KR20040108143A - 범용 솔더볼 어태치 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 범용 솔더볼 어태치 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 섭스트레이트(substrate)에 융착되는 솔더볼의 배열 위치가 바뀌더라도 간단하게 어태치 툴만 교환하여 솔더볼 어태치 작업을 속행할 수 있도록, 대략 직사각판 형태로서 저면이 다수의 유닛으로 구분되어 있고, 상기 각 유닛에는 니들이 풀 어레이(full array)되어 있는 플럭스 툴(flux tool)과, 대략 직사각판 형태로서 상면이 다수의 유닛으로 구분되어 있고, 상기 각 유닛에는 상기 니들과 대응되도록 일정 깊이의 요홈이 풀 어레이되어 있는 볼 스택 플레이트(ball stack plate)와, 대략 직사각판 형태로서 저면이 다수의 유닛으로 구분되어 있고, 상기 각 유닛에는 섭스트레이트의 솔더볼 융착 위치와 대응되는 영역에만 솔더볼 흡착용 홀이 형성된 마스크(mask)가 탈착 가능하게 되어 있는 볼 어태치 툴(ball attach tool)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 함.

Description

범용 솔더볼 어태치 장치 및 그 방법{Universal solder ball attach tool and its method}
본 발명은 범용 솔더볼 어태치 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 섭스트레이트(substrate)에 융착되는 솔더볼의 배열 위치가 바뀌더라도 간단하게 어태치 툴만 교환하여 솔더볼 어태치 작업을 속행할 수 있는 범용 솔더볼 어태치 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 BGA(Ball Grid Array) 계열의 반도체패키지는 몰딩(molding) 공정이 완료된 후, 섭스트레이트의 배선패턴에 솔더볼을 어태치하는 공정이 뒤따른다. 이와 같이 솔더볼을 어태치하기 위해서는 크게 플럭스 툴과, 볼 스택 플레이트 및 볼 어태치 툴이 필요하며, 도 1a를 참조하면, 상술한 플럭스 툴(10')(flux tool)이 도시되어 있고, 도 1b를 참조하면, 볼 스택 플레이트(20')(ball stack plate)가 도시되어 있으며, 도 1c를 참조하면, 볼 어태치 툴(30')(ball attach tool)이 도시되어 있다. 이를 참조하여, 종래의 장치 구조 및 솔더볼 어태치 방법을 간략히 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이 먼저 플럭스 툴(10')은 대략 직사각판 형태로서 다수의 유닛(11') 영역으로 나누어져 있으며, 각 유닛(11')에는 일정 길이를 가지며 대략 매트릭스 형태로 다수의 니들(12')이 결합되어 있다. 이러한 니들(12')의 배열 위치는 섭스트레이트에 융착될 솔더볼의 위치에 따라 가변적이다. 물론, 이러한 니들(12')은 일정량의 끈적한 플럭스를 섭스트레이트의 솔더볼이 융착될 영역에 미리 돗팅(dotting)하는 역할을 한다.
이어서, 상기 볼 스택 플레이트(20')는 도시된 바와 같이 대략 직사각판 형태로서 다수의 유닛(21') 영역으로 나누어져 있으며, 각 유닛(21')에는 솔더볼을 임시로 위치시킬 수 있도록 다수의 홈(22')이 형성되어 있다. 이러한 홈(22')의 배열 위치도 섭스트레이트에 융착될 솔더볼의 위치에 따라 가변적이다. 물론, 상기 볼 스택 플레이트(20')의 홈(22') 위치와 플럭스 툴(10')의 니들(12') 위치는 동일해야 하며, 또한 동일하게 구비된다.
이어서, 상기 볼 어태치 툴(30')은 도시된 바와 대략 직사각판 형태로서 다수의 유닛(31') 영역으로 나누어져 있으며, 각 유닛(31')에는 상기 볼 스택 플레이트(20')로부터 솔더볼을 진공 흡착하여 섭스트레이트에 돗팅된 플럭스 위에 올려 놓을 수 있도록 다수의 홀(36')이 형성되어 있다. 물론, 이러한 홀(36')의 직경은 솔더볼의 직경보다 작게 되어 있으며, 또한 그 배열 위치도 섭스트레이트에 융착되는 솔더볼의 위치에 따라 가변적으로 형성된다.
