KR200235286Y1

KR200235286Y1 - 비지에이 서브스트레이트의 솔더볼 마운팅 장치

Info

Publication number: KR200235286Y1
Application number: KR2020010008224U
Authority: KR
Inventors: 남평우
Original assignee: 남평우
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2001-10-10

Abstract

본 고안은 비지에이 서브스트레이트의 솔더볼 마운팅 장치에 관한 것으로서, 서브스트레이트로 솔더볼을 공급하여 마운팅할 때 제품 불량이 발생되지 않도록 함과 아울러 생산성이 향상되도록 한 것이다.

본 고안은 반도체 기판인 서브스트레이트(1)에 플럭스(F)를 접착한 후 이송테이블(2)을 통해 마운팅 장치 본체(3)로 이송하여 서브스트레이트(1)의 솔더볼(4)을 마운팅하는 것에 있어서, 상기 마운팅 장치 본체(3)로 이송된 서브스트레이트(1)의 플럭스접착홈(5)과 대응되도록 안내홀(8)이 형성된 패턴플레이트(7)가 설치됨과 아울러 상기 패턴플레이트(7) 상측에 상기 안내홀(8)과 대향되는 이젝트핀(9)이 승강가능하게 설치되는 솔더볼 공급수단(6)과, 상기 솔더볼 공급수단(6)의 측부에 전후방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되고 저장된 솔더볼(4)을 운반하여 패턴플레이트(7)의 안내홀(8)로 공급하는 솔더볼 이송수단(10)과, 상기 마운팅 장치 본체(3)를 전후방향으로 회전시켜 패턴플레이트(7)의 안내홀(8)로 솔더볼(4)이 정확하게 위치될 수 있도록 마운팅 장치 본체(3)의 측부에 설치되는 회전모터(11)와, 상기 마운팅 장치 본체(3)의 각 부분을 선택적 또는 순차적으로 제어하여 서브스트레이트(1)상에 솔더볼(4)을 안정적으로 마운팅시키는 제어기(12)로 이루어지는 것이다.

Description

비지에이 서브스트레이트의 솔더볼 마운팅 장치 {SOLDER BALL MOUNTING DEVICE OF BGA SUBSTRATE}

본 고안은 비지에이(Ball Grid Array; BGA) 서브스트레이트의 솔더볼 마운팅 장치에 관한 것이다.

일반적으로 알려진 바와 같이 반도체 장치내에 형성되는 트랜지스터와 커패시터 등을 제조하는 방법은 반도체 기판상에 산화막을 입혀서 전계효과가 나타나도록 하는 모스형 전계효과 트랜지스터가 점차적으로 사용되는 것으로서, 상기 반도체 장치 내부에 각종 절연층과 도전층을 적층한 후 식각을 통하여 트랜지스터와 커패시터 등의 기억소자를 갖는 다이를 형성하고, 상기 다이를 기판 상부면에 접착하여 부설시킨 후 골드와이어로 다이의 금속 배선층과 기판상에 박막화된 금속 도선을 납점으로 연결하여 반도체 장치를 형성하는 것이다.

상기한 금속 배선층과 금속 도선은 리드프레임을 이용하여 연결하였으나, 반도체 장치 및 그와 관련된 부품이 소형화됨에 따라 리드프레임 대신 반도체 기판의저면 부분인 도선에 구형의 작은 납으로 이루어진 솔더볼(Solder Ball)을 사용하여 모듈의 기판에 형성된 박막에 납땜하도록 하는 것이다.

상기 솔더볼을 반도체 기판인 비지에이 서브스트레이트(Ball Grid Array Substrate; 이하 서브스트레이트라 함)에 접착시키기 위하여 솔더볼 마운팅 장치를 사용하는 것으로서, 종래의 솔더볼 마운팅 장치는 볼이 보관된 볼박스에서 진공으로 볼을 흡착시킬 수 있는 툴(tool)을 하부로 이동시켜 서브스트레이트의 볼 공급위치에 해당하는 저면부의 진공흡착공에서 솔더볼을 진공으로 흡착하고, 상기 흡착후 서브스트레이트 상부면에 솔더볼을 대고서 틀에 가하여진 진공을 해제함으로써 솔더볼을 서브스트레이트로 공급하도록 하는 것이다.

