KR20150084093A

KR20150084093A - 도전성 볼 탑재 헤드

Info

Publication number: KR20150084093A
Application number: KR1020140003708A
Authority: KR
Inventors: 김국환; 코지 요시즈미
Original assignee: 미나미 가부시키가이샤
Priority date: 2014-01-13
Filing date: 2014-01-13
Publication date: 2015-07-22
Also published as: TWI536475B; TW201528394A; CN104779182A; KR101576722B1; CN104779182B

Abstract

본 발명은 도전성 볼 탑재 헤드에 관한 것으로, 기판에 형성된 마운팅 홈에 도전성 볼을 탑재하기 위한 도전성 볼 탑재 헤드에 있어서, 상기 도전성 볼이 상기 기판의 마운팅 홈에 탑재되기 위하여 대기하도록 내측에 중앙 챔버가 형성된 원통형의 헤드 본체; 상기 헤드 본체의 외경을 원주방향으로 감싸도록 형성되고, 상기 헤드 본체와의 사이에 압축 공기가 유입되는 내측 챔버와 그 내측 챔버의 하부로 압축 공기가 분사되는 내측 노즐이 형성되도록 상기 헤드 본체에 설치되는 내측 부재; 및 상기 헤드 본체의 중앙 챔버에 삽입되는 원통형의 캡부와, 상기 헤드 본체의 중앙 챔버에 수용된 상기 도전성 볼이 상기 캡부의 내측으로 이탈하는 것을 방지하면서 상기 내측 노즐에서 분사된 압축 공기가 상기 캡부의 내경을 통해 배출되는 것을 허용하도록 상기 캡부의 하면에 결합되는 망(mesh) 형태의 배출부를 구비하는 리테이너;를 포함하는 점에 특징이 있다.

Description

도전성 볼 탑재 헤드{Conductive Ball Mounting Head}

본 발명은 도전성 볼 탑재 헤드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판에 형성된 마운팅 홈에 도전성 볼을 탑재하여 기판의 전극과 연결될 다른 전기 장치와의 전기적 연결의 매개를 마련하는 도전성 볼 탑재 헤드에 관한 것이다.

LSI(Large Scale Integration), LCD(Liquid Crystal Display)를 비롯한 반도체 장치 등을 실장할 때 전기적인 접속을 위해서 납땜볼(solder ball)과 같은 도전성 볼을 이용하는 경우가 많다.

직경이 1mm 정도 이하인 미세한 입자 형태의 도전성 볼을 기판에 탑재하여 기판의 전기적 실장에 사용한다. 도 1을 참조하면, 기판(100) 위에 납땜용의 플럭스(17)가 스크린 인쇄되고, 마운팅 홈(101)이 형성된 마스크를 배치한 후 도전성 볼(102)을 마운팅 홈(101)에 삽입하는 방법으로 도전성 볼(102)을 마운팅 홈(101)에 탑재하였다. 이와 같은 구성 외에 기판 자체에 식각 등의 방법으로 마운팅 홈을 형성하고 이 마운팅 홈에 도전성 볼을 탑재하는 방법도 사용된다.

한국 공개특허공보 10-2007-0029764(2007. 3. 14) 등에 도전성 볼을 기판에 실장하기 위한 몇가지 구성이 개시되어 있다.

종래에는 '스퀴지(squeegee)'라 불리우는 구성을 이용하여 도전성 볼을 기판에 대해 이동시켜 마운팅 홈에 탑재하는 방법도 사용하였고, 원통 형태의 도전성 볼 탑재 헤드 내에 도전성 볼을 수용시킨 후 공기의 흐름에 의해 도전성 볼을 도전성 볼 탑재 헤드 내부를 이동시켜서 마운팅 홈에 탑재하는 방법도 사용되었다.

