WO2017047838A1 - 솔더볼 적용 장치 - Google Patents

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WO2017047838A1
WO2017047838A1 PCT/KR2015/009705 KR2015009705W WO2017047838A1 WO 2017047838 A1 WO2017047838 A1 WO 2017047838A1 KR 2015009705 W KR2015009705 W KR 2015009705W WO 2017047838 A1 WO2017047838 A1 WO 2017047838A1
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solder ball
nozzle tip
laser
irradiated
solder
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PCT/KR2015/009705
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최병찬
강기석
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최병찬
강기석
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    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
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    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341—Surface mounted components
    • H05K3/3431—Leadless components
    • H05K3/3436—Leadless components having an array of bottom contacts, e.g. pad grid array or ball grid array components

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a solder ball application device.
  • miniaturization and thinning of electronic devices are progressing rapidly.
  • miniaturization and thinning are required for electronic components such as semiconductor devices mounted in such electronic devices.
  • Increasing densities of electronic components have increased the number of connecting terminals.
  • This mounting method is a method of mounting a solder ball on an electrode provided on a substrate of an electronic component, and then directly bonding the solder ball to an electrode of a mounting substrate.
  • the solder ball should be mounted on the substrate of the electronic component.
  • a method of applying a flux on the electrodes of the substrate on which the solder balls are mounted and placing the solder balls on the flux, followed by heating and melting the solder balls and bonding them to the electrodes is common. Used as
  • solder ball mounting method a solder ball may not be mounted efficiently, and a defect may arise in the mounting process of an electronic component. Therefore, a problem may occur in the connection between the electronic component and the board, which may affect the error of the entire equipment.
  • Embodiments of the present invention to provide a solder ball applying apparatus that provides a solder ball to the substrate efficiently.
  • embodiments of the present invention to provide a solder ball application device that can be applied to the substrate effectively solder ball even in a simple nozzle shape in the solder ball application device.
  • embodiments of the present invention to provide a solder ball applying apparatus that can stabilize the position of the solder ball supplied into the nozzle.
  • the storage unit for storing one or more solder balls;
  • a nozzle portion having a nozzle tip for applying the solder ball to the substrate, the nozzle tip comprising: a first member formed of a material opaque to the laser; And a second member formed of a transparent material with respect to the laser.
  • the laser may be irradiated from the outside of the second member toward the inside of the second member.
  • the nozzle tip may be irradiated downwardly with respect to the central axis of the nozzle tip.
  • the first member may be formed of stainless steel.
  • the second member may be formed of quartz or fused silica.
  • the laser may be irradiated from one side with respect to the solder ball.
  • the laser can be irradiated on both sides of the solder ball.
  • the nozzle tip is located in the center, the central member through which the laser beam irradiated to the solder ball passes; And an outer member formed around the central member, and the outer member may have a negative pressure for maintaining the solder ball at an end portion of the nozzle tip.
  • the outer member may include: a first part adjacent to the solder ball and formed to be inclined downward toward a central axis of the nozzle tip; And a second part formed on an upper side of the first part and formed in a vertical direction.
  • the outer member may be formed in a direction perpendicular to the substrate.
  • the outer member may include a contact portion contacting the solder ball, and the contact portion may be formed to correspond to the curved surface of the solder ball.
  • the outer member may be partitioned by the partition member.
  • the partition member may be two.
  • the partition member may be four.
  • a positive pressure may be formed on the outer member.
  • a positive pressure may be formed on the central member.
  • It may further include a supply unit for supplying each of the solder ball stored in the storage to the nozzle tip side.
  • It may further include a transfer unit for transferring the nozzle tip.
  • the laser for melting the solder ball is irradiated from the outside of the nozzle tip, it is possible to efficiently apply the solder ball to the substrate.
  • a transparent member for transmitting a laser for melting the solder ball is applied to the nozzle tip, it is possible to effectively melt the solder ball to be applied to the substrate.
  • the negative pressure is formed on the nozzle tip to form an outer member for adsorbing the solder ball, it is possible to efficiently apply the solder ball to the substrate.
  • FIG. 1 is a view showing a solder ball applying apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing a solder ball applying apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a nozzle tip according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a cross-sectional view showing a nozzle tip according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a nozzle tip according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a nozzle tip according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a horizontal cross-sectional view of the nozzle tip according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a horizontal cross-sectional view of the nozzle tip according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view showing a solder ball applying apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the solder ball applying apparatus 10 may include a storage unit 11, a transfer unit 12, a supply unit 13, and a nozzle unit 14.
  • the storage unit 11 may store one or more solder balls 5 therein.
  • the solder ball 5 is formed in a substantially spherical shape and may be made of lead and melted by laser irradiation.
  • the solder ball 5 can be used to attach electronic components and electrical components to the substrate.
  • the transfer unit 12 may sequentially transfer the solder balls 5 stored in the storage unit 11 to the nozzle unit 14 side.
  • the transfer part 12 may be formed in a disk shape to facilitate the transfer of the solder ball 5.
  • Each solder ball 5 transferred through the transfer unit 12 may be supplied to the nozzle unit 14 through the supply unit 13.