그러나 상기한 서브스트레이트의 솔더볼 마운팅 장치는, 솔더볼이 충진된 볼박스 하측으로 툴을 이동시켜 진공으로 솔더볼을 흡착시킨 후 진공을 해제하여 서브스트레이트 상에 솔더볼을 공급하도록 되어 있기 때문에 상기 틀에 진공으로 솔더볼을 흡착시키는 과정에서 큰 압력으로 흡착되게 되면서 진공 해제시 가끔씩 틀로부터 솔더볼이 분리되지 못하는 것이고, 상기와 같이 비분리로 인해서 서브스트레이트로 솔더볼을 공급하지 못하여 제품 불량을 발생시킬 뿐만 아니라 후속 공정을 계속하지 못하게 되면서 작업성과 생산성 등이 저하되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 문제점을 시정하여, 서브스트레이트로 솔더볼을 공급하여 마운팅할 때 제품 불량이 발생되지 않도록 함과 아울러 생산성이 향상되도록 한 비지에이 서브스트레이트의 솔더볼 마운팅 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 서브스트레이트에 플럭스를 접착한 후 이송테이블을 통해 마운팅 장치 본체로 이송하여 서브스트레이트에 솔더볼을 마운팅하는 것에 있어서, 상기 마운팅 장치 본체로 이송된 서브스트레이트와 대응되게 패턴플레이트가 설치됨과 아울러 상기 패턴플레이트 상측에 이젝트핀이 승강가능하게 설치되는 솔더볼 공급수단과, 상기 솔더볼 공급수단의 측부에 슬라이딩 가능하게 설치되고 솔더볼을 운반하여 패턴플레이트로 공급하는 솔더볼 이송수단과, 상기 마운팅 장치 본체를 전후방향으로 회전시킬 수 있도록 측부에 설치되는 회전모터와, 상기 마운팅 장치 본체의 각 부분을 선택적 또는 순차적으로 작동시키는 제어기로 이루어지는 것이다.

도 1은 본 고안의 실시예의 설치 상태도,

도 2는 본 고안의 실시예의 이송테이블이 이동된 상태를 나타낸 예시도,

도 3은 본 고안의 실시예의 범핑툴이 이동된 상태를 나타낸 예시도,

도 4는 본 고안의 실시예의 볼박스가 전진한 상태를 나타낸 예시도,

도 5는 본 고안의 실시예의 볼박스가 복귀한 상태를 나타낸 예시도,

도 6은 본 고안의 실시예의 이젝트핀이 하측으로 이동되는 상태를 나타낸 예시도,

도 7은 본 고안의 실시예의 이젝트핀이 솔더볼에 접촉된 상태를 나타낸 예시도,

도 8은 본 고안의 실시예의 이젝트핀이 솔더볼을 압박하는 상태를 나타낸 예시도,

도 9는 본 고안의 실시예의 범핑툴이 복귀된 상태를 나타낸 예시도,

도 10은 본 고안의 실시예의 평단면 개략도,

도 11은 본 고안의 실시예의 볼박스가 설치된 상태를 나타낸 측면도,

도 12는 본 고안의 실시예의 제어상태를 나타낸 블록도이다.

<도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명>

1: 서브스트레이트 2: 이송테이블

3: 마운팅 장치 본체 4: 솔더볼

7: 패턴플레이트 9: 이젝트핀

11: 회전모터 12: 제어기

19: 볼박스 25: 바이브레이터

본 고안은 도 1 내지 도 12에 도시한 바와 같이, 반도체 기판인 서브스트레이트(1)에 플럭스(F)를 접착한 후 이송테이블(2)을 통해 마운팅 장치 본체(3)로 이송하여 서브스트레이트(1)의 솔더볼(4)을 마운팅하는 것에 있어서, 상기 마운팅 장치 본체(3)로 이송된 서브스트레이트(1)의 플럭스접착홈(5)과 대응되도록 안내홀(8)이 형성된 패턴플레이트(7)가 설치됨과 아울러 상기 패턴플레이트(7) 상측에 상기 안내홀(8)과 대향되는 이젝트핀(9)이 승강가능하게 설치되는 솔더볼 공급수단(6)과, 상기 솔더볼 공급수단(6)의 측부에 전후방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되고 저장된 솔더볼(4)을 운반하여 패턴플레이트(7)의 안내홀(8)로 공급하는 솔더볼 이송수단(10)과, 상기 마운팅 장치 본체(3)를 전후방향으로 회전시켜 패턴플레이트(7)의 안내홀(8)로 솔더볼(4)이 정확하게 위치될 수 있도록 마운팅 장치본체(3)의 측부에 설치되는 회전모터(11)와, 상기 마운팅 장치 본체(3)의 각 부분을 선택적 또는 순차적으로 제어하여 서브스트레이트(1)상에 솔더볼(4)을 안정적으로 마운팅시키는 제어기(12)로 이루어지는 것이다.

