착된 상기 프레임을 가열하는 가열 장치를 포함하여 솔더링을 수행하는 리플로우 장치; 및
    상기 안착 장치로부터 상기 솔더 볼이 안착된 상기 프레임을 공급받아 상기 리플로우 장치로 상기 프레임을 이송하는 구동 벨트를 포함하는 이송 장치;를 포함하는 솔더 볼 부착 설비에 있어서,
    상기 이송 장치는 상기 구동 벨트 표면 중 상기 프레임이 놓여지지 않는 부분에서 상기 구동 벨트 표면과 직접 접촉하면서 상기 구동 벨트 표면에 부착되어 있는 이물질을 제거하는 제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질 제거부를 구비하는 솔더 볼 부착 설비.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제거부는 상기 구동 벨트가 회전하는 힘에 의해 상기 구동 벨트의 회전 방향으로 회전하는 브러쉬를 포함하며,
    상기 브러쉬와 상기 구동 벨트 표면이 직접 접촉하는 부분의 너비는 상기 구동 벨트 표면의 너비와 동일한 것을 특징으로 하는 이물질 제거부를 구비하는 솔더 볼 부착 설비.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제거부는 상기 브러쉬에 의해 상기 구동 벨트 표면으 로부터 제거되는 상기 이물질을 흡입하여 배출하는 배출 팬 및 배출 덕트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질 제거부를 구비하는 솔더 볼 부착 설비.
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KR101643508B1 (ko) * 2015-09-18 2016-07-27 주식회사 아이엠티 브러쉬 클리닝과 레이저 세정 기능을 포함하는 웨이퍼 검사 장비

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