이와 같은 종래의 도전성 볼 탑재 장치는 도전성 볼을 기판에 탑재하는 과정에서 도전성 볼을 손상시키는 경우가 종종 발생하였다. 스퀴지로 도전성 볼을 밀어내는 과정에서 도전성 볼이 손상되기도 하고, 스퀴지 등과의 마찰로 인한 오염이 발생하기도 하였다. 이로 인해 마운팅 홈에 탑재되지 않고 남은 도전성 볼은 오염으로 인해 재사용하지 못하고 폐기하는 문제가 발생하였다. 또한, 도전성 볼 탑재 헤드 내부에서 도전성 볼이 튀어 다니다가 도전성 볼 탑재 헤드 내벽에 충돌하여 그 충격에 의해 볼 표면이 산화 되거나, 손상되기도 하였다. 이와 같이 손상된 도전성 볼이 기판에 탑재되는 경우 그 도전성 볼에 의한 전기적 연결이 정상적으로 이루어지지 않아 기판 자체의 불량을 초래하거나 기판의 사용 수명을 단축시키는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 도전성 볼의 손상을 방지하면서 기판의 마운팅 홈에 도전성 볼을 탑재할 수 있는 구조를 가진 도전성 볼 탑재 헤드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 본 발명의 도전성 볼 탑재 헤드는, 기판에 형성된 마운팅 홈에 도전성 볼을 탑재하기 위한 도전성 볼 탑재 헤드에 있어서, 상기 도전성 볼이 상기 기판의 마운팅 홈에 탑재되기 위하여 대기하도록 내측에 중앙 챔버가 형성된 원통형의 헤드 본체; 상기 헤드 본체의 외경을 원주방향으로 감싸도록 형성되고, 상기 헤드 본체와의 사이에 압축 공기가 유입되는 내측 챔버와 그 내측 챔버의 하부로 압축 공기가 분사되는 내측 노즐이 형성되도록 상기 헤드 본체에 설치되는 내측 부재; 및 상기 헤드 본체의 중앙 챔버에 삽입되는 원통형의 캡부와, 상기 헤드 본체의 중앙 챔버에 수용된 상기 도전성 볼이 상기 캡부의 내측으로 이탈하는 것을 방지하면서 상기 내측 노즐에서 분사된 압축 공기가 상기 캡부의 내경을 통해 배출되는 것을 허용하도록 상기 캡부의 하면에 결합되는 망(mesh) 형태의 배출부를 구비하는 리테이너;를 포함하는 점에 특징이 있다.

본 발명의 도전성 볼 탑재 헤드는, 도전성 볼의 손상과 산화를 최소화하면서 기판의 마운팅 홈에 도선성 볼을 빠르게 탑재할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 도전성 볼 탑재 헤드를 이용하여 도전성 볼을 기판에 탑재하는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도전성 볼 탑재 헤드의 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 도전성 볼 탑재 헤드의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 도전성 볼 탑재 헤드의 리테이너의 대한 사시도이다.
도 5 및 도 6은 도 3에 도시된 도전성 볼 탑재 헤드의 가이드 부재의 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도전성 볼 탑재 헤드의 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 도전성 볼 탑재 헤드를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도전성 볼 탑재 헤드의 평면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 도전성 볼 탑재 헤드의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예의 도전성 볼 탑재 헤드는 헤드 본체(10)와 내측 부재(20)와 외측 부재(30)와 리테이너(40)를 포함하여 이루어진다.

헤드 본체(10)는 원통형으로 형성되고 상측에 내측 부재(20) 및 외측 부재(30)와 결합되기 위한 플렌지가 형성된다. 헤드 본체(10)의 원통형 부재 내측에는 중앙 챔버(11)가 형성된다. 기판(100)에 탑재되기 위한 도전성 볼(102)이 중앙 챔버(11)로 공급되어 대기하게 된다.

헤드 본체(10)의 외측에는 내측 부재(20)가 씌워진다. 내측 부재(20)는 원통형으로 형성되어 헤드 본체(10)의 외경을 원주방향으로 감싸도록 형성된다. 도 3을 참조하면, 헤드 본체(10)의 외경과 내측 부재(20)의 내경 사이에는 내측 챔버(21)가 형성된다. 내측 챔버(21)의 상부로부터 압축 공기가 유입되어 내측 챔버(21)의 하부로 분사된다. 내측 챔버(21)의 하측에는 내측 챔버(21)보다 유로가 좁게 형성된 내측 노즐(22)이 형성된다. 내측 노즐(22)은 내측 부재(20)의 내측 하방으로 45°경사지는 방향으로 연장되도록 형성된다.

