KR101409663B1 - 솔더 볼 실장 장치, 이를 포함한 솔더 볼 실장 시스템 및 이를 이용한 솔더 볼 실장 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 솔더 볼 실장 장치는 인쇄회로기판을 상부면에 장착하고 소정의 경사각으로 변환되는 테이블, 상기 인쇄회로기판의 각 패드에 대응하는 개구부를 구비하고, 상기 인쇄회로기판 상에서 상기 테이블에 중첩 장착된 실장용 마스크, 및 상기 실장용 마스크의 양측 단부에 맞물려 상기 테이블의 상부에 장착되고, 상기 실장용 마스크의 일측 단부에서 다수의 솔더 볼을 흡입하여 상기 실장용 마스크의 타측 단부에 배출하는 솔더 볼 순환기를 포함한다.

Description

솔더 볼 실장 장치, 이를 포함한 솔더 볼 실장 시스템 및 이를 이용한 솔더 볼 실장 방법{Solder ball mounting apparatus, solder ball mounting system and method for mounting solder ball using the same}
본 발명은 솔더 볼 실장 장치, 이를 포함한 솔더 볼 실장 시스템 및 이를 이용한 솔더 볼 실장 방법에 관한 것이다.
종래에 PCB (Printed Circuit Board) 상에 솔더 범프를 형성하고 그 위에 디바이스를 실장하는 플립 칩(Flip Chip) 방식의 적용이 점차 증가하고 있다.
특히, 대용량의 데이터를 고속으로 연산하는 CPU 및 그래픽용 연산 장치의 경우에는 종래에 Au 와이어(wire)를 이용하여 기판과 디바이스를 연결하는 방식으로부터 기판과 디바이스를 솔더 범프(Solder Bump)로 연결하여 접속 저항을 개선시킨 플립 칩 방식으로의 전환이 급격히 증가하고 있는 추세이다.
이러한 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 솔더를 기판에 직접 또는 마스크를 이용해서 주입하여 형성하는 방법으로 분류할 수 있다. 이렇게 기판에 형성된 솔더 범프는 칩에 형성된 Cu 패드 또는 솔더 범프와 접속을 위해 용융되어 금속간 결합을 하게 된다.
이런 솔더 범프를 형성하는 방법은 국내공개특허공보 제 2008-0014143(2008년 2월 13일 공개)호에 기재된 바와 같이 마스크(Mask)에 동일한 크기의 개구부를 형성한 후 솔더 볼을 스퀴지를 이용하여 스퀴징하여 솔더 볼이 마스크 개구부를 통해 기판의 입력/출력 패드에 실장하는 볼 플레이싱(Ball Placing) 방식, 또는 지그(Jig)에 기판 패턴과 동일하게 진공 홀을 형성하고 솔더 볼을 진공으로 픽업(pick-up)하여 기판에 실장하는 방식을 예로 들 수 있다.
픽업 방식의 경우, 먼저 지그의 진공 홀을 기계적으로 가공하고 화학적으로 에칭하여 형성함에 있어, 솔더 볼의 개수가 증가하고 볼 사이의 피치(Pitch)가 감소함에 따라, 진공 홀의 가공비가 급격히 증가한다. 뿐만 아니라, 지그의 진공 홀을 형성할 때 크기의 제약이 있어, 진공으로 충분히 볼을 픽업하지 못해 볼이 지그에서 떨어져 불량을 일으키기도 한다.
또한, 픽업 방식은 솔더 볼을 픽업하여 실장할 때, 지그가 기판에 사전에 도포한 플럭스(Flux)에 의해 오염될 경우 플럭스에 오염된 지그 부분에 원하지 않는 솔더 볼이 픽업되어 기판에 장착되어 불량을 일으키기도 한다.
반면에, 볼 플레이싱 방식의 경우, 마스크에 솔더 볼을 투입하고 이를 스퀴지로 스퀴징하여 솔더 볼을 실장하는 과정 중에 솔더 볼이 스퀴지에 눌려 마스크의 홀(Hole)을 막아 버리거나, 또는 스퀴징시 솔더 볼이 서로 부딪쳐서 표면이 깨져 산화가 급격히 발생할 수 있다.
따라서, 이러한 결함에 의해 리플로우(reflow) 공정과정에서 솔더 볼이 기판의 입력/출력 패드와 금속 결합을 하지 못해 불량을 발생시키게 된다.