  • the upper side of the supply part 13 is in contact with the conveying part 12, and the solder ball 5 transferred through the conveying part 12 may be supplied toward the nozzle part 14 along the supply part 13 by gravity.
  • the solder ball 5 may be supplied toward the nozzle unit 14 by the transfer auxiliary gas provided from the upper side to the lower side of the supply unit 13.
  • the solder ball 5 may be supplied to the nozzle unit 14 at an appropriate speed by adjusting the pressure of the transport auxiliary gas provided to the supply unit 13.
  • the solder ball 5 supplied to the nozzle unit 14 moves downward along the inner surface of the nozzle unit 14, and may eventually reach the nozzle tip 100.
  • the nozzle tip 100 moves to the position where the solder ball 5 is to be applied, and the solder ball 5 reaching the nozzle tip 100 may be applied to the substrate.
  • the solder ball application device 10 shown in FIG. 1 may be referred to as an insert and place method.
  • FIG 2 is a cross-sectional view showing a solder ball application device 10 ′ according to another embodiment of the present invention.
  • the solder ball application device 10 ′ may include a nozzle tip 100 and a transfer part 20.
  • the transfer unit 20 may serve to transfer the nozzle tip 100 to a desired position.
  • the transfer part 20 may be connected to the nozzle tip 100 at a lower side thereof.
  • the transfer unit 20 may include a power means for transfer therein or transfer the nozzle tip 100 using an external power means.
  • the nozzle tip 100 may pick up the solder balls 5 positioned at predetermined positions, move the substrate 15 with the solder balls 5 at one end thereof, and apply the solder balls 5 to the substrate 15. have. As such, the movement of the nozzle tip 100 between the predetermined position and the substrate 15 may be performed by the transfer unit 20.
  • a plurality of solder balls 5 may be located at a predetermined position, and the nozzle tip 100 may pick up one of the plurality of solder balls 5.
  • the shape of the nozzle tip 100 may be the same as the solder ball applying apparatus 10 shown in FIG. 1.
  • the solder ball application device 10 ′ shown in FIG. 2 may be referred to as a pick and place method.
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing the nozzle tip 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the nozzle tip 100 may include a first member 110 and a second member 120.
  • the first member 110 may be formed of a material through which the laser beam L, which is used to melt a part of the solder ball 5, may not transmit
  • the second member 120 may be formed of a material through which the laser laser beam L transmits.
  • the first member 110 may be formed of stainless steel
  • the second member 120 may be formed of quartz or fused silica.
  • quartz is composed of SiO 2 of high purity, so that the content of impurities is very small, and the stability is high at high temperatures.
  • the coefficient of thermal expansion is very small, it has high heat resistance. Therefore, it may be suitable for use in the second member 120 through which the laser L is transmitted.
  • the second member 120 may be formed by directly processing quartz, or may be formed by melting quartz and transforming it into fused silica and then solidifying it.
  • the first member 110 may correspond to an upper portion of the nozzle tip 100, and the second member 120 may be positioned below the first member 110.
  • the laser irradiation part (not provided) is disposed outside the second member 120.
  • the laser L is irradiated, and the irradiated laser L may reach the solder ball 5 located in the second member 120.
  • the solder ball 5 located in the second member 120 may be partially melted by the laser L and applied to the substrate. Therefore, instead of supplying gas or the like separately to separate the solder ball 5 from the nozzle tip 100, the solder ball 5 naturally flows from the nozzle tip 100 only by melting the solder ball 5 with the laser L. It can be removed and applied to the substrate.
  • a separate auxiliary gas may be supplied to separate the solder ball 5 from the nozzle tip 100.
  • the laser L may be irradiated downwardly with respect to the central axis of the nozzle tip 100.
  • the laser (L) can be irradiated on both sides with respect to the solder ball (5).
  • the solder balls 5 can be effectively melted by the laser L.
  • FIG 4 is a cross-sectional view showing the nozzle tip 100a according to another embodiment of the present invention.
  • the nozzle tip 100a may include a first member 110 and a second member 120.
  • the first member 110 may be formed of a material through which the laser beam L, which is used to melt a part of the solder ball 5, may not transmit
  • the second member 120 may be formed of a material through which the laser laser beam L transmits.
  • the first member 110 may be formed of stainless steel
  • the second member 120 may be formed of quartz.
  • quartz is composed of SiO 2 of high purity, so that the content of impurities is very small, and the stability is high at high temperatures.
  • the coefficient of thermal expansion is very small, it has high heat resistance. Therefore, it may be suitable for use in the second member 120 through which the laser L is transmitted.
  • the second member 120 may be formed by directly processing quartz, or may be formed by melting quartz and transforming it into fused silica and then solidifying it.
  • the first member 110 may correspond to an upper portion of the nozzle tip 100a, and the second member 120 may be positioned below the first member 110.
  • the laser irradiation part (not provided) is disposed outside the second member 120.
  • the laser L is irradiated, and the irradiated laser L may reach the solder ball 5 located in the second member 120.
