KR20120128870A - 솔더볼 리볼링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베이스 테이블, 상기 베이스 테이블 위에 장착되어 솔더볼이 제거된 적어도 하나 이상의 디바이스를 고정시키기 위한 다수의 디바이스 안착홀이 형성되어 있는 지그(JIG), 지그위에 장착되어 디바이스의 패드에 플럭스(FLUX)를 도포하기 위한 다수의 플럭스 통과홀이 형성되어 있는 플럭스 도포용 스텐실 및 지그 위에 장착되어 플럭스가 도포된 디바이스의 패드에 솔더볼을 안착시키기 위한 다수의 솔더볼 통과홀이 형성되어 있는 솔더볼 안착용 스텐실을 포함하는 솔더볼 리볼링 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, BGA 패키지의 솔더볼을 제거 후 다시 솔더볼을 부착하는 리볼링 재작업 수행시, 다수의 디바이스를 지그에 장착하여 동시에 솔더볼을 디바이스 패드에 부착함으로서 재작업 시간을 획기적으로 단축하여 생산성이 향상되는 효과가 있다.

Description

솔더볼 리볼링 장치{APPARATUS FOR REBALLING SOLDER BALL}

본 발명은 솔더볼 리볼링 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생산 공정상의 불량 등에 의하여 솔더볼(Solder Ball)이 제거된 디바이스(집적회로 패키지)에 비지에이(Ball Grid Array, 이하 'BGA'라 한다) 타입의 집적회로 패키지로 재생산하기 위하여 동시에 다수의 상기 디바이스에 솔더볼을 부착함으로써 리볼링 재작업 생산성을 향상시킬 수 있는 솔더볼 리볼링 장치에 관한 것이다.

BGA는 베어칩(Bare Chip)을 얹은 인쇄 회로 기판(PCB)의 뒷면에 반구형의 납땜 단자를 2차원 어레이상으로 줄지어 배열해 리드를 대신하는 대규모 집적 회로(LSI) 패키지를 말한다. 이때 솔더볼이라고도 하는 단자는 땜납을 주로 사용한다. 이러한 비지에이는 단자 수가 많은 LSI 패키지의 소형화가 가능하며, 225~460핀의 패키지가 실용화되어 현재는 주문형 반도체(ASIC) 등에 패키지로 채용되어 있다.

이러한 비지에이의 생산공정을 살펴보면 솔더볼을 인쇄 회로 기판에 형성하는 과정에서 솔더볼이 일정한 크기로 형성되지 않거나 정확한 위치에 생성되지 않는 등 불량 제품의 경우 검사의 과정에서 이를 분류하여 상기 솔더볼을 제거하고 다시 형성하는 리볼링이 이루어지고 있다.

한국 공개특허공보(공개번호 : 10-2005-0063858) 및 공개실용신안공보(공개번호 : 20-2010-0008409)에 기재된 종래 솔더볼 리볼링 장치는 리볼링 공정을 수행함에 있어서, 하나의 BAG 패키지에 대하여만 작업할 수 있으므로 리볼링 공정의 생산성이 현저히 떨어지는 단점이 있다. 한편 리볼링 공정을 수행하는 자동화된 리볼링 장치의 판매가격이 수억원을 호가하므로 이에 맞는 리볼링 재작업 물량이 있어야만 자동화된 리볼링 장치를 운용에 따른 효율성이 있다.

