KR20180055674A - 전자 부품 실장 시스템 및 전자 부품 실장 방법 - Google Patents

전자 부품 실장 시스템 및 전자 부품 실장 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 형성된 전자 부품 접합용 전극에, 전자 부품에 형성된 범프를 중첩시켜 상기 전자 부품을 탑재하는 전자 부품 탑재 장치와, 상기 전자 부품을 탑재한 후의 기판을 가열하여 상기 범프를 상기 전극에 접합하는 리플로우 장치와, 상기 전자 부품 탑재 장치를 제어하는 제어 수단과, 상기 전자 부품 탑재 장치와 상기 리플로우 장치와의 사이에 설치되어 상기 전자 부품을 탑재한 후의 기판에 있어서의 상기 전극의 위치 및 상기 범프의 위치를 측정하는 X선 검사 장치를 포함하고, 상기 제어 수단은, 상기 X선 검사 장치가 측정한 상기 전극의 위치 및 상기 범프의 위치로부터 얻어지는 양자의 위치 어긋남을 저감하도록 상기 전자 부품 탑재 장치를 피드백 제어하는 전자 부품 실장 시스템을 제공한다.

Description

전자 부품 실장 시스템 및 전자 부품 실장 방법{An electronic device mounting system and method for mounting electronic device}
본 발명은 기판에 전자 부품을 실장하여 실장 기판을 제조하는 전자 부품 실장 시스템 및 전자 부품 실장 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전자 부품 실장 시스템(전자 부품 실장 방법)은, 기판에 형성된 전자 부품 접합용 전극 상에 전자 부품을 탑재하는 전자 부품 탑재 장치(전자 부품 탑재 공정)와, 전자 부품 탑재 후의 기판을 가열하여 전자 부품을 기판의 전극에 접합하는 리플로우 장치(리플로우 공정)를 포함하고, 또한 전자 부품 탑재 장치(전자 부품 탑재 공정)와 리플로우 장치(리플로우 공정) 사이에 검사 장치(검사 공정)를 설치하여 리플로우 전에 전자 부품이 적절히 기판에 탑재되어 있는지 여부를 검사하는 구성이 알려져 있다.
그러나, 지금까지의 검사는 단순한 외관 검사이고, 이 외관 검사에서는 전자 부품의 배면 측으로부터 전자 부품의 탑재 위치(정면)를 촬상하기 때문에, 정면에 범프가 형성된 전자 부품(이하 「범프 부품」이라고도 함)의 경우, 전극의 위치나 범프의 위치가 범프 부품의 배면의 그늘이 되어 이들의 위치를 직접 검사할 수 없었다. 즉, 종래 범프 부품에 대해서는 확실한 탑재 품질을 검사하지 못하고, 그 검사 결과를 탑재 품질의 유지 또는 향상에 충분히 이용할 수도 없었다.
공개특허공보 2005-0080442호는 부품 실장 기판의 검사를 수행하는 기술이 개시되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 범프 부품의 탑재 품질을 확실히 검사하고, 그 탑재 품질의 유지 또는 향상을 도모할 수 있는 전자 부품 실장 시스템 및 전자 부품 실장 방법을 제공하는 것을 주된 과제로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 형성된 전자 부품 접합용 전극에, 전자 부품에 형성된 범프를 중첩시켜 상기 전자 부품을 탑재하는 전자 부품 탑재 장치;와, 상기 전자 부품을 탑재한 후의 기판을 가열하여 상기 범프를 상기 전극에 접합하는 리플로우 장치;와, 상기 전자 부품 탑재 장치를 제어하는 제어 수단;과, 상기 전자 부품 탑재 장치와 상기 리플로우 장치와의 사이에 설치되어, 상기 전자 부품을 탑재한 후의 기판에 있어서의 상기 전극의 위치 및 상기 범프의 위치를 측정하는 X선 검사 장치를 포함하고, 상기 제어 수단은, 상기 X선 검사 장치가 측정한 상기 전극의 위치 및 상기 범프의 위치로부터 얻어지는 양자의 위치 어긋남을 저감하도록, 상기 전자 부품 탑재 장치를 피드백 제어하는 전자 부품 실장 시스템을 제공한다.
여기서, 상기 전자 부품 탑재 장치는, 상기 전자 부품의 공급부로부터 상기 전자 부품을 픽업하여 상기 기판의 전극에 탑재하는 노즐 부재;와, 상기 노즐 부재가 축선 주위에 회전 가능하게 장착된 탑재 헤드;와, 상기 탑재 헤드를 수평면 내에서 XY 방향으로 이동시키는 XY 이동 기구를 가지고, 상기 제어 수단은, 상기 위치 어긋남을 저감하기 위해 상기 전자 부품의 탑재 시의 상기 탑재 헤드의 XY 방향의 위치 보정량을 계산하고, 상기 위치 보정량이 상기 전자 부품의 탑재 시에 반영되도록 상기 전자 부품 탑재 장치를 피드백 제어할 수 있다.
