KR20080032886A

KR20080032886A - 반도체 패키지 제조용 볼 마운터의 볼 공급장치

Info

Publication number: KR20080032886A
Application number: KR1020060098971A
Authority: KR
Inventors: 문병관
Original assignee: 한미반도체 주식회사
Priority date: 2006-10-11
Filing date: 2006-10-11
Publication date: 2008-04-16

Abstract

본 발명은 반도체 패키지 제조용 볼 마운터의 볼 공급장치에 관한 것으로, 본 발명의 반도체 패키지 제조용 볼 마운터의 볼 공급장치는 볼을 공급하는 볼공급부와; 회전축을 중심으로 상하로 회전가능하게 설치되며, 상기 볼공급부로부터 볼을 공급받는 볼전달박스와; 상기 볼전달박스의 하측에 설치되어 볼전달박스로 공급되는 볼의 무게를 계측하는 전자저울과; 상기 전자저울에 의해 계측된 볼의 무게가 미리 설정된 값에 도달했을 때, 상기 볼전달박스를 상하로 회전시키는 회동유닛과; 상기 볼전달박스의 회전에 의해 볼전달박스로부터 배출되는 볼을 공급받는 트레이를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 볼 공급장치의 구성을 단순화시킬 수 있고, 간한 동작으로 매회 정확한 갯수의 볼을 공급할 수 있다.

볼 마운터, 볼 공급장치

Description

반도체 패키지 제조용 볼 마운터의 볼 공급장치{Ball Supply Apparatus for Ball Mounter for Attaching Ball onto Semiconductor Package}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 마운터용 볼 공급장치의 정면도

도 2는 도 1의 볼 공급장치의 우측면도

도 3은 도 1의 볼 공급장치에서 볼이 트레이로 공급되는 상태를 나타낸 정면도

도 4는 도 1의 볼 공급장치에서 볼이 트레이로 공급되는 상태를 나타낸 우측면도

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 볼 마운터용 볼 공급장치의 정면도

도 6은 도 5의 볼 공급장치에서 볼이 트레이로 공급되는 상태를 나타낸 정면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 볼공급호퍼 12 : 볼배출부재

13 : 안내관 20 : 볼전달박스

21 : 회전축 22 : 가이드핀

30 : 전자저울 41: 승강블록

42 : 모터 43 : 가이드홀

50 : 트레이 B : 볼

본 발명은 반도체 패키지 제조용 볼 마운터의 볼 공급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 패키지의 제작 공정에서 스트립에 솔더 볼(solder ball)을 장착할 때, 스트립 상에 정량의 솔더 볼을 공급하기 위한 반도체 패키지 제조용 볼 마운터의 볼 공급장치에 관한 것이다.

반도체 패키지의 제조 방법 중, BGA 타입 반도체 패키지는 스트립의 소정 위치에 솔더 볼을 부착하는 볼 마운팅 공정을 통해 외부 회로를 형성하게 된다. 이러한 볼 마운팅 공정은 볼 마운터에서 자동으로 수행된다.

상기 볼 마운터는 카세트로부터 반출된 스트립의 각 반도체 칩 상의 본딩패드에 플럭스(flux)를 도포하고, 볼 공급장치를 통해 스트립에 부착될 볼을 공급한 음, 볼마운트 헤드로 볼 공급장치 상의 볼들을 진공 흡착하여 스트립의 각 본딩패드에 부착시키는 작업을 자동으로 수행한다.

한편, 대부분의 BGA 타입의 반도체 패키지는 본딩패드의 수가 매우 많아서 볼 마운팅 공정 진행시 볼 공급장치를 통해 매회 정확한 수의 볼이 공급되지 않으면 볼 마운팅 불량이 발생하게 된다.

이에 등록특허공보 0623037호(2006년 9월 5일 등록)에 공급되는 볼의 수를 정확하게 계측하여 공급할 수 있는 '볼납 어태치 장치의 볼납공급장치 및 그 제어 방법'이 제시된 바 있다.