따라서 상기 자동화된 리볼링 장치를 운용할 정도의 리볼링 재작업 물량이 없는 경우, 리볼링 재생산 단가를 맞추기 위하여 동시에 다수의 상기 디바이스에 솔더볼을 부착함으로써 리볼링 재작업 생산성을 향상시킬 수 있는 솔더볼 리볼링 장치가 필요하다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 생산 공정상의 불량 등에 의하여 솔더볼이 제거된 디바이스(집적회로 패키지)에 BGA 타입의 집적회로 패키지를 재생산하기 위하여 동시에 다수의 상기 디바이스에 솔더볼을 부착함으로써 리볼링 재작업 생산성을 향상시킬 수 있는 솔더볼 리볼링 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예인 솔더볼 리볼링 장치는 베이스 테이블, 상기 베이스 테이블 위에 장착되어 솔더볼이 제거된 적어도 하나 이상의 디바이스를 고정시키기 위한 다수의 디바이스 안착홀이 형성되어 있는 지그(JIG), 지그위에 장착되어 디바이스의 패드에 플럭스(FLUX)를 도포하기 위한 다수의 플럭스 통과홀이 형성되어 있는 플럭스 도포용 스텐실 및 지그 위에 장착되어 플럭스가 도포된 디바이스의 패드에 솔더볼을 안착시키기 위한 다수의 솔더볼 통과홀이 형성되어 있는 솔더볼 안착용 스텐실을 포함한다.

본 발명의 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 베이스 테이블은 진공펌프와 연결되어 지그(JIG)에 고정되어 있는 솔더볼이 제거된 디바이스를 흡입력에 의하여 고정시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 베이스 테이블은 상기 베이스 테이블의 적어도 어느 하나의 면 또는 모서리가 구동부와 연결되어 상하로 움직임으로써 상기 솔더볼 안착용 스텐실상에 있는 솔더볼이 상기 플럭스가 도포된 디바이스의 패드위에 안착될 수 있게 움직이도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, BGA 패키지의 솔더볼을 제거 후 다시 솔더볼을 부착하는 리볼링 재작업 수행시, 다수의 디바이스를 지그에 장착하여 동시에 솔더볼을 디바이스 패드에 부착함으로서 재작업 시간을 획기적으로 단축하여 생산성이 향상되는 효과가 있다.

또한 리볼링 재작업 물량이 자동화 설비를 운용할 정도가 아닌 경우, 자동화 설비 투자비용보다 매우 적은 투자 비용으로 본 발명의 솔더볼 리볼링 장치를 제작하여 리볼링 공정에 이용함으로써 재생산 비용 단가 경쟁력이 우월하다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 테이블의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지그의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플럭스 도포용 스텐실의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더볼 안착용 스텐실의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공력에 의하여 솔더볼이 제거된 디바이스가 고정되는 상태를 설명하기 위한 단면도(A-A')도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부에 의하여 베이스 테이블이 움직이는 상태를 설명하기 위한 단면도(A-A')도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더볼 리볼링 장치의 평면도이다.

이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.

따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.

BGA 타입의 집적회로 패키지를 생산하는 과정에서 솔더볼 부착에 따른 불량이 발생시 상기 솔더볼을 제거하고 다시 부착하는 재생산 공정을 진행한다. 여기서 본 발명의 솔더볼 리볼링 장치(1000)는 솔더볼이 제거된 디바이스에 솔더볼을 다시 부착하는 리볼링 공정에 적용되는 장치로, 베이스 테이블(100), 지그(JIG, 200), 플럭스 도포용 스텐실(300) 및 솔더볼 부착용 스텐실(400)을 포함한다. 이하 디바이스는 몰드수지로 봉합된 BGA 타입의 집적회로(IC)로 솔더볼이 제거된 디바이스를 말하며, 상기 구성 요소들에 대하여 먼저 상세히 설명하도록 한다. 리볼링 재작업 공정은 지그(200)에 디바이스를 안착하여 상기 베이스 테이블(100)에 장착하는 단계, 상기 디바이스 패드에 플럭스 도포용 스텐실(300)을 이용하여 플럭스를 도포하는 단계 및 플럭스가 도포된 디바이스 패드에 솔더볼 안착용 스텐실(400)을 이용하여 솔더볼을 안착하는 단계로 이루어진다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 테이블의 평면도이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 베이스 테이블(100)은 지그(200), 플럭스 도포용 스텐실(300) 또는 솔더볼 부착용 스텐실(400)이 상부에 장착되어 리볼링 작업을 수행하기 위하여 고정시켜 주는 기능을 수행한다. 도시하지는 않았지만, 베이스 테이블은 지그, 플럭스 도포용 스텐실 및 솔더볼 안착용 스텐실이 장착되기 위하여 고정시키는 고정부재를 포함할 수 있다. 한편 상기 지그(100)에 형성된 디바이스 안착홀에 안착되어 있는 디바이스 패드에 플럭스를 도포하는 공정 후, 플럭스 도포용 스텐실(300)을 제거하는 순간에 상기 디바이스가 상기 플럭스 도포용 스텐실(300) 밑면에 접착되어 디바이스 안착홀을 이탈하는 현상이 발생한다. 베이스 테이블(100)은 상기 이탈 현상을 방지하기 위하여 진공호스를 통하여 진공펌프와 연결되며, 공기 유입홀(111)을 통하여 유입된 공기는 진공펌프로 배출된다. 여기서 상기 공기 유입홀(111)이 형성되어 있는 진공블록(110)이 베이스 테이블에 결합될 수 있으며, 베이스 테이블(100)과 일체로 공기 유입홀(111)이 형성될 수 있다. 한편 베이스 테이블(100)은 솔더볼이 솔더볼 통과홀을 통과하여 플럭스가 도포된 디바이스 패드위에 안착할 수 있도록 구동부와 연결되어 상하로 움직일 수 있다. 여기서 베이스 테이블(100)과 연결된 진공펌프 및 구동부에 대하여는 도 5 및 도 6에서 상세히 설명하도록 한다. 한편 베이스 테이블(100)의 중앙에는 베이스 테이블을 지지하기 위한 중심축(140)이 연결될 수 있다. 이후 상기 베이스 테이블(100)상에 디바이스가 안착된 지그(200)가 장착되어 리볼링 재작업 공정을 진행한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지그의 평면도이다.