여기서, 상기 제어 수단은, 상기 기판의 영역마다 및 상기 노즐 부재의 회전 각도마다 중 적어도 어느 하나의 관점에서 상기 위치 보정량을 계산할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판에 형성된 전자 부품 접합용 전극에, 전자 부품에 형성된 범프를 중첩시켜 상기 전자 부품을 탑재하는 전자 부품 탑재 공정;과, 상기 전자 부품을 탑재한 후의 기판을 가열하여 상기 범프를 상기 전극에 접합하는 리플로우 공정;과, 상기 전자 부품 탑재 공정과 상기 리플로우 공정과의 사이에, 상기 전자 부품을 탑재한 후의 기판에 있어서의 상기 전극의 위치 및 상기 범프의 위치를 X선 검사 장치에서 측정하는 X선 검사 공정;과, 상기 X선 검사 공정에서 측정한 상기 전극의 위치 및 상기 범프의 위치로부터 얻어지는 양자의 위치 어긋남을 저감하도록, 상기 전자 부품 탑재 공정을 피드백 제어하는 제어 공정을 포함하는 전자 부품 실장 방법을 제공한다.
여기서, 상기 전자 부품 탑재 공정에서는, 상기 전자 부품의 공급부로부터 상기 전자 부품을 픽업하여 상기 기판의 전극에 탑재하는 노즐 부재와, 상기 노즐 부재가 축선 주위에 회전 가능하게 장착된 탑재 헤드와, 상기 탑재 헤드를 수평면 내에서 XY 방향으로 이동시키는 XY 이동 기구를 갖는 전자 부품 탑재 장치를 사용할 수 있고, 상기 제어 공정에서는, 상기 위치 어긋남을 저감하기 위해 상기 전자 부품의 탑재 시의 상기 탑재 헤드의 XY 방향의 위치 보정량을 계산하고, 상기 위치 보정량이 상기 전자 부품의 탑재 시에 반영되도록 상기 전자 부품 탑재 장치를 피드백 제어할 수 있다.
여기서, 상기 제어 공정에서는, 상기 기판의 영역마다 및 상기 노즐 부재의 회전 각도마다 중 적어도 어느 하나의 관점에서 상기 위치 보정량을 계산할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 전자 부품 실장 시스템 및 전자 부품 실장 방법에 의하면, X선 검사의 활용에 의해 전극의 위치 및 범프의 위치를 측정하고, 양자의 위치 어긋남을 저감하도록, 전자 부품 탑재 장치(전자 부품 탑재 공정)를 피드백 제어하기 때문에, 범프 부품의 탑재 품질을 확실히 검사하고, 그 탑재 품질의 유지 또는 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태의 전자 부품 실장 시스템을 나타내는 시스템 구성도이다.
도 2는 도 1의 전자 부품 실장 시스템에 있어서의 전자 부품 탑재 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 3은 도 1의 전자 부품 실장 시스템에 있어서의 X선 검사 장치의 기능을 나타내는 개념도이다.
도 4는 노즐 부재의 회전 각도마다 보정량을 계산하고, 그 보정량에 따라 전자 부품 탑재 장치를 피드백 제어하는 요령을 나타내는 개념도이다.
도 5는 기판의 영역마다 보정량을 계산하고, 그 보정량에 따라 전자 부품 탑재 장치를 피드백 제어하는 요령을 나타내는 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용함으로써 중복 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태의 전자 부품 실장 시스템을 나타내는 시스템 구성도이다. 도 1을 참조하면, 전자 부품 실장 시스템은, 전자 부품 탑재 장치(1), X선 검사 장치(2), 리플로우 장치(3) 및 외관 검사 장치(4)의 각 장치를 연결하여 이루어지고, 각 장치는 통신 네트워크(5)에 의해 접속되어 있으며, 전자 부품 실장 시스템 전체는 제어 수단으로서의 관리 컴퓨터(6)에 의해 제어되는 구성을 가지고 있다.
이하, 각 장치의 구성, 기능을 설명하면서, 도 1의 전자 부품 실장 시스템에 의한 전자 부품 실장 방법을 설명하기로 한다.
전자 부품 탑재 장치(1)는 전자 부품 탑재 공정을 수행한다. 즉 전자 부품 탑재 장치(1)는, 기판에 형성된 전자 부품 접합용 전극에, 범프 부품의 정면에 형성된 범프를 중첩시켜 범프 부품을 탑재한다.
