KR100384845B1 - 표면실장형 패키지의 리패어 방법 및 상기 방법에적용되는 딥핑장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CSP 및 BGA 등의 표면실장형 패키지의 솔더볼 분장이 불량하게 이루어진 어셈블리의 리패어를 위해 CSP의 솔더볼에 솔더 페이스트를 도포하여 리패어된 CSP 어셈블리의 신뢰성을 높이는 표면실장형 패키지의 리패어 방법 및 상기 방법에 적용되는 딥핑장치에 관한 것으로, CSP 어셈블리의 회로기판으로부터 불량 분장된 CSP를 제거하는 제1단계; 상기 CSP가 제거된 회로기판의 패드에 잔존하는 솔더를 제거하는 제2단계; 양품 CSP를 로딩하는 제3단계; 상기 양품 CSP를 픽업하여 상기 양품 CSP의 솔더볼을 솔더페이스트가 채워진 용기에 담금으로써 솔더페이스트를 솔더볼에 도포하는 제4단계; 상기 불량 분장된 CSP 및 솔더 잔존물이 제거된 회로기판 어셈블리에 상기 양품 CSP를 솔더볼 분장하는 제5단계; 상기 양품 CSP의 솔더볼이 상기 회로기판의 패드에 융착되도록 리플로우하는 제6단계를 포함하는 표면실장형 패키지의 리패어 방법을 제공한다. 또한, 전술한 표면실장형 패키지 리패어 방법에서, CSP의 솔더볼에 솔더 페이스트를 도포하기 위한 딥핑장치로서는 베이스와; 상기 베이스에 수직 및 수평방향 이동이 가능하게 장착된 픽업 아암과; 상기 픽업아암에 장착되며, 진공펌프에 연결되어 음압을 제공하는 픽업노즐과; 상기 픽업아암을 가동시키기 위한 구동수단과; 솔더페이스트가 담겨지는 딥핑 컨테이너를 포함한다.

Description

표면실장형 패키지의 리패어 방법 및 상기 방법에 적용되는 딥핑장치{A METHOD FOR REPAIR OF SURFACE MOUNT TECHNOLOGY TYPE PACKAGE AND DIPPING APPARATUS FOR APPLYING THE SAME}

본 발명은 표면실장형 패키지의 리패어 방법 및 딥핑장치와 그를 위한 솔더 페이스트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 칩 스케일 패키지(chip scale package, 이하 CSP로 칭함) 및 볼 그리드 어레이(ball greed array, 이하 BGA로 칭함) 등의 표면실장(surface mount technology ; SMT)형 패키지의 분장이 불량하게 이루어진 어셈블리 제품의 리패어(repair)를 위해 CSP의 솔더볼(solder ball)에 솔더 페이스트를 도포하여, 리패어된 CSP 어셈블리의 신뢰성을 높이는 표면실장형 패키지의 리패어 방법 및 상기 방법에 적용되는 딥핑장치에 관한 것이다.

일반적으로, 표면실장형 패키지 제조시의 솔더볼 분장 프로세스는, 볼 마운트 헤드에 솔더볼들이 흡착된 상태에서 그 내부에 인가된 진공 흡입력이 제거되면 볼 마운트 헤드에 흡착되어 있던 솔더볼들이 반도체 칩의 각 본딩패드 위에 안착되고, 이어서 소정의 가열과정을 통해 솔더볼과 본딩패드가 융착됨으로써 이루어진다.

그런데, 대부분의 표면실장형 패키지는 본딩패드의 수가 매우 많기 때문에, 표면실장 공정시 볼 분장불량 또는 탈락분장 등의 실장 불량이 발생하게 된다.

이러한 실장 불량 제품을 리패어하기 위하여 종래에는 CSP를 떼어낸 회로기판의 패드에 솔더 페이스트를 도포하여 CSP 어셈블리를 리패어하는 방법이 사용되었다.

즉, 도1a 및 도1b에 도시한 바와 같이, CSP 부품을 회로기판으로부터 떼어내고, CSP를 떼어낸 자리에 남은 솔더를 제거한 후에 CSP 부품의 회로기판(120)상의 패드(102) 자리에 솔더 페이스트를 도포 하여, 새로운 CSP 부품(110)을 다시 분장하고, 리플로우(reflow)를 실시하는 과정으로 리패어가 이루어졌다.

그런데, 상기와 같은 종래의 솔더 페이스트 도포 방법은 회로기판 상의 패드에 솔더 페이스트를 프린트하는 방식으로 도포하게 되므로, 그 과정이 복잡하여 솔더 페이스트를 도포하지 않고 CSP를 재분장(remount)하기도 하며, 솔더 분장 부분의 신뢰성이 완전하지 못한 문제점이 있다.

또한, 이를 해결하기 위해 솔더 페이스트를 CSP의 솔더볼에 도포하는 방법을 사용할 수 있으나, 종래의 솔더 페이스트는 회로기판에 프린트하는 방식으로는 사용이 가능하나, CSP의 솔더볼에 도포하기에는 그 점도 및 입자의 크기 등에 문제가 있어 사용이 불가능하다.

