KR20070082316A - 솔더 볼 고정 판을 이용한 솔더 볼 부착 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 솔더 볼 부착 방법에 관한 것으로, 볼 랜드에 도팅된 플럭스에 의해 솔더 볼 어태치 툴이 오염되는 것을 방지하기 위한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 기판의 볼 랜드에 솔더 볼을 부착하기 위해 a) 내부에 볼 랜드와 대응되는 위치에 각각 홀이 형성되고 각각의 홀에는 솔더 볼이 각각 삽입되어 있는 솔더 볼 고정 판이 준비되는 단계, b) 솔더 볼 고정 판이 솔더 볼 어태치 툴에 흡착되는 단계, c) 솔더 볼 어태치 툴이 기판의 상부로 이동하여 솔더 볼들을 솔더 볼 고정 판으로부터 분리시켜 볼 랜드에 부착하는 단계를 포함하는 솔더 볼 고정 판을 이용한 솔더 볼 부착 방법을 제공한다.
이에 의하면, 솔더 볼 고정 판을 이용하여 기판의 볼 랜드에 부착시키므로 솔더 볼의 신속한 이송이 가능하며, 솔더 볼 어태치 툴이 볼 랜드에 도팅되어 있는 플럭스로 오염되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 오염에 의해 솔더 볼 부착 공정이 지연되는 것을 방지할 수 있으며, 솔더 볼의 이송 시간을 줄일 수 있으므로 전체적인 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
솔더 볼, 어태치 툴, 플럭스, 볼 랜드, BGA
Description
도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 솔더 볼 부착 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시예에 따른 솔더 볼 부착 방법을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 솔더 볼 고정 판을 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 솔더 볼 어태치 툴을 개략적으로 나타내는 부분 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
110 : 솔더 볼 고정 판
112 : 홀
120 : 솔더 볼 어태치 툴(solder ball attach tool)
122 : 결합 홈
124 : 흡입구
126 : 핀
130 : 솔더 볼(solder ball)
150 : 기판
본 발명은 솔더 볼 부착 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 볼 랜드에 도팅된 플럭스에 의해 솔더 볼 어태치 툴이 오염되는 것을 방지할 수 있는 솔더 볼 고정 판을 이용한 솔더 볼 부착 방법에 관한 것이다.
최근 들어 반도체 칩 제작 공정 기술의 발달과 공정 설비의 성능 향상으로 집적도가 매우 높은 반도체 칩이 생산되고 있다. 또한, 반도체 패키지 공정도 반도체 패키지의 전체 크기를 소형, 박형화하기 위한 방법이 개발되고 있으며, 이에 따라 반도체 패키지 제조용 공정 설비의 성능 향상이 지속적으로 이루어지고 있다.
이러한 소형, 박형화된 반도체 패키지는 입출력 단자수가 많은 고집적 반도체 제품에 주로 사용되고 있는데, 이러한 반도체 패키지의 일례로 전체 크기가 반도체 칩의 약 120%에 근접하는 이른 바 "칩 스케일 패키지(Chip Scale Package)" 이면서, 신호 입출력 단자로 핀 대신 솔더 볼(Solder Ball)을 사용하는 볼 그리드 어레이 패키지(Ball Grid Array Package; 이하 BGA 패키지)를 들 수 있다.
일반적으로, BGA 패키지는 본딩 패드가 형성된 반도체 칩이 볼 랜드(ball land)가 형성된 기판(예컨데, 인쇄회로 기판 또는 플랙시블(Flexible) 기판)에 부착되고, 빔 리드 본딩(Beam Lead Bonding), 와이어 본딩(Wire Bonding) 등 다양한 방법에 의해 기판의 회로 패턴과 반도체 칩의 본딩 패드가 전기적으로 연결되는 구 조를 갖는다.
이러한 BGA 패키지는 외부의 충격 및 외력으로부터 반도체 칩을 보호하기 위해 성형 수지로 밀봉되고, 볼 랜드에는 외부 기기와 반도체 칩이 전기적으로 연결되기 위해 솔더 볼이 부착되는데, 이러한 솔더 볼 부착 방법에 대하여 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 솔더 볼 부착 방법을 설명하기 위한 도면이다.
