KR20100116944A - 솔더 볼 제거 장치 - Google Patents

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Abstract

정상 솔더 볼에 영향을 끼치지 않으며, 불량 솔더 볼을 간편하게 제거하도록 한 솔더 볼 제거 장치가 개시된다. 솔더 볼 제거 장치는 일면에 솔더 볼이 솔더링 된 기판을 지지하는 스테이지;상기 솔더 볼 중 불량 솔더 볼에 광을 조사하여 상기 불량 솔더 볼을 용융시키는 광원;및 상기 기판으로부터 상기 불량 솔더 볼을 제거하는 노즐;을 포함하되, 상기 노즐은 상기 노즐의 테두리부를 관통하여 용융된 상기 불량 솔더 볼을 향해 기체를 토출하는 블로우 포트;및 상기 노즐의 중앙부를 관통하여 상기 불량 솔더 볼을 흡입하는 흡입 포트;를 포함한다.

Description

솔더 볼 제거 장치{Apparatus for removing solder ball}
본 발명은 솔더 볼 제거 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 패키지와 같은 부품의 표면에 실장된 솔더 볼을 제거하는 솔더 볼 제거 장치에 관한 것이다.
한쌍의 기판 사이에 데이터 또는 신호 전달을 위해서는 전기적으로 접속하는 것이 필요하다. 특히, 단위소자가 고밀도로 집적되어 이루어진 반도체를 기판에 접속하기 위해서는 미세한 단자의 크기 및 피치에 대해 정확한 위치에서 정밀하게 접속할 수 있는 기술이 필요하다.
따라서 최근에는 주석과 납을 주성분으로 하는 솔더 볼(solder ball)을 이용하여 두 기판을 접속하는 방법이 채택되어 사용되고 있다. 솔더 볼을 이용한 기판 간 접속방법은 한쪽 기판의 단자에 솔더 볼을 배치하고, 여기에 다른 기판의 단자를 겹쳐 리플로우(reflow) 공정에 의해 두 단자를 접속하는 방법이다.
리플로우 공정 이전에는 한쪽 기판에 배치된 솔더 볼의 상태, 예를 들어 솔더 볼의 형상, 크기, 위치 등을 검사하고, 불량 솔더 볼을 기판으로부터 제거한 후, 새로운 솔더 볼을 재배치하는 리웍(rework) 공정이 선행된다. 일반적인 불량 솔더 볼의 제거는 불량 솔더 볼에 열을 가하고, 불량 솔더 볼을 흡착하여 기판으로부터 제거하는 방법이 널리 사용되고 있다.
하지만, 불량 솔더 볼에 열을 가하는 과정에서 정상 솔더 볼에 열이 전달되어 정상 솔더 볼이 용융되거나, 불량 솔더 볼이 정상 솔더 볼로 확산되어 두 단자 간의 접속상태가 불량해지는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 정상 솔더 볼에 영향을 끼치지 않으며, 불량 솔더 볼을 간편하게 제거하도록 한 솔더 볼 제거 장치를 제공하기 위한 것이다.
솔더 볼 제거 장치는 일면에 솔더 볼이 솔더링 된 기판을 지지하는 스테이지;상기 솔더 볼 중 불량 솔더 볼에 광을 조사하여 상기 불량 솔더 볼을 용융시키는 광원;및 상기 기판으로부터 상기 불량 솔더 볼을 제거하는 노즐;을 포함하되, 상기 노즐은 상기 노즐의 테두리부를 관통하여 용융된 상기 불량 솔더 볼을 향해 기체를 토출하는 블로우 포트;및 상기 노즐의 중앙부를 관통하여 상기 불량 솔더 볼을 흡입하는 흡입 포트;를 포함한다.
상기 노즐은 상기 스테이지와 상기 광원의 사이에 배치되며, 상기 노즐은 상기 광이 투과되는 투과창을 더 포함할 수 있다.
상기 투과창은 상기 흡입 포트에 배치되며, 상기 광은 상기 흡입 포트를 통과하여 상기 불량 솔더 볼로 입사될 수 있다.