  • the solder ball 5 located in the second member 120 may be partially melted by the laser L and applied to the substrate. Therefore, instead of supplying gas or the like separately to separate the solder ball 5 from the nozzle tip 100a, the solder ball 5 naturally flows from the nozzle tip 100a only by melting the solder ball 5 with the laser L. It can be removed and applied to the substrate.
  • the laser L may be irradiated downwardly with respect to the central axis of the nozzle tip 100a.
  • the laser (L) can be irradiated from one side with respect to the solder ball (5). While the laser L is irradiated from both sides with respect to the solder ball 5 in the previous embodiment, the laser L can be irradiated with one side with respect to the solder ball 5 in this embodiment. According to this embodiment, the number of laser irradiation apparatuses can be reduced, so that the unit cost of the entire apparatus can be reduced. In addition, it is possible to increase the operational reliability of the device by simplifying the structure of the laser irradiation device to simplify the structure of the entire device.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a nozzle tip 100 according to another embodiment of the present invention.
  • the nozzle tip 100 may include a central member 110 ′ positioned at the center thereof and an outer member 120 ′ formed around the central member 110 ′.
  • the central member 110 ′ may be a passage through which the solder ball 5 passes and may serve as a passage through which a laser for melting a portion of the solder ball 5 is irradiated.
  • the outer member 120 ′ is a solder ball (5) when the solder ball 5 is picked up at the end of the nozzle tip 100 or the solder ball 5 is lowered through the central member 110 ′ to reach the end of the nozzle tip 100. 5) may serve to be maintained at the end of the nozzle tip (100).
  • the outer member 120 ′ may allow the solder ball 5 to be adsorbed to the end of the nozzle tip 100 by forming a negative pressure therein. Specifically, when the contact portion 150, which is an end of the nozzle tip 100, comes into contact with the solder ball 5 to pick up the solder ball 5, the outer member 120 ′ forms negative pressure therein to form the solder ball 5. It can adsorb. This may be maintained until just before the solder ball 5 is applied to the substrate 15.
  • the laser L may be irradiated onto the solder ball 5 through the central member 110 ′.
  • the laser L When the laser L is irradiated, a part of the solder ball 5 may be melted.
  • the positive pressure may be formed in the central member 110 ′ or may be formed in the outer member 120 ′.
  • the outer member 120 may be formed of the first part 120-1 and the second part 120-2.
  • the first part 120-1 is a portion adjacent to the solder ball 5 and may be inclined downward toward the central axis of the nozzle tip 100.
  • the second part 120-2 may be formed on the upper side of the first part 120-1 and may be formed in a direction perpendicular to the substrate 15.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a nozzle tip 100a according to another embodiment of the present invention.
  • the nozzle tip 100a may include a central member 130 positioned at the center thereof and an outer member 140 formed around the central member 130 as in the previous embodiment.
  • the central member 130 may serve as a passage through which the solder ball 5 passes, and a path through which a laser for melting a portion of the solder ball 5 is irradiated.
  • the outer member 140 is the solder ball 5 when the solder ball 5 is picked up at the end of the nozzle tip 100a or the solder ball 5 is lowered through the central member 110 'to reach the end of the nozzle tip 100a. ) May be maintained at the end of the nozzle tip (100a).
  • the nozzle tip 100a according to the present embodiment is similar to the nozzle tip 100 in the previous embodiment, but there is a difference in the shape of the outer member 140. That is, the outer member 140 according to the present embodiment may be integrally formed and may be formed in a direction perpendicular to the substrate 15. By this structure, the shape of the nozzle tip 100a can be simplified, and manufacture of the nozzle tip 100a can be made easy.
  • Both the nozzle tip 100 shown in FIG. 5 and the nozzle tip 100a shown in FIG. 6 may be formed such that contact portions 150 and 160 contacting the solder ball 5 correspond to the curved surface of the solder ball 5. Accordingly, the solder balls 5 may be effectively adsorbed to the contact portions 150 and 160.
  • FIG. 7 is a horizontal cross-sectional view of the nozzle tip 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the outer member 120 ′ of the nozzle tip 100 may be partitioned into a plurality of parts by the partition member 121.
  • the negative pressure is more effectively formed and easier to maintain the negative pressure than when the negative pressure is formed for the entire outer member 120'. Can be.
  • two partition members 121 may be inserted.
  • the partition member 121 may be symmetrically disposed about the central axis of the nozzle tip 100.
  • FIG 8 is a horizontal sectional view of the nozzle tip 100b according to another embodiment of the present invention.
  • the number of the partition members 121a disposed on the outer member 120a of the nozzle tip 100 may be four unlike the previous embodiment.
  • the outer member 121a can be divided into more parts to reduce the cross-sectional area of each part. Accordingly, the negative pressure can be effectively formed and the maintenance of the negative pressure can be facilitated.
  • partition members 121 and 121a are illustrated, but the present invention is not limited thereto.
  • the number of partition members 121 and 121a may be changed according to circumstances and conditions. Do.