종래의 솔더 볼 부착 방법은 먼저 도 1a와 같이 솔더 볼 어태치 툴(solder ball attach tool; 20)이 볼 박스(40)의 내부로 이동한 후 하강하여 볼 박스(40) 내의 솔더 볼(30)들과 근접하게 위치하며 볼 박스(40) 내에 있는 솔더 볼(30)들을 흡착하여 기판(50)의 상부로 이송하게 된다. 이때, 솔더 볼(30)들을 흡착한 솔더 볼 어태치 툴(20)은 솔더 볼(30)들이 모두 정확하게 흡착되었는지 검사하는 솔더 볼 검사 과정을 거친다.
솔더 볼 검사 과정이 완료되고, 솔더 볼 어태치 툴(20)이 이동하여 기판(50)의 상부에 위치하게 되면, 도 1b에 도시된 바와 같이, 솔더 볼 어태치 툴(20)은 하강하여 기판(50)의 볼 랜드(도시되지 않음)에 솔더 볼(30)들을 부착시키게 된다. 이때, 기판(50)의 볼 랜드에는 플럭스(flux; 도시되지 않음)가 도팅(dotting)되어 있다. 따라서, 솔더 볼(30)들은 플럭스에 점착되며 볼 랜드에 부착된다. 이와 같은 과정을 통해 솔더 볼(30)들이 모두 볼 랜드에 부착되면, 솔더 볼 어태치 툴(20)은 상승하게 된다.
한편, 반도체 칩 및 반도체 패키지의 소형화가 가속됨에 따라, BGA 패키지에 형성되는 솔더 볼의 크기나 부착 간격 등도 점점 작아지고 있다. 이로 인하여 종래의 솔더 볼 부착 방법을 이용하는 경우, 솔더 볼들이 솔더 볼 어태치 툴에 제대로 흡착되지 않아 흡착 과정이 반복되어 공정 시간이 길어지는 문제가 발생되고 있다.
또한, 솔더 볼 어태치 툴이 솔더 볼을 볼 랜드에 부착시키는 과정에서 작아진 솔더 볼의 크기나 협소해진 솔더 볼들의 부착 간격으로 인해 볼 랜드에 도팅되어 있는 플럭스가 솔더 볼 어태치 툴에 묻어나는 문제가 발생되고 있다.
이와 같이 솔더 볼 어태치 툴에 플럭스가 묻게 되면, 솔더 볼 흡착 과정에서 솔더 볼이 솔더 볼 어태치 툴에 묻어 있는 플럭스에 부착된다. 그리고 이처럼 플럭스에 부착된 솔더 볼은 솔더 볼 어태치 툴로부터 쉽게 분리되지 않으며, 이로 인해 공정 에러 및 제품의 불량이 발생되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 솔더 볼 어태치 툴에 솔더 볼들을 용이하게 흡착시킬 수 있는 솔더 볼 고정 판을 이용한 솔더 볼 부착 방법을 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 플럭스에 의해 솔더 볼 어태치 툴이 오염되는 것을 방지할 수 있는 솔더 볼 고정 판을 이용한 솔더 볼 부착 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 솔더 볼 고정 판을 이용한 솔더 볼 부 착 방법은 기판의 볼 랜드에 솔더 볼을 부착하는 솔더 볼 부착 방법으로, a) 내부에 볼 랜드와 대응되는 위치에 각각 홀이 형성되고 각각의 홀에는 솔더 볼이 각각 삽입되어 있는 솔더 볼 고정 판이 준비되는 단계, b) 솔더 볼 고정 판이 솔더 볼 어태치 툴에 흡착되는 단계, c) 솔더 볼 어태치 툴이 기판의 상부로 이동하여 솔더 볼들을 솔더 볼 고정 판으로부터 분리시켜 볼 랜드에 부착하는 단계를 포함하는 것이 특징이다. 이 경우, 솔더 볼 고정 판은 합성 수지 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 솔더 볼 어태치 툴은 홀들 사이의 영역을 진공 흡착하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서 솔더 볼 어태치 툴은 솔더 볼 고정 판의 홀들과 대응되는 위치에 핀들이 설치되고, 핀들이 솔더 볼들을 밀어내어 솔더 볼 고정 판에서 분리시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 솔더 볼 어태치 툴은 솔더 볼 고정 판의 상기홀들과 대응되는 위치에 분사 홀들이 설치되고, 분사 홀들을 통해 공기를 분사하여 솔더 볼들을 솔더 볼 고정 판에서 분리시킬 수 있다.
더하여, 본 발명의 a)단계는 솔더 볼이 솔더 볼 고정 판에 모두 삽입되어 있는지의 여부를 검사하는 단계를 포함할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 또한, 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성 요소들에 대해서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.