이러한 종래의 볼납공급장치는 볼납호퍼로부터 볼납보트 내로 공급된 볼의 무게로써 볼의 수를 계측한 후, 볼납이송유닛을 이용하여 볼납보트를 볼납저장기로 이송하고, 다시 볼납보트를 회전시켜 볼납저장기에 볼납들을 공급하도록 되어 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 볼납공급장치는 그 구조 및 작동이 복잡하여 볼마운팅 공정 중 에러 발생률이 높고, 유지 관리가 어려우며, 제작비용도 많이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 간단한 구조와 동작으로 매회 정확한 갯수의 볼을 공급할 수 있는 반도체 패키지 제조용 볼 마운터의 볼 공급장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 볼을 공급하는 볼공급부와; 회전축을 중심으로 상하로 회전가능하게 설치되며, 상기 볼공급부로부터 볼을 공급받는 볼전달박스와; 상기 볼전달박스의 하측에 설치되어 볼전달박스로 공급되는 볼의 무게를 계측하는 전자저울과; 상기 전자저울에 의해 계측된 볼의 무게가 미리 설정된 값에 도달했을 때, 상기 볼전달박스를 상하로 회전시키는 회동유닛과; 상기 볼전달박스의 회전에 의해 볼전달박스로부터 배출되는 볼을 공급받는 트레이를 포함하여 구성된 반도체 패키지 제조용 볼 마운터의 볼 공급장치를 제공한다.

본 발명의 다른 한 실시형태에 따르면, 볼을 공급하는 볼공급부와; 상기 볼공급부의 하측에 설치되어 볼을 공급받으며, 일측면에 볼배출구가 개방되게 형성되고, 하부면이 상기 볼배출구를 향해 하향 경사지게 형성된 볼전달박스와; 상기 볼전달박스의 하측에 설치되어 볼전달박스로 공급되는 볼의 무게를 계측하는 전자저울과; 상기 전자저울에 의해 계측된 볼의 무게에 따라 상기 볼전달박스의 개방부를 개폐하는 셔터유닛과; 상기 볼전달박스의 볼배출구로부터 배출되는 볼을 공급받는 트레이를 포함하여 구성된 반도체 패키지 제조용 볼 마운터의 볼 공급장치가 제공된다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조용 볼 마운터의 볼 공급장치의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 볼 공급장치의 첫번째 실시예를 설명한다.

도 1과 도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명의 볼 공급장치는 스트립(미도시)에 부착될 볼(B)을 공급하는 볼공급부와, 상기 볼공급부로부터 공급되는 볼(B)을 받아 일시적으로 수용하는 볼전달박스(20)와, 상기 볼전달박스(20) 내로 공급된 볼들의 무게를 실시간으로 계측하는 전자저울(30)과, 상기 볼전달박스(20)를 상하로 회전시키는 회동유닛과, 상기 볼전달박스(20)로부터 볼을 공급받는 트레이(50)로 구성된다.

상기 볼공급부는 볼(B)을 저장하여 공급하는 볼공급호퍼(11)와, 상기 볼공급 호퍼(11)로부터 공급되는 볼을 볼전달박스(20)로 안내하여 배출하는 볼배출부재(12)로 구성된다. 상기 볼배출부재(12)와 볼공급호퍼(11)는 유연한 재질의 안내관(13)을 통해 연결된다. 도면에 나타내지 않았으나, 상기 볼공급호퍼(11) 또는 안내관(13)은 외부의 에어공급장치와 연결되어 상기 에어공급장치를 통해 압축공기가 공급되면 볼배출부재(12)를 통해 볼이 순차적으로 배출되고, 에어공급장치(미도시)를 통한 에어 공급이 중단되면 볼 배출이 이루어지지 않도록 되어 있다.