  • 100, 100a, 100b nozzle tip

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

솔더볼 적용 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나 이상의 솔더볼을 보관하는 보관부; 상기 보관부에 보관된 상기 솔더볼 각각을 순차적으로 이송하는 이송부; 상기 이송부를 통해 이송된 하나의 솔더볼을 공급하는 공급부; 및 상기 공급부를 통해 공급된 상기 솔더볼을 기재에 적용하는 노즐 팁을 가지는 노즐부를 포함하고, 상기 노즐팁은, 레이저에 대해서 불투명한 재질로 형성된 제 1 부재; 및 상기 레이저에 대해서 투명한 재질로 형성된 제 2 부재를 포함하는, 솔더볼 적용 장치가 제공된다.

Description

솔더볼 적용 장치
본 발명의 실시예는 솔더볼 적용 장치에 관한 것이다.
최근에, 전자 기기의 소형화 및 박형화가 급속하게 진행되고 있다. 또한, 이러한 전자 기기에 실장되는 반도체 장치 등과 같은 전자 부품에도 소형화 및 박형화가 요구되고 있다. 그리고, 전자 부품은 고밀도화가 진행되어 접속 단자 수가 증가하고 있다.
이러한 요구를 충족하기 위한 전자 부품 실장 방법으로서, 최근 플립 칩(Flip Chip) 탑재 등에 의해, 인쇄 회로 등과 같은 실장 기판 상에 외부 접속 단자로서 솔더 볼을 표면 탑재하는 방법이 이용되고 있다. 이러한 탑재 방법은 전자 부품의 기판에 설치된 전극 상에 솔더 볼을 탑재한 후 솔더 볼을 실장 기판의 전극에 직접 접합시키는 방법이다.
따라서, 솔더 볼을 활용한 표면 탑재 방법이 적용되는 경우 전자 부품의 기판 상에 솔더 볼이 탑재되어야 한다. 기판 상에 솔더 볼을 탑재하기 위해서, 솔더 볼이 탑재되는 기판의 전극 상에 플럭스(flux)를 인가하고 솔더 볼을 플럭스 상에 위치시킨 후에, 솔더 볼을 가열 용융하여 전극에 접합시키는 방법이 일반적으로 이용된다.
그런데, 이러한 솔더 볼 탑재 방법에 있어서 솔더 볼이 효율적으로 탑재되지 못하여 전자 부품의 실장 과정에 결함이 발생하는 경우가 있다. 따라서, 전자 부품과 기판 간의 연결에 문제가 생겨 전체 장비의 오류에 영향을 미칠 수 있다.
본 발명의 실시예들은 솔더볼을 기재에 효율적으로 제공하는 솔더볼 적용 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 솔더볼 적용 장치에 있어서 간단한 노즐 형상으로도 효과적으로 솔더볼을 기재에 적용할 수 있는 솔더볼 적용 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 노즐 내부로 공급되는 솔더볼의 위치를 안정하게 할 수 있는 솔더볼 적용 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나 이상의 솔더볼을 보관하는 보관부; 상기 보관부의 상기 솔더볼을 기재에 적용하는 노즐 팁을 가지는 노즐부를 포함하고, 상기 노즐팁은, 레이저에 대해서 불투명한 재질로 형성된 제 1 부재; 및 상기 레이저에 대해서 투명한 재질로 형성된 제 2 부재를 포함하는, 솔더볼 적용 장치가 제공된다.
상기 제 2 부재의 외측에서 상기 제 2 부재의 내측을 향해 상기 레이저가 조사될 수 있다.
상기 노즐팁의 중심축에 대하여 하방으로 경사지게 조사될 수 있다.
상기 제 1 부재는 스테인리스 스틸로 형성될 수 있다.
상기 제 2 부재는 쿼츠(quartz) 또는 용융석영(fused silica)로 형성될 수 있다.
상기 레이저는 상기 솔더볼에 대해 한 쪽에서 조사될 수 있다.
상기 레이저는 상기 솔더볼에 대해 양 쪽에서 조사될 수 있다.
상기 노즐팁은, 중앙에 위치하고, 상기 솔더볼에 조사되는 레이저가 통과하는 중앙 부재; 및 상기 중앙 부재의 주위에 형성되는 외곽 부재를 포함하고, 상기 외곽 부재에는 상기 솔더볼을 상기 노즐팁의 단부에 유지하기 위한 부압(negative pressure)이 형성될 수 있다.
상기 외곽 부재는, 상기 솔더볼에 인접하고 상기 노즐팁의 중심축을 향하여 하방으로 경사지게 형성되는 제 1 파트; 및 상기 제 1 파트의 상측에 형성되며, 수직한 방향으로 형성되는 제 2 파트를 포함할 수 있다.
상기 외곽 부재는 상기 기재에 대하여 수직한 방향으로 형성될 수 있다.
상기 외곽 부재는 상기 솔더볼과 접하는 접촉부를 포함하고, 상기 접촉부는 상기 솔더볼의 곡면에 대응하여 형성될 수 있다.
상기 외곽 부재는 칸막이 부재에 의해서 구획될 수 있다.
상기 칸막이 부재는 2개일 수 있다.