따라서, 이러한 종래의 플럭스 툴(10'), 볼 스택 플레이트(20') 및 볼 어태치 툴(30')은 반도체패키지의 솔더볼 배열 위치가 변경될 경우 함께 변경되어야 한다. 즉, 반도체패키지의 크기 및 솔더볼의 직경이 완전히 바뀌는 경우에는 상기툴(10',30') 및 플레이트(20')가 당연히 바뀌어야 하지만, 상기 반도체패키지의 크기 및 솔더볼의 직경이 고정된 상태에서 단지 상기 솔더볼의 배열 위치만 변경되더라도, 상기 모든 툴 및 플레이트를 바꾸어야 함으로써, 툴 및 플레이트 제조에 따른 가격 부담이 지나치게 커지는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 섭스트레이트에 융착되는 솔더볼의 배열 위치가 바뀌더라도 간단하게 어태치 툴만 교환하여 솔더볼 어태치 작업을 속행할 수 있는 범용 솔더볼 어태치 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
도 1a는 종래 솔더볼 어태치를 위한 플럭스 툴(flux tool)이고, 도 1b는 볼 스택 플레이트(ball stack plate)이며, 도 1c는 볼 어태치 툴(ball attach tool)이다.
도 2a는 본 발명에 의한 범용 솔더볼 어태치 장치중 플럭스 툴을 도시한 사시도이고, 도 2b는 볼 스택 플레이트를 도시한 사시도이다.
도 3a는 본 발명에 의한 범용 솔더볼 어태치 장치중 볼 어태치 툴을 도시한 사시도이고, 도 3b는 그 분해 사시도이다.
도 4은 도 3a의 3-3선을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 다른 범용 솔더볼 어태치 장치중 볼 어태치 툴을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 범용 솔더볼 어태치 방법을 도시한 순차 설명도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10; 플럭스 툴 11; 유닛
12; 니들 20; 볼 스택 플레이트
21; 유닛 22; 요홈
30; 볼 어태치 툴 31; 유닛
32; 베이스 플레이트 33; 진공 유도체
34; 몸체 35; 마스크
36; 홀 37; 볼트
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 범용 솔더볼 어태치 장치는 대략 직사각판 형태로서 저면이 다수의 유닛으로 구분되어 있고, 상기 각 유닛에는 니들이 풀 어레이(full array)되어 있는 플럭스 툴(flux tool)과, 대략 직사각판 형태로서 상면이 다수의 유닛으로 구분되어 있고, 상기 각 유닛에는 상기 니들과 대응되도록 일정 깊이의 요홈이 풀 어레이되어 있는 볼 스택 플레이트(ball stack plate)와, 대략 직사각판 형태로서 저면이 다수의 유닛으로 구분되어 있고, 상기 각 유닛에는 섭스트레이트의 솔더볼 융착 위치와 대응되는 영역에만 솔더볼 흡착용 홀이 형성된 마스크(mask)가 탈착 가능하게 되어 있는 볼 어태치 툴(ball attach tool)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 볼 어태치 툴은 대략 직사각판 형태의 베이스 플레이트(baseplate)와, 상기 베이스 플레이트의 하부에 볼트(bolt)로 결합되며, 상,하로 관통된 대략 직육면체 형태의 몸체와, 상기 몸체의 하면에 탈착가능하며, 다수의 솔더볼 흡착용 홀이 형성된 마스크(mask)와, 상기 베이스 플레이트와 마스크 사이에 위치되어 진공 흡착력을 