본 발명의 관점은 상기의 문제점을 해소하기 위해 스퀴즈없이 강제순환방식으로 솔더 볼을 실장할 수 있는 솔더 볼 실장 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기의 문제점을 해소하기 위해 스퀴즈가 없이 강제순환방식으로 솔더 볼을 실장할 수 있는 솔더 볼 실장 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 상기의 문제점을 해소하기 위해 스퀴즈가 없이 강제순환방식으로 솔더 볼을 실장할 수 있는 솔더 볼 실장 장치를 이용한 솔더 볼 실장 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치는 인쇄회로기판을 상부면에 장착하고 소정의 경사각으로 변환되는 테이블; 상기 인쇄회로기판의 각 패드에 대응하는 개구부를 구비하고, 상기 인쇄회로기판 상에서 상기 테이블에 중첩 장착된 실장용 마스크; 및 상기 실장용 마스크의 양측 단부에 맞물려 상기 테이블의 상부에 장착되고, 상기 실장용 마스크의 일측 단부에서 다수의 솔더 볼을 흡입하여 상기 실장용 마스크의 타측 단부에 배출하는 솔더 볼 순환기;를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치에서 상기 솔더 볼 순환기는 흡입로를 거쳐 상기 솔더 볼을 흡입하는 흡입단에 연결되고 에어 흡입 펌프에 연결된 제 1 흡입구; 상기 제 1 흡입구의 전단 부분에 구비되어 상기 솔더 볼을 걸러내는 제 1 방지 부재; 상기 제 1 방지 부재가 구비된 제 1 흡입구 부분에 일측이 연결되어 상기 제 1 방지 부재에 의해 걸러진 솔더 볼이 이송되는 이송로; 상기 이송로의 타측에 상기 에어 흡입 펌프에 연결된 제 2 흡입구; 상기 제 2 흡입구의 전단 부분에 구비되어 상기 솔더 볼을 걸러내는 제 2 방지 부재; 및 상기 제 2 방지 부재가 구비된 제 2 흡입구 부분에 일측이 연결되고 상기 제 2 방지 부재에 의해 걸러진 솔더 볼이 토출되는 배출단을 타측에 구비한 배출로;를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치는 상기 테이블의 하부 일측에 맞닿아 상기 테이블을 좌,우 방향으로 경사를 생성시키는 위치 조정부를 더 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치에서 상기 테이블은 예각의 기울기로 상기 흡입단 방향으로 기울어진 상태로 구비한다.
본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치에서 상기 제 1 방지 부재와 제 2 방지 부재는 금속 또는 플라스틱 재질로 형성된 망을 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치에서 상기 위치 조정부는 실린더 또는 모터를 이용하여 위아래 축방향으로 변위한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 시스템은 강제순환방식으로 솔더 볼을 흡입 및 배출하여 인쇄회로기판에 실장할 수 있는 솔더 볼 실장 장치; 상기 솔더 볼 실장 장치에 연결된 제어부; 상기 솔더 볼 실장 장치의 일측에 구비되어 촬상 이미지를 상기 제어부로 전달하는 촬상부; 및 상기 제어부에 연결된 디스플레이부;를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 시스템에서 상기 솔더 볼 실장 장치는 상기 인쇄회로기판을 상부면에 장착하고 상기 제어부의 제어에 따라 소정의 경사각으로 변환되는 테이블; 상기 인쇄회로기판의 각 패드에 대응하는 개구부를 구비하고, 상기 인쇄회로기판 상에서 상기 테이블에 중첩 장착된 실장용 마스크; 및 상기 실장용 마스크의 양측 단부에 맞물려 상기 테이블의 상부에 장착되고, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 실장용 마스크의 일측 단부에서 다수의 솔더 볼을 흡입하여 상기 실장용 마스크의 타측 단부에 배출하는 솔더 볼 순환기;를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 시스템은 상기 테이블의 하부 일측에 맞닿아 상기 테이블을 좌,우 방향으로 경사를 생성시키는 위치 조정부를 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 시스템에서 상기 솔더 볼 순환기는 흡입로를 거쳐 상기 솔더 볼을 흡입하는 흡입단에 연결되고 에어 흡입 펌프에 연결된 제 1 흡입구; 상기 제 1 흡입구의 전단 부분에 구비되어 상기 솔더 볼을 걸러내는 제 1 방지 부재; 상기 제 1 방지 부재가 구비된 제 1 흡입구 부분에 일측이 연결되어 상기 제 1 방지 부재에 의해 걸러진 솔더 볼이 이송되는 이송로; 상기 이송로의 타측에 상기 에어 흡입 펌프에 연결된 제 2 흡입구; 상기 제 2 흡입구의 전단 부분에 구비되어 상기 솔더 볼을 걸러내는 제 2 방지 부재; 및 상기 제 2 방지 부재가 구비된 제 2 흡입구 부분에 일측이 연결되고 상기 제 2 방지 부재에 의해 걸러진 솔더 볼이 토출되는 배출단을 타측에 구비한 배출로;를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 시스템에서 상기 테이블은 예각의 기울기로 상기 흡입단 방향으로 기울어진 상태로 구비된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 시스템에서 상기 위치 조정부는 실린더 또는 모터를 이용하여 위아래 축방향으로 변위한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 시스템에서 상기 촬상부는 상기 실장용 마스크에 대응하여 상기 이송로의 외부 하부면 일측에 구비된다.
