KR20140147372A

KR20140147372A - 기판 휨 보정장치

Info

Publication number: KR20140147372A
Application number: KR1020130070483A
Authority: KR
Inventors: 고철준
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2014-12-30

Abstract

본 발명은 기판 휨 보정장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 기판 휨 보정장치는 기판의 가장자리에 해당하는 더미 영역의 상부와 하부에 각각 상부 평탄롤러 및 하부 평탄롤러를 배열한 후 그 사이로 기판을 이송하여 상기 상,하부 평탄롤러로 탄성 한계 이상의 전단 응력을 연속적으로 가하여 소성시킴으로써, 상기 더미 영역에 발생한 휨을 용이하게 보정하게 된다. 따라서 플립 칩 공정에서의 솔더 볼 실장 관련 불량을 용이하게 개선할 수 있으며, 또한 상기 더미 영역의 휨으로 인한 설비이상으로 작업유실이 발생하는 것을 개선할 수 있다.

Description

기판 휨 보정장치{SUBSTRATE WARPAGE COMPENSATOR}

본 발명은 기판 휨 보정장치에 관한 것이다.

플립 칩(Flip Chip)은 기판(Substrate)상에 솔더 범프(Solder bump)를 형성하고, 그 위에 칩을 직접 접속하는 방식으로, 대용량의 데이터를 고속으로 연산하는 중앙처리장치(CPU) 및 그래픽용 연산 장치의 경우, 금속 리드(Wire)를 이용하여 기판과 칩을 연결하는 기술에서 상기 기판과 칩을 솔더 범프로 직접 접속하여 접속 저항을 개선한 플립 칩의 적용이 급격히 증가하고 있는 추세이다.

여기서 칩과 기판을 연결하기 위해 상기 기판상에 형성시키는 솔더 범프는 솔더 페이스트(Solder Paste)를 기판에 인쇄하고 리플로우(Reflow)하여 형성하는 방식, 미세한 솔더 볼(Solder Ball)을 기판에 실장하여 형성하는 방식, 용융된 솔더(Solder)를 기판에 직접 또는 마스크(Mask)를 이용해서 주입하여 형상하는 방법으로 나뉠 수 있다. 이렇게 기판에 형성시킨 솔더 범프는 칩에 형성된 구리 등과 접속을 위해 용융되어 금속 간 결합을 하게 된다.

한편 마이크로 볼(Micro Ball: uBall) 공법은 전술한 솔더 페이스트(Solder Paste) 인쇄방식의 발전 된 형태로서, 입출력 패드(I/O pad)를 플럭스(Flux)로 먼저 인쇄하고, 그 위에 연속적으로 솔더 볼을 실장하는 인쇄방식이다. 이러한 마이크로 볼(uBall) 공법은 통상 볼 마스크(Ball Mask)를 통해 솔더 볼을 실장하게 된다.

상기 볼 마스크는 솔더 페이스트 인쇄용 금속 마스크(Metal Mask)와 달리 마스크와 기판 간에 일정한 간격을 유지하기 위해 포스트(Post)라는 미세 돌기가 하부에 형성되어 있으며, 상기 포스트를 통해 플럭스로 인한 볼 마스크의 오염을 방지하고 있다.

또한 상기 볼 마스크는 솔더 볼이 기판상에 하나씩 실장되도록 적절한 높이로 설계 제작되고 있으며, 솔더 볼의 사이즈에 따라 포스트의 높이도 다르게 설계 제작되고 있다. 여기서 상기 볼 마스크와 기판 간의 간격이 필요 이상으로 벌어지는 이상 공극이 발생하면, 솔더 볼이 쏟아지게 되고, 이는 과실장으로 인한 불량을 유발하게 된다.

상기 볼 마스크와 기판 간의 이상 공극을 유발하는 요인으로는 이물, 회로 단선, 기판의 휨(Warpage) 등이 있으며, 이 중에서 휨에 의한 솔더 볼의 과실장 불량 발생률이 가장 높은데, 주로 기판의 더미(Dummy) 영역에서 휨이 발생하는 경향이 있다.

KR

2006-0062628

A

따라서 본 발명은 기판의 더미 영역에서 휨이 발생하여 볼 마스크를 이용한 솔더 볼의 실장 관련 불량이 발생하는 문제점을 해결하기 위한 것이다.