물론, 이와 다르게 볼배출부재(12)에 관로를 개폐하는 별도의 개폐장치를 설치하여 볼배출부재(12)를 통한 볼 공급을 제어할 수도 있을 것이다.

한편, 상기 볼전달박스(20)는 상기 볼공급부의 하측에서 회전축(21)을 중심으로 상하로 회전 가능하게 설치된다. 또한, 상기 볼전달박스(20)는 일측면부와 상면이 개방된 직방체 형태를 이루고 있다.

그리고, 상기 회동유닛은 상기 볼전달박스(20)의 일측에 상하로 승강 운동 가능하게 설치된 승강블록(41)과, 상기 승강블록(41)을 상하로 소정 거리 이동시키는 모터(42)를 포함하여 구성된다.

상기 볼전달박스(20) 내로 공급된 볼의 무게를 측정하기 위해서는 상기 볼전달박스(20)가 상기 승강블록(41)에 완전히 고정되지 않고 어느 정도 유동이 가능하게 결합되어야 한다. 이를 위해, 상기 승강블록(41)의 상단부에는 장공형의 가이드홀(43)이 수평하게 형성되고, 상기 볼전달박스(20)의 일측면부에 상기 가이드홀(43) 내측에 유동 가능한 상태로 삽입되는 가이드핀(22)이 형성된다.

따라서, 상기 승강블록(41)이 하강 상태에 있을 때 상기 볼전달박스(20) 내 측으로 볼(B)이 공급되면, 상기 가이드핀(22)이 가이드홀(43)을 따라 유동이 가능하게 되어 있으므로 볼전달박스(20)의 후방부가 점차적으로 하측으로 눌리면서 무게에 변화가 생기게 되는 것이다. 또한, 상기 승강블록(41)이 상승할 경우에는 볼전달박스(20)의 가이드핀(22)이 가이드홀(43)을 따라 이동하면서 볼전달박스(20)가 원활하게 회전할 수 있게 된다.

만약, 볼전달박스(20)와 승강블록(41)이 완전히 고정된 상태로 결합된다면 볼전달박스(20) 내측으로 볼이 공급되더라도 볼전달박스(20)가 승강블록(41)에 의해 고정되게 지지되므로 무게의 변화를 측정할 수 없게 될 것이다.

상기 회동유닛을 구성하는 모터(42)로는 속도 및 위치 제어가 가능한 서보모터 또는 스텝모터 등을 사용할 수 있으나, 그 종류에 대해 한정하지는 않는다.

또한, 이 실시예에서는 회동유닛으로서 모터를 적용하고 있으나, 이와 다르게 모터 대신 공압실린더를 이용하여 회동유닛을 구성할 수도 있을 것이다.

상기 전자저울(30)은 상기 볼공급부 및 회동유닛의 작동을 제어하는 제어장치(미도시)와 전기적으로 연결되어, 볼전달박스(20) 내로 공급되는 볼의 무게를 실시간으로 계측하여 전달한다. 이와 같이 본 발명의 볼공급장치는 볼전달박스(20) 내로 공급되는 볼의 무게를 계측함으로써 볼의 수를 추정한다. 이는 볼마운터에서 취급하는 볼의 크기가 매우 작고 그 수가 매우 많기 때문에 볼의 수를 세는 것보다 볼의 무게를 측정하여 볼의 수를 간접적으로 산출하는 것이 효율적이며 정확도가 높기 때문이다.

그리고, 상기 트레이(50)는 상면이 개방된 박스 형태로 이루어진다. 그리고, 상기 트레이(50)의 하측에는 트레이(50)를 초당 수십회 내지 수백회로 미세하게 진동시키는 바이브레이터(55)(vibrator)가 설치된다. 상기 바이브레이터(55)는 트레이(50)를 매우 빠른 속도로 미세하게 진동시킴으로써 트레이(50) 상으로 공급된 볼(B)들을 고르게 펴고, 볼(B)이 트레이(50)의 바닥면 면으로부터 미세하게 떠있도록 하는 기능을 한다.

