KR20090059016A - Solder ball manufacturing equipment - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 솔더볼 제조 장치의 구성을 보인 도.1 is a view showing the configuration of a solder ball manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 냉각로의 다른 형태를 보인 도.Figure 2 shows another form of the cooling furnace.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 솔더볼 제조 장치의 구성을 보인 도.3 is a view showing the configuration of a solder ball manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 - 솔더1-solder
100 - 프리 히팅부 110 - 이송부100-preheating section 110-transfer section
200 - 가열로 210 - 열선200-heating furnace 210-heating wire
220 - 불활성 가스 저장부 221 - 가열부220-inert gas reservoir 221-heating
230 - 가스 공급관230-gas supply line
300 - 냉각로 310 - 냉각수 순환관300-cooling furnace 310-cooling water circuit
320 - 냉기 발생부 330 - 냉기 공급관320-cold air generator 330-cold air supply pipe
400 - 트레이400-tray
본 발명은 솔더볼 제조 장치에 관한 것으로, 자세하게는 솔더볼 제조를 위한 장치를 단순화시켜 솔더볼의 제조 비용을 크게 절감시키도록 한 솔더볼 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a solder ball manufacturing apparatus, and more particularly, to a solder ball manufacturing apparatus to simplify the device for manufacturing the solder ball to significantly reduce the manufacturing cost of the solder ball.
최근 들어 다양한 정밀 부품들을 조립하여 제조되는 통신장비, 영상장비와 같은 전자제품은 기술의 발전 속도가 급속하게 변하며, 급속한 발전은 고성능화, 고기능화 및 소형화된 부품 또는 기기를 필요로 한다.In recent years, electronic products such as communication equipment and imaging equipment manufactured by assembling various precision components are rapidly changing the speed of development of technology, and rapid development requires high performance, high performance, and miniaturized parts or devices.
이러한 필요에 의해 집적회로를 회로기판 표면에 실장하여 회로를 구성하는 기술이 요구되는데, 이러한 부품을 실장하여 전기적으로 연결하기 위해서 집적회로와 회로기판 사이에 솔더볼을 이용하여 전기적으로 접촉시켜 실장하는 BGA(Ball Grid Allay)와 같은 표면실장 기술이 사용된다.This necessity requires a technology for constructing a circuit by mounting an integrated circuit on the surface of a circuit board. In order to mount and electrically connect such a component, a BGA is electrically contacted and mounted between the integrated circuit and the circuit board using solder balls. Surface mount techniques such as Ball Grid Allay are used.
따라서, BGA 타입의 표면실장 기술에서 사용되는 솔더볼은 가장 중요한 부품중의 하나이며, 이를 얼마나 정밀하게 제조하느냐에 따라서 전기적 특성이 매우 좌우된다 하겠다.Therefore, the solder ball used in the BGA type surface mounting technology is one of the most important parts, and the electrical properties are very dependent on how precisely it is manufactured.
솔더볼을 제조하기 위하여 다양한 장치들이 사용되고 있는데, 대한민국특허출원 제10-2001-0029407호(명칭 : 솔더볼 제조장치 및 그 제조방법)에서는 용융로에서 솔더액을 형성하고, 이렇게 생성된 솔더액을 용융로로부터 노즐을 통하여 외부로 유출시키면서 진동수단에 의하여 노즐을 진동토록 하여 노즐을 통하여 유출되는 솔더볼의 크기를 조절하는 기술적 사항이 기재되어 있다.Various apparatuses are used to manufacture solder balls. In Korean Patent Application No. 10-2001-0029407 (name: solder ball manufacturing apparatus and method for manufacturing the same), solder solution is formed in a melting furnace, and the resulting solder solution is sprayed from a melting furnace nozzle. Technical information for controlling the size of the solder ball flowing out through the nozzle to vibrate the nozzle by vibrating means while flowing out through the outside has been described.