상기 이송테이블(2)은 이송테이블 이송모터(13)의 작동에 의해서 회전체(14)가 회전되면서 슬라이딩되는 것으로서, 상기 이송테이블 이송모터(13)가 정역방향으로 회전되게 되면 이송테이블(2)의 위치가 가변되는 것이다.

그리고 상기 솔더볼 공급수단(6)은 패턴플레이트(7)를 하측에 지지시키는 지지체(15)와, 상기 지지체(15)를 지지한 상태에서 적정 구간을 승강시키는 툴실린더(16)와, 상기 툴실린더(16)의 측부에 위치되어 이젝트핀(9)을 지지함과 아울러 이젝트핀(9)을 적정 구간 승강시키는 이젝트실린더(17)로 구성되는 것이다. 상기 이젝트핀(9)은 이젝트플레이트에 결합된 상태에서 솔더볼(4)의 마운팅이 이루어지도록 하는 것이다.

상기 솔더볼 이송수단(10)은 지지체(15)의 베이스(18) 상부에 슬라이딩 가능하게 설치되고 일정 개수의 솔더볼(4)이 저장되는 볼박스(19)와, 상기 볼박스(19)의 측부에 고정되어 볼박스(19)를 견인함과 아울러 회전체(21)에 결합되는 지지바(20)와, 상기 회전체(21)의 측부에 설치됨과 아울러 상기 회전체(21)의 풀리(22)에 벨트(24)를 통해 연결되는 이송모터(23)로 구성되는 것이다. 상기 볼박스(19)는 바닥면이 개방되어 있어 베이스(18)면에 솔더볼(4)이 위치되는 것이고, 상기 베이스(18)면을 슬라이딩하여 패턴플레이트(7)로 위치 이동한 경우에도 볼박스(19)내의 솔더볼(4)이 패턴플레이트(7)면에 접촉된 상태를 유지하는 것이며, 상기 회전체(21)는 나선상으로 형성되어 있어 회전될 때 지지바(20)를 전후방향으로 위치시키는 것이다.

상기 볼박스(19)내의 솔더볼(4)이 패턴플레이트(7)의 안내홀(8)로 위치되지 않을 경우를 방지하기 위하여 회전모터(11)를 작동시키는 것으로서, 상기 회전모터(11)를 작동시킨 후 마운팅 장치 본체(3)를 원래의 상태로 그 위치를 정렬시키는 것이다.

그리고 상기 지지체(15)의 베이스(18) 저부측에 바이브레이터(25)를 설치하여 지지체(15)와 패턴플레이트(7)가 요동되도록 하는 것이다.

이상과 같은 본 고안은 서브스트레이트로 솔더볼을 공급하여 마운팅할 때 제품 불량이 발생되지 않도록 함과 아울러 생산성이 향상되도록 하는 것으로서, 마운팅 장치 본체(3)의 상측에 솔더볼 공급수단(6)인 지지체(15)와 툴실린더(16) 및 이젝트핀(9)이 지지된 이젝트실린더(17) 등을 설치하고, 상기 솔더볼 공급수단(6) 측부에 솔더볼 이송수단(10)인 볼박스(19)와 지지바(20) 및 이송모터(23) 등을 설치하며, 상기 마운팅 장치 본체(3)의 측부에 회전모터(11)를 설치하여 제어기(12)로 조정하여 각각의 구성품들이 작동되도록 하는 것이다.

상기와 같이 형성된 마운팅 장치 본체(3)를 이용하여 서브스트레이트(1)상에 솔더볼(4)을 마운팅하기 위해서는 먼저, 서브스트레이트(1)를 이송테이블(2) 상측에 위치시킨 후 플럭스(F)로 도포하는 것이다. 그리고 상기 서브스트레이트(1)가 탑재된 이송테이블(2)을 위치 이동시켜 솔더볼 공급수단(6) 하측인 패턴플레이트(7) 대향지점에 위치되도록 하는 것이다.