그리고, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 방법은 (A) 솔더 볼을 실장할 인쇄회로기판을 마련하는 단계; (B) 상기 인쇄회로기판을 솔더 볼 실장 장치의 테이블과 실장용 마스크 사이에 장착하는 단계; (C) 제어부의 제어에 따라 상기 솔더 볼 실장장치의 솔더 볼 순환기를 이용하여 상기 실장용 마스크에 다수의 상기 솔더 볼을 강제순환시켜 공급하는 단계; (D) 상기 제어부가 상기 솔더 볼 각각이 상기 실장용 마스크의 개구부에 장착완료되었는지를 판단하는 단계; (E) 상기 판단 결과에 따라, 상기 제어부는 상기 솔더 볼 순환기를 이용하여 상기 실장용 마스크에 남아있는 솔더 볼을 다시 강제순환시켜 상기 실장용 마스크에 재공급하는 단계; 및 (F) 상기 실장용 마스크의 개구부에 채워진 솔더 볼에 대해 리플로우 처리하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 방법에서 상기 (A) 단계는 (A-1) 패드와 다른 회로 패턴에 대응하는 개구부를 갖는 드라이 필름 패턴을 기판에 형성하는 단계; (A-2) 상기 드라이 필름 패턴에 구리를 충진하는 단계; (A-3) 상기 드라이 필름 패턴을 박리하는 단계; 및 (A-4) 상기 패드 각각을 둘러싸고 상기 다른 회로 패턴을 매립하는 SR(Solder Resist) 패턴을 형성하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 방법에서 상기 (B) 단계는 상기 솔더 볼 순환기의 흡입단이 상기 실장용 마스크의 상부 일측 단부에 맞물리고, 상기 솔더 볼 순환기의 배출단이 상기 실장용 마스크의 상부 타측 단부에 맞물리게 구비한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 방법에서 상기 (C) 단계는 에어 흡입으로 상기 실장용 마스크의 일측 단부에서 상기 솔더 볼을 흡입하여 이송하고, 에어 배출에 의해 상기 실장용 마스크의 타측 단부에 상기 이송된 솔더 볼을 배출한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 방법에서 상기 (C) 단계는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 테이블을 예각의 기울기로 상기 흡입단 방향으로 기울어진 상태로 구비한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 방법에서 상기 (D) 단계는 상기 제어부가 상기 솔더 볼 순환기의 일측에 구비된 찰상부로부터 수신한 상기 실장용 마스크의 이미지 정보를 분석하여, 상기 솔더 볼의 장착완료 여부를 판단한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 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 발명에 따른 솔더 볼 실장 시스템은 강제순환방식으로 다수의 솔더 볼을 흡입 및 배출하는 솔더 볼 순환기를 이용하여 다수의 솔더 볼을 손상없이 인쇄회로기판에 용이하게 실장할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 솔더 볼 실장 방법은 종래에 스퀴즈없이 솔더 볼 순환기를 이용한 강제순환방식으로 다수의 솔더 볼을 손상없이 인쇄회로기판에 용이하게 실장할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치를 포함한 시스템을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치의 단면도.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 방법을 설명하기 위한 공정 단면도.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치를 포함한 시스템을 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 장치의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 시스템은 강제순환방식으로 솔더 볼(250)을 실장할 수 있는 솔더 볼 실장 장치(400), 솔더 볼 실장 장치(400)에 연결된 제어부(500), 솔더 볼 실장 장치(400)의 일측에 구비되어 촬상 이미지를 제어부(500)로 전달하는 촬상부(600), 및 제어부(200)에 연결된 디스플레이부(700)를 포함한다.
