KR20230160073A - Calibration device and method for rework - Google Patents

Abstract

리웍작업을 위한 캘리브레이션 장치는 공압 제어와 정밀 토출을 수행하는 디스펜서 헤드와 컨트롤러; 정밀 위치 제어를 수행하는 정밀 직교3축 로봇; 정밀한 작업위치 교정 및 보정하는 공초점센서;디스펜서 노즐의 높이 교정하는 로드셀과 앰프 및 제어 응용프로그램을 포함하여 구성될 수 있다.The calibration device for rework work includes a dispenser head and controller that perform pneumatic control and precise dispensing; Precision orthogonal 3-axis robot that performs precise position control; It can be configured to include a confocal sensor that corrects and corrects the precise working position; a load cell that corrects the height of the dispenser nozzle; an amplifier and a control application.

Description

리웍작업을 위한 캘리브레이션 장치 및 방법{Calibration device and method for rework} Calibration device and method for rework {Calibration device and method for rework}

본 개시는 리웍작업을 위한 캘리브레이션 장치 및 방법에 관한 것이다.This disclosure relates to a calibration device and method for rework work.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.Unless otherwise indicated herein, the material described in this section is not prior art to the claims of this application, and is not admitted to be prior art by inclusion in this section.

각종 전자 제품에 부품으로 사용되는 기판에 반도체칩을 실장하는 다양한 기술이 존재하는데, 이 중 특히,200PIN이 넘는 다핀 반도체칩을 실장하는 경우에 제품의 소형화, 경량화, 고기능화 경향에 따라 뒷면에 구형의 납땜을 ARRAY 상으로 줄지어 배열해 LEAD를 대신하는 BGA 또는 SMD와 같은 표면 실장형 반도체칩을 갖는 기판제작 기술이 널리 사용되고 있다. 그런데 반도체칩을 기판의 표면에 실장하는 중에 반도체칩이 쇼트(SHOT), 역삽(거꾸로 실장), 오삽(잘못된 위치에 실장), 미납(미실장) 등의 불량품이 발생하거나, 전자 제품의 오래된 사용으로 기판의 일부 반도체칩이 파손, 훼손되었을 경우에 실장이 잘못된 불량 반도체칩 또는 훼손된 반도체칩만을 교체하여 기판을 수리하는 것이 기판제작자나 제품의 사용자에게 비용을 저감시킬 수 있어 매우 유리하다.There are a variety of technologies for mounting semiconductor chips on boards used as components in various electronic products. Among these, in particular, when mounting multi-pin semiconductor chips exceeding 200 PIN, the spherical shape on the back is in line with the trend toward miniaturization, weight reduction, and high functionality of products. Board manufacturing technology that uses surface-mounted semiconductor chips such as BGA or SMD to replace LEAD by arranging solders in an array is widely used. However, while mounting the semiconductor chip on the surface of the board, defects such as short circuit, reverse insertion, misinstallation (installation in the wrong position), non-delivery, etc. may occur, or the electronic product may be damaged due to old use. Therefore, when some semiconductor chips on the board are broken or damaged, it is very advantageous to repair the board by replacing only the defective semiconductor chips or damaged semiconductor chips with incorrect mounting, as it can reduce costs for the board manufacturer or product user.