한편, 상기 볼공급부의 볼배출부재(12)는 볼전달박스(20)의 상부에 인접하게 설치된다. 이는 상기 볼배출부재(12)를 통해 배출되는 볼(B)이 볼전달박스(20)에서 튀어올라 밖으로 빠져나가는 것을 방지하기 위함이다. 그런데, 이와 같이 볼배출부재(12)가 볼전달박스(20)와 인접하게 설치되면 볼전달박스(20)의 회전시 볼전달박스(20)와 볼배출부재(12)가 상호 간섭되어 볼전달박스(20)가 회전하지 못하게 되는 문제가 발생한다.

이에 본 발명에서는 도 2에 도시된 것처럼 상기 볼배출부재(12)의 일측에 간섭회피용 공압실린더(15)를 결합시킴으로써 볼전달박스의 회전시 볼배출부재(12)를 볼전달박스(20)의 회전 영역 내,외측으로 측방 이동시켜 볼전달박스(20)와 볼배출부재(12) 간에 간섭이 일어나지 않도록 하였다.

상기와 같이 구성된 볼 공급장치의 작동에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1과 도 2에 도시된 것과 같이, 볼공급호퍼(11)에 볼(B)들을 저장하고, 에어공급장치(미도시)를 통해 에어를 공급하면 안내관(13) 및 볼배출부재(12)를 통해 볼전달박스(20) 내로 볼(B)이 공급된다.

상기 볼전달박스(20) 내로 볼(B)이 공급됨에 따라 볼전달박스(20)는 점차적 으로 하중을 받게 되고, 전자저울(30)은 볼전달박스(20) 내로 공급되는 볼(B)의 무게를 실시간으로 계측하여 제어장치(미도시)로 전달한다.

상기 전자저울(30)에 의해 계측된 무게가 미리 설정된 값에 도달하면, 제어장치(미도시)는 상기 볼배출부재(12)를 통한 볼 공급을 중단한다.

그리고, 제어장치는 도 4에 도시된 것처럼 간섭회피용 공압실린더(15)에 공압을 인가하여 볼배출부재(12)를 볼전달박스(20)의 회전 영역 외측으로 수평하게 측방 이동시킨다.

이어서, 상기 제어장치는 회동유닛의 모터(42)에 제어신호를 인가하여, 도 3에 도시된 것처럼 승강블록(41)을 소정 거리만큼 천천히 상승시킨다. 상기 승강블록(41)이 상승하게 되면, 볼전달박스(20)가 회전축(21)을 중심으로 회전하여 전방부가 후방부보다 낮게 된다. 이에 따라, 볼전달박스(20)의 후방에 모여진 볼(B)이 개방된 전방부를 통해 트레이(50) 내로 흘러내리게 된다.

볼전달박스(20) 내의 볼(B)들이 모두 트레이(50)로 옮겨지면, 트레이(50)의 바이브레이터(55)가 동작하여 트레이(50)를 매우 빠른 속도로 미세 진동시키고, 볼(B)들을 고르게 편다. 그리고, 볼마운트 헤드(미도시)가 트레이(50)의 상측으로 이동하여 트레이(50) 내의 볼(B)들을 진공 흡착하고 다음 공정 위치, 즉 스트립이 대기하고 있는 위치로 볼들을 반송한다.

이와 동시에, 제어장치는 상기 모터(42)를 역으로 동작시켜 승강블록(41)을 도 1에 도시된 것과 같이 하강시키고, 볼전달박스(20)를 초기 상태로 복귀시킨다. 그리고, 간섭회피용 공압실린더(15)를 전술한 것과는 반대로 동작시켜 볼배출부 재(12)를 볼전달박스(20)의 바로 상측으로 측방 이동시키고, 전술한 과정을 동일하게 반복하여 다음 볼 공급 작업을 수행한다.

다음으로, 도 5와 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 볼 공급장치의 두번째 실시예를 설명한다.