대한민국특허출원 제10-2002-0051431호(명칭 : 전자기장을 이용한 솔더볼의 제조방법 및 그 장치)는 용탕도가니 내에서 합금용탕을 형성한 다음 용탕파이프를 통하여 하부로 유출시킬 때 용탕파이프 외주면에 전자석을 설치하여 이로부터 발생 하는 전자기장에 의하여 용탕도가니로부터 유출되는 액적을 원하는 크기대로 분리시킴으로써 솔더볼을 형성하는 기술적 사항이 기재되어 있다.Korean Patent Application No. 10-2002-0051431 (Name: Method for manufacturing solder ball using electromagnetic field and apparatus thereof) forms an alloy molten metal in a molten crucible, and then discharges an electromagnet on the outer circumferential surface of the molten pipe when it flows downward through the molten pipe. The technical details of forming solder balls by separating the droplets flowing out of the molten crucible into the desired size by the electromagnetic field generated therefrom are described.
대한민국특허출원 제10-2006-002513호(명칭 : 금속볼 제조장치)는 가열장치 내부에 용융된 금속을 분무구를 통하여 챔버 내부로 유출시킬 때 분무구의 배출단 끝쪽에 볼생성구멍이 형성된 흑연 회전판을 밀착 접촉시켜 모터에 의하여 회전시킴으로써 일정 크기의 솔더볼로 자르는 기술이 기재되어 있다.Republic of Korea Patent Application No. 10-2006-002513 (name: metal ball manufacturing apparatus) is a ball-forming hole formed at the end of the discharge end of the spray hole when the molten metal in the heating device is discharged into the chamber through the spray hole A technique is described in which the rotating plate is brought into close contact and rotated by a motor to cut into solder balls of a predetermined size.
그런데, 위에서 언급한 종래의 기술적 사항들은 진동, 전자기장, 회전판에 의한 자르기 등의 기술을 이용하여 솔더볼을 형성함으로써 이를 위한 장치가 매우 복잡한 실정이다.However, the conventional technical matters mentioned above have a very complicated device by forming a solder ball using a technique such as vibration, an electromagnetic field, and cutting by a rotating plate.
즉, 진동에 의한 솔더볼 생성장치는 진동을 정밀하게 제어하기 위한 제어수단과 진동수단이 있어야 하며, 전자기장에 의한 솔더볼 생성장치도 마찬가지로 전자기장을 정밀하게 생성하기 위한 제어수단 및 전자석이 필요하게 된다.That is, the solder ball generating apparatus by vibration should have a control means and a vibration means for precisely controlling the vibration, the solder ball generating apparatus by the electromagnetic field likewise requires a control means and an electromagnet for precisely generating the electromagnetic field.
그리고, 흑연회전판에 의하여 솔더볼을 생성하는 경우 이를 회전시키기 위한 기구적 메커니즘이 구비되어야 한다.In addition, when the solder ball is produced by the graphite rotating plate, a mechanical mechanism for rotating it should be provided.
또한, 이러한 종래의 장치는 솔더볼을 형성하기 위하여 솔더를 용융로에서 미리 액상의 상태로 만든 다음 이후 별도의 장치에 의하여 솔더볼을 형성하는 과정을 반드시 거치게 되어 생산 수율이 떨어지고, 복잡한 정밀 장치가 필요하므로 솔더볼의 제조 원가가 상승하게 되어 궁극적으로 이러한 솔더볼이 적용된 부품의 제조 원가도 향상되는 문제점이 뒤따른다.In addition, such a conventional device is to make the solder ball in the liquid state in advance in the smelting furnace to form the solder ball, and then through the process of forming the solder ball by a separate device after the production yield is lowered, the complex precision device requires a solder ball This leads to a rise in manufacturing cost, which ultimately leads to an improvement in the manufacturing cost of such a solder ball-applied component.