상기 칸막이 부재는 4개일 수 있다.
상기 솔더볼에 상기 레이저가 조사되면, 상기 외곽 부재에 정압(positive pressure)이 형성될 수 있다.
상기 솔더볼에 상기 레이저가 조사되면, 상기 중앙 부재에 정압이 형성될 수 있다.
상기 보관부에 보관된 솔더볼 각각을 상기 노즐팁 측으로 공급하는 공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 노즐팁을 이송하는 이송부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 솔더볼을 용융하기 위한 레이저가 노즐 팁의 외측에서 조사됨으로써, 솔더볼을 효율적으로 기재에 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 솔더볼을 용융하기 위한 레이저가 투과되기 위한 투명 부재가 노즐 팁에 적용됨으로써, 솔더볼을 효과적으로 용융하여 기재에 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 노즐팁에 부압이 형성되어 솔더볼을 흡착하는 외곽 부재를 형성함으로써, 솔더볼을 효율적으로 기재에 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 외곽 부재의 형상을 다양하게 변경함으로써, 상황에 따라 효과적으로 솔더볼을 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더볼 적용 장치를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더볼 적용 장치를 나타낸 단면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐팁을 나타내는 단면도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐팁을 나타내는 단면도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐팁을 나타내는 단면도
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐팁을 나타내는 단면도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐팁의 수평단면도
도 8은 본 발명의 다른 실시에에 따른 노즐팁의 수평단면도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더볼 적용 장치(10)를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 솔더볼 적용 장치(10)는 보관부(11), 이송부(12), 공급부(13) 및 노즐부(14)를 포함할 수 있다. 보관부(11)는 그 내부에 하나 이상의 솔더볼(5)을 보관할 수 있다. 솔더볼(5)은 대략 구형으로 형성되며 납으로 이루어져서 레이저 조사 등으로 용융될 수 있다. 솔더볼(5)은 전자 부품, 전기 부품을 기재에 부착하는데 사용될 수 있다. 이송부(12)는 보관부(11)에 보관된 각각의 솔더볼(5)을 순차적으로 노즐부(14) 측으로 이송할 수 있다. 이송부(12)는 디스크 형상으로 형성되어 솔더볼(5)의 이송이 원활하게 되도록 할 수 있다. 이송부(12)를 통해 이송된 각각의 솔더볼(5)은 공급부(13)를 통해 노즐부(14)로 공급될 수 있다. 공급부(13)는 그 상측이 이송부(12)에 접하고, 이송부(12)를 통해 이송된 솔더볼(5)이 중력에 의해서 공급부(13)를 따라 노즐부(14) 쪽으로 공급될 수 있다. 또는, 공급부(13)의 상측에서 하측으로 제공되는 이송 보조 가스에 의해 솔더볼(5)은 노즐부(14) 쪽으로 공급될 수 있다. 공급부(13)에 제공되는 이송 보조 가스의 압력을 조절하여 솔더볼(5)을 적절한 속도로 노즐부(14) 측으로 공급할 수 있다.
노즐부(14)로 공급된 솔더볼(5)은 노즐부(14)의 내면을 따라서 하방으로 이동하며, 결국 노즐팁(100)에 도달할 수 있다. 노즐팁(100)은 솔더볼(5)의 적용될 위치로 이동하고, 노즐팁(100)에 도달한 솔더볼(5)은 기재에 적용될 수 있다. 도 1에 도시된 솔더볼 적용 장치(10)는 인서트 앤 플레이스(insert and place) 방식이라고 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더볼 적용 장치(10')를 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 솔더볼 적용 장치(10')는 노즐팁(100) 및 이송부(20)를 포함할 수 있다. 이송부(20)는 노즐팁(100)을 원하는 위치로 이송하는 역할을 할 수 있다. 이송부(20)는 그 하측에 노즐팁(100)과 연결될 수 있다. 이송부(20)는 그 내에 이송을 위한 동력 수단을 포함하거나 외부의 동력 수단을 이용하여 노즐팁(100)의 이송을 행할 수 있다.
노즐팁(100)은 기 결정된 위치에 놓여 있는 솔더볼(5)을 픽업하고 솔더볼(5)을 그 일단에 유지한 채로 기재(15)로 이동하여 기재(15)에 솔더볼(5)을 적용할 수 있다. 이와 같이, 기 결정된 위치와 기재(15) 간에서 노즐팁(100)이 이동하는 것은 이송부(20)에 의하여 행하여질 수 있다. 기 결정된 위치에는 복수의 솔더볼(5)이 위치할 수 있고, 복수의 솔더볼(5) 중 하나를 노즐팁(100)이 픽업할 수 있다. 노즐팁(100)의 형상은 앞선 도 1에 도시된 솔더볼 적용 장치(10)와 동일할 수 있다.