내측 부재(20)의 외측에는 외측 부재(30)가 씌워진다. 외측 부재(30)는 원통형으로 형성되어 내측 부재(20)의 외경을 원주방향으로 감싸도록 형성된다. 도 3을 참조하면, 내측 부재(20)의 외경과 외측 부재(30)의 내경 사이에는 외측 챔버(31)가 형성된다. 외측 챔버(31)의 상부로부터 압축 공기가 유입되어 외측 챔버(31)의 하부로 분사된다. 외측 챔버(31)의 하측에는 외측 챔버(31)보다 유로가 좁게 형성된 외측 노즐(32)이 형성된다. 외측 노즐(32)은 외측 부재(30)의 내측 하방으로 45 ° 경사지는 방향으로 연장되도록 형성된다.

도 4를 참조하면 리테이너(40)는 캡부(41)와 배출부(42)를 구비한다. 캡부(41)는 원통형으로 형성되고 헤드 본체(10)의 중앙 챔버(11)에 삽입된다. 배출부(42)는 망(mesh) 형태로 형성되어 캡부(41)의 하면에 결합된다. 내측 노즐(22)과 외측 노즐(32)을 통해 중앙 챔버(11)의 내부로 유입된 공기가 망 형태의 배출부(42)를 통해 캡부(41)의 내경으로 배출된다. 중앙 챔버(11)에 수용된 도전성 볼들(102)은 배출부(42)에 걸려서 외부로 이탈하는 것이 방지되고 중앙 챔버(11) 내부에 모여 있게 된다. 배출부(42)는 합성수지 재질로 형성될 수도 있고 스테인리스 스틸 재질로 형성될 수도 있다. 배출부(42)가 스테인레스 스틸 재질로 형성되는 경우에는 테플론과 같은 합성수지 재질로 코팅하여 사용하는 것도 가능하다.

도 3, 도 5 및 도 6을 참조하면, 내측 노즐(22)에는 가이드 부재(50)가 설치된다. 가이드 부재(50)는 내측 노즐(22)에서 분사되는 압축 공기의 분사 방향을 가이드하는 역할을 한다. 가이드 부재(50)는 복수의 가이드 핀(51)을 구비한다. 가이드 핀(51)들은 내측 노즐(22)의 연장방향에 대해 원주방향을 따라 경사지도록 형성된다. 본 실시예의 경우 도 6에 도시한 것과 같이 가이드 핀(51)들은 내측 노즐(22)의 연장 방향에 대해 반시계 방향으로 30°(b) 경사지도록 형성된다. 가이드 부재(50)의 가이드 핀(51)에 의해 내측 노즐(22)에서 분사되는 압축 공기는 원주방향으로 경사지게 가이드 된다. 즉, 내측 노즐(22)에서 분사되는 압축 공기는 반시계 방향으로 회전하면서 중앙 챔버(11)로 유입된다.

중앙 챔버(11)의 리테이너(40) 하부에 도전성 볼(102)을 공급하기 위한 볼 공급관(61)은 리테이너(40)에 설치될 수도 있고, 헤드 본체(10)에 설치될 수도 있다. 도 2 내지 도 4에 도시한 것과 같이 볼 공급관(61)이 캡부(41)의 측벽에 설치되는 경우에는 도전성 볼(102)들이 헤드 본체(10)의 내경과 캡부(41)의 외경 사이의 공간을 경유하여 배출부(42)의 하부 공간으로 흘러 들어가도록 볼 공급관(61)이 캡부(41)에 배치된다.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 도전성 볼 탑재 헤드의 작용에 대해 설명한다.

