KR20070031591A - 자석의 척력을 이용한 플럭스 도포 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자석의 척력을 사용하는 플럭스 도포 장치에 관한 것이다. 종래의 플럭스 도포 장치는 공정 과정 중 플럭스에서 발생하는 증기로 인해 내부 패널의 하부면에 점성을 갖는 부산물이 형성되고, 이로 인해 플럭스 핀이 내부 패널에 들러붙게 되어, 플럭스 핀의 구동을 방해하는 문제가 있다. 본 발명은 플럭스 핀의 상부와 내부 패널의 하부에 자석을 설치하고, 또는 하부판의 상부에 자석을 더 설치한다. 여기서, 각각의 자석들은 마주 보는 극을 같은 극으로 하여 설치된다. 따라서, 자석의 척력으로 인해 플럭스 핀이 내부 패널에 붙는 일은 발생하지 않고, 이로 인해 플럭스 핀의 구동은 원활하게 된다.

플럭스 도포 장치, 플럭스 핀, 내부 패널, 스프링, 자석, 척력

Description

자석의 척력을 이용한 플럭스 도포 장치{flux coating apparatus using repulsive force of magnet}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플럭스 도포 장치를 나타내는 개략적인 단면도.

도 2는 도 1에 도시된 플럭스 도포 장치의 일부를 확대하여 나타내는 개략적인 단면도.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플럭스 도포 장치를 나타내는 개략적인 단면도.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플럭스 도포 장치를 나타내는 개략적인 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100,200,300; 플럭스 도포 장치

10; 상부판

12; 스프링

20; 하부판

21; 구멍

30; 내부 패널

50; 자석

본 발명은 반도체 패키지의 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 솔더 볼을 안착시키기 위해서 플럭스를 배선 기판에 도포하는 플럭스 도포 장치에 관한 것이다.

오늘날 전자 산업의 추세는 더욱 경량화, 소형화, 고속화, 다기능화, 고성능화, 및 고신뢰성을 갖는 제품을 저렴하게 제조하는 것이다. 이와 같은 제품 설계의 목표 달성을 가능하게 하는 중요한 기술 중의 하나가 바로 패키지 조립 기술이며, 이에 따라 근래에 개발된 패키지 중의 하나가 볼 그리드 어레이(ball grid array; BGA) 패키지이다. BGA 패키지는 통상적인 플라스틱 패키지에 비하여, 마더 보드(mother board)에 대한 실장 면적을 축소시킬 수 있고, 전기적 특성이 우수하다는 장점들을 갖고 있다.

BGA 패키지는 통상적인 플라스틱 패키지와 달리, 리드 프레임 대신에 인쇄회로기판이나 테이프 배선기판과 같은 배선기판을 사용한다. 배선기판은 반도체 칩이 접착되는 면의 반대쪽 전면을 솔더 볼(solder ball)들의 형성 영역으로 제공할 수 있기 때문에, 마더 보드에 대한 실장 밀도 면에서 유리한 점이 있다.

따라서, BGA 패키지 제조 공정은 솔더 볼 형성 공정을 포함하게 되는데, 솔더 볼 형성 공정은 솔더 볼을 올리기 위해서 배선기판에 플럭스(flux)를 도포하는 공정과 볼 마운트(ball mount) 공정 및 리플로우(reflow) 공정을 포함한다.

일반적인 플럭스 도포 장치는 하부면에 스프링이 배치되는 상부판, 상부판과 이격 배치되고 상부면에 스프링이 배치되는 내부 패널, 배선기판의 솔더 볼 패드들에 대응되는 복수 개의 구멍이 형성된 하부판 및 그 구멍에 삽입되는 복수 개의 플럭스 핀을 포함하여 구성된다. 여기서, 플럭스 핀은 하부판의 하방향으로 이탈되지 않도록 3단으로 형성된다.

플럭스를 도포하는 공정은, 먼저 플럭스 도포 장치를 플럭스가 담긴 플럭스 탱크에 하강시켜 각각의 플럭스 핀 끝단에 플럭스를 묻힌다. 그리고 플럭스 도포 장치를 배선기판 위로 이동시켜, 솔더 볼 패드들에 플럭스를 찍어서 도포하게 된다. 이러한 플럭스 도포 장치는 스프링 가압 방식을 많이 사용하고 있다. 스프링 가압 방식은 상부판과 유동성을 갖는 내부 패널 사이에 개재된 스프링의 탄성력을 이용한다.