본 실시 형태에 있어서 전자 부품 탑재 장치(1)는, 도 2에 개념적으로 도시한 바와 같이, 탑재 헤드(1a)와, 이 탑재 헤드를 수평면 내에서 XY 방향으로 이동시키는 XY 이동 기구를 갖는다.
또한, 도 2에는 도시하지 않았지만 탑재 헤드(1a)에는 하나 또는 복수 라인의 노즐 부재가 그 축선 주위에 회전 가능하게 장착되어 있고, 이 노즐 부재에 의해 범프 부품의 공급부로부터 범프 부품을 픽업하여 기판의 전극에 탑재한다. 또한, 통상적으로 노즐 부재는 탑재 헤드에 회전 가능하게 장착되는 스핀들과, 이 스핀들의 선단에 착탈 가능하게 장착되는 노즐 본체를 포함하는데, 본 발명에서는 이를 총칭하여 노즐 부재라고 한다.
X선 검사 장치(2)는 X선 검사 공정을 수행하는데, X선 검사 장치(2)는 전자 부품 탑재 장치(1)와 리플로우 장치(3) 사이에 설치되고, 전자 부품을 탑재한 후의 기판에 있어서의 전극의 위치 및 범프의 위치를 측정한다.
본 실시 형태의 X선 검사 장치(2)의 기능을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
X선 검사 장치(2)는 도 3(a)에 도시한 바와 같이 기판(10)에 탑재된 범프 부품(11)의 배면 측으로부터 X선을 조사하여, 기판(10)에 형성되어 있는 전극(10a)의 위치 및 범프 부품(11)의 범프(11a)의 위치를 측정한다.
도 3(b)에는 전극(10a)의 위치의 측정 결과가 개념적으로 나타나 있고, 도 3(c)에는 범프(11a)의 측정 결과가 개념적으로 나타나 있고, 도 3(d)에는 도 3(b)와 도 3(c)을 중첩한 측정 결과를 개념적으로 나타내고 있다. 이와 같이 X선 검사 장치(2)에 의하면, 범프 부품(11)이 탑재된 기판(10)에 대해, 도 3(b) 및 도 3(c)에 도시한 바와 같이 전극(10a)의 위치 및 범프(11a)의 위치를 각각 개별적으로 측정할 수 있고, 또한 도 3(d)에 도시한 바와 같이 전극(10a)의 위치 및 범프(11a)의 위치를 동시에 측정할 수도 있다. 여기서, 도 3(a) 중의 부호 11b는 전극(10a)과 범프(11a)를 접합하기 위한 솔더, 플럭스 등을 포함하는 접합재이고, 미리 전자 부품 탑재 장치(1)의 전 공정에서 딥 처리 등에 의해 범프(11a)에 부착시킨 것이다.
관리 컴퓨터(6)는, X선 검사 장치(2)가 측정한 전극(10a)의 위치 및 범프(11a)의 위치로부터 얻어지는 양자(兩者)의 위치 어긋남(이하, 「위치 어긋남」이라 함)을 저감하도록, 전자 부품 탑재 장치(1)를 피드백 제어하는 제어 공정을 수행한다.
구체적으로는 본 실시 형태에 있어서 관리 컴퓨터(6)는, 상기 위치 어긋남을 저감하기 위해 전자 부품의 탑재 시의 탑재 헤드(1a)(도 2 참조)의 XY 방향의 위치 보정량(이하, 「보정량」이라 함)을 계산하고, 이 보정량이 전자 부품의 탑재 시에 반영되도록 전자 부품 탑재 장치(1)를 피드백 제어한다.
더 구체적으로는 관리 컴퓨터(6)는, 기판의 영역마다, 탑재 헤드(1a)에 회전 가능하게 장착된 노즐 부재의 회전 각도마다 등의 관점에서 상기 보정량을 계산할 수 있다. 이러한 보정량은 X선 검사 장치(2)가 측정한 상기 위치 어긋남의 정보(데이터)를 「기판의 영역마다」, 「노즐 부재의 회전 각도마다」라는 관점에서 소정의 수(예컨대, 바로 옆 100매의 기판에 대해) 만큼 통계적으로 처리함으로써 얻을 수 있다.
도 4에는 노즐 부재의 회전 각도마다 보정량을 계산하고, 그 보정량에 따라 전자 부품 탑재 장치(1)를 피드백 제어하는 요령을 개념적으로 나타내고 있다.