마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
도 2a 및 도 2e는 본 발명의 실시예에 따른 솔더 볼 부착 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 솔더 볼 고정 판을 나타내는 사시도이다.
본 실시예에 따른 솔더 볼 부착 방법은 솔더 볼 고정 판(110)을 이용하여 기판(150)에 형성되어 있는 볼 랜드(도시되지 않음)에 솔더 볼(130)을 부착하는 방법으로, 먼저 도 2a와 같이 솔더 볼(130)이 삽입되어 있는 솔더 볼 고정 판(110)이 준비되는 단계가 진행된다.
도 3에 도시된 솔더 볼 고정 판(110)은 직 사각 형상의 판으로 이루어진다. 솔더 볼 고정 판(110)의 내부에는 솔더 볼(130)이 삽입되는 다수개의 홀(112)이 형성된다. 이때, 홀(112)들은 솔더 볼(130)이 부착되는 기판(150)의 볼 랜드와 각각 대응되는 위치에 형성되며, 솔더 볼 고정 판(110)이 이송되는 과정에서 홀(112)들에 삽입된 솔더 볼(130)들이 쉽게 이탈되지 않는 즉, 솔더 볼(130)이 홀(112)에 끼이며 고정될 수 있는 직경으로 형성된다. 또한, 솔더 볼 고정 판(110)은 홀(112)들 에 삽입되는 솔더 볼(130)들의 직경과 유사한 두께를 갖도록 형성된다.
이러한 솔더 볼 고정 판(110)은 합성 수지 계열의 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 솔더 볼(130)을 효과적으로 고정시킬 수 있는 재질이라면 다양하게 이용될 수 있다.
한편, 솔더 볼 고정 판(110)이 준비되는 단계에서, 솔더 볼 고정 판(110)은 솔더 볼(130)의 삽입 상태를 검사하는 검사 과정을 거치게 되는데, 이에 관해서는 후술하기로 한다.
다음으로, 솔더 볼 고정 판(110)이 솔더 볼 어태치 툴(120)에 흡착되는 단계가 진행된다. 솔더 볼 고정 판(110)의 상부에 위치된 솔더 볼 어태치 툴(120)은 하강하여 도 2b와 같이 솔더 볼 고정 판(110)을 흡착하게 된다.
여기서, 솔더 볼 어태치 툴(120)은 도 4와 같이 하부면에 솔더 볼 고정 판(110)의 형상과 대응되는 결합 홈(122)이 형성되어 있다.
도 4는 본 실시예에 따른 솔더 볼 어태치 툴을 개략적으로 나타내는 단면도로, 이를 참조하면 솔더 볼 어태치 툴(120)은 결합 홈(122)의 천장면 즉, 솔더 볼 고정 판(110)이 접하는 평면에는 다수개의 흡입구(124)와 다수개의 핀(126)이 설치된다.
흡입구(124)들은 외부와 연결된 진공 펌프(도시되지 않음)를 통해 공기를 흡입하는 곳으로, 솔더 볼 고정 판(110)을 흡착하기 위해 이용되며, 솔더 볼 고정 판(110) 중 홀(112)들이 형성되어 있지 않은 부분에 대응되도록 형성된다.
핀(126)들은 솔더 볼 고정 판(110)의 홀(112)들에 삽입되어 있는 솔더 볼 (130)들을 외부로 배출시키기 위해 설치된다. 따라서, 솔더 볼 고정 판(110)의 홀(112)들과 대응되는 위치에 각각 설치되며, 승강 구동을 통해 하부에 위치되는 솔더 볼(130)들을 하방으로 밀어낼 수 있도록 설치된다.
이와 같이 구성되는 솔더 볼 어태치 툴(120)은 흡입구(124)들을 이용하여 솔더 볼 고정 판(110)을 진공 흡착하며 결합 홈(122)에 삽입시키며 솔더 볼 고정 판(110)과 일체화 된다.
계속해서 도 2c를 참조하면, 솔더 볼 고정 판(110)을 흡착한 솔더 볼 어태치 툴(120)은 기판(150) 상부로 이동하게 된다.
여기서 본 실시예의 기판(150)은 반도체 패키지의 기판을 나타내고 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 볼 랜드가 형성되어 있는 반도체 칩 등 솔더 볼 어태치 툴(120)을 통해 솔더 볼(130)이 부착될 수 있다면 다양하게 적용될 수 있다.