상기 블로우 포트는 상기 노즐의 상기 흡입 포트와 동축을 형성하며, 상기 스테이지를 향한 선단부가 상기 흡입 포트를 향해 경사질 수 있다.
상기 블로우 포트는 상기 흡입 포트의 주변부에 복수로 배치되며, 상기 스테이지를 향한 선단부가 상기 흡입 포트를 향해 경사질 수 있다.
상기 광원은 광섬유 레이저, 엔디야그(Nd:YAG) 레이저를 포함할 수 있다.
상기 솔더 볼 제거 장치는 상기 스테이지에 지지되는 상기 기판의 일면을 촬영하는 촬영기;및 상기 광원 및 상기 노즐을 지지하며, 상기 촬영 결과에 따라 상기 광원 및 상기 노즐을 상기 불량 솔더 볼의 위치로 이송하는 노즐이송기;를 더 포함하며, 상기 스테이지는 상기 기판을 상기 촬영기에 대해 3차원 이송할 수 있다.
한편, 솔더 볼 제거 방법은 일면에 솔더 볼이 솔더링 된 기판을 지지하는 기판 지지단계;상기 솔더 볼 중 불량 솔더 볼에 광을 조사하여 상기 불량 솔더 볼을 용융시키는 용융단계;및 용융된 상기 불량 솔더 볼과 상기 기판의 사이로 기체를 불어넣으며, 용융된 상기 불량 솔더 볼을 흡입하여 상기 기판으로부터 상기 불량 솔더 볼을 제거하는 제거단계;를 포함할 수 있다.
상기 솔더 볼 제거 방법은 상기 용융단계 이전에 상기 기판의 일면을 촬영하여 상기 불량 솔더 볼을 검출하는 검사단계를 더 포함할 수 있다.
상기 검사단계는 상기 솔더 볼의 형상, 위치, 크기를 기 설정값과 비교하여 상기 솔더 볼의 불량 여부를 판단할 수 있다.
본 발명에 따른 솔더 볼 제거 장치는 정상 솔더 볼에 영향을 끼치지 않고 간편하게 불량 솔더 볼의 제거할 수 있어 고품질의 회로를 구현할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 실시예에 따른 솔더 볼 제거 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 실시예에 따른 솔더 볼 제거 장치를 나타낸 구성도이다. 도 1을 참조하면, 솔더 볼 제거 장치(100)는 스테이지(110), 촬영기(130), 광원(150), 노즐(170) 및 노즐이송기(190)를 포함한다.
스테이지(110)는 일면에 솔더 볼(11)이 솔더링 된 기판(10)을 지지하며, 기판(10)을 3차원으로 이송한다. 즉, 스테이지(110)는 기판(10)을 도 1 에 표기된 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향으로 각각 이송시킨다. 이러한 스테이지(110)는 기판(10)을 이송하여 촬영기(130)가 기판(10)의 전면적을 촬영할 수 있도록 한다.
이와 같이 기판(10)을 3차원으로 이송하는 스테이지(110)로는 반도체 또는, 디스플레이를 제조하는 장치에 이미 널리 사용되는 XYZ 스테이지를 사용한다. XYZ 스테이지는 이미 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
촬영기(130)는 스테이지(110)에 지지되는 기판(10)의 일면을 향해 배치된다. 촬영기(130)는 기판(10)의 일면을 촬영하여 기판(10)의 일면에 솔더링 된 솔더 볼(11)에 대한 영상 정보를 취득한다. 촬영기(130)로는 씨씨디(CCD;charge-coupled device) 또는, 씨모스(CMOS;complementary metal-oxide semiconductor)가 채택된 카메라를 사용한다.
제어기(200)는 촬영기(130)에 의해 취득된 기판(10)에 대한 영상을 바탕으로 솔더 볼(11)의 불량 여부를 판단하고, 불량 솔더 볼(11)의 검출에 따라 노즐이송기(190)의 동작을 제어한다.
