KR100401697B1 - 반도체 패키지의 세척장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 패키지와 같은 소형 전자부품의 BGA 공정에서 발생하는 플럭스 등의 이물질을 세척하는 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 반도체 패키지와 같은 제품을 상하부 콘베이어벨트(7,9)에 실어 세척수가 저장된 세척조(22)안으로 이송시키면서 초음파 발생장치(26)에서 발생시킨 초음파로써 그 제품의 이물질을 세척하고, 초음파세척된 제품을 린싱부(30)를 통과시키면서 2차로 세척한 다음, 송풍기(46)의 공기를 공기분사 노즐(42a,44a)을 통하여 제품의 상하측으로 분사시켜 제품에 묻어 있는 물기를 1차로 제거하고, 물기가 1차 제거된 제품을 하부 콘베이어벨트(9)에 실어 상하측에 구비된 1쌍의 전열히터(52)를 통과시키면서 그 전열히터(52)의 열로써 제품에 잔류하는 수분을 완전히 제거한다. 이렇게 구성된 본 발명의 세척장치는 인체에 무해한 초음파로써 이물질을 세척하므로 작업환경을 개선할 수 있고, 콘베이어벨트가 초음파 세척부를 통과할 수 있도록 구조 개선함으로써 연속적인 세척작업을 수행할 수 있어 공정효율을 향상시킬 수 있으며, 특히 콘베이어벨트의 구조를 개선하여 작은 제품도 낙하시킴없이 안정되게 세척할 수 있다.

Description

반도체 패키지의 세척장치{ Apparatus for cleaning a semi-conductor package}

본 발명은 반도체 패키지의 세척장치에 관한 것으로, 특히 반도체 조립공정중 몰딩 이후 공정에서 제품에 발생하는 이물질,예컨대 납의 융착시 발생하는 플럭스나 공정 진행중 공기나 기계로부터 전달되는 오일이나 먼지등을 세척하는 세척장치에 관한 것이다.

반도체 패키지 제조할 때, 볼그리드 어레이(Ball Grid Array; 이하 간단히 'BGA'라 한다.)의 입출력 단자를 형성하기 위하여 납으로 된 볼을 표면에 융착시키는 데, 이 때 표면처리제로 플럭스를 사용한다. 그런데 용착 후 플럭스가 남아 있으면 그 플럭스에서 부식이 계속 진행되어 반도체 패키지 제품 전체의 성능을 저하시키므로 플럭스를 제거하기 위하여 제품을 세척하는 공정을 거치게 된다.

이러한 플럭스 세척공정에 사용되는 세척장치는 세탁기 구조의 용액조 속에 용제를 채우고 매거진에 제품을 탑재한 다음, 그 매거진을 회전시켜 제품을 세척하는 배치(batch)처리방식과, 무한궤도로 이송되는 콘베이어벨트 위에 제품을 탑재시켜 이동시키면서 연속적으로 제품을 세척하는 방식이 주로 사용되고 있다.

전자의 세척방식은 용액조 속에 제품을 넣고 밀폐한 후 세척하므로 유기용제를 사용하더라도 용제의 증발에 의한 냄새를 줄일 수 있으나, 용액조 속에 들어 있는 매거진의 용량에 따라 1회 세척처리할 수 있는 양에 제한이 있어 대량 세척이 불가능할 뿐아니라 배치처리를 하므로 연속적인 공정진행이 불가능하고, 별도의 매거진이 필요하고, 제품을 회전시킴에 따라 제품 손상의 위험이 있으며 매거진에 제품을 로딩하거나 언로딩하기 위한 별도의 공정이소요됨으로 생산성을 저하시키는 단점이 있다.

따라서 반도체 패키지의 세척하는 공정에서는 주로 콘베이어벨트를 이용한 후자의 방식이 주로 채택되어 사용되고 있다. 그런데 이 콘베이어벨트를 이용한 세척방식은 공정을 연속적으로 수행할 수 있는 장점은 있지만, 다음과 같은 단점이있다.