솔더 볼 실장 장치는 강제순환방식으로 솔더 볼을 인쇄회로기판(300)에 실장하기 위한 장치로서, 인쇄회로기판(300)을 상부면에 장착하고 소정의 경사각으로 변환되는 테이블(100), 테이블(100)의 양측에 맞닿아 테이블(100)의 좌우 방향으로 경사를 생성시키는 위치 조정부(131,132), 인쇄회로기판(300)의 각 패드에 대응하는 각각의 개구부(210)를 구비하고 인쇄회로기판(300) 상에서 테이블(100)에 중첩 장착된 실장용 마스크(200), 및 실장용 마스크(200)의 양측 단부에 맞물려 테이블(100)의 상부에 장착되고, 실장용 마스크(200) 상에서 다수의 솔더 볼을 흡입 및 배출하는 솔더 볼 순환기(400)를 포함한다.
테이블(100)은 상부면에 인쇄회로기판(300)을 장착하고 지지하는 부재로서, 클램프 등의 결합 수단을 이용하여 실장용 마스크(200)가 중첩 장착되면서 테이블(100)과 실장용 마스크(200) 사이에 인쇄회로기판(300)이 고정 개재되어 장착될 수 있다.
이러한 테이블(100)은 중앙에 경사축(110)을 구비하고, 제어부(400)의 제어에 의해 동작하는 위치 조정부(131,132)에 의해 좌우 방향으로 경사지게 된다.
위치 조정부(131,132)는 예컨대, 실린더(Cylinder) 또는 전동 모터를 이용하여 테이블(100)의 양측에 각각 맞닿아 구비되어, 제어부(400)의 제어에 의해 축 방향을 따라 위아래로 이동될 수 있고, 이에 따라 테이블(100)을 좌우 방향으로 예각을 갖는 경사진 형태로 변환시킨다.
실장용 마스크(200)는 금속, 합성수지, 및 드라이 필름(dry film) 등의 재질을 하나 또는 혼용하여 형성될 수 있고, 특히 금속 재질의 판에 드라이 필름을 코팅한 형태로 형성될 수 있다. 이러한 실장용 마스크(200)는 인쇄회로기판(300)의 각 패드에 대응하는 각각의 개구부(210)를 다수 구비한다.
솔더 볼 순환기(400)는 도 2에 도시된 단면에서처럼 적어도 일측에 외부의 에어 흡입 펌프 또는 에어 배출 펌프와 연결되어 전체적으로 굴곡 단면을 갖는 형태로 실장용 마스크(200)의 상부면에 맞물리는 구조로 구비된다.
이러한 솔더 볼 순환기(400)는 제어부(500)의 제어에 따라 에어 흡입력에 의해 실장용 마스크(200)의 일측 상에 남은 솔더 볼(250)을 흡입하고, 에어 배출에 의해 솔더 볼(250)을 실장용 마스크(200)의 타측으로 전달하여, 실장용 마스크(200)의 개구부(210)에 솔더 볼(250)을 장착할 수 있다.
구체적으로, 솔더 볼 순환기(400)는 도 2에 도시된 바와 같이 에어 흡입 펌프에 연결된 제 1 흡입구(420)와 제 2 흡입구(430)를 구비하고, 에어 배출 펌프에 일측이 연결된 이송로(433)와 배출로(440)를 구비한다.
제 1 흡입구(420)의 전단과 제 2 흡입구(430)의 전단에는 각각 솔더 볼(250)이 제 1 흡입구(420)와 제 2 흡입구(430)로 들어가는 것을 방지하는 제 1 방지 부재(421)와 제 2 방지 부재(431)를 구비한다. 여기서, 제 1 방지 부재(421)와 제 2 방지 부재(431)는 금속 또는 플라스틱 재질로 형성된 메시(mesh) 망으로 구비될 수 있고, 솔더 볼(250)을 걸러 이송로(433)와 배출로(440)로 보낼 수 있다.
또한, 솔더 볼 순환기(400)는 제 1 흡입구(420)에 연결된 흡입로(410)와 흡입로(410)의 단부로서 실장용 마스크(200)의 일측에 장착되는 흡입단(411)을 구비하고, 제 1 흡입구(420)에 의해 흡입단(411)을 통해 실장용 마스크(200) 상의 솔더 볼(250)을 다수 흡입한다.
이렇게 흡입된 다수의 솔더 볼(250)은 제 1 방지 부재(421)에서 걸러져 이송로(433)로 전달되고, 제 2 흡입구(430)에 연결된 에어 흡입 펌프의 흡입력 또는 이송로(433)의 일측에 연결된 에어 배출 펌프의 에어 배출에 의해 제 2 방지 부재(431)까지 이송되어 다시 걸러진다.