광원(150)은 촬영기(130)와 이격되어 배치되며, 노즐(170)은 광원(150)과 스테이지(110)의 사이에 배치된다. 광원(150)은 노즐(170)을 관통하여 기판(10)의 일면으로 광을 방출한다. 광원(150)은 1064nm 파장의 광을 방출하는 엔디야그(Nd:YAG) 레이저, 또는 533nm 파장의 광을 방출하는 광섬유 레이저를 사용한다. 이미 널리 알려진 바와 같이 레이저로부터 출사되는 광은 직진성이 뛰어나므로, 불량 솔더 볼(11)을 녹이기 위해 사용되는 광을 원하는 위치에 정확하게 입사시킬 수 있다. 따라서 광원(150)은 주변의 다른 솔더 볼(11)에 영향을 끼치지 않고, 불량 솔더 볼(11)에 광을 정확히 입사시켜 불량 솔더 볼(11)을 용융시킨다.
노즐(170)은 용융된 불량 솔더 볼(11)에 기체를 불어 넣으며, 용융된 불량 솔더 볼(11)을 기판(10) 표면으로부터 흡입하여 제거한다.
도 2는 본 실시예에 따른 솔더 볼 제거 장치의 노즐을 절단한 종단면도이고, 도 3은 본 실시예에 따른 솔더 볼 제거장치의 노즐을 절단한 횡단면도이고, 도 4는 다른 실시예에 따른 솔더 볼 제거장치의 노즐을 절단한 횡단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 노즐(170)은 블로우(blow) 포트(171), 흡입 포트(173) 및 투과창(175)을 포함한다. 흡입 포트(173)는 노즐(170)의 중앙부를 관통하고, 블로우 포트(171)는 노즐(170)의 테두리부를 관통한다. 흡입 포트(173)의 상 단부에는 광원(150)에 의해 방출되는 광이 흡입 포트(173)를 통과하여 불량 솔더 볼(11)로 입사될 수 있도록 하는 투과창(175)이 배치된다. 투과창(175)은 광 투과율이 뛰어난 유리, 쿼츠(Quartz)와 같은 재료로 마련되는 것이 바람직하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 노즐(170)은 블로우 포트(171)가 흡입 포트(173)와 동심원을 이루는 도우넛 형상의 횡단면을 가진다. 다른 실시예로 도 4에 도시된 바와 같이, 노즐(170)은 블로우 포트(171)가 흡입 포트(173)의 주면부에 복수로 배치되는 형상의 횡단면을 가진다.
블로우 포트(171)는 기체를 토출하여 기판(10) 표면으로부터 용융된 불량 솔더 볼(11)이 원활하게 분리되도록 한다. 블로우 포트(171)는 기판(10)을 향한 선단부가 흡입 포트(173) 측으로 절곡되어 불량 솔더 볼(11)과 기판(10)의 사이로 기체를 토출하는 것이 바람직하다.
왜냐하면, 용융된 불량 솔더 볼(11)과 기판(10)의 사이로 기체가 토출됨으로써, 용융된 불량 솔더 볼(11)이 주변으로 번지는 것이 방지되며, 용융되기 이전에 반구 형상을 가지는 불량 솔더 볼(11)이 기판(11)으로부터 분리되기 원활한 구 형상으로 변형되기 때문이다.
흡입 포트(173)는 용융된 불량 솔더 볼(11)을 흡입하여 기판(10) 일면으로부터 불량 솔더 볼(11)을 제거한다.
도시되지 않았지만, 블로우 포트(171)의 말단부에는 블로우 포트(171)로 기체를 공급하는 제1 펌프가 배치되며, 흡입 포트(173)의 말단부에는 흡입 포트(173)의 진공 배기를 수행하는 제2 펌프가 배치된다.
다시, 도 1을 참조하면, 노즐이송기(190)는 광원(150) 및 노즐(170)을 지지하며, 광원(150) 및 노즐(170)을 원하는 위치로 이송한다. 노즐이송기(190)는 상술된 XYZ 스테이지로 마련될 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 솔더 볼 제거 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 5는 본 실시예에 따른 솔더 볼 제거 방법을 나타낸 순서도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 솔더 볼은 기판 지지단계(S11), 검사단계(S13), 용융단계(S15) 및 제거단계(S17)에 의해 기판(10)으로부터 제거된다.