이러한 스프링 가압 방식의 플럭스 도포 장치는, 스프링의 탄성력으로 내부 패널을 가압하여 플럭스 핀을 가압하거나, 플럭스 핀 자체의 자중에 의해 배선기판에 접촉하여 플럭스를 도포한다. 그런데, 이 과정에서 내부 패널의 하부면에 플럭스 핀이 달라붙는 불량이 발생될 수 있다. 플럭스 도포 공정 과정에서 플럭스에서 발생되는 증기의 일부가 플럭스 핀이 삽입된 구멍을 타고 상승하게 되고, 이는 가압판의 하부면에 맺히게 된다. 이로 인해, 소정의 점도를 갖는 부산물이 형성되는 것이다. 이 부산물이 갖는 접착성에 의해 플럭스 핀이 내부 패널에 달라붙어 떨어지지 않게 된다.

내부 패널에 플럭스 핀이 달라붙을 경우, 그 플럭스 핀에는 플럭스가 제대로 묻지 못하고, 원활한 구동을 하지 못한다. 이로 인해, 플럭스 도포시 플럭스의 양이 적어지는 불량을 야기한다. 또한, 종래의 플럭스 도포 장치는 모든 플럭스 핀이 일괄적으로 구동되는 일괄 구동방식을 채택하고 있다. 따라서, 완전한 평면을 이루지 못하는 배선기판에 플럭스를 도포할 경우, 플럭스를 제대로 도포하지 못하고, 도포되는 플럭스의 양이 적이지는 플럭스 핀이 나올 수 있다. 플럭스의 양이 적어지게 되면 솔더 볼 안착이 정상적으로 이루어지지 못하고, 각각의 솔더 볼이 대응되는 솔더 볼 패드가 아닌 다른 위치에 안착된다. 또한 솔더 볼이 솔더 볼 패드에 안착되는 웨팅(wetting) 성질이 저하되어 솔더 볼 형성 능력이 약화된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 플럭스 핀이 내부 패널에 들러붙지 않고, 내부 패널과 접촉되지 않는 플럭스 도포 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 종래의 일괄적인 구동방식과 달리 각각의 플럭스 핀이 개별적으로 구동할 수 있는 플럭스 도포 장치를 제공하고자 하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 자석의 척력을 사용한 플럭스 도포 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 플럭스 도포 장치는 하부면에 스프링이 배치되는 상부판, 상부판의 저면과 대향되어 이격 배치되고 상부면에 스프링이 배치되는 내부 패널, 배선기판의 솔더 볼 패드들에 각각 대응되게 구멍들이 형성되어 있는 하부판, 및 하 부판의 하부면으로 돌출되고 구멍에 삽입되는 복수 개의 플럭스 핀을 포함한다.

그리고, 내부 패널의 하부면, 및 플럭스 핀의 상부면에 형성되고, 서로 마주보는 극이 같은 극인 제1 및 제2 자석을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 경우에, 제1 자석은 일체형으로 형성될 수 있다.

또는 이 경우에, 제1 자석은 제2 자석과 일대일로 대응하는 형태일 수 있다.

이들의 경우에, 제2 자석은 모두 크기가 같은 것이 바람직하다.

그리고 이들의 경우에, 하부판의 상부에 형성될 수 있고, 이 때 제2 자석과 마주보는 극이 같은 극인 자석을 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다. 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 도면의 명확한 이해를 돕기 위해 다소 과장되거나 개략적으로 도시되거나 또는 생략되었으며, 각 구성요소의 실제 크기가 전적으로 반영된 것은 아니다. 또한, 도면을 통틀어 동일한 구성요소 또는 대응하는 구성요소는 동일한 참조 번호를 사용하였다.

제1 실시예

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플럭스 도포 장치를 나타내는 개략적인 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 플럭스 도포 장치의 일부를 확대하여 나타내는 개략적인 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 플럭스 도포 장치(100)는 상부판(10), 하부판(20), 내부 패널(30), 및 복수 개의 플럭스 핀(40)을 포함하여 구성된다. 특히, 내부 패널(30)의 하부면에 플럭스 핀(40)이 들러붙지 못하도록 하기 위해서, 자석(50)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상부판(10)의 하부에는 스프링(12)이 설치된다. 내부 패널(30)은 스프링(12)을 사이에 두고 상부판(10)의 저면과 대향되어 이격 배치되고, 유동성을 갖는다. 하부판(20)에는 복수 개의 구멍(21)이 형성되어 플럭스 핀(40)이 하부판(20)의 상부와 하부를 관통하도록 형성된다. 상부판(10)은 하부판(20)에 고정 설치되어 이들은 일체형으로 형성되고, 상부판(10)은 스프링(12)이 소정의 탄성을 갖도록 가압한다.