즉, 종래의 솔더 페이스트는 통상 63:37의 조성비로 구성되는 주석과 납 혼합물이 주로 사용되며, CSP 어셈블리의 특성에 따라 비스머스(원소기호 Bi), 은 등의 불순물을 첨가하여 사용한다.

또한, 솔더 입자 크기는 15 ∼ 45 ㎛ 정도의 것이 주로 사용되며, 플럭스는 약 10 %wt 가 포함된 것을 사용하고 있다.

이러한 종래의 솔더 페이스트는 도4a에 도시한 바와 같이, 350 ∼ 400 ㎛ 정도의 직경을 갖는 솔더볼(411)에 점착되기에는 그 입자 크기가 너무 크고, 점도가 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 본 발명은, CSP 및 BGA 등의 표면실장형 패키지의 생산 공정에서 발생되는 솔더볼 분장 불량 어셈블리를 리패어하는 공정에서, 그 리패어된 어셈블리의 신뢰성을 높이기 위하여 CSP의 솔더볼에 솔더페이스트를 도포하여 재분장하는 표면실장형 패키지의 리패어 방법 및 상기 방법에 적용되는 딥핑장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

도1a 및 도1b는 종래의 표면실장형 패키지 리패어 과정을 개략적으로 도시한 상태도.

도2a 및 도2b는 본 발명에 따른 표면실장형 패키지 리패어 과정을 개략적으로 도시한 상태도.

도3은 본 발명에 따른 표면실장형 패키지 리패어 방법의 일실시예 흐름도.

도4a는 종래의 솔더 페이스트가 솔더볼에 점착된 상태를 도시한 상태도.

도4b는 본 발명에 따른 솔더 페이스트가 솔더볼에 점착된 상태를 도시한 상태도.

도5는 본 발명에 따른 솔더 페이스트 딥핑장치의 일실시예 구성을 도시한 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

201 : 솔더볼 202 : 솔더 페이스트

203 : 패드 210 , 220 : CSP

230 : 회로기판

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은, CSP 어셈블리의 회로기판으로부터 불량 분장된 CSP를 제거하는 제1단계; 상기 CSP가 제거된 회로기판의 패드에 잔존하는 솔더를 제거하는 제2단계; 양품 CSP를 로딩하는 제3단계; 상기 양품 CSP를 픽업하여 상기 양품 CSP의 솔더볼을 솔더페이스트가 채워진 용기에 담금으로써 솔더페이스트를 솔더볼에 도포하는 제4단계; 상기 불량 분장된 CSP 및 솔더 잔존물이 제거된 회로기판 어셈블리에 상기 양품 CSP를 솔더볼 분장하는 제5단계; 상기 양품 CSP의 솔더볼이 상기 회로기판의 패드에 융착되도록 리플로우하는 제6단계를 포함하는 표면실장형 패키지의 리패어 방법을 제공한다.

전술한 표면실장형 패키지 리패어 방법에서, CSP의 솔더볼에 솔더 페이스트를 도포하기 위한 딥핑장치로서는 베이스와; 상기 베이스에 수직 및 수평방향 이동이 가능하게 장착된 픽업 아암과; 상기 픽업아암에 장착되며, 진공펌프에 연결되어 음압을 제공하는 픽업노즐과; 상기 픽업아암을 가동시키기 위한 구동수단과; 솔더페이스트가 담겨지는 딥핑 컨테이너를 포함한다.

또한, 본 발명에서의 솔더페이스트는 82%wt 내지 88%wt의 주석과 납의 혼합물과, 12%wt 내지 18%wt의 플럭스를 포함하며, 그 입자 직경이 1㎛ ∼ 10㎛이며, 그 점도는 230 Psa ∼ 280 Psa 가 되도록 제조된다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도2a 내지 도2c는 본 발명에 따른 표면실장형 패키지의 리패어 방법의 일실시예를 도시한 상태도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 방법은 양품 CSP 패키지(220)의 솔더볼(201)에 솔더페이스트(202)를 도포하고, 잘못 분장된 CSP 패키지(210)를 제거한 상태의 회로기판(230)의 패드(203)에 상기 솔더볼(201)에 의해 상기 CSP패키지(220)가 솔더링 되도록 하여 이루어진다.

즉, 도3에 도시된 바와 같이, 쇼트, 냉땜, 치우침 및 단품 불량으로 성능이 나오지 않는 부품 등 정상적으로 동작이 되지 않아 리패어가 요구되는 어셈블리가 발생하면(310), 그 원인이 되는 CSP를 히트 건(heat gun)을 사용하여 제거한후(320), 상기 CSP를 제거하고 회로기판의 패드에 남은 솔더를 인두나 납제거기를 사용하여 제거한다(330).

동시에, 새 CSP를 로딩하고(340), 딥핑(dipping)장치를 이용하여 상기 CSP를 픽업(pick up)하여 상기 CSP의 솔더볼에 솔더 페이스트가 도포되도록 딥핑한다.(350, 360)

이어서, 상기 솔더볼 및 솔더 잔존물이 제거된 회로기판 어셈블리에 상기 딥핑된 CSP를 분장하고, 상기 솔더볼이 상기 회로기판의 패드에 융착되도록 리플로우 공정을 거침으로써, CSP 어셈블리의 리패어 공정이 종료된다(370, 380).