먼저, 본 실시예의 도전성 볼 탑재 헤드를 도전성 볼(102)을 마운팅하기 위한 기판(100) 위에 배치시킨다. 이와 같은 상태에서 내측 챔버(21)와 외측 챔버(31)에 각각 압축 공기를 공급한다. 내측 챔버(21)와 외측 챔버(31)에 공급된 압축 공기는 각각 내측 노즐(22)과 외측 노즐(32)을 경유하여 헤드 본체(10)의 하면과 기판(100) 사이의 공간으로 분사된다. 이때, 상술한 바와 같이 내측 노즐(22)과 외측 노즐(32)은 각각 반경 방향으로 경사지도록 형성되어 있으므로, 내측 노즐(22)과 외측 노즐(32)에서 분사된 압축 공기는 중앙 챔버(11)로 흐르게 된다. 이와 같이 내측 노즐(22) 및 외측 노즐(32)로부터 중앙 챔버(11)의 중심부를 향해 공기의 빠른 흐름이 형성되면, 베르누이 효과에 의해 헤드 본체(10) 외측의 공기도 헤드 본체(10)와 기판(100)이 마주하는 면 사이의 유로를 통해 중앙 챔버(11) 내부로 흐르게 된다. 즉, 내측 노즐(22)과 외측 노즐(32)에서 분사되는 압축 공기의 흐름에 의해 헤드 본체(10) 외부에서 헤드 본체(10) 내부의 중앙 챔버(11)로의 공기의 흐름이 유도되는 것이다. 특히, 내측 노즐(22)과 외측 노즐(32)의 이중 구조에 의해 압축 공기를 중앙 챔버(11)로 분사함으로써, 헤드 본체(10) 외부 공기가 중앙 챔버(11) 내부로 흐르는 효과를 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

한편, 내측 노즐(22)에 설치된 가이드 부재(50)의 작용에 의해 내측 노즐(22)에서 분사되는 공기는 반시계 방향으로 회전하면서 중앙 챔버(11)로 유입된다. 결과적으로 중앙 챔버(11) 내부에서 공기는 나선형으로 중심부를 향해 흐르게 된다.

이와 같이 중앙 챔버(11)로 유입된 공기는 리테이너(40)의 배출부(42)를 통과하여 헤드 본체(10) 외부로 배출된다.

이와 같은 상태에서 볼 공급관(61)을 통해 도전성 볼(102)을 배출부(42) 하측의 중앙 챔버(11)로 공급한다. 중앙 챔버(11) 내부의 공기의 흐름으로 인해 도전성 볼(102)들은 중앙 챔버(11) 외측에서 내측을 향해 나선형을 그리면서 이동하게 된다. 도전성 볼(102)들은 공기의 흐름에 따라 움직이다가 기판(100)에 형성된 마운팅 홈에 각각 탑재된다.

리테이너(40)의 캡부(41)가 헤드 본체(10)의 중앙 챔버(11)에 삽입되고 그 하면에 배출부(42)가 결합되므로 도전성 볼(102)들은 중앙 챔버(11)에서도 하측 부분에만 머물게 된다. 즉, 리테이너(40)의 구조로 인해 배출부(42)와 기판(100) 사이에서 도전성 볼(102)이 수용될 수 있는 공간이 종래에 비해 대폭 줄어들게 되는 것이다. 이와 같이 좁은 공간에 수용되는 도전성 볼(102)의 밀도가 높아지므로 도전성 볼(102)들이 기판(100)의 마운팅 홈에 탑재될 확률이 비약적으로 상승하게 된다. 결과적으로 도전성 볼(102)을 기판(100)에 마운팅하는 작업의 속도가 향상되는 장점이 있다.

또한, 리테이너(40)의 배출부(42)로 인해 도전성 볼(102)이 수용되는 공간의 높이가 대폭 낮아지면서 도전성 볼(102)이 수용되는 공간에 노출되는 헤드 본체(10) 내벽의 면적이 대폭 감소하게 된다. 이로 인해 도전성 볼(102)이 헤드 본체(10) 내벽에 충돌하는 회수가 감소하게 되고 도전성 볼(102)이 손상되는 비율이 대폭 감소하게 된다.

상술한 바와 같이 배출부(42)를 합성수지 재질로 형성하거나 배출부(42)를 금속 재질로 형성하되 합성수지 코팅을 하면, 도전성 볼(102)의 손상을 더욱 방지할 수 있다.

헤드 본체(10) 내벽면도 합성수지 재질로 코팅하면, 도전성 볼(102)이 합성수지 내벽면에 충돌하는 경우의 충격량을 감소시켜 도전성 볼(102)의 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명에 따른 도전성 볼 탑재 헤드에 대해 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나 본 발명이 범위가 앞에서 설명하고 도시한 경우로 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 경우에 따라서는 외측 부재(30)와 외측 챔버(31) 및 외측 노즐(32)을 구비하지 않는 도전성 볼 탑재 헤드를 구성하는 것도 가능하다. 이 경우 내측 챔버(21) 및 내측 노즐(22)에 의하여 공기의 흐름이 형성된다.