도 2에 도시된 솔더볼 적용 장치(10')는 픽 앤 플레이스(pick and place) 방식이라고 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐팁(100)을 나타내는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 노즐팁(100)은 제 1 부재(110)와 제 2 부재(120)를 포함할 수 있다. 제 1 부재(110)는 솔더볼(5)의 일부를 용융하는데 사용되는 레이저(L)가 투과하지 못하는 재질로 형성될 수 있고, 제 2 부재(120)는 레이저(L)가 투과하는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 부재(110)는 스테인리스 스틸로 형성될 수 있고, 제 2 부재(120)는 쿼츠(quartz) 또는 용융석영(fused silica)으로 형성될 수 있다. 특히, 쿼츠는 고순도의 SiO2로 이루어져 있어서, 불순물의 함유량이 매우 적고, 고온에서 안정성이 높다. 또한, 열팽창 계수가 매우 적기 때문에 높은 내열성을 가진다. 따라서, 레이저(L)가 투과하는 제 2 부재(120)에 사용되기에 적합할 수 있다. 제 2 부재(120)는 쿼츠를 직접 가공하여 형성할 수도 있고, 쿼츠를 용융하여 용융석영(fused silica)로 변형시킨 후에 이를 고화시켜서 형성할 수도 있다. 제 1 부재(110)는 노즐팁(100)의 상부에 해당하고 제 2 부재(120)는 제 1 부재(110)의 하측에 위치할 수 있다.
솔더볼(5)이 노즐팁(100)의 상부, 즉 제 1 부재(110)에서부터 중력에 의해서 제 2 부재(120)로 이동하게 되면, 제 2 부재(120)의 외측에 배치된 레이저 조사부(미도시됨)에서 레이저(L)가 조사되고, 조사된 레이저(L)는 제 2 부재(120) 내에 위치한 솔더볼(5)에 도달할 수 있다. 제 2 부재(120) 내에 위치한 솔더볼(5)은 레이저(L)에 의해 일부가 용융되어 기재에 적용될 수 있다. 따라서, 솔더볼(5)을 노즐팁(100)에서부터 이탈시키기 위해 별도로 가스 등을 공급할 필요 없이, 레이저(L)로 솔더볼(5)을 용융시키는 것 만으로 자연스럽게 솔더볼(5)이 노즐팁(100)에서 이탈하여 기재에 적용될 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 솔더링 공정의 효율 및 품질을 향상하기 위하여 별도의 보조 가스를 공급하여 솔더볼(5)을 노즐팁(100)에서 이탈시킬 수도 있다.
레이저(L)는 노즐팁(100)의 중심축에 대하여 하방으로 경사지게 조사될 수 있다. 또한, 레이저(L)는 솔더볼(5)에 대해서 양 쪽에서 조사될 수 있다. 따라서, 솔더볼(5)이 레이저(L)에 의해 효과적으로 용융될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐팁(100a)을 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 노즐팁(100a)은 제 1 부재(110)와 제 2 부재(120)를 포함할 수 있다. 제 1 부재(110)는 솔더볼(5)의 일부를 용융하는데 사용되는 레이저(L)가 투과하지 못하는 재질로 형성될 수 있고, 제 2 부재(120)는 레이저(L)가 투과하는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 부재(110)는 스테인리스 스틸로 형성될 수 있고, 제 2 부재(120)는 쿼츠(quartz)로 형성될 수 있다. 특히, 쿼츠는 고순도의 SiO2로 이루어져 있어서, 불순물의 함유량이 매우 적고, 고온에서 안정성이 높다. 또한, 열팽창 계수가 매우 적기 때문에 높은 내열성을 가진다. 따라서, 레이저(L)가 투과하는 제 2 부재(120)에 사용되기에 적합할 수 있다. 제 2 부재(120)는 쿼츠를 직접 가공하여 형성할 수도 있고, 쿼츠를 용융하여 용융석영(fused silica)로 변형시킨 후에 이를 고화시켜서 형성할 수도 있다. 제 1 부재(110)는 노즐팁(100a)의 상부에 해당하고 제 2 부재(120)는 제 1 부재(110)의 하측에 위치할 수 있다.
솔더볼(5)이 노즐팁(100a)의 상부, 즉 제 1 부재(110)에서부터 중력에 의해서 제 2 부재(120)로 이동하게 되면, 제 2 부재(120)의 외측에 배치된 레이저 조사부(미도시됨)에서 레이저(L)가 조사되고, 조사된 레이저(L)는 제 2 부재(120) 내에 위치한 솔더볼(5)에 도달할 수 있다. 제 2 부재(120) 내에 위치한 솔더볼(5)은 레이저(L)에 의해 일부가 용융되어 기재에 적용될 수 있다. 따라서, 솔더볼(5)을 노즐팁(100a)에서부터 이탈시키기 위해 별도로 가스 등을 공급할 필요 없이, 레이저(L)로 솔더볼(5)을 용융시키는 것 만으로 자연스럽게 솔더볼(5)이 노즐팁(100a)에서 이탈하여 기재에 적용될 수 있다.