본 발명의 관점은, 기판의 더미 영역을 탄성 한계 이상의 전단 응력으로 연속적으로 가압, 소성하여 더미 영역에 발생한 휨을 용이하게 보정할 수 있도록 한 기판 휨 보정장치를 제공하는 데 있다.

상기 관점을 달성하기 위해,

본 발명의 실시 예에 따른 기판 휨 보정장치는 기판의 더미 영역을 연속적으로 가압하도록 상기 더미 영역의 상부에 배열되어 회전되는 상부 평탄롤러; 및

상기 더미 영역의 하부에 배열되어 상기 상부 평탄롤러와 반대방향으로 회전되는 하부 평탄롤러;

를 포함한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 기판 휨 보정장치에 있어서, 상기 상,하부 평탄롤러는 서로 엇갈리게 배치될 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 기판 휨 보정장치에 있어서, 상기 상,하부 평탄롤러는 테프론 재질로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 기판 휨 보정장치는 기판의 더미 영역을 연속적으로 가압하도록 상기 더미 영역의 상부에 배열된 상부 평탄롤러;

상기 상부 평탄롤러가 회전 가능하게 설치된 상부블록;

상기 더미 영역의 하부에 배열된 하부 평탄롤러;

상기 상부블록의 하부에 배치되며, 하부 평탄롤러가 상부 평탄롤러와 반대방향으로 회전 가능하게 설치된 하부블록; 및

상기 상,하부블록에 설치된 리니어 가이드; 및

상기 상,하부블록을 연결하는 탄성체;

를 포함한다.

또한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 휨 보정장치에 있어서, 상기 상,하부블록은 양 사이드에 탄성체 결합용 설치대가 구비될 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 휨 보정장치에 있어서, 상기 탄성체는 코일스프링일 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 휨 보정장치에 있어서, 상기 상,하부 평탄롤러는 서로 엇갈리게 배치될 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 휨 보정장치에 있어서, 상기 상,하부 평탄롤러는 테프론 재질로 형성될 수 있다.

이러한 해결 수단들은 첨부된 도면에 의거한 다음의 발명의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상,하부 평탄롤러로 탄성 한계 이상의 전단 응력을 연속적으로 가하여 소성 시킴으로써, 기판의 더미 영역에 발생한 휨을 보정하여 플립 칩 공정에서의 솔더 볼 실장 관련 불량을 용이하게 개선할 수 있으며, 또한 상기 더미 영역의 휨으로 인한 설비이상으로 작업유실이 발생하는 것을 개선할 수 있다. 따라서 플립 칩 공정에서의 솔더 볼 실장 관련 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

한편 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 더미 영역에 발생한 휨 정도에 따라 평탄롤러의 압력수준을 조절하기 위해 높이 조절이 가능하여 휨 보정이 용이할 뿐만 아니라 상,하부 평탄롤러를 이용한 휨 보정을 자동화할 수 있는 자동화설비의 구현이 가능함으로써, 더미 영역에 발생한 휨을 보정하기 위한 소요시간을 현저하게 단축할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 휨 보정장치를 나타내 보인 정면도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기판 휨 보정장치를 나타내 보인 사시도.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 휨 보정장치를 나타내 보인 정면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 휨 보정장치를 나타내 보인 측면도.

본 발명의 특이한 관점, 특정한 기술적 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어 지는 이하의 구체적인 내용과 실시 예로부터 더욱 명백해 질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한 "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 기판 휨 보정장치는 기판(Substrate)의 양 사이드에 해당하는 더미(Dummy) 영역을 위,아래로 마주보며 설치된 평탄롤러(Flatten roller)로 탄성 한계 이상의 전단 응력(Shearing stress)을 연속적으로 가하여 소성(Plasticity) 시킴으로써, 상기 더미 영역에 발생한 휨(Warpage)을 보정하게 된다.

여기서 상기 평탄롤러가 더미 영역을 가압하는 것은 상기 더미 영역을 포함하여 기판의 전면에 압력을 가할 경우 평탄롤러에 의한 미세 오염 및 손상이 발생할 수 있기 때문이다. 이러한 평탄롤러는 그 재질을 특별히 한정할 필요는 없으나 불소 수지의 테프론(Teflon) 재질로 형성될 경우 더미 영역과의 접촉시 발생할 수 있는 표면오염을 용이하게 방지할 수 있는 장점이 있다.