여기서, 종래에는 솔더 볼 어태치 툴(120)이 솔더 볼(130)들을 흡착한 후, 솔더 볼(130)의 흡착 상태를 검사하기 위해 솔더 볼(130) 검사 과정이 진행되었다. 그러나. 본 실시예의 경우, 솔더 볼 고정 판(110)을 통해 솔더 볼(130)을 이송하므로, 솔더 볼(130)의 흡착 상태를 검사하지 않고 솔더 볼 고정 판(110)의 삽입 상태를 검사하게 된다. 즉, 본 실시예의 솔더 볼 부착 방법은 솔더 볼(130)을 개별적으로 흡착하지 않고 솔더 볼 고정 판(110)만을 흡착하여 이송하기 때문에, 솔더 볼(130)이 솔더 볼 고정 판(110)에 제대로 삽입되어 있다면, 곧바로 솔더 볼 고정 판(110)을 이송할 수 있다.
즉, 솔더 볼 어태치 툴(120)의 이동과는 상관 없이 미리 솔더 볼 고정 판 (110)의 솔더 볼(130) 삽입 상태를 미리 검사하게 되며, 이에 따라 솔더 볼(130) 이송 시에는 검사 과정을 진행하지 않게 되므로 종래에 비하여 솔더 볼(130) 이송 시간이 단축된다.
이동이 완료된 솔더 볼 어태치 툴(120)은 도 2d와 같이 기판(150)의 상부면에 근접하도록 하강된다. 솔더 볼 고정 판(110)의 하부면과 기판(150)와의 거리가 솔더 볼(130)의 직경 이하로 형성되면, 솔더 볼 어태치 툴(120)은 하강 구동을 멈춘다. 이후, 솔더 볼 어태치 툴(120)의 핀(126)들이 하강하며 솔더 볼(130)들의 상단부와 접하게 되고, 계속해서 하강하며 솔더 볼(130)들을 가압하여 솔더 볼(130)들을 솔더 볼 고정 판(110)의 하부로 배출시키게 되며, 이에 솔더 볼(130)들은 하부에 위치된 기판(150)의 볼 랜드에 각각 부착된다.
이때, 기판(150)의 볼 랜드에는 솔더 볼(130)과 볼 랜드와의 접합을 활성화시키기 위한 플럭스(도시되지 않음)가 도팅되어 있다. 따라서, 솔더 볼(130)들은 플럭스에 점착되며 볼 랜드에 부착된다. 본 실시예에서는 솔더 볼 어태치 툴(120)과 플럭스의 사이에 솔더 볼 고정 판(110)이 개재되어 있다. 따라서, 플럭스가 묻어나더라도 종래와 같이 솔더 볼 어태치 툴(120)에 묻지 않고, 솔더 볼 고정 판(110)의 하부면에 묻게 되므로, 솔더 볼 어태치 툴(120)이 플럭스에 의해 오염되는 것은 방지된다.
솔더 볼(130)들이 모두 볼 랜드에 부착되면, 도 2e와 같이 솔더 볼 어태치 툴(120)은 다시 상승한 후, 새로운 솔더 볼 고정 판(110)을 이송하기 위해 이동하게 된다. 이 과정에서 사용된 솔더 볼 고정 판(110)은 별도로 적재되며, 이러한 사 용된 솔더 볼 고정 판(110)은 세척 과정을 통해 하부면에 점착되어 있는 플럭스가 제거된 후 재사용된다. 한편, 볼 랜드에 솔더 볼(130)이 부착된 기판(150)는 리플로우 공정에 투입되어 솔더 볼(130)들을 볼 랜드에 완전하게 접합시키게 된다.
이상과 같은 과정을 통해 이루어지는 본 발명에 따른 솔더 볼 부착 방법은 솔더 볼 어태치 툴(120)이 직접 솔더 볼(130)을 흡착하지 않고, 솔더 볼 고정 판(110)을 이용하여 솔더 볼(130)을 기판(150)의 볼 랜드에 부착시키게 된다. 따라서, 볼 랜드에 도팅되어 있는 플럭스가 솔더 볼 고정 판(110)에만 묻게 되므로, 솔더 볼 어태치 툴(120)이 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 솔더 볼(130)이 삽입되어 있는 솔더 볼 고정 판(110)을 이용하기 때문에, 솔더 볼(130)들의 크기가 작더라도 종래와 같이 솔더 볼(130)이 솔더 볼 어태치 툴(120)에 정확하게 흡착되지 않는 흡착 불량을 방지할 수 있다.
