JP2010010196A - Laser reflow method and equipment - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To bond an IC package efficiently to a substrate while preventing thermal damage on the IC package effectively. <P>SOLUTION: When an IC package 70 including an IC chip 72 consisting of silicon is bonded to a substrate P by irradiating the IC package with a laser beam, a near infrared laser having a wavelength of 1,060-4,000 nm is used as the laser beam, and a conductive bonding material composed of solder balls S or the like and arranged between the lower surface of the IC package 70 and the substrate P is melted by irradiating the IC package 70 with the near infrared laser beam from a predetermined distance above the IC package. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、シリコン製のICチップを含むICパッケージが搭載された基板に対し、上記ICパッケージの上方からレーザー光を照射することにより、上記ICパッケージの下面と基板との間に配置された導電性の接合材を加熱して溶融させ、この接合材を介して上記ICパッケージを基板に接合するレーザーリフロー方法および装置に関する。   According to the present invention, a conductive substrate disposed between the lower surface of the IC package and the substrate is irradiated with a laser beam from above the IC package on a substrate on which an IC package including a silicon IC chip is mounted. The present invention relates to a laser reflow method and apparatus for heating and melting a bonding material, and bonding the IC package to a substrate through the bonding material.

上記レーザーリフロー装置の1種として、例えば下記特許文献1に開示されたレーザーリフロー装置が知られている。すなわち、当該文献に開示されたレーザーリフロー装置は、基板に向けてレーザー光を照射するレーザー出射光学部を備えており、このレーザー出射光学部から照射されたレーザー光がQFP(Quad Flat Package)からなるパッケージ部品のリード部に当てられることにより、このリード部に塗布されたハンダが加熱されて溶融し、これに伴い上記部品が基板に接合(ハンダ付け)されるようになっている。
特開平5−347476号公報
As one type of the laser reflow apparatus, for example, a laser reflow apparatus disclosed in Patent Document 1 below is known. That is, the laser reflow apparatus disclosed in the document includes a laser emission optical unit that emits laser light toward the substrate, and the laser light emitted from the laser emission optical unit is generated from a QFP (Quad Flat Package). By being applied to the lead part of the package component, the solder applied to the lead part is heated and melted, and the component is joined (soldered) to the substrate.
JP-A-5-347476

ところで、基板に搭載される部品の中には、シリコン製のICチップを含んだICパッケージと呼ばれる部品がある。このICパッケージの基板上への搭載は、例えば、ICパッケージの下面に多数のハンダボールをアレイ状に取り付け、基板上の各ランドにあらかじめ塗布されたペースト状のハンダ(クリームハンダ)の上に上記ハンダボールを載置するようにして行われる。したがって、このような手順で基板上に搭載されたICパッケージを上記のような構成のレーザーリフロー装置を用いて基板に接合するには、上記ICパッケージの上面にレーザー光を照射してICパッケージを加熱することにより、その下面側に位置する上記ハンダボールやクリームハンダを間接的に加熱して溶融させる必要がある。   By the way, among components mounted on a substrate, there is a component called an IC package including a silicon IC chip. This IC package is mounted on the substrate by, for example, attaching a large number of solder balls to the lower surface of the IC package in an array and placing the solder package on the lands on the substrate in advance on the paste solder (cream solder). This is done by placing solder balls. Therefore, in order to join the IC package mounted on the substrate in such a procedure to the substrate using the laser reflow apparatus configured as described above, the IC package is mounted by irradiating the upper surface of the IC package with laser light. By heating, it is necessary to indirectly heat and melt the solder balls and cream solder located on the lower surface side.

しかしながら、上記のようにレーザー光によりICパッケージを加熱してその下面側に位置するハンダボール等を間接的に加熱するようにした場合には、上記レーザー光による熱エネルギーがハンダボール等に効率よく伝達されず、これらが溶融温度に達する(つまりハンダが溶融し始める)までに比較的長い時間がかかってしまうおそれがある。そして、このようにハンダを溶融させるのに長時間を要すると、直接レーザー光の照射を受ける上記ICパッケージの温度が著しく上昇し、このICパッケージに過大な熱応力等が加わってICパッケージが損傷してしまうおそれがある。   However, when the IC package is heated with the laser beam as described above and the solder ball or the like positioned on the lower surface side thereof is indirectly heated, the thermal energy from the laser beam is efficiently applied to the solder ball or the like. There is a possibility that a relatively long time is required until they reach the melting temperature (that is, the solder starts to melt) without being transmitted. And if it takes a long time to melt the solder in this way, the temperature of the IC package that is directly irradiated with laser light rises remarkably, and an excessive thermal stress is applied to the IC package to damage the IC package. There is a risk of it.