이후, 제 2 방지 부재(431)에서 걸러진 솔더 볼(250)은 배출로(440)로 보내지고, 배출로(440)의 일측에 연결된 에어 배출 펌프의 에어 배출에 의해 배출단(441)를 통해 실장용 마스크(200)의 상부면에 다시 공급될 수 있다.
이때, 테이블(100)이 위치 조정부(131,132)에 의해 우측 방향, 즉 흡입단(411) 방향으로 경사진 상태로 변환하고, 이에 따라 실장용 마스크(200)도 역시 경사진 상태로 변환된다.
이러한 경사진 상태의 실장용 마스크(200)에 공급된 솔더 볼(250)은 자중(gravity)에 의해 경사진 실장용 마스크(200)의 상부면을 따라 이동하면서 개구부(210)에 각각 채워지고, 잉여의 솔더 볼(250)은 흡입단(411) 부근에 모여 흡입단(411)에 흡입된다.
이와 같은 솔더 볼 순환기(400)를 이용한 솔더 볼(250)의 흡입 및 배출 과정은 반복적으로 이루어져, 솔더 볼(250)이 실장용 마스크(200)의 개구부(210)에 모두 장착될 때까지 수행된다.
여기서, 솔더 볼(250)이 실장용 마스크(200)의 개구부(210)에 모두 장착된 상태인지의 여부는 솔더 볼 순환기(400)의 일측, 예를 들어 실장용 마스크(200)에 대응하는 이송로(433)의 하부면에 구비된 촬상부(600)에 의해 검출된 이미지 정보를 제어부(500)가 분석하여 판단할 수 있다.
제어부(500)는 이러한 촬상부(600)로부터 수신한 실장용 마스크(200)에 대한 이미지 정보를 분석하여 솔더 볼(250)이 실장용 마스크(200)의 개구부(210)에 모두 장착되지 않은 상태이면, 솔더 볼 순환기(400)를 이용한 솔더 볼(250)의 흡입 및 배출 과정을 반복 수행할 수 있다.
반면에, 솔더 볼(250)이 실장용 마스크(200)의 개구부(210)에 모두 장착된 상태이면, 제어부(500)는 디스플레이부(700)를 통해 솔더 볼(250)이 실장용 마스크(200)의 개구부(210)에 모두 장착된 상태임을 표시할 수 있다.
이후, 제어부(500)는 실장용 마스크(200)의 개구부(210)에 장착된 솔더 볼(250)에 대한 리플로우(reflow) 공정을 수행하여, 솔더 볼(250)을 인쇄회로기판(300)에 실장한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 솔더 볼 실장 시스템은 강제순환방식으로 솔더 볼(250)을 흡입 및 배출하는 솔더 볼 순환기(400)를 이용하여 솔더 볼(250)을 손상없이 인쇄회로기판(300)에 용이하게 실장할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 방법에 대해 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 설명한다. 도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 방법은 도 1에 도시된 솔더 볼 실장 시스템을 이용하여 솔더 볼(250)을 인쇄회로기판(300)에 실장하는 것을 예로 들어 설명한다.
먼저, 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 방법은 도 3a에 도시된 기판(300) 상에 다수의 패드(310) 상부면을 노출하고 다른 회로 패턴을 매립하는 SR 패턴층(320)을 형성한다.
구체적으로, 기판(300) 상에 다수의 패드(310)와 다른 회로 패턴을 형성하기 위해, 패드(310)와 다른 회로 패턴에 해당하는 개구부를 갖는 드라이 필름 패턴을 기판(300)의 상부면에 형성한다.
이후, 드라이 필름 패턴에 대해 예를 들어, CVD(chemical vapor deposition), PVD(Physical Vapor Deposition), 서브트랙티브(Subtractive)법, 무전해 동도금 또는 전해 동도금을 이용하는 애디티브(Additive)법, SAP(Semi-Additive Process) 및 MSAP(Modified Semi-Additive Process) 등의 방법으로 구리를 충진할 수 있다.
이와 같이 드라이 필름 패턴에 구리를 충진하고 드라이 필름 패턴을 박리하면, 기판(300)에 다수의 패드(310), 및 다른 회로 패턴이 형성된다.
이러한 다수의 패드(310) 및 다른 회로 패턴을 구비한 기판(300)에 솔더 레지스트를 도포하고, 도포된 솔더 레지스트에 대해 노광 및 에칭 공정을 포함한 패터닝 공정으로 패드(310)의 상부면을 노출하고 다른 회로 패턴을 매립하는 SR 패턴층(320)을 형성할 수 있다.