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 감안하여, 통체로 된 가열로의 상부로부터 이형의 일정 무게로 잘려진 솔더를 자유 낙하시켜 열에 의하여 솔더가 용융되면서 표면장력에 의해 구 형태로 형성되도록 함으로써 단순하고 효율적인 솔더볼 제조 장치를 제공한다.Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a simple and efficient solder ball by freely dropping a solder cut to a certain weight of release from the upper portion of a cylindrical heating furnace so that the solder is melted by heat and formed into a spherical shape by surface tension. It provides a manufacturing apparatus.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1실시예에 따른 솔더볼 제조 장치는,In order to achieve the above object, the solder ball manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention,
이형의 일정 무게로 잘려진 솔더를 용융되기 직전의 상태로 가열하는 프리히팅부;Preheating unit for heating the solder cut to a certain weight of the release to the state just before melting;
내측 공간부를 갖는 관 형태로 되어 상하 방향으로 설치되며, 프리히팅된 솔더를 내측 공간부에서 자유 낙하시키면서 가열하여 용융시킴으로써 표면장력에 의하여 솔더볼을 형성하는 가열로;A heating furnace which is formed in a tubular shape having an inner space part and is installed in an up-down direction and forms a solder ball by surface tension by heating and melting the preheated solder while freely falling from the inner space part;
가열로의 하부에 위치하고, 냉각액이 수용되어 가열로를 통과하여 낙하되는 솔더볼을 담겨지는 트레이;로 구성되며,It is located in the lower portion of the furnace, the cooling liquid is accommodated in the tray containing the solder ball falling through the heating furnace; consists of,
가열로와 트레이의 사이에는 냉각로가 설치되며, 냉각로는 내측 공간부를 갖는 관 형태로 되어 가열로의 하부에서 직관 형태로 설치되며, 가열로로부터 자유낙하되는 솔더볼을 냉각시키도록 구성된다.A cooling furnace is installed between the heating furnace and the tray, and the cooling furnace is installed in the form of a tube having an inner space, and is installed in the form of a straight pipe at the bottom of the heating furnace, and is configured to cool the solder ball freely falling from the heating furnace.
이와같이 구성되는 본 발명을 첨부된 도면 1과 2를 참조하여 상세히 설명한다.The present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 프리히팅부(100), 가열로(200), 냉각로(300), 트레이(400)로 구성 된다.The present invention consists of a preheating
프리히팅부(100)는 이형의 일정 무게를 갖는 솔더를 용융 직전의 상태까지 가열하는 것으로, 먼저, 솔더 와이어 등이 일정 무게를 갖도록 개개의 솔더(1)로 자른 다음, 챔버 형태의 프리히팅부(110)의 내부로 이송부(110)에 의해 이송된다.The
프리히팅부(110)의 내부의 온도는 100 - 170℃ 정도(바람직하게는 150℃ 정도)의 분위기를 유지하여, 솔더(1)에 열을 가함으로써 액상으로 용융되기 직전의 상태까지 가열하게 되는 것이다.The temperature inside the
이는 가열로(200)에서 쉽게 용융되어 구 형태를 취하도록 하기 위함이다.This is to easily melt in the
이송부(110)는 솔더(1)를 챔버 형태의 프리히팅부(100) 내부를 통과시켜, 가열로(200)의 상부를 통해 투입하기 위한 것으로서, 컨베이어 등으로 구성될 수 있다.The
이송부(110)의 하부에는 상하방향으로 설치된 가열로가(200)가 구비되는데, 가열로(200)는 내부가 비어 있고, 상부 및 하부가 개방된 상태 원기둥 형태로서, 그 내부가 600 - 1000℃(바람직하게는 800℃ 정도)의 분위기를 유지하게 된다.The lower portion of the
따라서, 가열로(200)의 몸통에는 열선(210)이 구비되어 가열로(200)를 가열함으로써 내부 온도를 유지하도록 하게 되며, 열선뿐만이 아니라 열을 가할 수 있는 어떠한 수단도 무방하다.Therefore, the body of the
가열로(200)의 상부로 투입되는 이형의 솔더(1)는 가열로(200)의 내부를 자유낙하하면서 열에 의하여 용융되어 액상으로 변화되며, 이때 표면장력을 최소화하기 위하여 구 형태를 갖는 솔더볼이 된다.The
이러한 솔더볼의 크기는 투입되는 솔더(1)의 크기에 따라서 결정된다.The size of this solder ball is determined according to the size of the solder (1) to be injected.