제공하는 진공 유도체로 이루어질 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 범용 솔더볼 어태치 방법은 BGA(Ball Grid Array)형 반도체패키지의 섭스트레이트 일면 전체에 풀 어레이 상태로 플럭스를 돗팅하는 단계와, 상기 섭스트레이트의 일면 전체와 대응되는 다른 영역에 임시로 솔더볼을 풀 어레이시키는 단계와, 상기 섭스트레이트의 솔더볼 융착 영역에만 대응하도록 선택적으로 솔더볼을 진공 흡착하여, 상기 섭스트레이트에 돗팅(doting)된 플럭스 위에 안착시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 하여 본 발명에 의한 범용 솔더볼 어태치 장치 및 그 방법에 의하면, 최초에 니들이 풀 어레이된 플럭스 툴을 구비하고, 또한 요홈이 풀 어레이된 볼 스택 플레이트를 구비한 후, 솔더볼의 배열 위치에 맞게 디자인된 다양한 볼 어태치 툴만 교체하면, 솔더볼의 배열 위치가 다른 여러 종류의 BGA형 반도체패키지에 적용할 수 있고, 따라서 툴 및 플레이트 교체에 따른 비용을 상당히 절약할 수 있게 된다. 물론, 이때 상기 BGA형 반도체패키지는 그 크기 및 솔더볼의 직경은 모두 동일하고, 솔더볼의 배열 위치만 다른 것에 해당한다.
더불어, 위의 볼 어태치 툴은 솔더볼 흡착용 홀이 형성된 마스크만을 간단히 교체함으로써, 여러 종류의 BGA형 반도체패키지에 쉽게 적용 가능한 장점이 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2a를 참조하면, 본 발명에 의한 범용 솔더볼 어태치 장치중 플럭스 툴(10)이 도시되어 있고, 도 2b를 참조하면, 볼 스택 플레이트(20)가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 플럭스 툴(10)은 대략 직사각판 형태로서 다수의 유닛(11) 영역으로 나누어져 있으며, 각 유닛(11)에는 일정 길이를 가지며 대략 매트릭스 형태로 다수의 니들(12)이 풀 어레이(full array)된 채 결합되어 있다. 이러한 니들(12)의 배열 위치는 섭스트레이트에 융착될 솔더볼의 위치에 상관없이 풀 어레이된다. 물론, 이러한 니들(12)은 일정량의 끈적한 플럭스를 섭스트레이트의 솔더볼이 융착될 영역에 미리 돗팅(dotting)하는 역할을 하는데, 상기와 같은 구조의 플럭스 툴(10)은 섭스트레이트의 솔더볼이 형성되지 않을 위치에도 일정량의 플럭스를 돗팅하게 된다.
이어서, 본 발명에 의한 볼 스택 플레이트(20)는 도시된 바와 같이 대략 직사각판 형태로서 다수의 유닛(21) 영역으로 나누어져 있으며, 각 유닛(21)에는 솔더볼을 임시로 위치시킬 수 있도록 다수의 홈(22)이 풀 어레이되어 있다. 이러한 홈(22)의 배열 위치도 섭스트레이트에 융착될 솔더볼의 위치에 상관없이 풀 어레이된다.
도 3a를 참조하면, 본 발명에 의한 범용 솔더볼 어태치 장치중 볼 어태치 툴(30)이 도시되어 있고, 도 3b를 참조하면, 그 분해 사시도가 도시되어 있으며, 도 4를 참조하면, 도 3a의 3-3선 단면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 볼 어태치 툴(30)은 대략 직사각판 형태로서 저면이 다수의 유닛(31)으로 구분되어 있고, 상기 각 유닛(31)에는 섭스트레이트의 솔더볼 융착 위치와 대응되는 영역에만 솔더볼 흡착용 홀(36)이 형성된 마스크(35)(mask)가 탈착 가능하게 되어 있다.