상기 마운팅 장치 본체(3)의 패턴플레이트(7) 하측에 이송테이블(2)을 위치시킨 후 툴실린더(16)를 작동시켜 패턴플레이트(7)가 설치된 지지체(15)를 하측방향으로 이동시키고, 상기 하측방향으로 이동된 패턴플레이트(7)가 서브스트레이트(1)에 밀착되는 경우에 툴실린더(16)를 정지시켜 서브스트레이트(1)와 패턴플레이트(7)가 결합된 상태를 유지하게 하는 것이다. 상기 과정에서는 서브스트레이트(1)의 플럭스접착홈(5)과 패턴플레이트(7)의 안내홀(8)이 대향된 상태를 유지하는 것이다.

상기 과정 후 이송모터(23)를 작동시켜 볼박스(19)가 패턴플레이트(7) 상측으로 위치되도록 하는 것으로서, 상기 이송모터(23)를 정방향으로 회전시켜 지지바(20)가 패턴플레이트(7) 측으로 볼박스(19)를 밀어내는 것이고, 상기 이동되는 볼박스(19)의 솔더볼(4)은 회전 운동하면서 위치 이동하는 것이다. 상기 볼박스(19)가 패턴플레이트(7)의 상측에 위치됨과 동시에 패턴플레이트(7)의 안내홀(8)로 솔더볼(4)이 자중에 의해서 위치되는 것이나, 상기 안내홀(8)로 한개의 솔더볼(4)이 위치되게 되면 추가적인 솔더볼(4) 삽입은 이루어지지 않는 것이다. 그리고 상기 안내홀(8)로 위치된 솔더볼(4)은 플럭스접착홈(5)의 플럭스(F)에 접촉된 상태를 유지하는 것이다.

상기 과정 후 각각의 안내홀(8)로 솔더볼(4)이 위치되지 않는 것을 방지하기 위하여 회전모터(11)를 작동시키는 것으로서, 상기 회전모터(11)를 정역방향으로 회전시켜 마운팅 장치 본체(3)가 기준점을 기준으로 전후방향으로 일정 각도 내로 회전되도록 하는 것이고, 상기 마운팅 장치 본체(3)가 전후방향으로 회전될 때 솔더볼(4)이 위치 이동되면서 잔여 안내홀(8)로 인입되는 것이며, 상기 마운팅 장치 본체(3)를 회전시킬 때 선택적으로 바이브레이터(25)를 작동시켜 안내홀(8)로 솔더볼(4)이 정상적으로 투입되도록 하는 것이다.

상기 안내홀(8)로 솔더볼(4)이 정상적으로 투입되고 나면 회전모터(11)를 정지시켜 마운팅 장치 본체(3)가 기준점을 기준으로 수평상태로 유지되도록 함과 아울러 바이브레이터(25)를 정지시켜 지지체(15)의 요동이 정지되도록 하는 것이다.

상기 상태 후 이송모터(23)를 작동시켜 볼박스(19)가 원래의 상태로 위치되도록 하는 것으로서, 상기 이송모터(23)를 역방향으로 회전시켜 지지바(20)가 볼박스(19)를 당기는 것이고, 상기 이동되는 볼박스(19)의 잔여 솔더볼(4)은 회전 운동하면서 위치 이동하는 것이다.

상기 과정 후 이젝트실린더(17)를 작동시켜 이젝트핀(9)이 하강되도록 하는 것으로서, 상기 이동되는 이젝트핀(9)은 패턴플레이트(7)의 안내홀(8)로 인입되는 것이고, 상기 안내홀(8)로 인입된 이젝트핀(9)은 솔더볼(4)을 적정 상태로 가압하는 것이며, 상기 솔더볼(4)의 가압이 이루어짐과 아울러 패턴플레이트(7)를 상승시키는 것이고, 상기 패턴플레이트(7)를 상승시킨 후 이젝트실린더(17)를 작동시켜 이젝트핀(9)이 이젝팅되도록 한 후 이젝트핀(9)을 상승시키는 것이다. 상기 솔더볼(4)의 가압이 이루어지면 솔더볼(4)은 하측이 서브스트레이트(1)의 플럭스(F)에 접착된 상태에서 안정적으로 마운팅되는 것이다.