레이저(L)는 노즐팁(100a)의 중심축에 대하여 하방으로 경사지게 조사될 수 있다. 또한, 레이저(L)는 솔더볼(5)에 대해서 한 쪽에서 조사될 수 있다. 앞선 실시예에서는 레이저(L)가 솔더볼(5)에 대해서 양 쪽에서 조사되는 것에 반해, 본 실시예에서는 레이저(L)가 솔더볼(5)에 대해서 한 쪽에서 조사될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 레이저 조사 장치의 개수를 줄일 수 있어서 전체 장치의 단가를 낮출 수 있다. 또한, 레이저 조사 장치의 구조를 단순화하여 전체 장치의 구조를 단순화함으로써 장치의 작동 신뢰성을 높일 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐팁(100)을 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 노즐팁(100)은 그 중앙에 위치하는 중앙 부재(110') 및 중앙 부재(110')의 주위에 형성되는 외곽 부재(120')를 포함할 수 있다. 중앙 부재(110')는 솔더볼(5)이 지나는 통로인 동시에, 솔더볼(5)의 일부를 용융시키는 레이저가 조사되는 통로 역할을 할 수 있다. 외곽 부재(120')는 솔더볼(5)이 노즐팁(100)의 단부에 픽업되거나 솔더볼(5)이 중앙 부재(110')를 통해 내려와 노즐팁(100)의 단부에 도달한 경우에 솔더볼(5)을 노즐팁(100)의 단부에 유지되도록 하는 역할을 할 수 있다.
외곽 부재(120')는 그 내부에 부압(negative pressure)이 형성됨으로써 솔더볼(5)이 노즐팁(100)의 단부에 흡착되도록 할 수 있다. 구체적으로, 노즐팁(100)의 단부인 접촉부(150)가 솔더볼(5)의 픽업을 위해 솔더볼(5)에 접하게 되면 외곽 부재(120')는 그 내부에 부압을 형성하여 솔더볼(5)을 흡착할 수 있다. 이는 솔더볼(5)이 기재(15)에 적용되기 직전까지 유지될 수 있다.
솔더볼(5)이 기재(15)에 적용되기 위해서 중앙 부재(110')를 통해 레이저(L)가 솔더볼(5)에 조사될 수 있다. 레이저(L)가 조사되면 솔더볼(5)의 일부가 용융될 수 있다. 레이저(L)에 의해 일부가 용융된 솔더볼(5)이 기재에 적용되는 것을 용이하게 하기 위해서 솔더볼(5)을 노즐팁(100)로부터 이탈시키기 위한 정압(positive pressure)이 노즐팁(100) 내부에 형성될 수 있다. 정압은 중앙 부재(110') 내에 형성될 수도 있고 외곽 부재(120') 내에 형성될 수도 있다.
본 실시예에 의하면, 외곽 부재(120)는 제 1 파트(120-1)와 제 2 파트(120-2)로 형성될 수 있다. 제 1 파트(120-1)는 솔더볼(5)에 인접한 부분으로써, 노즐팁(100)의 중심축을 향하여 하방으로 경사지게 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의해서, 솔더볼(5)에 접하는 접촉부(150) 인근에 형성되는 부압이 솔더볼(5)의 표면에 대하여 수직에 근접한 방향으로 형성될 수 있다. 따라서, 솔더볼(5)이 접촉부(150)에 효과적으로 흡착될 수 있다. 제 2 파트(120-2)는 제 1 파트(120-1)의 상측에 형성되며, 기재(15)에 대하여 수직한 방향으로 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐팁(100a)을 나타내는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 노즐팁(100a)은 앞선 실시예와 마찬가지로 그 중앙에 위치하는 중앙 부재(130) 및 중앙 부재(130)의 주위에 형성되는 외곽 부재(140)를 포함할 수 있다. 중앙 부재(130)는 솔더볼(5)이 지나는 통로인 동시에, 솔더볼(5)의 일부를 용융시키는 레이저가 조사되는 통로 역할을 할 수 있다. 외곽 부재(140)는 솔더볼(5)이 노즐팁(100a)의 단부에 픽업되거나 솔더볼(5)이 중앙 부재(110')를 통해 내려와 노즐팁(100a)의 단부에 도달한 경우에 솔더볼(5)을 노즐팁(100a)의 단부에 유지되도록 하는 역할을 할 수 있다.
본 실시예에 따른 노즐팁(100a)은 앞선 실시예에서의 노즐팁(100)와 유사하나, 외곽 부재(140)의 형상에서 차이점이 있다. 즉, 본 실시예에 따른 외곽 부재(140)는 일체로 형성되며, 기재(15)에 대하여 수직한 방향으로 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의해서, 노즐팁(100a)의 형상을 단순화하여 노즐팁(100a)의 제조를 용이하게 할 수 있다.
도 5에 도시된 노즐팁(100) 및 도 6에 도시된 노즐팁(100a) 모두 솔더볼(5)에 접하는 접촉부(150, 160)가 솔더볼(5)의 곡면에 대응하도록 형성될 수 있다. 이에 따라서, 접촉부(150, 160)에 솔더볼(5)이 효과적으로 흡착될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐팁(100)의 수평단면도이다.
도 7을 참조하면, 노즐팁(100)의 외곽 부재(120')는 칸막이 부재(121)에 의해 복수의 파트로 구획될 수 있다. 외곽 부재(120')를 복수의 파트로 구획하고 각각의 파트에 대하여 부압을 형성함으로써, 외곽 부재(120') 전체에 대하여 부압을 형성하는 경우 보다 부압이 효과적으로 형성되고 부압의 유지가 용이하도록 할 수 있다.