좀더 구체적으로 상기 볼 어태치 툴(30)은 대략 직사각판 형태의 베이스 플레이트(32)(base plate)와, 상기 베이스 플레이트(32)의 하부에 볼트(37)(bolt)로 결합되며, 상,하로 관통된 대략 직육면체 형태의 몸체(34)와, 상기 몸체(34)의 하면에 탈착 가능하며, 다수의 솔더볼 흡착용 홀(36)이 형성된 마스크(35)(mask)와, 상기 베이스 플레이트(32)와 마스크(35) 사이에 위치되어 진공 흡착력을 제공하는 진공 유도체(33)로 이루어져 있다. 여기서, 상기 베이스 플레이트(32) 및 진공 유도체(33)에는 진공 흡착력이 마스크(35)로 전달될 수 있도록 홀(38)이 더 형성되어 있다. 또한, 상기 진공 유도체(33)의 저면에는 진공이 마스크(35)에 골고루 작용하도록 대략 원형링 형태의 요홈(39)이 형성되어 있다. 더불어, 상기 마스크(35)에 형성된 홀(36)은 섭스트레이트에 융착될 솔더볼의 배열 위치와 동양으로 되어 있다. 즉, 상기 섭스트레이트에 융착될 솔더볼의 배열 위치에 따라 다수의 마스크(35)가 구비된다.
따라서, 이러한 볼 어태치 툴(30)은 베이스 플레이트(32) 및 진공유도체(33)를 통해서 진공이 제공되며, 이 진공에 의해 마스크(35)에 형성된 다수의 홀(36)에 솔더볼이 흡착하게 된다. 물론, 이와 같이 흡착된 솔더볼은 섭스트레이트에 미리 돗팅된 플럭스 위에 안착하게 된다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 다른 범용 솔더볼 어태치 장치중 볼 어태치 툴(40)이 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 다른 볼 어태치 툴(40)은 일체의 베이스 플레이트(42)에 일체의 몸체(44)가 볼트(47)로 결합되어 있다. 물론, 상기 몸체(44)의 저면에는 다수의 솔더볼 흡착용 홀(41)이 형성되어 있다. 따라서, 이러한 구조의 볼 어태치 툴(40)은 BGA 계열의 반도체패키지 종류에 따라 일체의 몸체(44) 자체를 교환할 수 있게 된다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 의한 범용 솔더볼 어태치 방법이 순차적으로 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 플럭스 돗팅 단계(S1)와, 솔더볼 풀 어레이 단계(S2)와, 솔더볼 안착 단계(S3)로 이루어져 있다.
먼저, 플럭스 돗팅 단계(S1)는 BGA 계열의 반도체패키지의 섭스트레이트 일면 전체에 풀 어레이 상태로 끈적한 플럭스를 돗팅한다. 즉, 본 발명에서 개시된 플럭스 툴(10)의 니들(12)에 플럭스를 묻혀 이를 다시 섭스트레이트에 돗팅한다. 물론, 상기 플럭스 툴(10)에는 니들(12)이 풀 어레이 상태로 배열된 상태이다. 따라서, 섭스트레이트에는 원하지 않는 영역에도 플럭스가 돗팅될 수 있다.
이어서, 솔더볼 풀 어레이 단계(S2)는 상기 섭스트레이트의 일면 전체와 대응되는 다른 영역에 임시로 솔더볼을 풀 어레이시킨다. 즉, 본 발명에서 개시된 볼 스택 플레이트(20)의 요홈(22)에 솔더볼을 어레이시킨다. 물론, 상기 볼 스택 플레이트(20)에는 요홈(22)이 풀 어레이 상태로 형성되어 있다.