여기서, 상기 솔더볼에 도포되는 솔더 페이스트는 미세한 직경의 솔더볼에 점착될 수 있어야 하므로, 종래의 솔더 페이스트보다 미세한 입자로 구성되며, 동시에 보다 높은 점성을 갖는 것이 사용된다.

즉, 본 발명에 따른 솔더 페이스트는 82%wt 내지 88%wt의 주석과 납의 혼합물에, 플럭스가 12%wt ∼ 18%wt가 함유되고, 입자 직경이 1㎛ ∼ 10㎛, , 점도는 230 Psa ∼ 280 Psa가 되도록 제조된다.

상기의 조건은 솔더 페이스트의 점착특성을 향상시키기 위한 것이며, 사용되는 제품에 따라 그 수치가 변화될 수 있다.

도4b는 상기와 같이 구성된 솔더 페이스트의 사용예를 도시한 것으로, 상기의 특성으로 인해 솔더 페이스트(430)가 CSP(410)의 솔더볼(411)의 표면에 균일하게 도포되는 것을 나타낸다.

또한, 상기한 딥핑과정에 사용되는 딥핑장치는 도5에 도시한 바와 같이, 진공펌프에 연결되어 음압을 제공하는 픽업노즐(511)을 구비한 픽업 아암(510)과; 상기의 솔더페이스트(530)가 담겨진 딥핑 컨테이너(540)와; 상기 딥핑 컨테이너(540)가 장착되는 베이스(550)로 구성된다.

여기서, 상기 픽업 아암(510)은 통상의 진공식 이동장치와 동일한 것으로, 그 동작은 다음과 같이 이루어진다.

로딩된 양품 CSP(520)는 상기 픽업노즐(511)의 흡입구에 흡착된 상태로 상기 픽업 아암(510)에 의해 상기 딥핑 컨테이너(540)의 상측으로 이동된다.

이 상태에서 상기 픽업아암(510)이 하강하게 되면, 상기 딥핑 컨테이너(540)에 담겨진 상기 솔더 페이스트(530)에 상기 양품 SCP(520)의 솔더볼이 잠기게 되어, 상기 픽업 아암(510)이 원위치로 상승되면 상기 양품 SCP(520)의 솔더볼 표면에 상기 솔더 페이스트(530)가 도포된 상태가 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기와 같은 본 발명은, CSP 어셈블리의 리패어시에, CSP의 리마운트를 위해 CSP 패키지의 솔더볼에 솔더 페이스트를 도포함으로써, 공정에서 발생되는 불량품들을 신뢰성 있게 양품화할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 메모리 모듈 부분에 CSP가 적용되는 RAMBUS DRAM 등의 생산 공정에 적용되어 불량품을 양품화함으로써, 비용절감 및 생산성 증대의 효과가 있다.

Claims (4)

1. CSP 어셈블리의 회로기판으로부터 불량 분장된 CSP를 제거하는 제1단계;

   상기 CSP가 제거된 회로기판의 패드에 잔존하는 솔더를 제거하는 제2단계;

   양품 CSP를 로딩하는 제3단계;

   상기 양품 CSP를 픽업하여 상기 양품 CSP의 솔더볼을 솔더페이스트가 채워진 용기에 담금으로써 솔더페이스트를 솔더볼에 도포하는 제4단계;

   상기 불량 분장된 CSP 및 솔더 잔존물이 제거된 회로기판 어셈블리에 상기 양품 CSP를 솔더볼 분장하는 제5단계; 및

   상기 양품 CSP의 솔더볼이 상기 회로기판의 패드에 융착되도록 리플로우하는 제6단계

   를 포함하는 표면실장형 패키지의 리패어 방법.
2. 표면실장형 패키지 리패에 방법에서, CSP의 솔더볼에 솔더 페이스트를 도포하기 위한 딥핑장치에 있어서,

   베이스와;

   상기 베이스에 수직 및 수평방향 이동이 가능하게 장착된 픽업 아암과;

   상기 픽업아암에 장착되며, 진공펌프에 연결되어 음압을 제공하는 픽업노즐과;

   상기 픽업아암을 가동시키기 위한 구동수단과;

   솔더페이스트가 담겨지는 딥핑 컨테이너

   를 포함하는 표면실장형 패키지의 딥핑장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제4단계는

   제2항 기재의 딥핑장치를 이용하여 상기 양품 CSP의 솔더볼을 딥핑하는 제7단계를 포함하는

   표면실장형 패키지의 리패어 방법.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 제4단계의 솔더 페이스트는

   주석과 납의 혼합물 88%wt 내지 82%wt에 플럭스 12%wt 내지 18%wt를 포함하며,

   그 입자 직경이 1㎛ ∼ 10㎛이며,

   그 점도는 230 Psa ∼ 280 Psa를 가지는 표면실장형 패키지의 리페어방법.