첫째, 세척하고자하는 제품을 실어 나르는 콘베이어벨트의 구조상 세척도중에 제품이 고정되지 않고 움직일 수 있고 특히 콘베이어벨트와 맞닿은 부분에 세척이 불완전하게 되고, 제품의 크기가 작은 경우에는 세척도중 콘베이어벨트에서 낙하하는 문제가 있고, 콘베이어벨트가 이동하는 구조의 특성상 세척공간이 개방되어야 하므로 휘발성이 강한 유기용제를 사용할 수 없어 초음파 세척기와 같은 보조장치를 설치하여야 하나, 종래의 구조에서는 보조장치를 설치하기가 어려운 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 반도체 패키지 공정에서 사용되는 세척장치가 가진 단점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 연속적인 세척작업을 수행할 수 있고, 인체에 무해한 초음파세척장치를 설치할 수 있으며, 작은 크기의 제품이라도 세척중 콘베이어벨트에서 낙하하는 것을 방지하며, 제품을 전부분에 걸쳐 골고루 세척할 수 있어 세척성능을 향상시킬 수 있는 세척장치를 제공함에 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 세척장치를 길이방향으로 절단하여 정면에서 개략적으로 도시한 단면도,

도 2a는 본 발명의 콘베이어벨트 구조를 도시한 평면도,

도 2b는 도 2a의 콘베이어벨트를 구성하는 와이어 1개를 분리도시한 평면도,

도 3은 도 1의 'A-A'방향에서 도시하여 본 발명의 린싱부 구조를 개략적으로 도시한 단면도,

도 4는 도 1의 'B'부를 확대도시하여 본 발명의 린싱부 구조를 개략적으로 도시한 단면도,

도 5는 도 1의 'C-C'방향에서 도시하여 본 발명의 가열건조부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1: 케이싱 3,5: 이송롤러

7: 상부 콘베이어벨트 8: 체인

9: 하부 콘베이어벨트

11: 로딩부 13: 와이어

13a: 요철부 13b: 보조 요철부

20: 초음파 세척부 22: 세척조

22a: 콘베이어벨트 출입구 24: 저장조

26: 초음파 발생장치 30: 린싱부

32: 상부 노즐관 32a: 분사노즐

34: 하부 노즐관 34a: 분사노즐

36: 펌프 40: 공기분사 건조부

42: 상부 공기공급관 42a: 공기분사 노즐

44: 하부 공기공급관 44a: 공기분사 노즐

46: 송풍기 50: 가열건조부

52: 전열히터 54: 내열벽

60: 언로딩부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 케이싱에 지지되어 모터에 의해 회전하는 복수개의 이송롤러들에 의해 무한궤도식으로 이동하는 하부 콘베이어벨트와; 상기 하부 콘베이어벨트의 위쪽에서 하부 콘베이어벨트와 포개어지게 배치되고, 상기 모터에 의해 회전하는 복수개의 이송롤러들에 의해 지지되어 무한궤도식으로 이동하는 상부 콘베이어벨트와; 세척조와 세척조 내부에 설치된 초음파 발생장치로 이루어진 초음파 세척부와; 상기 초음파 세척부에 이어서 배치되고, 상하방향으로 일정한 간격을 두고 각각의 분사노즐들이 서로 마주보게 배치된 상부 노즐관과 하부 노즐관으로 이루어진 린싱부와; 상기 린싱부에 이어서 배치되고 상하방향으로 일정한 간격을 두고 각각의 공기분사노즐이 서로 마주보게 배치되어 상기 린싱부를 거친 제품에 공기를 상하방향으로 분사함으로써 제품에 묻어 있는 물기를 1차건조시키는 공기분사 건조부와; 상기 공기분사 건조부에 이어서 배치되고 상하방향으로 일정한 간격을 두고 1쌍의 전열히터가 배치되어 상기 공기분사 건조부를 거치면서 1차로 건조된 제품에 열을 가하여 제품을 건조시키는 가열건조부로 이루어진다.

그리고 상기 상부 콘베이어벨트 및 하부 콘베이어벨트는, 각각 요철부가 반복하여 형성되고 각 요철부에는 복수개의 보조 요철부가 형성된 복수개의 와이어들이 서로 평행하게 배치되어 인접하는 와이어들끼리 서로 엮여서 그물형상으로 이루어진 구조로 된 것에 특징이 있다.