도 7에 의하면, 칸막이 부재(121)는 2개가 삽입될 수 있다. 칸막이 부재(121)는 노즐팁(100)의 중심축을 중심으로 대칭적으로 배치될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시에에 따른 노즐팁(100b)의 수평단면도이다.
도 8을 참조하면, 노즐팁(100)의 외곽 부재(120a)에 배치되는 칸막이 부재(121a)의 개수를 앞선 실시예와 달리 4개로 할 수 있다. 칸막이 부재(121a)의 개수를 늘림으로써 외곽 부재(121a)를 보다 많은 파트로 구획하여 각각의 파트의 단면적을 줄일 수 있다. 이에 따라서 부압이 효과적으로 형성되고 부압의 유지가 용이하도록 할 수 있다.
도 7 및 도 8에 의하면, 칸막이 부재(121, 121a)가 2개 또는 4개가 설치되는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니고 칸막이 부재(121, 121a)의 개수는 상황 및 조건에 따라 변경이 가능하다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
[부호의 설명]
5 : 솔더볼
10, 10' : 솔더볼 적용 장치
11 : 보관부
12 : 이송부
13 : 공급부
14 : 노즐부
15 : 기재
20 : 이송부
100, 100a, 100b : 노즐팁
110 : 제 1 부재
110', 130 : 중앙 부재
120 : 제 2 부재
120',120a, 140 : 외곽 부재
120-1 : 제 1 파트
120-2 : 제 2 파트
121, 121a : 칸막이 부재
150, 160 : 접촉부

Claims (18)

  1. 하나 이상의 솔더볼을 보관하는 보관부;상기 보관부의 상기 솔더볼을 기재에 적용하는 노즐 팁을 가지는 노즐부를 포함하고,상기 노즐팁은,레이저에 대해서 불투명한 재질로 형성된 제 1 부재; 및상기 레이저에 대해서 투명한 재질로 형성된 제 2 부재를 포함하는, 솔더볼 적용 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제 2 부재의 외측에서 상기 제 2 부재의 내측을 향해 상기 레이저가 조사되는, 솔더볼 적용 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 노즐팁의 중심축에 대하여 하방으로 경사지게 조사되는, 솔더볼 적용 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 부재는 스테인리스 스틸로 형성된, 솔더볼 적용 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제 2 부재는 쿼츠(quartz) 또는 용융석영(fused silica)로 형성된, 솔더볼 적용 장치.
  6. 청구항 2에 있어서, 상기 레이저는 상기 솔더볼에 대해 한 쪽에서 조사되는, 솔더볼 적용 장치.
  7. 청구항 2에 있어서, 상기 레이저는 상기 솔더볼에 대해 양 쪽에서 조사되는, 솔더볼 적용 장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 노즐팁은, 중앙에 위치하고, 상기 솔더볼에 조사되는 레이저가 통과하는 중앙 부재; 및 상기 중앙 부재의 주위에 형성되는 외곽 부재를 포함하고,상기 외곽 부재에는 상기 솔더볼을 상기 노즐팁의 단부에 유지하기 위한 부압(negative pressure)이 형성되는, 솔더볼 적용 장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 외곽 부재는, 상기 솔더볼에 인접하고 상기 노즐팁의 중심축을 향하여 하방으로 경사지게 형성되는 제 1 파트; 및 상기 제 1 파트의 상측에 형성되며, 수직한 방향으로 형성되는 제 2 파트를 포함하는, 솔더볼 적용 장치.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 외곽 부재는 상기 기재에 대하여 수직한 방향으로 형성되는, 솔더볼 적용 장치.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 외곽 부재는 상기 솔더볼과 접하는 접촉부를 포함하고, 상기 접촉부는 상기 솔더볼의 곡면에 대응하여 형성되는, 솔더볼 적용 장치.
  12. 청구항 8에 있어서, 상기 외곽 부재는 칸막이 부재에 의해서 구획되는, 솔더볼 적용 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,상기 칸막이 부재는 2개인, 솔더볼 적용 장치.
  14. 청구항 12에 있어서,상기 칸막이 부재는 4개인, 솔더볼 적용 장치.
  15. 청구항 8에 있어서, 상기 솔더볼에 상기 레이저가 조사되면, 상기 외곽 부재에 정압(positive pressure)이 형성되는, 솔더볼 적용 장치.
  16. 청구항 8에 있어서, 상기 솔더볼에 상기 레이저가 조사되면, 상기 중앙 부재에 정압이 형성되는, 솔더볼 적용 장치.
  17. 청구항 1에 있어서, 상기 보관부에 보관된 솔더볼 각각을 상기 노즐팁 측으로 공급하는 공급부를 더 포함하는, 솔더볼 적용 장치.
  18. 청구항 1에 있어서, 상기 노즐팁을 이송하는 이송부를 더 포함하는, 솔더볼 적용 장치.
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