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、ICパッケージの熱的な損傷を効果的に防止しつつ効率よくICパッケージを基板に接合することが可能なレーザーリフロー方法および装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a laser reflow method and apparatus capable of efficiently bonding an IC package to a substrate while effectively preventing thermal damage to the IC package. The purpose is to provide.

上記課題を解決するためのものとして、本願の請求項1にかかる本発明は、シリコン製のICチップを含むICパッケージが搭載された基板に対し、上記ICパッケージの上方からレーザー光を照射することにより、上記ICパッケージの下面と基板との間に配置された導電性の接合材を加熱して溶融させ、この接合材を介して上記ICパッケージを基板に接合するレーザーリフロー方法であって、上記レーザー光として、1060nm以上4000nm以下の波長を有する近赤外線レーザーを用いることを特徴とするものである。   In order to solve the above problems, the present invention according to claim 1 of the present application irradiates a substrate on which an IC package including an IC chip made of silicon is irradiated with laser light from above the IC package. The laser reflow method for heating and melting the conductive bonding material disposed between the lower surface of the IC package and the substrate and bonding the IC package to the substrate through the bonding material, As the laser light, a near infrared laser having a wavelength of 1060 nm or more and 4000 nm or less is used.

本発明によれば、シリコン製のICチップを含むICパッケージの上方から、シリコンを透過する性質のある約1060〜4000nmの波長の近赤外線レーザーを照射することにより、上記ICパッケージの下面と基板との間に配置された導電性の接合材に上記レーザー光による熱エネルギーを効率よく伝達することができるため、上記接合材を比較的速やかに溶融温度まで加熱して溶融させることができ、ICパッケージの接合に要する時間を効果的に短縮することができる。そして、このように短時間で接合材を溶融させ得ることから、上記接合材の温度が溶融温度まで達した時点で、その上のICパッケージに過大な熱応力が加わることが回避され、当該ICパッケージを熱的な損傷から効果的に保護しつつ、その接合をより効率よく行えるという利点がある。   According to the present invention, by irradiating a near infrared laser having a wavelength of about 1060 to 4000 nm having a property of transmitting silicon from above an IC package including an IC chip made of silicon, the lower surface of the IC package, the substrate, Since the heat energy by the laser beam can be efficiently transmitted to the conductive bonding material disposed between the two, the bonding material can be heated to the melting temperature relatively quickly and melted, and the IC package The time required for joining can be effectively shortened. Since the bonding material can be melted in such a short time, when the temperature of the bonding material reaches the melting temperature, it is avoided that an excessive thermal stress is applied to the IC package on the bonding material. There is an advantage that the bonding can be performed more efficiently while effectively protecting the package from thermal damage.

このような作用効果は、本願の請求項2にかかる発明でも同様に得ることができる。すなわち、請求項2の発明は、シリコン製のICチップを含むICパッケージが搭載された基板に対し、レーザー照射ヘッドから発せられたレーザー光を上記ICパッケージの上方から照射することにより、上記ICパッケージの下面と基板との間に配置された導電性の接合材を加熱して溶融させ、この接合材を介して上記ICパッケージを基板に接合するレーザーリフロー装置であって、上記レーザー照射ヘッドから照射されるレーザー光が、1060nm以上4000nm以下の波長を有する近赤外線レーザーであることを特徴とするものである。   Such an effect can also be obtained in the invention according to claim 2 of the present application. That is, the invention of claim 2 irradiates a laser beam emitted from a laser irradiation head onto a substrate on which an IC package including an IC chip made of silicon is mounted from above the IC package. A laser reflow apparatus that heats and melts a conductive bonding material disposed between the lower surface of the substrate and the substrate, and bonds the IC package to the substrate via the bonding material, which is irradiated from the laser irradiation head The laser beam is a near infrared laser having a wavelength of 1060 nm to 4000 nm.

上記レーザーリフロー装置において、好ましくは、上記レーザー照射ヘッドが、所定のレーザー光源から発せられた上記近赤外線レーザーを拡散させる拡散レンズを備える(請求項3)。   In the laser reflow apparatus, preferably, the laser irradiation head includes a diffusing lens that diffuses the near-infrared laser emitted from a predetermined laser light source.

この構成によれば、上記ICパッケージの上面の全域もしくはその一部の比較的広い範囲を近赤外線レーザーにより一度に照射することができるため、レーザー光源からのレーザー光をピンポイントで直接照射するようにした場合と異なり、ICパッケージが局所的に急加熱されるといったことがなく、ICパッケージに過大な熱応力が加わるのをより効果的に防止できるという利点がある。   According to this configuration, since the near-infrared laser can irradiate the entire upper surface of the IC package or a relatively wide range of a part thereof with the near-infrared laser, the laser light from the laser light source is directly irradiated at the pinpoint. Unlike the case where the IC package is used, there is an advantage that the IC package is not rapidly heated locally, and an excessive thermal stress can be effectively prevented from being applied to the IC package.