더하여, 본 발명에 따른 솔더 볼 부착 방법은 솔더 볼(130)이 솔더 볼 고정 판(110)에 삽입된 상태로 이송된다. 이에 솔더 볼 어태치 툴(120)이 솔더 볼 고정 판(110)을 흡착하기 이전에 미리 솔더 볼(130)의 삽입 상태를 검사하게 되므로, 솔더 볼(130)의 이송 시에는 종래와 같은 검사 과정을 거치지 않게 된다. 따라서, 솔더 볼(130) 이송 시간을 단축시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 상술된 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 예를 들면, 본 발명의 솔더 볼 어태치 툴은 솔더 볼 고정 판에 삽입되어 있는 솔더 볼들을 밀어내기 위해 핀들을 이용하였다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 핀 들이 설치되는 위치에 분사 홀을 형성하고, 분사 홀들을 통해 공기를 분사하여 솔더 볼들을 솔더 볼 고정 판으로부터 밀어내는 등 다양한 적용이 가능하다.
이상과 같이 본 발명의 솔더 볼 고정 판을 이용한 솔더 볼 부착 방법에 따르면, 솔더 볼 어태치 툴이 솔더 볼 고정 판을 흡착 및 이송하여 기판의 볼 랜드 상부에 위치시킨 후, 솔더 볼 고정 판에 삽입되어 있는 솔더 볼들을 밀어내며 볼 랜드에 부착시키므로, 솔더 볼의 신속한 이송이 가능하며, 솔더 볼 어태치 툴이 볼 랜드에 도팅되어 있는 플럭스로 오염되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 솔더 볼의 이송 시간을 줄일 수 있고, 솔더 볼 어태치 툴의 오염에 의해 솔더 볼 부착 공정이 지연되는 것을 방지할 수 있으므로 전체적인 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
Claims (6)
- 기판의 볼 랜드에 솔더 볼을 부착하는 솔더 볼 부착 방법으로,a) 내부에 상기 볼 랜드와 대응되는 위치에 각각 홀이 형성되고 각각의 상기 홀에는 솔더 볼이 각각 삽입되어 있는 솔더 볼 고정 판이 준비되는 단계;b) 상기 솔더 볼 고정 판이 솔더 볼 어태치 툴에 흡착되는 단계;c) 상기 솔더 볼 어태치 툴이 상기 기판의 상부로 이동하여 상기 솔더 볼들을 상기 솔더 볼 고정 판으로부터 분리시켜 상기 볼 랜드에 부착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 볼 고정 판을 이용한 솔더 볼 부착 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 솔더 볼 고정 판은 합성 수지 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 솔더 볼 고정 판을 이용한 솔더 볼 부착 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 b)단계의 상기 솔더 볼 어태치 툴은 상기 홀들 사이의 영역을 진공 흡착하는 것을 특징으로 하는 솔더 볼 고정 판을 이용한 솔더 볼 부착 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 솔더 볼 어태치 툴은 상기 솔더 볼 고정 판의 상기 홀들과 대응되는 위치에 핀들이 설치되고, 상기 핀들이 상기 솔더 볼들을 밀어내어 상기 솔더 볼 고정 판에서 분리시키는 것을 특징으로 하는 솔더 볼 고정 판을 이용 한 솔더 볼 부착 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 솔더 볼 어태치 툴은 상기 솔더 볼 고정 판의 상기 홀들과 대응되는 위치에 분사 홀들이 설치되고, 상기 분사 홀들을 통해 공기를 분사하여 상기 솔더 볼들을 상기 솔더 볼 고정 판에서 분리시키는 것을 특징으로 하는 솔더 볼 고정 판을 이용한 솔더 볼 부착 방법.
- 제 1 항 내지 제 5 항에 있어서, 상기 a)단계는 상기 솔더 볼이 상기 솔더 볼 고정 판에 모두 삽입되어 있는지의 여부를 검사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 볼 고정 판을 이용한 솔더 볼 부착 방법.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100948660B1 (ko) * | 2009-11-10 | 2010-03-18 | 동국대학교 산학협력단 | 솔더링 지그 |
WO2011059186A2 (ko) * | 2009-11-10 | 2011-05-19 | 동국대학교 산학협력단 | 솔더링 지그, 평면 어레이 안테나 및 이의 제조 방법 |
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2006
- 2006-02-16 KR KR1020060014993A patent/KR20070082316A/ko not_active Application Discontinuation
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