기판 지지단계(S11)는 일면에 솔더 볼(11)이 솔더링 된 기판(10)을 지지하는 단계이다. 검사단계(S13)는 기판(10)의 일면을 촬영하여 불량 솔더 볼(11)을 검출하는 단계이다. 용융단계(S15)는 촬영 결과에 따라 검출되는 불량 솔더 볼(11)에 광을 조사하여 불량 솔더 볼(11)을 용융시키는 단계이다. 제거단계(S17)는 용융된 불량 솔더 볼(11)과 기판(10)의 사이로 기체를 불어넣으며, 용융된 불량 솔더 볼(11)을 흡입하여 기판(10)으로부터 불량 솔더 볼(11)을 제거하는 단계이다.
이하, 본 실시예에 따른 솔더 볼 제거 방법을 상술된 솔더 볼 제거 장치의 작동을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 6은 본 실시예에 따른 솔더 볼 제거 장치에 의해 기판에 솔더링 된 솔더 볼을 촬영하는 상태를 나타낸 작동도이다. 도 6을 참조하면, 기판(10)은 솔더 볼(11)이 솔더링 된 일면이 상측을 향하도록 스테이지(110)에 안착된다. (단계;S11)
스테이지(110)는 기판(10)을 3차원으로 이송하며, 촬영기(130)는 기판(10)의 전면적을 촬영한다. 제어기(200)는 촬영기(130)에 의해 취득된 기판(10)의 일면에 대한 영상과 기 설정된 솔더 볼(11)의 기 설정값, 예를 들어 정상 솔더 볼(11)의 형상, 크기, 위치 등의 값과 비교하여 솔더 볼(11)의 불량 여부를 판단한다.
이와 같이 솔더 볼 제거 장치(100)는 촬영기(130)에 의해 취득되는 기판(10) 일면에 대한 영상을 바탕으로 솔더 볼(11)의 불량 여부를 판단한다.(단계;S13)
도 7은 본 실시예에 따른 솔더 볼 제거 장치의 불량 솔더 볼의 제거 상태를 나타낸 작동도이다. 도 7을 참조하면, 불량 솔더 볼(11)이 검출되면, 제어기(200)는 노즐이송기(190)의 동작을 제어하여, 광원(150) 및 노즐(170)을 불량 솔더 볼(11)의 위치로 이동시킨다.
광원(150)은 광을 방출한다. 광원(150)에서 방출되는 광은 투과창(175)을 투과하고, 흡입 포트(173)를 통해 불량 솔더 볼(11)로 입사된다. 불량 솔더 볼(11)은 입사되는 광에 의해 용융된다.(단계;S15)
이후, 제1 펌프(미도시)는 블로우 포트(171)로 기체를 불어 넣는다. 블로우 포트(171)는 불량 솔더 볼(11)과 기판(11)의 사이로 기체를 토출한다. 이에 따라 용융된 불량 솔더 볼(11)은 기체에 의해 경화되기 시작하며, 반구 형상의 불량 솔더 볼(11)은 점차 구 형상으로 변형된다.
이와 같이, 불량 솔더 볼(11)은 주변으로 퍼지는 것이 방지되어 다른 정상 솔더 볼(11)에 응착되지 않으며, 기판(10)의 일면으로부터 원활하게 분리될 수 있도록 구 형상으로 변형된다.
계속해서, 제2 펌프(미도시)는 흡입 포트(173)의 진공 배기를 수행한다. 불량 솔더 볼(11)은 이미 기체에 의해 경화가 진행되고, 구 형상으로 변형되고 있으므로, 흡착 포트(173)에 붙지 않고 흡착 포트(173)의 진공 배기에 따라 노즐(170)의 외부로 배출된다.