이 실시예의 볼 공급장치는 볼공급호퍼(111)의 하측에 볼전달박스(120)가 고정되게 설치되고, 이 볼전달박스(120)의 하측에 볼전달박스(120) 내로 공급된 볼(B)의 무게를 실시간으로 계측하는 전자저울(130)이 설치되며, 상기 볼전달박스(120)의 일측에 트레이(150)가 설치된 구성으로 이루어진다.

상기 볼전달박스(120)는 상면과 일측면 하부가 개방되게 형성된다. 이해를 돕기 위해 이하의설명에서 상기 볼전달박스(120)의 일측면 하부의 개방된 부분을 볼배출구(121)라 명하여 설명한다.

상기 볼전달박스(120)의 하부면은 상기 볼배출구(121)를 향하여 하향 경사지게 형성된다. 그리고, 상기 볼전달박스(120)의 일측면부 외측에는 상기 볼배출구(121)를 개폐하는 셔터유닛이 설치된다.

이 실시예에서 상기 셔터유닛은 상기 볼배출구(121)의 외측에 상하로 슬라이딩 이동 가능하게 설치된 셔터(141)와, 상기 셔터(141)를 상하로 이동시키는 공압실린더(142)로 이루어진다. 하지만, 이와 다르게, 상기 셔터를 좌우로 슬라이딩 이동가능하게 설치하고, 공압실린더 등의 구동장치가 좌우의 측방으로 구동되도록 셔터유닛을 구성할 수도 있을 것이다.

또한, 이와는 다르게, 볼배출구의 외측에 셔터를 상하 또는 측방으로 회전가 능하게 구성하고, 상기 셔터가 공압실린더 또는 모터 등에 의해 회전되도록 셔터유닛을 구성할 수도 있을 것이다.

한편, 상기 볼전달박스(120)의 볼배출구(121)에는 트레이(150)의 바로 상측으로 연장되는 안내부재(125)가 경사지게 설치된다.

이와 같이 구성된 볼 공급장치의 두번째 실시예는 다음과 같이 동작한다.

초기에 볼전달박스(120)의 볼배출구(121)는 상기 셔터(141)에 의해 폐쇄된 상태를 유지한다. 이 상태에서 도 5에 도시된 것과 같이 볼공급호퍼(111)로부터 하측의 볼전달박스(120) 내로 볼(B)들이 점차적으로 공급되면, 공급된 볼(B)들은 볼전달박스(120)의 경사진 하부면에 의해 볼배출구(121)의 주위로 모이게 된다.

이 때, 전자저울(130)은 볼전달박스(120) 내로 공급된 볼(B)들의 무게를 실시간으로 계측하여 제어장치(미도시)로 전달한다.

전자저울(130)에 의해 계측된 볼(B)의 무게가 미리 설정된 값에 도달하면, 도 6에 도시된 것과 같이, 제어장치는 볼공급호퍼(11)로부터의 볼공급을 중단시키고, 공압실린더(142)를 동작시켜 셔터(141)를 상측으로 이동시킴으로써 볼배출구(121)를 개방시킨다.

상기 볼배출구(121)가 개방됨에 따라 볼전달박스(120) 내의 볼(B)들이 볼배출구(121)를 통해 외부로 배출되고, 이어서 안내부재(125)를 따라 이동하여 트레이(150) 내로 공급된다.

볼전달박스(120) 내의 볼들이 모두 배출되면, 공압실린더(142)의 작동에 의해 상기 셔터(141)가 하측으로 이동하여 볼배출구(121)를 폐쇄시키고, 다시 볼공급 호퍼(111)를 통해 볼전달박스(120) 내로 볼들이 공급된다.

상기 볼 공급장치는 이러한 과정을 연속 반복적으로 수행하며 볼을 정량 공급한다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 볼전달박스 내로 정확한 수의 볼을 공급하고, 공급된 볼들을 간단한 동작으로 바로 트레이 내로 공급하므로 볼공급장치의구조 및 동작이 매우 간단하다.