이하, 본 발명에 따른 세척장치의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 패키지의 세척장치의 길이방향 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 세척장치는, 케이싱(1)에 지지되어 모터(도시생략)에 의해 회전하는 복수개의 이송롤러(3)들에 의해 무한궤도식으로 지지되고, 상기 케이싱(1)의 좌우측 측벽을 관통하여 길이방향을 따라 수평이동하는 하부 콘베이어벨트(9)와, 상기 하부 콘베이어벨트(9)의 위쪽에서 하부 콘베이어벨트(9)와 포개어지게 배치되고, 상기 모터에 의해 회전하는 복수개의 이송롤러(5)들에 의해 지지되어 무한궤도식으로 이동하는 상부 콘베이어벨트(7)를 포함한다.

상기 하부 콘베이어벨트(9)는 길이방향 양쪽 선단이 케이싱(1)의 외측으로 노출되어 한쪽 선단은 그 윗면에 세척하고자 하는 제품(도시생략)이 로딩되는 로딩부(11)가 형성되고, 다른 쪽 선단은 세척완료된 제품이 언로딩되는 언로딩부(60)를 포함한다.

상기 상부 콘베이어벨트(7)와 하부 콘베이어벨트(9)는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 각각 요철부(13a)가 교대로 반복하여 형성되게 절곡성형되고 각 요철부(13a)에는 요철부보다 크기가 작은 보조 요철부(13b)가 형성된 복수개의 와이어(13)들이, 도 2a에 도시된 바와 같이, 서로 평행하게 배치되어 인접하는 와이어(13)들끼리 서로 엮여서 대략 그물형상으로 이루어진 구조로 된 것에 특징이 있다.

따라서 콘베이어벨트는 상기한 바와 같이 서로 교대로 배치된 복수개의 요철부 및 보조 요철부들이 이루는 촘촘한 그물구조 때문에 제품을 견고히 지지하게 되어 제품의 크기가 작더라도 제품이 이송되는 도중에 콘베이어벨트에서 낙하하는 것을 방지할 수 있게 된다.

그리고 상기 각 와이어(13)들은 내식성이 우수한 스테인레스 강으로 만들어지는 것이 바람직하지만, 다른 내식성 재질로 만들어지는 것도 고려할 수 있다.

상기 로딩부(11)에 연속하여 초음파 세척부(20)가 구비된다. 상기 초음파 세척부(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 순환펌프(28)에서 공급되는 세척수를 저장하여 일정수위이상의 세척수는 넘쳐 흘러나가게 됨으로써 세척수를 일정수위를 유지하는 세척조(22)와, 이 세척조(22)의 외부에서 상기 세척조(22)에서 넘쳐 흐르는 세척수를 회수하는 저장조(24)를 포함하고 있다.

상기 상부 콘베이어벨트(7)와 하부 콘베이어벨트(9)가 상기 상기 세척조(22)와 저장조(24)를 길이방향으로 관통하여 수평이동하도록, 상기 세척조(22)와 저장조(24)는 길이방향 양쪽 측벽에 각각 콘베이어벨트 출입구(22a)가 형성되어 있다.

상기 세척수 순환펌프(28)가 저장조(24)의 물을 펌핑하여 세척조(22)안으로 공급하고, 세척조(22)안으로 유입된 세척수가 세척조(22)의 일정수위 이상되면 세척조(22)의 측벽에 형성된 상기 콘베이어벨트 출입구(22a)를 통하여 넘쳐 저장조(24)로 낙하하게 되어 있으며, 이 저장조(24)에 회수된 세척수는 다시 상기 순환펌프(28)에 의해 펌핑되어 세척조(22)안으로 재유입되어 순환한다.

상기 세척조(22)의 내부 바닥에는 초음파 발생장치(26)가 설치되어 있다. 초음파 발생장치(26)에서 발생된 초음파는, 상하부 콘베이어벨트(7,9)사이에 고정되어 세척조(22)의 세척수를 통과하는 제품에 작용함으로써 제품에 묻어 있는 이물질이나 오일을 초음파세척하게 된다.