그리고, 프리히팅부(100)에 의하여 솔더(1)가 충분히 가열된 상태이므로 가열로(200)의 내부를 솔더(1)가 통과하면서 쉽게 용융될 수 있으므로, 가열로(200)의 길이가 그만큼 짧아질 수 있을 것이다.In addition, since the
한편, 가열로(200)에서 솔더볼 형태로 되는 과정중에 균일도가 좋은 솔더볼을 형성하기 위하여, 가열로(200)의 하부로부터 아르곤, 질소 등의 불활성 가스 등을 투입하게 되는데, 이를 위하여 가열로(200)의 몸통 하부 측면에 가스 공급관(230)이 연결되고, 불활성 가스 저장부(220)에 저장된 불활성 가스가 가스 공급관(230)을 통하여 가열로(200)의 내부로 투입된다.Meanwhile, in order to form a solder ball having good uniformity in the process of becoming a solder ball in the
이때, 불활성 가스의 온도는 솔더의 용융온도보다 20 - 30℃이상을 가지는 것이 좋고, 이를 위하여 불활성 가스 저장부(220) 또는 가스 공급관(230)의 외측으로는 가열부(221)가 설치되어 불활성 가스를 가열하게 된다.At this time, the temperature of the inert gas is preferably 20 to 30 ℃ or more than the melting temperature of the solder, for this purpose, the
그러므로, 불활성 가스가 가열로(200)의 내부에서 확산되면서 솔더볼의 균일도를 향상시키게 된다.Therefore, the inert gas is diffused in the interior of the
가열로(200)의 하부에는 냉각로(300)가 가열로(200)의 형태와 동일하게 원기둥 형태를 취하면서 연이어 설치된다.In the lower portion of the
즉, 가열로(200)의 내부와 냉각로(300)의 내부가 상하방향으로 연통되어지도록 설치되며, 냉각로(300)의 몸통에는 냉각수 순환관(310)이 설치되어 이를 통해 차가운 냉각수가 흐르게 됨으로써 가열로(200)로부터 용융되어 구 형태로 된 솔더볼이 자유낙하하여 냉각로(300)로 유입되면서 냉갹된다.That is, the inside of the
냉각로(300)를 자유낙하하면서 냉각된 솔더볼은 냉각로(300)의 하부에 구비된 트레이(400)로 떨어져서 쌓여지게 되는데, 트레이(400)에는 물 또는 냉각액이 담겨있어서, 떨어지는 솔더볼이 액체속으로 유입되어 충격에 의하여 균열이 발생하는 경우를 방지하며, 또한 솔더볼의 내부까지 완전히 냉각시키게 된다.The solder balls cooled while freely falling down the
이때, 가열로(200)와 트레이(400)의 사이를 충분히 떨어지게 설치하는 경우 굳이 냉각로(300)를 설치하지 않아도 되며, 이때는 솔더볼이 상온에서 자연스럽게 냉각되어 트레이(400)로 떨어질 것이다.In this case, when the distance between the
반면에 가열로(200)와 트레이(400) 사이를 충분히 확보하지 못하는 경우에는 냉각로(300)를 구비하는 것이 좋을 것이다.On the other hand, if the gap between the
도 2는 냉각로(300)의 다른 예로서, 냉각로(300)의 내부에 냉기를 강제 주입하는 구조를 보인 것으로, 냉각로(300)의 측면으로 냉기 공급관(330)이 연결되어 냉기 발생부(320)로부터 공급되는 냉기가 냉기 공급관(330)을 통하여 냉각로(300)의 내부로 투입됨으로써 솔더볼의 신속한 냉각이 이루어질 수 있다.2 illustrates another example of the
도 3은 본 발명의 제2실시예를 보인 도로서, 컨베이어(500)에 의하여 이송되어진 솔더(1)를 경사진 가열판(510)에서 용융시켜 곧바로 솔더볼을 형성할 수 있는데, 이를 위하여 열전달율이 높은 재질로 된 가열판(510)의 하부에는 열선 형태의 가열부(520)가 구비되어 400 - 600℃ 정도의 열을 가열판(510)에 가하도록 구성되어 있으며, 또한 가열판(510)의 상부면에는 용융된 솔더가 눌러 붙지 않도록 하기 위하여 코팅 처리가 되어 있다.3 is a view showing a second embodiment of the present invention, by melting the solder (1) transferred by the
그러므로, 솔더(1)가 가열판(510)의 경사진 면을 이동하면서 용융되어 표면 장력에 의하여 솔더볼이 형성된다.Therefore, the