도 2에서 보는 바와 같이, 지그(200)는 리볼링 재작업이 필요한 디바이스(230)를 수납하기 위한 다수의 디바이스 안착홀(210)이 형성되어 있다. 다수의 각각의 디바이스(230)가 각각의 디바이스 안착홀에 안착된 지그는 베이스 테이블(100)에 위에 장착된다. 여기서 상기 디바이스 안착홀(210)은 재생산할 디바이의 형상에 따라 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 지그(200)가 베이스 테이블(100)에 장착될 때, 상기 디바이스 안착홀(210)은 베이스 테이블(100)에 형성되어 있는 공기 유입홀(111)과 매칭된다. 이후 리볼링 재작업 공정 진행 중에 베이스 테이블(100)과 연결된 진공펌프의 동작에 따라 공기 유입홀(111)을 통과하는 공기에 의하여 발생되는 흡입력에 의하여 디바이스(230)는 지그에 고정된다. 이는 플럭스 도포 공정 또는 솔더볼 부착 공정 후, 플럭스 도포용 스텐실(300) 또는 솔더볼 부착용 스텐실(400)을 지그(200)에서 분리하는 경우 플럭스가 도포된 또는 솔더볼이 부착되어 있는 디바이스가 이탈하지 않도록 한다.

따라서 본 발명의 솔더볼 리볼링 장치는 지그 상에 다수의 디바이스를 안착시켜 정렬함으로써 하나가 아닌 다수의 디바이스에 대해 동시에 리볼링 작업을 수행할 수 있음으로 리볼링 재작업의 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플럭스 도포용 스텐실의 평면도이다.

도 3에서 보는 바와 같이, 플럭스 도포용 스텐실(300)은 지그에 안착된 디바이스(320)의 패드에 플럭스(FLUX)를 도포하기 위한 플럭스 통과홀(310)이 형성되어 있다. 여기서 상기 플러스 통과홀(310)은 금속박막 또는 필름상에 도안화된후 식각되어 형성될 수 있다. 상기 플럭스 도포용 스텐실(300)은 플럭스 통과홀(310)을 이루는 각각의 제1 구멍(311)과 디바이스의 각각의 패드(321)가 매칭되도록 지그(200)위에 장착된다. 한편 플럭스 통과홀(310)은 디바이스(320)에 형성되어 있는 돌출면(322)과 매칭되어 접촉하기 위하여 식각면(312)을 포함할 수 있다. 여기서 상기 식각면(312)은 상기 돌출면과 접촉되어 패드와 플럭스 통과홀이 완전히 밀착되어 양자 사이에 공간이 생기지 않도록 함으로서 패드 상에 플럭스 도포용 스텐실(300)의 두께만큼 플럭스가 도포될 수 있도록 한다. 이후 상기 플럭스 도포용 스텐실(300) 상면에 플럭스를 투입하고 스크레이퍼 등을 이용하여 플럭스가 디바이스 패드위에 도포된다. 디바이스 패드에 플럭스 도포 공정이 끝난 후에 상기 플럭스 도포용 스텐실(300)은 지그(200)위에서 제거되며, 이후 플럭스가 도포된 디바이스 패드상에 솔더볼을 안착시키는 공정이 진행된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더볼 안착용 스텐실의 평면도이다.