따라서, 볼공급장치의 제작에 소요되는 비용을 줄일 수 있고, 유지 관리에 소요되는 노력과 비용도 절감할 수 있다.

또한, 볼공급 과정에서 발생하는 불량을 줄일 수 있으므로 불량에 따른 생산성 저하를 방지할 수 있는 이점도 있다.

Claims

볼을 공급하는 볼공급부와;

회전축을 중심으로 상하로 회전가능하게 설치되며, 상기 볼공급부로부터 볼을 공급받는 볼전달박스와;

상기 볼전달박스의 하측에 설치되어 볼전달박스로 공급되는 볼의 무게를 계측하는 전자저울과;

상기 전자저울에 의해 계측된 볼의 무게가 미리 설정된 값에 도달했을 때, 상기 볼전달박스를 상하로 회전시키는 회동유닛과;

상기 볼전달박스의 회전에 의해 볼전달박스로부터 배출되는 볼을 공급받는 트레이를 포함하여 구성된 반도체 패키지 제조용 볼 마운터의 볼 공급장치.
제 1항에 있어서, 상기 볼공급부는 볼을 저장하여 공급하는 볼공급호퍼와, 상기 볼공급호퍼로부터 공급되는 볼을 볼전달박스로 안내하여 배출하는 볼배출부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 볼 마운터의 볼 공급장치.
제 2항에 있어서, 상기 볼전달박스의 회전시 볼전달박스와 볼배출부재의 끝단부와의 간섭을 방지하도록 볼배출부재를 볼전달박스의 회전 영역 외측으로 이동시키는 간섭회피용 공압실린더를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 볼 마운터의 볼 공급장치.
제 1항에 있어서, 상기 회동유닛은, 상기 볼전달박스의 일측에 결합되며 상하로 승강 운동하는 승강블록과; 상기 승강블록을 상하로 소정 거리 이동시키는 모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 볼 마운터의 볼 공급장치.
제 4항에 있어서, 상기 승강블록에 장공형의 가이드홀이 형성되고, 상기 볼전달박스의 일측에 상기 승강블록의 가이드홀에 유동 가능하게 삽입되어 승강블록의 상하 승강운동시 가이드홀을 따라 유동하는 가이드핀이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 볼 마운터의 볼 공급장치.
제 1항에 있어서, 상기 트레이를 진동시키는 바이브레이터를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 볼 마운터의 볼 공급장치.
볼을 공급하는 볼공급부와;

상기 볼공급부의 하측에 설치되어 볼을 공급받으며, 일측면에 볼배출구가 개방되게 형성되고, 하부면이 상기 볼배출구를 향해 하향 경사지게 형성된 볼전달박스와;

상기 볼전달박스의 하측에 설치되어 볼전달박스로 공급되는 볼의 무게를 계 측하는 전자저울과;

상기 전자저울에 의해 계측된 볼의 무게에 따라 상기 볼전달박스의 볼배출구를 개폐하는 셔터유닛과;

상기 볼전달박스의 볼배출구로부터 배출되는 볼을 공급받는 트레이를 포함하여 구성된 반도체 패키지 제조용 볼 마운터의 볼 공급장치.
제 7항에 있어서, 상기 셔터유닛은, 상기 볼전달박스의 볼배출구에 좌우 또는 상하로 슬라이딩 가능하게 설치되어 볼전달박스의 볼배출구를 개폐하는 셔터와, 상기 셔터를 좌우 또는 상하로 슬라이딩시키는 공압실린더를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 볼 마운터의 볼 공급장치.
제 7항에 있어서, 상기 볼전달박스의 볼배출구로부터 상기 트레이의 상측으로 연장되게 형성되어 볼배출구를 통해 배출된 볼을 트레이로 안내하는 안내부재를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 볼 마운터의 볼 공급장치.