상기와 같이, 실장된 칩을 교체하여 수리하기 위한 종래기술로는 등록특허 제10-1528201호 "BGA 리워크 시스템"이 있는데,상기 종래기술은 볼 그리드 배열(ball grid array, BGA)을 가열하여 인쇄회로기판에 실장된 칩 등의 수리 또는재생을 위한 디솔더링(De-Soldering) 또는 솔더링 작업을 수행하는 리워크(rework, 재작업) 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동화된 ＢＧＡ 리워크를 구현하기 위하여 필수적인 드러 낸(Pick-Up) 반도체칩의 자리에남아 있는 잔사(잔류 솔더)를 PCB에서 자동으로 제거하기 위한 잔사 제거장치를 필수로 하는 ＢＧＡ 리워크 시스템에 관한 것으로, 수리대상 PCB에서 반도체칩을 들어 낸 후, 솔더잔사를 제거하기 위한 것으로, PCB의 반도체칩 분리자리 크기에 상응하는 크기를 갖는 흡수체; 상기 PCB에 남은 잔사 용융을 위한 히팅부재;를 포함하는잔사제거장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.그러나 상기 종래기술은 사용자가 직접 손으로 잡고 들어내고자 하는 칩 부분을 가열하는 것으로, 사용자의 기술에 따른 정밀함이 필요하며, 가열하는 일정시간동안 직접 손으로 들고 있어야 하므로, 가열시간이 길어질수록 사용의 어려움이 생기는 문제가 있다.As described above, a prior art for replacing and repairing a mounted chip is Patent Registration No. 10-1528201, “BGA Rework System,” which involves heating a ball grid array (BGA). It relates to a rework system that performs de-soldering or soldering work to repair or regenerate chips mounted on a printed circuit board. More specifically, it refers to automated BGA rework. This is about a BGA rework system that requires a residue removal device to automatically remove residue (residual solder) remaining in the spot of the semiconductor chip that is picked up, which is essential for implementation, from the PCB to be repaired. An absorber that is used to remove solder residue after lifting the semiconductor chip and has a size corresponding to the size of the semiconductor chip separation site on the PCB; It is characterized in that it includes a residue removal device including a heating member for melting the residue remaining on the PCB. However, in the prior art, the user directly holds the chip with his hand and heats the part of the chip that he wants to lift, which requires the user's skill. It requires precision and must be held by hand for a certain period of time during heating, so the longer the heating time, the more difficult it is to use.

또한 종래기술로 본 출원인이 고안한 등록특허 제10-1381559호 "BGA 리워크 장치 및 방법"이 있는데,상기 종래기술은 BGA가 위치하는 제1 트레이, 접합용 페이스트가 위치하는 제2 트레이, 상기 제1 트레이에 위치하는 상기 BGA를 픽업하고, 픽업한 상기 BGA에 상기 접합용 페이스트를 도포하고, 상기 접합용 페이스트가 도포된 상기 BGA를 인쇄회로기판에 실장하는 헤더 및 상기 BGA의 픽업과정, 상기 접합용 페이스트의 도포 과정 및 BGA의 실장 과정을 수행하도록, 상기 제1 트레이, 상기 제2 트레이 및 상기 헤더의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 기술을 제시하고 있으며,등록특허 제10-1326022호 "표면 실장형 반도체칩 자동 리워크 장치"는 실장된 기판; 출입부와, 디스플레이 패널과, 상기 기판이 안착되는 안착부를 갖는 하부스테이션을 구비한 본체;상기 기판에서 반도체칩을 분리 또는 결합시키기 위한 히팅 수단; 분리된 반도체칩 또는 결합을 위한 반도체칩을 이송하는 픽업 노즐을 구비한 이송유닛; 상기 이송 유닛과 상기 안착부 사이에 형성되어 상기 본체에 인출되고, 상기 픽업노즐과 상기 안착부를 확대하여 송출하기 위한 카메라를 구비한 광학 비전 유닛; 반도체칩의 결합시 상기 기판과 반도체칩의 중심을 맞추기 위한 위치 조절 수단; 및 상기 광학 비전 유닛과 연동되는 인출수단을 구비하여, 상기 출입부에 슬라이딩 인출되는 모니터;를 포함하여 이루어지는 기술을 제시하고 있다.In addition, there is Patent No. 10-1381559 "BGA Rework Apparatus and Method" designed by the present applicant as a prior art, which includes a first tray on which the BGA is located, a second tray on which the bonding paste is located, Picking up the BGA located on a first tray, applying the bonding paste to the picked BGA, and mounting the BGA to which the bonding paste is applied on a printed circuit board, the pickup process of the header and the BGA, It proposes a technology including a control unit that controls the operation of the first tray, the second tray, and the header to perform the joining paste application process and the BGA mounting process, Patent No. 10-1326022. “Surface-mounted semiconductor chip automatic rework device” includes a mounted substrate; A main body including an entrance and exit unit, a display panel, and a lower station having a seating unit on which the substrate is mounted; Heating means for separating or combining a semiconductor chip from the substrate; A transfer unit equipped with a pickup nozzle for transferring separated semiconductor chips or semiconductor chips for combination; an optical vision unit formed between the transfer unit and the seating portion, drawn out from the main body, and having a camera for enlarging the pickup nozzle and the seating portion and transmitting the image; Position adjustment means for aligning the center of the substrate and the semiconductor chip when combining the semiconductor chip; and a monitor provided with a pull-out means linked with the optical vision unit and slidably pulled out from the access unit.