한편 본 발명에 따른 기판 휨 보정장치는 더미 영역에 발생한 휨 정도에 따라 평탄롤러의 압력수준을 조절하기 위해 높이 조절이 가능하도록 설계된다.

상기 기판 휨 보정장치의 높이 조절은 평탄롤러를 그룹화하는 일종의 프레임(Frame)인 세팅블록(Setting block), 상기 세팅블록에 설치되어 선형방식으로 구동되는 리니어 가이드(Linear guide) 및 코일스프링(Coil spring)을 포함하는 탄성체에 의해 가능하며, 또한 이를 통해 더미 영역의 휨 보정을 자동화할 수 있는 자동화설비의 구현이 가능하게 된다.

여기서 상기 기판 휨 보정장치에 의해 더미 영역에 발생한 휨이 보정된 기판은 일례로써, 마이크로 볼(Micro Ball: uBall) 공법의 적용이 용이하다. 즉 상기 기판에 입출력 패드(I/O pad)를 플럭스(Flux)로 인쇄하고, 그 위에 볼 마스크(Ball Mask)를 이용하여 솔더 범프(Solder bump)로써, 솔더 볼(Solder Ball)을 연속적으로 용이하게 실장하게 된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 2에서 보듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 휨 보정장치(100)는 수평으로 이송되는 기판(10)을 기준으로 위,아래에 각각 다수의 평탄롤러(Flatten roller)가 배열된다. 여기서 설명 및 이해의 용이함을 위해 이하에서는 기판(10)의 상부에 배열된 평탄롤러를 상부 평탄롤러(110)로 지칭하고, 상기 기판(10)의 하부에 배열된 평탄롤러를 하부 평탄롤러(120)로 지칭함을 사전에 밝혀둔다.

상기 상,하부 평탄롤러(110)(120)는 불소 수지의 테프론(Teflon) 재질을 이용하여 더미 영역(11)의 폭과 대응하도록 형성하여 기판(10)의 양 사이드에 배열하되, 지그재그로 서로 엇갈리게 배치하여 휨(Warpage) 보정을 위한 공간을 효율적으로 활용할 수 있도록 하게 된다. 그리고 상기 상,하부 평탄롤러(110)(120)는 그 중심의 샤프트(130)를 이용하여 회전하되, 서로 반대방향으로 회전함으로써, 기판(10)의 이송이 가능하도록 하게 된다.

여기서 상기 상,하부 평탄롤러(110)(120)는 샤프트(130)에 압입 결합하여 상기 샤프트(130)의 회전시 이를 따라 회전되도록 하거나, 상기 샤프트(130)를 중심으로 자유 회전하도록 결합할 수 있으며, 이는 기판(10)을 제조하는 공정의 여건에 따라 선택하게 된다.

따라서 이러한 상,하부 평탄롤러(110)(120)를 포함하는 본 발명의 실시 예에 따른 기판 휨 보정장치(100)는 상기 상,하부 평탄롤러(110)(120)의 사이로 진입된 기판(10)의 더미 영역(11)을 가압하여 탄성 한계 이상의 전단 응력(Shearing stress)을 연속적으로 가하여 소성(Plasticity) 시킴으로써, 상기 더미 영역(11)에 발생한 휨(Warpage)을 보정하게 된다.

도 3 내지 4에서 보듯이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 휨 보정장치(200)는 수평으로 이송되는 기판(20)을 기준으로 상부에 다수의 상부 평탄롤러(210)가 배열되고, 하부에 하부 평탄롤러(220)가 배열된다.

상기 상,하부 평탄롤러(210)(220)는 불소 수지의 테프론(Teflon) 재질을 이용하여 더미 영역(21)의 폭과 동일하게 형성하여 기판(20)의 양 사이드에 배열하되, 지그재그로 서로 엇갈리게 배치하여 휨(Warpage) 보정을 위한 공간을 효율적으로 활용할 수 있도록 하게 된다. 그리고 상기 상,하부 평탄롤러(210)(220)는 그 중심의 샤프트(230)를 이용하여 회전하되, 서로 반대방향으로 회전함으로써, 기판(20)의 이송이 가능하도록 하게 된다.

여기서 상기 상,하부 평탄롤러(210)(220)는 샤프트(230)에 압입 결합하여 상기 샤프트(230)의 회전시 이를 따라 회전되도록 하거나, 상기 샤프트(230)를 중심으로 자유 회전하도록 결합할 수 있으며, 이는 기판(20)을 제조하는 공정의 여건에 따라 선택하게 된다.