이때, 가열판(510)에 진동을 가하여 솔더볼이 쉽게 하부로 이동할 수 있도록 함과 아울러 가열판(510)에 솔더(1)가 눌러 붙는 것을 재차 방지하기 위하여 편심축으로 된 진동부(530)가 가열판(510)의 후부에 위치하여 진동을 가하게 된다.At this time, the vibrating
한편, 본 발명의 또 다른 방안으로는 제1실시예와 같이 가열판(510)을 단순히 프리히팅을 수단으로 하고, 레이저, 고밀도 에너지 빔, 할로겐 램프를 이용한 광원 등에 의하여 프리히팅된 솔더를 용융시켜 솔더볼을 형성할 수 있다.On the other hand, in another solution of the present invention, as in the first embodiment, the
이를 위하여 제1실시예의 냉각로(300)와 같은 관체를 상하 방향으로 설치하며, 관체(700)의 몸통에는 냉각수 순환관(710)을 설치한다.To this end, the same tubular body as the cooling
이때 관체(700)의 길이가 충분히 길어 용융된 솔더볼이 충분히 냉각될 수 있다면 굳이 냉각수 순환관(710)을 설치할 필요는 없다,At this time, if the length of the tubular 700 is sufficiently long that the molten solder ball can be sufficiently cooled, there is no need to install the coolant circulation pipe 710.
그리고, 관체(700)의 내측에는 가열판(510)으로부터 자유낙하되는 솔더(1)를 가운데 부분의 한 위치로 모으기 위한 가이드(720)가 설치되는데, 상기 가이드(720)는 관체(700)의 내측벽으로부터 가운데 부분으로 경사지도록 형성되어 있어 관체(700)의 중심부위로 안내하여 모으게 된다.In addition, a
관체(700)의 상부에는 레이저, 고밀도 에너지 빔, 할로겐 램프 등의 광원이 위치하고, 이로부터 발생된 광이 관체(700)의 중심부 즉, 가이드(720)에 의하여 솔더(1)가 모이는 위치에 광 에너지가 집중되어 솔더(1)를 용융시키게 된다.A light source such as a laser, a high-density energy beam, a halogen lamp, and the like are positioned on the upper part of the tubular body 700, and the light generated therefrom is located at the center of the tubular body 700, that is, at a position where the
이로 인하여 구 형테의 솔더볼이 형성되어 하부로 자유낙하하여 트레이(400)에 담겨지게 된다.Due to this, the solder ball of the spherical frame is formed and freely falls to the bottom to be contained in the
또한, 관체(700)의 몸통에 설치된 냉각수 순환관(710)에 의하여 솔더볼의 빠른 냉각이 이루어질 수 있다.In addition, fast cooling of the solder ball may be achieved by the coolant circulation pipe 710 installed in the body of the tubular body 700.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 솔더볼 제조장치는 이형의 동일 무게를 갖는 솔더를 가열로 내부에서 자유낙하시키면서 표면장력에 의하여 구 형태인 솔더볼을 제조함으로써 장치의 구조가 매우 단순하여 궁극적을 솔더볼 제조 비용을 획기적으로 절감시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the solder ball manufacturing apparatus according to the present invention by manufacturing a spherical solder ball by the surface tension while freely dropping the solder having the same weight of the release inside the heating furnace, the structure of the device is very simple and ultimately the solder ball There is an effect that can significantly reduce the manufacturing cost.
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