以上説明したように、本発明によれば、ICパッケージの熱的な損傷を効果的に防止しつつ、効率よくICパッケージを基板に接合することができる。   As described above, according to the present invention, the IC package can be efficiently bonded to the substrate while effectively preventing the IC package from being thermally damaged.

図1〜図3は、本発明の一実施形態にかかるレーザーリフロー装置1を示す図である。これらの図に示されるレーザーリフロー装置1は、基台2と、この基台2上を搬送される基板Pに向けてレーザー光を照射する移動可能なヘッドユニット30とを有しており、上記ヘッドユニット30からのレーザー光が基板P上に搭載された部品に照射されることにより、後述するハンダボールS等を介して部品が基板Pに接合されるようになっている。   1-3 is a figure which shows the laser reflow apparatus 1 concerning one Embodiment of this invention. The laser reflow apparatus 1 shown in these drawings includes a base 2 and a movable head unit 30 that irradiates a laser beam toward the substrate P transported on the base 2. By irradiating the component mounted on the substrate P with laser light from the head unit 30, the component is bonded to the substrate P via a solder ball S or the like to be described later.

上記基台2上には、図1に示すように、基板Pを保持して所定方向に搬送するための一対のコンベア3が設けられている。なお以下では、このコンベア3の搬送方向をX軸方向、このX軸と水平面上で直交する方向をY軸方向、X軸およびY軸に直交する方向(つまり上下方向)をZ軸方向として説明を進めることにする。   On the base 2, as shown in FIG. 1, a pair of conveyors 3 for holding the substrate P and transporting it in a predetermined direction are provided. In the following, the conveying direction of the conveyor 3 is described as the X-axis direction, the direction orthogonal to the X-axis on the horizontal plane is defined as the Y-axis direction, and the direction orthogonal to the X-axis and Y-axis (that is, the vertical direction) is described as the Z-axis direction. To proceed.

上記基台2上には、上記一対のコンベア3に対しY軸方向の両外側に位置してこのコンベア3と平行にX軸方向に延びる一対のガイドレール33が配設されている。このガイドレール33には、一対の脚部43がX軸方向にスライド自在に嵌合しており、上記ヘッドユニット30を支持するためのヘッド支持部材32が、上記脚部43の上端に取り付けられている。   On the base 2, a pair of guide rails 33 are disposed on both outer sides in the Y-axis direction with respect to the pair of conveyors 3 and extend in the X-axis direction in parallel with the conveyor 3. A pair of leg portions 43 are fitted to the guide rail 33 so as to be slidable in the X-axis direction, and a head support member 32 for supporting the head unit 30 is attached to the upper end of the leg portion 43. ing.

上記脚部43は、上記ガイドレール33に沿ってX軸方向に移動可能に支持されており、所定の駆動機構によって上記脚部43が同方向に駆動されるようになっている。なお、詳細な図示は省略するが、上記駆動機構は、上記脚部43の下端部に内蔵された中空モータからなるX軸モータ12(図5参照)と、このX軸モータ12により回転駆動されるボールナットと、上記ガイドレール33と平行に延びるように配設されて上記ボールナットと螺合するボールねじ軸等により構成される。そして、上記X軸モータ12により回転駆動された上記ボールナットが上記ボールねじ軸に沿ってねじ送りされることにより、上記脚部43が上記ボールナットと一体にX軸方向に移動するように構成されている。   The leg portion 43 is supported so as to be movable in the X-axis direction along the guide rail 33, and the leg portion 43 is driven in the same direction by a predetermined driving mechanism. Although not shown in detail, the drive mechanism is rotationally driven by an X-axis motor 12 (see FIG. 5) composed of a hollow motor built in the lower end of the leg 43 and the X-axis motor 12. And a ball screw shaft disposed so as to extend in parallel with the guide rail 33 and screwed with the ball nut. The ball nut that is rotationally driven by the X-axis motor 12 is screwed along the ball screw shaft so that the leg portion 43 moves integrally with the ball nut in the X-axis direction. Has been.