이와 같이 솔더 볼 제거 장치(100)는 불량 솔더 볼(11)이 주변으로 번져 정상 솔더 볼(11)에 응착되는 것을 방지하며, 불량 솔더 볼(11)을 기판(10)으로부터 간편하게 제거 할 수 있다.(단계;S17)
도 1은 본 실시예에 따른 솔더 볼 제거 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 솔더 볼 제거 장치의 노즐을 절단한 종단면도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 솔더 볼 제거장치의 노즐을 절단한 횡단면도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 솔더 볼 제거장치의 노즐을 절단한 횡단면도이다.
도 5는 본 실시예에 따른 솔더 볼 제거방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 실시예에 따른 솔더 볼 제거 장치에 의해 기판에 솔더링 된 솔더 볼을 촬영하는 상태를 나타낸 작동도이다.
도 7은 본 실시예에 따른 솔더 볼 제거 장치의 불량 솔더 볼의 제거 상태를 나타낸 작동도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
100 : 솔더 볼 제거 장치 110 : 스테이지
130 : 촬영기 150 : 광원
170 : 노즐 190 : 노즐이송기

Claims (10)

  1. 일면에 솔더 볼이 솔더링 된 기판을 지지하는 스테이지;
    상기 솔더 볼 중 불량 솔더 볼에 광을 조사하여 상기 불량 솔더 볼을 용융시키는 광원;및
    상기 기판으로부터 상기 불량 솔더 볼을 제거하는 노즐;을 포함하되,
    상기 노즐은
    상기 노즐의 테두리부를 관통하여 용융된 상기 불량 솔더 볼을 향해 기체를 토출하는 블로우 포트;및
    상기 노즐의 중앙부를 관통하여 상기 불량 솔더 볼을 흡입하는 흡입 포트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 볼 제거 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 스테이지와 상기 광원의 사이에 배치되며,
    상기 노즐은 상기 광이 투과되는 투과창을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 볼 제거 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 투과창은 상기 흡입 포트에 배치되며,
    상기 광은 상기 흡입 포트를 통과하여 상기 불량 솔더 볼로 입사되는 것을 특징으로 하는 솔더 볼 제거 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 블로우 포트는
    상기 노즐의 상기 흡입 포트와 동축을 형성하며, 상기 스테이지를 향한 선단부가 상기 흡입 포트를 향해 경사지는 것을 특징으로 하는 솔더 볼 제거 장치.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 블로우 포트는
    상기 흡입 포트의 주변부에 복수로 배치되며, 상기 스테이지를 향한 선단부가 상기 흡입 포트를 향해 경사지는 것을 특징으로 하는 솔더 볼 제거 장치.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 광원은
    광섬유 레이저, 엔디야그(Nd:YAG) 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 볼 제거 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 스테이지에 지지되는 상기 기판의 일면을 촬영하는 촬영기;및
    상기 광원 및 상기 노즐을 지지하며, 상기 촬영 결과에 따라 상기 광원 및 상기 노즐을 상기 불량 솔더 볼의 위치로 이송하는 노즐이송기;를 더 포함하며,
    상기 스테이지는 상기 기판을 상기 촬영기에 대해 3차원 이송하는 것을 특징으로 하는 솔더 볼 제거 장치.
  8. 일면에 솔더 볼이 솔더링 된 기판을 지지하는 기판 지지단계;
    상기 솔더 볼 중 불량 솔더 볼에 광을 조사하여 상기 불량 솔더 볼을 용융시키는 용융단계;및
    용융된 상기 불량 솔더 볼과 상기 기판의 사이로 기체를 불어넣으며, 용융된 상기 불량 솔더 볼을 흡입하여 상기 기판으로부터 상기 불량 솔더 볼을 제거하는 제거단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 볼 제거 방법.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 용융단계 이전에는
    상기 기판의 일면을 촬영하여 상기 불량 솔더 볼을 검출하는 검사단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 볼 제거 방법.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 검사단계는
    상기 솔더 볼의 형상, 위치, 크기를 기 설정값과 비교하여 상기 솔더 볼의 불량 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 솔더 볼 제거 방법.
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