SR 패턴층(320)을 형성한 후, 도 3a에 도시된 바와 같이 SR 패턴층(320)의 상부면에 패드(310)의 상부면을 각각 노출하는 실장용 마스크(200)를 구비하여, 테이블(100)의 상부면과 실장용 마스크(200)의 하부면 사이에 인쇄회로기판(300)을 개재하여 장착한다.
테이블(100)과 실장용 마스크(200) 사이에 인쇄회로기판(300)을 개재하여 장착한 상태에서, 도 3b에 도시된 바와 같이 실장용 마스크(200)의 상부면 양측에 각각 흡입단(411)과 배출단(441)이 서로 대응하도록 솔더 볼 순환기(400)를 실장용 마스크(200)의 상부에 장착한다.
이후, 솔더 볼 순환기(400)를 이용한 강제순환방식으로 다수의 솔더 볼(250)을 인쇄회로기판(300)에 실장한다.
예를 들어, 테이블(100)과 솔더 볼 순환기(400)를 함께 수평면을 기준으로 우측 방향, 즉 흡입단(411) 방향으로 예각으로 기울인 상태에서, 흡입단(411) 부근에 공급된 다수의 솔더 볼(250)은 흡입단(411)에서 흡입되어 흡입로(410), 이송로(433), 및 배출로(440)를 거쳐 배출단(441)에서 토출된다.
배출단(441)에서 토출된 다수의 솔더 볼(250)은 실장용 마스크(200)의 상부면을 따라 이동하면서 실장용 마스크(200)의 개구부(210)에 채워진다.
이때, 실장용 마스크(200)의 개구부(210)에 채워지지 않고 남은 잉여의 솔더 볼(250)은 제어부(500)의 제어에 따라 흡입단(411)에서 다시 흡입되고, 흡입로(410), 이송로(433), 및 배출로(440)를 거쳐 배출단(441)을 통해 다시 토출된다.
여기서, 솔더 볼(250)이 실장용 마스크(200)의 개구부(210)에 모두 채워진 상태인지 여부는 솔더 볼 순환기(400)의 일측, 예를 들어 실장용 마스크(200)에 대응하는 이송로(433)의 하부면에 구비된 촬상부(600)에 의해 검출된 이미지 정보를 제어부(500)가 분석하여 판단할 수 있다.
따라서, 제어부(500)가 촬상부(600)로부터 수신한 실장용 마스크(200)에 대한 이미지 정보를 분석하여 솔더 볼(250)이 실장용 마스크(200)의 개구부(210)에 모두 장착되지 않은 상태이면, 솔더 볼 순환기(400)를 이용한 솔더 볼(250)의 흡입 및 배출 과정을 반복 수행할 수 있다.
솔더 볼(250)이 실장용 마스크(200)의 개구부(210)에 모두 채워진 후, 도 3c에 도시된 바와 같이 실장용 마스크(200)의 개구부(210)에 채워진 솔더 볼(250)에 대해 리플로우 공정을 수행한다.
이에 따라, 개구부(210)에 채워진 솔더 볼(250)은 용융되고 패드(310)에 축적되어 솔더 볼 패턴(251)으로 접착된다.
이후, 실장용 마스크(200)을 제거하여, 도 3d에 도시된 바와 같이 기판(300)의 상부면으로부터 솔더 볼 패턴(251)까지 동일한 높이(t)를 갖는 구조를 형성하게 된다.
이어서, 도 3e에 도시된 바와 같이, 기판(300)의 상부면으로부터 동일한 높이(t)를 갖는 솔더 볼 패턴(251)에 대해 솔더(21)를 이용하여 칩(20)을 실장한다.
이에 따라, 솔더 볼 패턴(251)을 덮는 솔더(21)가 기판(300) 상의 패드(310)와 칩(20) 사이에 다수 구비되어 전기적으로 연결한다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 방법은 종래에 스퀴즈없이 솔더 볼 순환기(400)를 이용한 강제순환방식으로 다수의 솔더 볼(250)을 손상없이 인쇄회로기판(300)에 용이하게 실장할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 볼 실장 방법은 인쇄회로기판(300)에 손상없이 실장된 솔더 볼(250)을 이용하여 칩(20)을 동일한 높이로 실장하여, 칩 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.