즉, 노즐 부재가 복수인 경우는 노즐 부재마다 그 노즐 부재의 회전 각도(예컨대, 0°, 90°, 180°, 270°)와 「위치 어긋남」을 관련지어 통계 처리를 실시하면, 도 4에 도시한 바와 같이, 노즐 부재의 회전 각도마다 「위치 어긋남」의 경향이 다른 경우가 있다(도 4는 하나의 노즐 부재에 대해 나타내고 있음).
예컨대, 노즐 부재의 축선이 연직 방향으로부터 어긋나 기울어져 있다면, 노즐 부재는 회전에 수반하여 이른바 전후좌우로 흔들리므로, 그 회전 각도마다 위치 어긋남의 경향이 다른 경우가 있다. 이 경우, 관리 컴퓨터(6)는 노즐 부재의 회전 각도마다 보정량(본 실시 형태에 있어서, 이 보정량은, 전자 부품 탑재시의 탑재 헤드의 XY 방향의 위치의 보정량이 됨)을 계산하고, 그 보정량이 전자 부품 탑재 시에 노즐 부재의 회전 각도마다 반영되도록 전자 부품 탑재 장치(1)를 피드백 제어한다. 그렇게 함으로써, 노즐 부재의 회전 각도마다의 「위치 어긋남」을 저감할 수 있다.
도 5에는 기판의 영역마다 보정량을 계산하고, 그 보정량에 따라 전자 부품 탑재 장치(1)를 피드백 제어하는 요령을 개념적으로 나타내고 있다.
즉, 기판을 가상적으로 복수의 영역 1, 2, 3, 4...으로 분할하고, 노즐 부재가 복수인 경우는 노즐 부재마다 기판의 영역과 「위치 어긋남」을 관련지어 통계 처리를 수행하면, 도 5에 도시한 바와 같이, 기판의 영역마다 「위치 어긋남」의 경향이 다른 경우가 있다.
예컨대, 도 2에 도시한 전자 부품 탑재 장치의 X방향 빔(1b)에 변형이나 휨이 있으면, 기판의 영역마다 「위치 어긋남」의 경향이 다른 경우가 있다(도 5는 하나의 노즐 부재에 대해 도시하고 있음). 이 경우, 관리 컴퓨터(6)는 그 노즐 부재에 대해 기판의 영역마다 보정량을 계산하고, 그 보정량이 전자 부품 탑재 시에 기판의 영역마다 반영되도록 전자 부품 탑재 장치(1)를 피드백 제어한다. 그렇게 함으로써, 기판의 전 영역에 대해 「위치 어긋남」을 저감하여 0에 근접시킬 수 있다.
그리고 도 4에 예시한 「노즐 부재의 회전 각도마다」의 보정량과 도 5에 예시한 「기판의 영역마다」의 보정량을 조합함으로써, 「노즐 부재의 회전 각도마다」 및 「기판의 영역마다」의 위치 어긋남이 모두 저감되고, 노즐 부재마다 위치 어긋남의 절대치를 0에 근접시킬 수 있다. 또한 전술한 바와 같이, 도 4 및 도 5는 하나의 노즐 부재에 대한 위치 어긋남의 경향을 나타내고 있고, 노즐 부재가 복수인 경우는 노즐 부재마다 도 4및 도 5와 같은 위치 어긋남의 경향이 얻어지고, 그 경우 노즐 부재마다 각 보정량을 계산하여 피드백 제어한다.
여기서, 관리 컴퓨터(6)는 위치 어긋남의 계속적 변화를 감시하고, 위치 어긋남이 계속적으로 증가하는 경향에 있을 때는 경보를 발표하게 할 수도 있고, 또한 위치 어긋남이 소정의 관리값을 넘었을 때도 경보를 발표하게 할 수 있다.
도 1로 돌아와, 리플로우 장치(3)는 전자 부품을 탑재한 후의 기판을 가열하여 전자 부품(범프 부품)의 범프를 기판의 전극에 접합한다. 그리고 외관 검사 장치(4)는 접합 후의 기판 상에서의 전자 부품(범프 부품)의 실장 상태를 검사한다. 이상과 같은 방법에 의해 실장 기판이 제조된다.
이상의 실시 형태의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의하면, X선 검사의 활용에 의해 전극의 위치 및 범프의 위치를 측정하고, 양자의 위치 어긋남을 저감하도록, 전자 부품 탑재 장치(전자 부품 탑재 공정)를 피드백 제어하므로, 범프 부품의 탑재 품질을 확실히 검사하고, 그 탑재 품질의 유지 또는 향상을 도모할 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 피드백 제어에 이용하는 보정량을, 「기판의 영역마다」, 「노즐 부재의 회전 각도마다」의 관점에서 계산하는 예를 나타냈지만, 예컨대 탑재 헤드가 복수인 경우, 「탑재 헤드마다」라는 다른 관점에서 보정량을 계산할 수도 있다.