또한, 가이드 부재(50)의 구조 및 형상은 도 5 및 도 6에 도시한 구조 외에 다른 다양한 구조가 가능하다.

또한, 도전성 볼(102)을 공급하는 볼 공급관(62)을 도 7에 도시한 것과 같이 리테이너(40)의 캡부(41) 하측에 배치하여 배출부(42) 하측으로 직접 공급되도록 구성하는 것도 가능하다.

10: 헤드 본체 20: 내측 부재
21: 내측 챔버 22: 내측 노즐
30: 외측 부재 31: 외측 챔버
32: 외측 노즐 40: 리테이너
41: 캡부 42: 배출부
50: 가이드 부재 51: 가이드 핀
61, 62: 볼 공급관 11: 중앙 챔버

Claims

기판에 형성된 마운팅 홈에 도전성 볼을 탑재하기 위한 도전성 볼 탑재 헤드에 있어서,
상기 도전성 볼이 상기 기판의 마운팅 홈에 탑재되기 위하여 대기하도록 내측에 중앙 챔버가 형성된 원통형의 헤드 본체;
상기 헤드 본체의 외경을 원주방향으로 감싸도록 형성되고, 상기 헤드 본체와의 사이에 압축 공기가 유입되는 내측 챔버와 그 내측 챔버의 하부로 압축 공기가 분사되는 내측 노즐이 형성되도록 상기 헤드 본체에 설치되는 내측 부재; 및
상기 헤드 본체의 중앙 챔버에 삽입되는 원통형의 캡부와, 상기 헤드 본체의 중앙 챔버에 수용된 상기 도전성 볼이 상기 캡부의 내측으로 이탈하는 것을 방지하면서 상기 내측 노즐에서 분사된 압축 공기가 상기 캡부의 내경을 통해 배출되는 것을 허용하도록 상기 캡부의 하면에 결합되는 망(mesh) 형태의 배출부를 구비하는 리테이너;를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 볼 탑재 헤드.
제1항에 있어서,
상기 내측 부재의 외경을 원주방향으로 감싸도록 형성되고, 상기 내측 부재와의 사이에 압축 공기가 유입되는 외측 챔버와 그 외측 챔버의 하부로 압축 공기가 분사되는 외측 노즐이 형성되도록 상기 상기 헤드 본체에 설치되는 외측 부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 볼 탑재 헤드.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 내측 노즐은, 상기 내측 부재의 내측 하방으로 45° 경사진 방향으로 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 도전성 볼 탑재 헤드.
제2항에 있어서,
상기 내측 노즐은, 상기 내측 부재의 내측 하방으로 45° 경사진 방향으로 연장되도록 형성되고,
상기 외측 노즐은, 상기 외측 부재의 내측 하방으로 45° 경사진 방향으로 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 도전성 볼 탑재 헤드.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 내측 노즐에 설치되고, 상기 내측 노즐에서 분사되는 압축 공기가 회전하면서 상기 헤드 본체의 중앙 챔버로 유입되도록 상기 내측 노즐 내의 압축 공기의 흐름을 원주방향으로 경사지게 가이드하는 가이드 부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 볼 탑재 헤드.
제5항에 있어서,
상기 가이드 부재는, 내측 노즐의 연장방향에 대해 원주방향을 따라 경사지도록 형성된 복수의 가이드 핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 도전성 볼 탑재 헤드.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 리테이너의 배출부는 합성수지 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 도전성 볼 탑재 헤드.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 리테이너의 배출부는 금속 메시에 합성수지가 코팅되어 형성되는 것을 특징으로 하는 도전성 볼 탑재 헤드.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 헤드 본체의 중앙 챔버 내벽면에는 합성수지가 코팅되는 것을 특징으로 하는 도전성 볼 탑재 헤드.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 도전성 볼을 공급하기 위한 볼 공급관이 상기 리테이너에 설치되는 것을 특징으로 하는 도전성 볼 탑재 헤드.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 헤드 본체의 내경과 상기 리테이너의 외경 사이로 상기 도전성 볼을 공급할 수 있도록 상기 도전성 볼을 공급하기 위한 볼 공급관이 상기 헤드 본체에 설치되는 것을 특징으로 하는 도전성 볼 탑재 헤드.