이어서, 솔더볼 안착 단계(S3)는 상기 섭스트레이트의 솔더볼 융착 영역에만 대응하도록 선택적으로 솔더볼을 진공 흡착하여, 상기 섭스트레이트에 돗팅된 플럭스 위에 안착시킨다. 즉, 본 발명에서 개시된 다양한 볼 어태치 툴(30)을 이용하여 상기 볼 스택 플레이트(20)에 풀 어레이된 솔더볼을 선택적으로 흡착하여 섭스트레이트의 플럭스 위에 안착시킨다. 이때, 상기 볼 스택 플레이트(20)에 풀 어레이된 솔더볼 중에는 상기 볼 어태치 툴(30)에 흡착되지 않는 솔더볼도 있다. 다른 말로 하면, 섭스트레이트 위에 플럭스를 풀 어레이로 돗팅하고, 볼 스택 플레이트(20)에도 솔더볼을 풀 어레이로 위치시키지만, 최종적인 볼 어태치 툴(30)은 선택된 솔더볼만을 흡착하여 섭스트레이트에 범핑하게 된다. 따라서, 섭스트레이트에는 솔더볼이 어태치되지 않는 플럭스도 존재하지만, 이러한 플럭스는 리플로우(reflow) 공정 또는 세척 공정에서 모두 제거되므로, 솔더볼의 범핑 공정에 큰 장애 요소로 작용하지는 않는다.
상기와 같이 하여 본 발명에 의한 범용 솔더볼 어태치 장치 및 그 방법에 의하면, 최초에 니들이 풀 어레이된 플럭스 툴을 구비하고, 또한 요홈이 풀 어레이된볼 스택 플레이트를 구비한 후, 솔더볼의 배열 위치에 맞게 디자인된 다양한 볼 어태치 툴만 교체하면, 솔더볼의 배열 위치가 다른 여러 종류의 BGA형 반도체패키지에 적용할 수 있고, 따라서 툴 및 플레이트 교체에 따른 비용을 상당히 절약할 수 있는 효과가 있다. 물론, 이때 상기 BGA형 반도체패키지는 그 크기 및 솔더볼의 직경은 모두 동일하고, 솔더볼의 배열 위치만 다른 것에 해당한다.
더불어, 위의 볼 어태치 툴은 솔더볼 흡착용 홀이 형성된 마스크만을 간단히 교체함으로써, 여러 종류의 BGA형 반도체패키지에 쉽게 적용 가능한 효과가 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 범용 솔더볼 어태치 장치 및 그 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (3)

  1. 대략 직사각판 형태로서 저면이 다수의 유닛으로 구분되어 있고, 상기 각 유닛에는 니들이 풀 어레이(full array)되어 있는 플럭스 툴(flux tool);
    대략 직사각판 형태로서 상면이 다수의 유닛으로 구분되어 있고, 상기 각 유닛에는 상기 니들과 대응되도록 일정 깊이의 요홈이 풀 어레이되어 있는 볼 스택 플레이트(ball stack plate); 및,
    대략 직사각판 형태로서 저면이 다수의 유닛으로 구분되어 있고, 상기 각 유닛에는 섭스트레이트의 솔더볼 융착 위치와 대응되는 영역에만 솔더볼 흡착용 홀이 형성된 마스크(mask)가 탈착 가능하게 되어 있는 볼 어태치 툴(ball attach tool)을 포함하여 이루어진 범용 솔더볼 어태치 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 볼 어태치 툴은 대략 직사각판 형태의 베이스 플레이트(base plate)와, 상기 베이스 플레이트의 하부에 볼트(bolt)로 결합되며, 상,하로 관통된 대략 직육면체 형태의 몸체와, 상기 몸체의 하면에 탈착가능하며, 다수의 솔더볼 흡착용 홀이 형성된 마스크(mask)와, 상기 베이스 플레이트와 마스크 사이에 위치되어 진공 흡착력을 제공하는 진공 유도체로 이루어진 것을 특징으로 하는 범용 솔더볼 어태치 장치.
  3. BGA(Ball Grid Array)형 반도체패키지의 섭스트레이트 일면 전체에 풀 어레이 상태로 플럭스를 돗팅하는 단계;
    상기 섭스트레이트의 일면 전체와 대응되는 다른 영역에 임시로 솔더볼을 풀 어레이시키는 단계; 및,
    상기 섭스트레이트의 솔더볼 융착 영역에만 대응하도록 선택적으로 솔더볼을 진공 흡착하여, 상기 섭스트레이트에 돗팅(doting)된 플럭스 위에 안착시키는 단계를 포함하여 이루어진 범용 솔더볼 어태치 방법.
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