본 발명의 일 측면들은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 전자 부품 실장 시스템을 생산하거나 전자 부품 실장 방법을 적용하는 산업에 적용될 수 있다.
1: 전자 부품 탑재 장치 2: X선 검사 장치
3: 리플로우 장치 4: 외관 검사 장치
5: 통신 네트워크 6: 관리 컴퓨터(제어 수단)
10: 기판 10a: 전극
11: 범프 부품 11a: 범프

Claims (6)

  1. 기판에 형성된 전자 부품 접합용 전극에, 전자 부품에 형성된 범프를 중첩시켜 상기 전자 부품을 탑재하는 전자 부품 탑재 장치;
    상기 전자 부품을 탑재한 후의 기판을 가열하여 상기 범프를 상기 전극에 접합하는 리플로우 장치;
    상기 전자 부품 탑재 장치를 제어하는 제어 수단; 및
    상기 전자 부품 탑재 장치와 상기 리플로우 장치와의 사이에 설치되어, 상기 전자 부품을 탑재한 후의 기판에 있어서의 상기 전극의 위치 및 상기 범프의 위치를 측정하는 X선 검사 장치를 포함하고,
    상기 제어 수단은, 상기 X선 검사 장치가 측정한 상기 전극의 위치 및 상기 범프의 위치로부터 얻어지는 양자의 위치 어긋남을 저감하도록, 상기 전자 부품 탑재 장치를 피드백 제어하는 전자 부품 실장 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자 부품 탑재 장치는,
    상기 전자 부품의 공급부로부터 상기 전자 부품을 픽업하여 상기 기판의 전극에 탑재하는 노즐 부재;
    상기 노즐 부재가 축선 주위에 회전 가능하게 장착된 탑재 헤드; 및
    상기 탑재 헤드를 수평면 내에서 XY 방향으로 이동시키는 XY 이동 기구를 가지고,
    상기 제어 수단은, 상기 위치 어긋남을 저감하기 위해 상기 전자 부품의 탑재 시의 상기 탑재 헤드의 XY 방향의 위치 보정량을 계산하고, 상기 위치 보정량이 상기 전자 부품의 탑재 시에 반영되도록 상기 전자 부품 탑재 장치를 피드백 제어하는 전자 부품 실장 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 기판의 영역마다 및 상기 노즐 부재의 회전 각도마다 중 적어도 어느 하나의 관점에서 상기 위치 보정량을 계산하는 전자 부품 실장 시스템.
  4. 기판에 형성된 전자 부품 접합용 전극에, 전자 부품에 형성된 범프를 중첩시켜 상기 전자 부품을 탑재하는 전자 부품 탑재 공정;
    상기 전자 부품을 탑재한 후의 기판을 가열하여 상기 범프를 상기 전극에 접합하는 리플로우 공정;
    상기 전자 부품 탑재 공정과 상기 리플로우 공정과의 사이에, 상기 전자 부품을 탑재한 후의 기판에 있어서의 상기 전극의 위치 및 상기 범프의 위치를 X선 검사 장치에서 측정하는 X선 검사 공정; 및
    상기 X선 검사 공정에서 측정한 상기 전극의 위치 및 상기 범프의 위치로부터 얻어지는 양자의 위치 어긋남을 저감하도록, 상기 전자 부품 탑재 공정을 피드백 제어하는 제어 공정을 포함하는 전자 부품 실장 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전자 부품 탑재 공정에서는, 상기 전자 부품의 공급부로부터 상기 전자 부품을 픽업하여 상기 기판의 전극에 탑재하는 노즐 부재와, 상기 노즐 부재가 축선 주위에 회전 가능하게 장착된 탑재 헤드와, 상기 탑재 헤드를 수평면 내에서 XY 방향으로 이동시키는 XY 이동 기구를 갖는 전자 부품 탑재 장치를 사용하고,
    상기 제어 공정에서는, 상기 위치 어긋남을 저감하기 위해 상기 전자 부품의 탑재 시의 상기 탑재 헤드의 XY 방향의 위치 보정량을 계산하고, 상기 위치 보정량이 상기 전자 부품의 탑재 시에 반영되도록 상기 전자 부품 탑재 장치를 피드백 제어하는 전자 부품 실장 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 공정에서는, 상기 기판의 영역마다 및 상기 노즐 부재의 회전 각도마다 중 적어도 어느 하나의 관점에서 상기 위치 보정량을 계산하는 전자 부품 실장 방법.
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