상기 초음파 세척부(20)의 다음에 연속하여 린싱부(30)가 설치된다. 상기 린싱부(30)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상하부 콘베이어벨트(7,9)에 실려 이동하면서 초음파 세척부(20)를 거쳐 초음파로써 세척된 제품에 복수개의 분사노즐(32a,34a)을 통하여 세척수를 상하에 분사함으로써 제품을 2차로 세척한다.

상기 린싱부(30)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 콘베이어벨트(7)의 위쪽에서 상기 상부 콘베이어벨트(7)의 폭방향으로 평행하게 배치되고 각각은 상부 콘베이어벨트(7)를 향하고 있는 복수개의 분사노즐(32a)을 구비한 복수개의 상부 노즐관(32)과, 상기 하부 콘베이어벨트(9)의 아래쪽에서 상기 하부 콘베이어벨트(9)의 폭방향으로 평행하게 배치되고 각각은 하부 콘베이어벨트(9)를 향하고 있는 복수개의 분사노즐(34a)을 구비한 복수개의 하부 노즐관(34)과, 상기 상하부 노즐관(32,34)에 세척수를 공급하는 펌프(36)로 이루어져 있다.

따라서 상기와 같이 구성된 린싱부(30)는 펌프(36)에서 가압공급되는 세척수를 서로 마주보는 상하부 노즐관(32,34)의 각 분사노즐(32a,34a)을 통하여 그 사이를 통과하는 상하부 콘베이어벨트(7,9)에 분사시킴으로써 상하부 콘베이어벨트(7,9)에 실려 이송되는 제품을 2차로 세척하게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 린싱부(30)의 다음에는 린싱부(30)를 거치면서 세척된 제품에 공기를 분사하여 제품에 묻어 있는 물기를 제거하는 공기분사 건조부(40)가 구비된다. 이 공기분사 건조부(40)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 서로 포개어져 이동하는 상하부 콘베이어벨트(7,9)중 상부 콘베이어벨트(7)의 위쪽에서 그 상부 콘베이어벨트(7)의 폭방향으로 평행하게 배치되고 각각은 상부 콘베이어벨트(7)를 향하고 있는 복수개의 공기분사 노즐(42a)을 구비한 복수개의 상부 공기공급관(42)과, 하부 콘베이어벨트(9)의 아래쪽에서 그 하부 콘베이어벨트(9)의 폭방향으로 평행하게 배치되고 각각은 하부 콘베이어벨트(9)를 향하고 있는 복수개의 공기분사 노즐(44a)을 구비한 복수개의 하부 공기공급관(44)과, 상기 상하부 공기공급관(42,44)에 압축공기를 공급하는 송풍기(46)로 구성된다.

상기 공기분사노즐(42a,44a)는 공기공급관(42,44)의 길이방향을 따라 연속하여 형성된 노즐홈으로 이루어진 소위 '에어나이프(air knife)'형상으로 되는 것이 바람직하다.

상기 공기분사 건조부(40)의 다음에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 공기분사 건조부(40)를 거치면서 공기분사로 물기를 제거한 제품에 열을 가하여 제품에 남아있는 수분을 완전히 제거하는 가열건조부(50)가 구비된다. 상기 가열건조부(50)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 하부 콘베이어벨트(9)만 수평방향으로 통과하고, 이 하부 콘베이어벨트(9)의 상하측에서 폭방향으로 평행하게 배치된 1쌍의 전열히터(52)로 구성된다. 상기 전열히터(52)는 내열벽(54)으로 둘러쌓여 진다.

상기 하부 콘베이어벨트(9)는 상기 가열건조부(50)를 통과하여 외부로 노출되는 언로딩부(60)를 구비한다. 상기 언로딩부(60)에서는 가열건조된 제품을 다른 장치를 이용하여 다음 공정으로 이송시키게 된다.