실시예에 따른 리웍작업을 위한 캘리브레이션 장치 및 방법은 리웍장치의 각 구성(디스펜서, 컨트롤러, 컨포컬센서 등)에 대한 설명 및 리웍장치의 각 구성이 캘리브레이션을 수행한다.The calibration device and method for rework work according to the embodiment includes a description of each component of the rework device (dispenser, controller, confocal sensor, etc.) and each component of the rework device performs calibration.

실시예에 따른 리웍작업을 위한 캘리브레이션 장치는 공압 제어와 정밀 토출을 수행하는 디스펜서 헤드와 컨트롤러; 정밀 위치 제어를 수행하는 정밀 직교3축 로봇; 정밀한 작업위치 교정 및 보정하는 공초점센서;디스펜서 노즐의 높이 교정하는 로드셀과 앰프 및 제어 응용프로그램을 포함하여 구성될 수 있다. The calibration device for rework according to the embodiment includes a dispenser head and controller that perform pneumatic control and precise dispensing; Precision orthogonal 3-axis robot that performs precise position control; It can be configured to include a confocal sensor that corrects and corrects the precise working position; a load cell that corrects the height of the dispenser nozzle; an amplifier and a control application.

실시예에 따른 리웍작업을 위한 캘리브레이션 장치는 리웍작업의 정확성과 효율을 향상시킨다. The calibration device for rework work according to the embodiment improves the accuracy and efficiency of rework work.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 실시예에 따른 리웍작업을 위한 캘리브레이션 방법의 작업과정은 나타낸 도면
도 2는 실시예에 따른 노즐 높이 교정과 계측기 높이 교정 (Z 교정)과정을 나타낸 도면
도 3은 실시예에 따른 토출 스팟 위치 보정 (XY 보정)과정을 나타낸 도면
도 4는 실시예에 따른 토출 스팟 크기 교정과정을 나타낸 도면1 is a diagram showing the work process of a calibration method for rework work according to an embodiment.
Figure 2 is a diagram showing the nozzle height calibration and instrument height calibration (Z calibration) process according to an embodiment.
Figure 3 is a diagram showing the discharge spot position correction (XY correction) process according to an embodiment.
Figure 4 is a diagram showing the discharge spot size correction process according to an embodiment

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to provide common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. The terms described below are terms defined in consideration of functions in embodiments of the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

실시예에 따른 리웍작업을 위한 캘리브레이션 장치는 공압 제어와 정밀 토출을 수행하는 디스펜서 헤드와 컨트롤러; 정밀 위치 제어를 수행하는 정밀 직교3축 로봇; 정밀한 작업위치 교정 및 보정하는 공초점센서;디스펜서 노즐의 높이 교정하는 로드셀과 앰프 및 제어 응용프로그램을 포함하여 구성될 수 있다. The calibration device for rework according to the embodiment includes a dispenser head and controller that perform pneumatic control and precise dispensing; Precision orthogonal 3-axis robot that performs precise position control; It can be configured to include a confocal sensor that corrects and corrects the precise working position; a load cell that corrects the height of the dispenser nozzle; an amplifier and a control application.