상기 과정 후 이젝트실린더(17)와 툴실린더(16)를 작동시켜 이젝트핀(9)과 패턴플레이트(7)를 원래의 상태로 상승시키는 것이고, 상기 이젝트핀(9)과 패턴플레이트(7)를 적정 상태로 위치시킨 후 이송테이블(2)을 원상태로 복귀하여 완제품을 형성하는 것이다. 상기 완제품을 형성한 후 이송테이블(2)에 새로운 서브스트레이트(1)를 위치시킨 후 상술한 바와 같이 자동 생산을 하는 것이고, 상기 패턴 플레이트(7)의 안내홀(8)로 솔더볼(4)을 적정하게 위치시킨 후 마운팅함으로써 제품 불량 발생이 원천적으로 차단되는 것이다.

이상과 같이 본 고안은 마운팅 장치 본체에 솔더볼 공급수단과 솔더볼 이송수단을 설치함과 아울러 상기 마운팅 장치 본체를 회전시킬 수 있도록 회전모터를 설치한 것으로서, 상기 마운팅 장치 본체로 서브스트레이트를 이송시킨 후 볼박스를 자동 투입하여 솔더볼이 서브스트레이트로 정확하게 인입되는 것이고, 상기 서브스트레이트로 솔더볼을 위치시킨 후 이젝트핀을 이용하여 서브스트레이트에 솔더볼을 신속하게 마운팅함에 따라 작업성과 생산성이 향상되는 것이다.

또한 상기 볼박스의 솔더볼이 패턴플레이트의 안내홀로 정확하게 위치될 수 있도록 회전모터와 바이브레이터를 설치하여 사용함으로써 제품 불량 발생이 원천적으로 차단되는 것이다.

그리고 상기 솔더볼 이송수단을 볼박스와 지지바 및 회전체와 이송모터로 형성함으로써 슬라이딩되면서 패턴플레이트의 안내홀로 솔더볼을 안정적으로 위치시킴과 아울러 상기 패턴플레이트의 안내홀로 투입시키고 남은 잔여 솔더볼을 패턴플레이트상에 존재하지 않도록 하는 것이다.

Claims

서브스트레이트(1)에 플럭스(F)를 접착한 후 이송테이블(2)을 통해 마운팅 장치 본체(3)로 이송하여 서브스트레이트(1)에 솔더볼(4)을 마운팅하는 것에 있어서,

상기 마운팅 장치 본체(3)로 이송된 서브스트레이트(1)와 대응되게 패턴플레이트(7)가 설치됨과 아울러 상기 패턴플레이트(7) 상측에 이젝트핀(9)이 승강가능하게 설치되는 솔더볼 공급수단(6)과, 상기 솔더볼 공급수단(6)의 측부에 슬라이딩 가능하게 설치되고 솔더볼(4)을 운반하여 패턴플레이트(7)로 공급하는 솔더볼 이송수단(10)과, 상기 마운팅 장치 본체(3)를 전후방향으로 회전시킬 수 있도록 측부에 설치되는 회전모터(11)와, 상기 마운팅 장치 본체(3)의 각 부분을 선택적 또는 순차적으로 작동시키는 제어기(12)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비지에이 서브스트레이트의 솔더볼 마운팅 장치.
제1항에 있어서,

상기 솔더볼 공급수단(6)은 패턴플레이트(7)를 지지시키는 지지체(15)와, 상기 지지체(15)를 승강시키는 툴실린더(16)와, 상기 툴실린더(16)의 측부에 설치됨과 아울러 이젝트핀(9)을 승강시키는 이젝트실린더(17)로 구성되는 것을 특징으로 하는 비지에이 서브스트레이트의 솔더볼 마운팅 장치.
제1항에 있어서,

상기 솔더볼 이송수단(10)은 지지체(15)의 베이스(18)에 설치되고 솔더볼(4)이 저장되는 볼박스(19)와, 상기 볼박스(19)의 측부에 고정됨과 아울러 회전체(21)에 결합되는 지지바(20)와, 상기 회전체(21)의 풀리(22)에 벨트(24)를 통해 연결되는 이송모터(23)로 구성되는 것을 특징으로 하는 비지에이 서브스트레이트의 솔더볼 마운팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 지지체(15)의 베이스(18) 저부측에 바이브레이터(25)를 설치하는 것을 특징으로 하는 비지에이 서브스트레이트의 솔더볼 마운팅 장치.