복수 개의 플럭스 핀(40)은 도포가 실시되는 배선기판의 솔더 볼 패드(도시되지 않음)들에 각각 대응되게 형성된다. 하부판(20)의 구멍(21)을 통과할 수 있고, 상하 왕복 운동이 가능하도록 플럭스 핀(40)은 종래의 플럭스 핀과 같이 3단으로 형성된 것이 아니라, 상부나 하부 모두 일정한 두께를 갖는다.

본 발명의 특징인 자석(50)은 내부 패널(30)의 하부면에 형성되는 제1 자석(51)과, 플럭스 핀(40)의 상부에 형성되는 제2 자석(52)을 포함한다. 자석(50)은 일반적인 자석의 성질과 마찬가지로, 한쪽은 S극의 성질을 갖고, 그 반대쪽은 N극의 성질을 갖는다. 예를 들어, 제1 자석(51)에서 제1 자석(51)이 내부 패널(30)과 접촉하는 부분이 N극이라면, 반대쪽은 S극이 된다.

제1 및 제2 자석(51,52)은 서로 마주보는 극이 같은 극으로 설치된다. 도 2에 잘 나타난 바와 같이, 예를 들어, 제1 자석(51)의 내부 패널(30)과 접촉하는 부분이 N극이라면, 반대쪽은 S극이 된다. 그리고 제2 자석(52)의 플럭스 핀(40) 상부의 윗부분은 제1 자석(51)의 S극과 마주보게 되므로 S극이 되고, 아랫부분은 N극이 된다. 이러한 구조는 자석(50)의 마주보는 극이 같은 극일 경우, 서로 밀어내려고 하는 척력(repulsive force)이 발생하는 성질을 이용하기 위한 것이다. 제1 자석(51)과 제2 자석(52) 사이의 척력으로 인해, 내부 패널(30)과 플럭스 핀(40) 사이에는 서로 밀어내려는 힘이 발생한다. 이로 인해, 플럭스 핀(40)이 내부 패널(30)과 접촉하는 일은 발생하지 않는다.

플럭스 도포 공정은 먼저, 플럭스 도포 장치(100)가 플럭스 탱크(도시되지 않음)로 하강하여 플럭스 핀(40)에 플럭스를 묻힌다. 그리고 플럭스 핀(40)은 배선기판의 솔더 볼 패드에 플럭스를 도포한다. 이 때, 제1 자석(51)과 제2 자석(52)은 마주보는 극이 같은 극으로 설치된다. 그리고 스프링(12)의 탄성력에 의해 내부 패널(30)만 하강하여야 하므로, 상부판(10)과 하부판(20)은 일체형으로 형성되고, 내부 패널(30)은 유동성을 갖는다.

본 실시예는 내부 패널(30)과 플럭스 핀(40) 사이에 항상 일정한 간격을 유지하도록 하여, 내부 패널(30)과 플럭스 핀(40)이 접촉되지 않도록 한다. 제1 자석(51)과 제2 자석(52)의 서로 밀어내는 힘이 상호 동일할 때, 내부 패널(30)과 플럭스 핀(40) 사이의 간격은 일정한 높이를 유지하게 되므로, 제2 자석(52)은 크기가 모두 일정한 것이 바람직하다. 이러한 구조로 인해서 배선기판의 평탄도에 따라서 플럭스 핀(40)은 플럭스 핀(40)의 상부에 설치된 제2 자석(52)에 의해 개별적으로 동작하여 배선기판의 솔더 볼 패드들에 접촉하여 균일하게 플럭스를 도포한다.

이상 설명한 본 실시예에 따른 플럭스 도포 장치(100)는 내부 패널(30)의 하부와 플럭스 핀(40)의 상부에 자석(50)을 형성하여 내부 패널(30)에 플럭스 핀(40) 이 붙지 않고, 그 사이에 일정한 간격을 유지하게 된다. 그리고 각각의 플럭스 핀(40)이 배선기판의 평탄도에 따라서 개별적으로 구동될 수 있다.

제2 실시예

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플럭스 도포 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다. 본 실시예에서 제1 실시예와 동일한 구성 요소 또는 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 사용하였고, 그 설명은 생략한다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 플럭스 도포 장치(200)는 전술한 제1 실시예의 플럭스 도포 장치(도 1의 100)와 기본적인 구성 및 기능은 유사하지만, 내부 패널(30)의 하부면에 설치되는 자석이 일체형이 아니고, 제2 자석(52)과 일대일로 대응하는 형태로서, 제3 자석(53)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

전술한 제1 실시예와 같이, 제3 자석(53)이 일체형으로 형성된 자석이더라도, 제2 자석(52)으로 인해 각각의 플럭스 핀(40)은 개별적으로 동작할 수 있다. 하지만, 본 실시예와 같이 제3 자석(53)을 제2 자석(52)과 일대일로 대응하는 형태로 설치하면, 일체형으로 설치하는 것 보다 비용적인 면에서 효과적이다.