실시예에 따른 리웍장치의 각 구성(디스펜서, 컨트롤러, 컨포컬센서 등)은 z캘리브레이션,xy캘리브레이션 등에 대한 캘리브레이션션을 수행한다.Each component of the rework device (dispenser, controller, confocal sensor, etc.) according to the embodiment performs calibration for z calibration, xy calibration, etc.

실시예에서 z캘리브레이션은 컨트롤러가 디스펜서(노즐)를 이동시켜 로드셀을 통해 노즐 팁의 높이값 수집하고, 컨트롤러가 노즐팁의 높이값을 기준값과 비교했을 때, 높이값이 기준값보다 크거나 작은 경우, 컨트롤러가 노즐팁의 높이를 기준값으로 이동시킨다. 또한, 노즐팁의 높이에 대응되게 솔더링 토출압력을 조절할 수 있다.In the embodiment, z-calibration involves the controller moving the dispenser (nozzle) to collect the height value of the nozzle tip through a load cell, and when the controller compares the height value of the nozzle tip with the reference value, if the height value is greater or less than the reference value, The controller moves the height of the nozzle tip to the reference value. Additionally, the soldering discharge pressure can be adjusted to correspond to the height of the nozzle tip.

실시예에 따른 캘리브레이션 장치는 x,y 캘리브레이션을 수행한다. 실시예에서는 디스펜서가 더미샷을 제1 공간에 토출하고, 컨포컬 센서가 더미샷의 사이즈를 측정한다. 이후 컨트롤러가 더미샷의 사이즈를 기준값과 비교하고 더미샷의 사이즈가 크면 디스펜서를 동작시킨다. 실시예에서는 디스펜서의 높이를 조절할 수 있고,더미샷의 사이즈가 작으면 더미샷의 크기를 조정하도록 디스펜서를 동작시킨다. 여기서, 더미샷의 사이즈 정보에는, 더미샷의 넓이 외의 더미샷의 높이도 포함할 수 있다. 또한, 실시예에서는 더미샷으로, 센서의 중앙점 맞출 수 있다.The calibration device according to the embodiment performs x,y calibration. In the embodiment, the dispenser discharges the dummy shot into the first space, and the confocal sensor measures the size of the dummy shot. Afterwards, the controller compares the size of the dummy shot with the reference value and operates the dispenser if the size of the dummy shot is large. In the embodiment, the height of the dispenser can be adjusted, and if the size of the dummy shot is small, the dispenser is operated to adjust the size of the dummy shot. Here, the size information of the dummy shot may include the height of the dummy shot in addition to the width of the dummy shot. Additionally, in the embodiment, the center point of the sensor can be aligned using a dummy shot.

개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않는다.The disclosed content is merely an example, and various modifications and implementations may be made by those skilled in the art without departing from the gist of the claims, so the scope of protection of the disclosed content is limited to the above-mentioned specific scope. It is not limited to the examples.

Claims (1)

리웍작업을 위한 캘리브레이션 장치에 있어서,
공압 제어와 정밀 토출을 수행하는 디스펜서 헤드와 컨트롤러;
정밀 위치 제어를 수행하는 정밀 직교3축 로봇;
정밀한 작업위치 교정 및 보정하는 공초점센서;
디스펜서 노즐의 높이 교정하는 로드셀과 앰프 및
제어 응용프로그램을 포함하는 캘리브레이션 장치.In the calibration device for rework work,
Dispenser head and controller that perform pneumatic control and precise dispensing;
Precision orthogonal 3-axis robot that performs precise position control;
Confocal sensor for precise work position calibration and compensation;
Load cells and amplifiers that calibrate the height of the dispenser nozzle
Calibration device containing a control application.