상기 하부 콘베이어벨트(9)를 지지하고 있는 이송롤러(3)는 케이싱(1)의 일측에 구비된 모터에 의해 회전하게 되어 있고, 상기 상부 콘베이어벨트(7)를 지지하여 이송시키는 이송롤러(5)도 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 하부 콘베이어벨트(9)를 구동하는 동일한 모터에 벨트나 체인(8)으로 연결되어 상기 하부 콘베이어벨트용 이송롤러(3)와 연동회전함으로써 상하부 콘베이어벨트(7,9)를 동일한 속도로 이송시키게 되는 것이다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 세척장치는 반도체 패키지와 같은 소형전자부품에 묻어 있는 이물질이나 오일등을 세척하고, 세척후 전자부품에 묻어 있는 물기를 건조하는 일련의 과정을 연속적으로 수행할 수 있어 작업공정을 자동화할 수 있다. 또 본 발명의 세척장치는 초음파 세척부를 사용하므로 인체에 유해한 유기용제를 사용하지 않고서도 강력한 세척을 할 수 있어 작업환경을 개선할 수 있다. 특히 본 발명은 콘베이어벨트의 구조와 형상을 개선함으로써 크기가 작은 제품까지도 낙하시키지 않고 견고히 지지한 상태에서 안정되게 이송시킬 수 있어 불량율을 감소하는 것은 물론 세척효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 케이싱(1)에 지지되어 모터에 의해 회전하는 복수개의 이송롤러(3)들에 의해 무한궤도식으로 이동하는 하부 콘베이어벨트(9)와;

   상기 하부 콘베이어벨트(9)의 위쪽에서 하부 콘베이어벨트(9)와 포개어지게 배치되고, 상기 모터에 의해 회전하는 복수개의 이송롤러(5)들에 의해 지지되어 무한궤도식으로 이동하는 상부 콘베이어벨트(7)와;

   서로 포개어져 이동하는 상기 상하부 콘베이어벨트(7,9)가 측벽을 관통하여 통과하게 되어 있고, 내부에는 세척수 공급펌프(36)에서 공급되는 세척수를 일정수위만큼 저장한 세척조(22)와, 상기 세척조(22) 내부에 설치되어 세척조(22)를 통과하는 제품에 초음파를 작용시켜 초음파 세척하는 초음파 발생장치(26)와, 상기 세척조(22)의 일정 수위이상으로 넘쳐 흘러나오는 세척수를 받아서 저장하는 저장조(24)로 이루어진 초음파 세척부(20)와;

   상기 초음파 세척부(20)에 연속하여 배치되어 상기 상하부 콘베이어벨트(7,9)를 수평방향으로 통과시키며, 상기 상하부 콘베이어벨트(7,9)의 상하측에서 상기 각 콘베이어벨트(7,9)쪽으로 향하는 복수개의 분사노즐(32a)을 구비한 복수개의 노즐관(32,34)과, 상기 노즐관(32,34)에 세척수를 공급하는 펌프(36)로 이루어진 린싱부(30)와;

   상기 린싱부(30)에 연속하여 배치되어 상기 상하부 콘베이어벨트(7,9)를 수평방향으로 통과시키고, 상기 상하부 콘베이어벨트(7,9)의 상하측에서 상기 각 콘베이어벨트(7,9)쪽으로 향하는 복수개의 공기분사노즐(42a,44a)을 구비한 복수개의 공기공급관(42,44)과, 상기 공기공급관(42,44)에 압축공기를 공급하는 송풍기(46)로 이루어진 공기분사 건조부(40)와;

   상기 공기분사 건조부(40)에 연속하여 배치되어 상기 하부 콘베이어벨트(9)를 수평방향으로 통과시키고, 상기 하부 콘베이어벨트(9)의 상하측에 각각 전열히터(52)를 구비하여 하부 콘베이어벨트(9)에 실려 이송되는 제품을 가열건조시키는 가열건조부(50);를 포함한 반도체 패키지의 세척장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 콘베이어벨트(7,9)는, 요철부(13a)가 반복하여 형성되게 절곡성형되고 각 요철부(13a)마다 복수개의 보조 요철부(13b)가 형성된 복수개의 와이어(13)들이 서로 평행하게 배치되어 인접하는 와이어(13)들끼리 서로 엮여서 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 세척장치.