도 4에서 보는 바와 같이, 솔더볼 안착용 스텐실(400)은 플럭스가 도포된 디바이스 패드상에 솔더볼을 안착시키기 위한 솔더볼 통과홀(410)이 형성되어 있다. 여기서 상기 솔더볼 통과홀(410)은 금속박막 또는 필름상에 도안화된후 식각되어 형성될 수 있다. 솔더볼 안착용 스텐실(400)은 솔더볼 통과홀(410)을 이루는 각각의 제2 구멍(420)과 플럭스가 도포된 디바이스의 각각의 패드(321)가 매칭되도록 지그(200)위에 장착된다. 이후 솔더볼 안착용 스텐실(400) 상에 솔더볼을 투입한 후, 베이스 테이블과 연결된 구동부를 이용하여 솔더볼 안착용 스텐실(400)을 상하로 움직임으로써 솔더볼은 솔더볼 통과홀(410)을 통과하여 플럭스가 도포된 디바이스 패드면에 안착된다.

여기서 솔더볼 통과홀(410)은 상기 디바이스에 형성되어 있는 돌출면(322)에 대응하여 접촉되는 식각면이 형성되어 있지 않으므로 돌출면의 두께만큼 디바이스 패드와 솔더볼 통과홀 사이에는 공간이 생긴다. 따라서 솔더볼 통과홀(410)은 패드위에 도포된 플럭스와 이격되어 솔더볼 통과홀(410)에 플럭스가 묻지 않아 솔더볼이 패드에 안착 후 솔더볼 안착용 스텐실(400)을 제거하는 경우, 솔더볼이 함께 패드에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 솔더볼 안착용 스텐실(400)을 제거한 이후, 솔더볼이 안착되어 있는 디바이스를 가열노(IR Refolwer)에 투입하여 솔더볼이 패드에 납땝 결합하도록 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공력에 의하여 솔더볼이 제거된 디바이스가 고정되는 상태를 설명하기 위한 단면도(A-A')도이다.

도 5에서 보는 바와 같이, 베이스 테이블(100)은 진공펌프(500)와 연결되어 진공블록(110)에 형성된 공기 유입홀(111)로 유입되는 공기가 중심축(140)내부에 형성된 공기 흡입구(130)로 수렴되어 진공펌프(500)로 배출됨에 따라 흡입력을 발생시킨다. 상기 흡입력은 도 2에서 상술하였듯이 베이스 테이블(100)상에 장착되어 있는 지그에 안착된 디바이스(230)의 이탈을 방지하는 기능을 한다. 여기서 진공펌프(500)와 베이스 테이블(100)의 연결은 진공 호스(150)가 중심축(140)의 일부분과 연결되어 공기배출 통로를 형성하는 일 실시예로 설명하였으나 이에 한정하지 않고, 공기 흡입홀을 통하여 공기를 유입하여 흡입력을 발생시킬 수 있도록 진공호수가 베이스 테이블의 일 부분과 연결되어 공기 통로를 형성함으로써 이루어질 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부에 의하여 베이스 테이블이 움직이는 상태를 설명하기 위한 단면도(A-A')도이다.