또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 테이블 110: 경사축
131,132: 위치 조정부 200: 실장용 마스크
210: 개구부 250: 솔더 볼
300: 인쇄회로기판 310: 패드
320: SR 패턴층 400: 솔더 볼 순환기
410: 흡입로 411: 흡입단
420: 제 1 흡입구 421: 제 1 방지 부재
430: 제 2 흡입구 431: 제 2 방지 부재
433: 이송로 440: 배출로
441: 배출단

Claims (20)

  1. 인쇄회로기판을 상부면에 장착하고 소정의 경사각으로 변환되는 테이블;
    상기 인쇄회로기판의 각 패드에 대응하는 개구부를 구비하고, 상기 인쇄회로기판 상에서 상기 테이블에 중첩 장착된 실장용 마스크; 및
    상기 실장용 마스크의 양측 단부에 맞물려 상기 테이블의 상부에 장착되고, 상기 실장용 마스크의 일측 단부에서 다수의 솔더 볼을 흡입하여 상기 실장용 마스크의 타측 단부에 배출하는 솔더 볼 순환기;
    를 포함하는 솔더 볼 실장 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 솔더 볼 순환기는
    흡입로를 거쳐 상기 솔더 볼을 흡입하는 흡입단에 연결되고 에어 흡입 펌프에 연결된 제 1 흡입구;
    상기 제 1 흡입구의 전단 부분에 구비되어 상기 솔더 볼을 걸러내는 제 1 방지 부재;
    상기 제 1 방지 부재가 구비된 제 1 흡입구 부분에 일측이 연결되어 상기 제 1 방지 부재에 의해 걸러진 솔더 볼이 이송되는 이송로;
    상기 이송로의 타측에 상기 에어 흡입 펌프에 연결된 제 2 흡입구;
    상기 제 2 흡입구의 전단 부분에 구비되어 상기 솔더 볼을 걸러내는 제 2 방지 부재; 및
    상기 제 2 방지 부재가 구비된 제 2 흡입구 부분에 일측이 연결되고 상기 제 2 방지 부재에 의해 걸러진 솔더 볼이 토출되는 배출단을 타측에 구비한 배출로;
    를 포함하는 솔더 볼 실장 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 테이블의 하부 일측에 맞닿아 상기 테이블을 좌,우 방향으로 경사를 생성시키는 위치 조정부를 더 포함하는 솔더 볼 실장 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 테이블은 예각의 기울기로 상기 흡입단 방향으로 기울어진 상태로 구비되는 솔더 볼 실장 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제 1 방지 부재와 제 2 방지 부재는 금속 또는 플라스틱 재질로 형성된 망을 포함하는 솔더 볼 실장 장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 위치 조정부는 실린더 또는 모터를 이용하여 위아래 축방향으로 변위하는 솔더 볼 실장 장치.
  7. 인쇄회로기판을 상부면에 장착하고 소정의 경사각으로 변환되는 테이블과, 상기 인쇄회로기판의 각 패드에 대응하는 개구부를 구비하며 상기 인쇄회로기판 상에서 상기 테이블에 중첩 장착된 실장용 마스크와, 상기 실장용 마스크의 양측 단부에 맞물려 상기 테이블의 상부에 장착되어 상기 실장용 마스크의 일측 단부에서 다수의 솔더 볼을 흡입하여 상기 실장용 마스크의 타측 단부에 배출하는 솔더 볼 순환기를 포함하여, 상기 솔더 볼 순환기가 솔더 볼을 흡입 및 배출하여 인쇄회로기판에 실장할 수 있는 솔더 볼 실장 장치;
    상기 솔더 볼 실장 장치에 연결된 제어부;
    상기 솔더 볼 실장 장치의 일측에 구비되어 촬상 이미지를 상기 제어부로 전달하는 촬상부; 및
    상기 제어부에 연결된 디스플레이부;
    를 포함하는 솔더 볼 실장 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 솔더 볼 실장 장치의 상기 테이블은 상기 제어부의 제어에 따라 소정의 경사각으로 변환되며,
    상기 솔더 볼 실장 장치의 상기 솔더 볼 순환기는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 실장용 마스크의 일측 단부에서 다수의 솔더 볼을 흡입하여 상기 실장용 마스크의 타측 단부에 배출하는 솔더 볼 실장 시스템.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 테이블의 하부 일측에 맞닿아 상기 테이블을 좌,우 방향으로 경사를 생성시키는 위치 조정부를 더 포함하는 솔더 볼 실장 시스템.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 솔더 볼 순환기는