본 실시예는 제3 자석(53)과 제2 자석(52)이 일대일로 서로 동일한 크기를 갖는다. 이로 인해, 제3 자석(53)과 제2 자석(52) 사이에서 서로 밀어내려는 힘은 상호 동일하게 된다. 따라서, 플럭스 핀(40)의 개별적인 동작에 더욱더 효과적이다.

제3 실시예

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플럭스 도포 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다. 본 실시예에서 제1 및 제2 실시예와 동일한 구성 요소 또는 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 사용하였고, 그 설명은 생략한다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 플럭스 도포 장치(300)는 전술한 제1 및 제2 실시예의 플럭스 도포 장치(도 1의 100 및 도 3의 200)와 기본적인 구성 및 기능은 유사하다. 하지만, 제1 실시예의 플럭스 도포 장치와 같은 형태에서 하부판(20)의 상부면에 형성된 제4 자석(54)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

하부판(20)의 상부면에는 제4 자석(54)이 형성된다. 제4 자석(54)은 전술한 제1 및 제2 실시예의 자석(50)과 마찬가지로, 제2 자석(52)과 마주보는 극이 같은 극으로 설치된다. 예를 들어, 제1 자석(51)의 내부 패널(30)과 접촉하는 부분은 N극, 반대쪽은 S극일 때, 제2 자석(52)의 플럭스 핀(40) 상부의 윗부분은 S극, 반대쪽은 N극이 되며, 제4 자석(54)의 윗부분은 제2 자석(52)의 N극과 마주보게 되므로 N극이 되고, 반대쪽은 S극이 된다. 따라서, 제1 자석(51)과 제2 자석(52) 사이에서 뿐만 아니라, 제2 자석(52)과 제4 자석(54) 사이에는 척력이 발생한다. 이로 인해, 플럭스 핀(40)이 하부판(20)의 하방향으로 이탈되는 문제는 발생하지 않는다.

지금까지 실시예들을 통하여 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 플럭스 도포 장치는 내부 패널의 하부면과 플럭스 핀의 상부에 자석을 형성하는 것을 특징으로 한다. 각각의 자석들은 마주보는 극이 같은 극을 형성하여 척력을 발생하도록 한다. 여기서, 내부 패널의 하부면에 형성된 자석은 일체형으로 형성되거나, 플럭스 핀의 상부에 형성된 자석과 일대일로 대응하는 형태로 형성될 수 있다. 그리고 플 럭스 핀의 상부에 형성된 자석은 모두 그 크기가 동일하게 형성된다.

따라서, 내부 패널의 하부면과 플럭스 핀의 상부에 형성된 자석의 척력으로 인해, 내부 패널과 플럭스 핀은 일정한 간격을 유지하게 된다. 이로 인해, 플럭스 핀이 내부 패널에 들러붙는 일은 발생하지 않는다. 그리고 각각의 플럭스 핀이 배선기판의 평탄도에 따라서 개별적으로 구동될 수 있어서, 배선기판의 솔더 볼 패드들에 접촉하여 균일하게 플럭스를 도포한다.

또한, 하부 패널의 상부에 자석을 더 형성하고, 다른 자석들과 마주보는 극을 같은 극으로 형성하게 할 수 있다. 이로 인해, 플럭스 핀이 하부판의 하방향으로 이탈되는 일은 발생하지 않는다.

Claims (5)

1. 하부면에 스프링이 배치되는 상부판;

   상기 상부판의 저면과 대향되어 이격 배치되고, 상부면에 상기 스프링이 배치되는 내부 패널;

   배선기판 스트립의 솔더 볼 패드들에 각각 대응되게 복수 개의 구멍이 형성되어 있는 하부판; 및

   상기 하부판의 하부면으로 돌출되고, 상기 구멍에 삽입되는 복수 개의 플럭스 핀을 포함하는 플럭스 도포 장치에 있어서,

   상기 내부 패널의 하부면, 플럭스 핀의 상부면에 형성되고, 서로 마주보는 극이 같은 극인 제1 및 제2 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 플럭스 도포 장치.
2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 자석은 일체형이거나, 상기 제2 자석과 일대일로 대응하는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 플럭스 도포 장치.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 하부판의 상부에 형성되고, 상기 제2 자석과 마주보는 극이 같은 극인 자석을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플럭스 도포 장치.
4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 제2 자석은 모두 크기가 일정한 것을 특징으로 하는 플럭스 도포 장치.
5. 제 3항에 있어서, 상기 제2 자석은 모두 크기가 일정한 것을 특징으로 하는 플럭스 도포 장치.

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