한편 상기 상,하부 평탄롤러(210)(220)는 각각 상부블록(240)과 하부블록(250)을 통해 그룹화되고, 또한 상기 상,하부블록(240)(250)에 선형방식으로 구동되는 리니어 가이드(260) 및 탄성체(270)가 설치되어 더미 영역(21)에 발생한 휨(Warpage) 정도에 따라 상기 상,하부 평탄롤러(210)(220)의 압력수준을 조절하기 위한 높이를 조절하게 된다.

상기 상,하부블록(240)(250)은 기판(20)의 제조공정상에 구비된 통상의 프레임(Frame)을 이용하거나 별도로 제작된 것을 사용하게 되며, 이러한 상,하부블록(240)(250)에 각각 다수의 상,하부 평탄롤러(210)(220)의 샤프트(230)를 체결함으로써, 그룹화가 가능하게 된다. 그리고 상기 상,하부블록(240)(250)의 양 사이드 안쪽에 통상의 리니어 가이드(260)를 설치하게 되며, 상기 리니어 가이드(260)를 제어하기 위한 제어부(261)를 하부블록(250)에 설치하여 운용하게 된다.

또한 상기 상,하부블록(240)(250)은 양 사이드에 각각 봉 형상의 설치대(271)를 외부로 돌출시켜 구비함으로써, 탄성체(270)인 코일스프링(Coil spring)의 양단을 걸어 고정하게 된다.

따라서 이러한 상,하부 평탄롤러(110)(120), 상,하부블록(240)(250), 리니어 가이드(260) 및 탄성체(270)를 포함하는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 휨 보정장치(200)는 기판이송장치(280)를 통해 상기 상,하부 평탄롤러(210)(220)의 사이로 진입된 기판(20)의 더미 영역(21)을 가압하여 탄성 한계 이상의 전단 응력(Shearing stress)을 연속적으로 가하여 소성(Plasticity) 시킴으로써, 상기 더미 영역(21)에 발생한 휨(Warpage)을 보정하게 된다.

이상 본 발명을 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 기판 휨 보정장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

10, 20 - 기판 11, 21 - 더미 영역
100, 200 - 기판 휨 보정장치 110, 210 - 상부 평탄롤러
120, 220 - 하부 평탄롤러 130, 230 - 샤프트
240 - 상부블록 250 - 하부블록
260 - 리니어 가이드 261 - 제어부
270 - 탄성체 271 - 설치대
280 - 기판이송장치

Claims

기판(Substrate)의 더미(Dummy) 영역을 연속적으로 가압하도록 상기 더미 영역의 상부에 배열되어 회전되는 상부 평탄롤러(Upper Flatten roller); 및
상기 더미 영역의 하부에 배열되어 상기 상부 평탄롤러와 반대방향으로 회전되는 하부 평탄롤러(Bottom Flatten roller);
를 포함하는 기판 휨 보정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 상,하부 평탄롤러는 서로 엇갈리게 배치된 것을 특징으로 하는 기판 휨 보정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 상,하부 평탄롤러는 테프론(Teflon) 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 휨 보정장치.
기판의 더미 영역을 연속적으로 가압하도록 상기 더미 영역의 상부에 배열된 상부 평탄롤러;
상기 상부 평탄롤러가 회전 가능하게 설치된 상부블록(Upper setting block);
상기 더미 영역의 하부에 배열된 하부 평탄롤러;
상기 상부블록의 하부에 배치되며, 하부 평탄롤러가 상부 평탄롤러와 반대방향으로 회전 가능하게 설치된 하부블록(Bottom setting block);
상기 상,하부블록에 설치된 리니어 가이드(Linear guide); 및
상기 상,하부블록을 연결하는 탄성체;
를 포함하는 기판 휨 보정장치.
청구항 4에 있어서,
상기 상,하부블록은 양 사이드에 탄성체 결합용 설치대가 구비된 것을 특징으로 하는 기판 휨 보정장치.
청구항 5에 있어서,
상기 탄성체는 코일스프링(Coil spring)인 것을 특징으로 하는 기판 휨 보정장치.
청구항 4에 있어서,
상기 상,하부 평탄롤러는 서로 엇갈리게 배치된 것을 특징으로 하는 기판 휨 보정장치.
청구항 5에 있어서,
상기 상,하부 평탄롤러는 테프론 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 휨 보정장치.