    흡입로를 거쳐 상기 솔더 볼을 흡입하는 흡입단에 연결되고 에어 흡입 펌프에 연결된 제 1 흡입구;
    상기 제 1 흡입구의 전단 부분에 구비되어 상기 솔더 볼을 걸러내는 제 1 방지 부재;
    상기 제 1 방지 부재가 구비된 제 1 흡입구 부분에 일측이 연결되어 상기 제 1 방지 부재에 의해 걸러진 솔더 볼이 이송되는 이송로;
    상기 이송로의 타측에 상기 에어 흡입 펌프에 연결된 제 2 흡입구;
    상기 제 2 흡입구의 전단 부분에 구비되어 상기 솔더 볼을 걸러내는 제 2 방지 부재; 및
    상기 제 2 방지 부재가 구비된 제 2 흡입구 부분에 일측이 연결되고 상기 제 2 방지 부재에 의해 걸러진 솔더 볼이 토출되는 배출단을 타측에 구비한 배출로;
    를 포함하는 솔더 볼 실장 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 테이블은 예각의 기울기로 상기 흡입단 방향으로 기울어진 상태로 구비되는 솔더 볼 실장 시스템.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 위치 조정부는 실린더 또는 모터를 이용하여 위아래 축방향으로 변위하는 솔더 볼 실장 시스템.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 1 방지 부재와 제 2 방지 부재는 금속 또는 플라스틱 재질로 형성된 망을 포함하는 솔더 볼 실장 시스템.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 촬상부는 상기 실장용 마스크에 대응하여 상기 이송로의 외부 하부면 일측에 구비되는 솔더 볼 실장 시스템.
  15. (A) 솔더 볼을 실장할 인쇄회로기판을 마련하는 단계;
    (B) 상기 인쇄회로기판을 솔더 볼 실장 장치의 테이블과 실장용 마스크 사이에 장착하는 단계;
    (C) 제어부의 제어에 따라 상기 솔더 볼 실장장치의 솔더 볼 순환기를 이용하여 상기 실장용 마스크의 일측 단부에서 다수의 솔더 볼을 흡입하여 상기 실장용 마스크의 타측 단부에 배출하여 상기 실장용 마스크에 다수의 상기 솔더 볼을 순환시켜 공급하는 단계;
    (D) 상기 제어부가 상기 솔더 볼 각각이 상기 실장용 마스크의 개구부에 장착완료되었는지를 판단하는 단계;
    (E) 상기 판단 결과에 따라, 상기 제어부는 상기 솔더 볼 순환기를 이용하여 상기 실장용 마스크에 남아있는 솔더 볼을 다시 순환시켜 상기 실장용 마스크에 재공급하는 단계; 및
    (F) 상기 실장용 마스크의 개구부에 채워진 솔더 볼에 대해 리플로우 처리하는 단계;
    를 포함하는 솔더 볼 실장 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 (A) 단계는
    (A-1) 패드와 다른 회로 패턴에 대응하는 개구부를 갖는 드라이 필름 패턴을 기판에 형성하는 단계;
    (A-2) 상기 드라이 필름 패턴에 구리를 충진하는 단계;
    (A-3) 상기 드라이 필름 패턴을 박리하는 단계; 및
    (A-4) 상기 패드 각각을 둘러싸고 상기 다른 회로 패턴을 매립하는 SR(Solder Resist) 패턴을 형성하는 단계;
    를 포함하는 솔더 볼 실장 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 (B) 단계는
    상기 솔더 볼 순환기의 흡입단이 상기 실장용 마스크의 상부 일측 단부에 맞물리고, 상기 솔더 볼 순환기의 배출단이 상기 실장용 마스크의 상부 타측 단부에 맞물리게 구비하는 솔더 볼 실장 방법.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 (C) 단계는
    에어 흡입으로 상기 실장용 마스크의 일측 단부에서 상기 솔더 볼을 흡입하여 이송하고, 에어 배출에 의해 상기 실장용 마스크의 타측 단부에 상기 이송된 솔더 볼을 배출하는 솔더 볼 실장 방법.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 (C) 단계는
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 테이블을 예각의 기울기로 상기 흡입단 방향으로 기울어진 상태로 구비하는 솔더 볼 실장 방법.
  20. 청구항 15에 있어서,
    상기 (D) 단계는
    상기 제어부가 상기 솔더 볼 순환기의 일측에 구비된 촬상부로부터 수신한 상기 실장용 마스크의 이미지 정보를 분석하여, 상기 솔더 볼의 장착완료 여부를 판단하는 솔더 볼 실장 방법.
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