도 6(a) 및 6(b)에서 보는 바와 같이, 베이스 테이블(100)이 상하로 구동될 수 있는 구동부(610,620)를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 구동부의 일단은 고정판(600)과 연결되며, 구동부의 타단은 베이스 테이블(100)의 적어도 어느 하나의 면 또는 모서리가 탄성을 갖는 스프링(610, 6(a)참조) 또는 지지대(620, 6(b)참조)와 연결된다. 구동부는 외력(예를 들어 작업자의 힘)에 의하여 베이스 테이블(100)이 상하로 움직임에 따라 상기 베이스 테이블(100)에 장착된 솔더볼 안착용 스텐실(400)도 역시 상하로 움직일 수 있다. 따라서 솔더볼 안착용 스텐실(400) 상에 솔더볼을 투입한 후, 베이스 테이블에 힘을 가하면, 탄성력을 갖는 구동부에 의하여 솔더볼이 안착용 스텐실(400) 상을 자유롭게 이동하게 함으로써 솔더볼이 안착되지 않는 디바이스 패드에 솔더볼이 안착할 수 있도록 할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더볼 리볼링 장치의 평면도이다.

도 7에서 보는 바와 같이, 본 발명의 솔더볼 리볼링 장치(1000)는 리볼링 재작업 공정에 따라 아래로부터 순차적으로 베이스 테이블(100) 상에 디바이스가 안착된 지그(200), 플럭스 도포용 스텐실(300) 또는 솔더볼 안착용 스텐실(400)이 장착될 수 있다. 도 7에서는 리볼링 재작업 공정 중 플럭스를 도포하는 단계를 보여주기 위하여 플럭스 도포용 스텐실(300)이 장착되어 있으나, 이후 솔더볼을 플럭스가 도포된 패드상에 안착하기 위하여 상기 플럭스 도포용 스텐실(300)이 베이스 테이블(100)에서 제거되고 솔더볼 안착용 스텐실(400)이 지그(200) 위에 장착될 수 있다.

따라서 본 발명의 솔더볼 리볼링 장치에 의하면, BGA 패키지의 솔더볼을 제거 후 다시 솔더볼을 부착하는 리볼링 재작업 수행시, 다수의 디바이스를 지그에 장착하여 동시에 솔더볼을 디바이스 패드에 부착함으로서 재작업 시간을 획기적으로 단축하여 생산성이 향상될 수 있다.

이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 베이스 테이블 111 : 공기 유입홀
140 : 중심축 200 : 지그
210 : 디바이스 안착홀 300 : 플럭스 도포용 스텐실
310 : 플럭스 통과홀 400 : 솔더볼 안착용 스텐실
410 : 솔더볼 통과홀 500 : 진공펌프
610, 620 : 구동부 1000 : 솔더볼 리볼링 장치

Claims (3)

1. 베이스 테이블;
   상기 베이스 테이블 위에 장착되어 솔더볼이 제거된 적어도 하나 이상의 디바이스를 고정시키기 위한 다수의 디바이스 안착홀이 형성되어 있는 지그(JIG);
   지그위에 장착되어 디바이스의 패드에 플럭스(FLUX)를 도포하기 위한 다수의 플럭스 통과홀이 형성되어 있는 플럭스 도포용 스텐실; 및
   지그 위에 장착되어 플럭스가 도포된 디바이스의 패드에 솔더볼을 안착시키기 위한 다수의 솔더볼 통과홀이 형성되어 있는 솔더볼 안착용 스텐실을 포함하는 솔더볼 리볼링 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 베이스 테이블은
   진공펌프와 연결되어 지그(JIG)에 고정되어 있는 솔더볼이 제거된 디바이스를 흡입력에 의하여 고정시키는 것을 특징으로 하는 솔더볼 리볼링 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 베이스 테이블은
   상기 베이스 테이블의 적어도 어느 하나의 면 또는 모서리가 구동부와 연결되어 상하로 움직임으로써 상기 솔더볼 안착용 스텐실상에 있는 솔더볼이 상기 플럭스가 도포된 디바이스의 패드위에 안착될 수 있게 움직이도록 하는 것을 특징으로 하는 솔더볼 리볼링 장치.
   
   

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