上記ヘッド支持部材32は、X軸方向の一方側に開口する凹部45を有した断面視コ字状体からなり、上記一対の脚部43の上端部どうしを橋渡すようにY軸方向に延設されている。また、このヘッド支持部材32の凹部45内には、図2に示すように、上記ヘッドユニット30から突出するように設けられたスライダ35が収納されている。   The head support member 32 is a U-shaped cross-sectional view having a concave portion 45 opened on one side in the X-axis direction, and extends in the Y-axis direction so as to bridge the upper ends of the pair of leg portions 43. It is installed. In addition, a slider 35 provided so as to protrude from the head unit 30 is housed in the recess 45 of the head support member 32 as shown in FIG.

上記スライダ35の上下面には、一対の突起36が設けられており、この突起36が、上記ヘッド支持部材32の内壁に形成された一対のガイド溝37とそれぞれ嵌合することにより、上記スライダ35が上記ガイド溝37に沿ってY軸方向に移動可能に支持されている。また、上記ヘッド支持部材32の凹部45内には、Y軸方向に延びるボールねじ軸38が配設されており、このボールねじ軸38と螺合する図示を省略したボールナットが、上記スライダ35の一部として設けられている。さらに、上記ボールねじ軸38の一端部には、このボールねじ軸を回転駆動するためのサーボモータからなるY軸モータ14(図5参照)が設けられており、このY軸モータ14によって上記ボールねじ軸が回転駆動され、これと螺合した上記ボールナットがねじ送りされることにより、上記スライダ35が上記ボールナットと一体にY軸方向に移動するように構成されている。   A pair of protrusions 36 are provided on the upper and lower surfaces of the slider 35, and the protrusions 36 are fitted into a pair of guide grooves 37 formed on the inner wall of the head support member 32, respectively. 35 is supported so as to be movable along the guide groove 37 in the Y-axis direction. A ball screw shaft 38 extending in the Y-axis direction is disposed in the recess 45 of the head support member 32, and a ball nut (not shown) that engages with the ball screw shaft 38 is omitted from the slider 35. It is provided as a part of. Further, a Y-axis motor 14 (see FIG. 5), which is a servo motor for rotationally driving the ball screw shaft, is provided at one end of the ball screw shaft 38. The slider 35 is configured to move in the Y-axis direction integrally with the ball nut when the screw shaft is driven to rotate and the ball nut screwed with the screw shaft is screw-fed.

上記ヘッドユニット30は、図2に示すように、上記スライダ35が一面に固定されたベース部材44と、このベース部材44に沿って上下方向(Z軸方向)に延びるように設置されたガイドレール40と、上記ベース部材44の上端部に取り付けられたサーボモータからなるZ軸モータ42と、このZ軸モータ42により回転駆動されるボールねじ軸41と、これらの各部品を収納する箱型のケース体31とを有している。   As shown in FIG. 2, the head unit 30 includes a base member 44 having the slider 35 fixed on one surface, and a guide rail installed so as to extend in the vertical direction (Z-axis direction) along the base member 44. 40, a Z-axis motor 42 composed of a servo motor attached to the upper end of the base member 44, a ball screw shaft 41 that is rotationally driven by the Z-axis motor 42, and a box-shaped housing for housing these components. A case body 31 is provided.

上記ガイドレール40には、スライダ39が上下方向(Z軸方向)にスライド自在に嵌合しており、このスライダ39の内部には、上記Z軸モータ42と螺合する図示を省略したボールナットが設けられている。そして、上記Z軸モータ42によって上記ボールねじ軸41が回転駆動され、これと螺合した上記ボールナットがねじ送りされることにより、上記スライダ39が上下方向(Z軸方向)に移動するように構成されている。   A slider 39 is fitted to the guide rail 40 so as to be slidable in the vertical direction (Z-axis direction). A ball nut (not shown) that engages with the Z-axis motor 42 is inserted into the slider 39. Is provided. Then, the ball screw shaft 41 is rotationally driven by the Z-axis motor 42, and the ball nut screwed therewith is screw-fed so that the slider 39 moves in the vertical direction (Z-axis direction). It is configured.

また、上記スライダ39にはレーザー照射ヘッド20が取り付けられており、上記Z軸モータ42の作動に応じて、上記レーザー照射ヘッド20が上記スライダ39と一体に上下方向に移動するようになっている。   A laser irradiation head 20 is attached to the slider 39, and the laser irradiation head 20 moves in the vertical direction integrally with the slider 39 in accordance with the operation of the Z-axis motor 42. .

上記レーザー照射ヘッド20には、例えば半導体レーザー発振器等からなるレーザー光源10(図3参照)から延びる光ファイバーFの先端が接続されており、上記レーザー光源10から光ファイバーFを通じて伝達されたレーザー光が、上記レーザー照射ヘッド20から基板Pの上面に向けて照射されるようになっている。なお、図2に示すように、上記ヘッドユニット30のケース体31の下面部には、上記レーザー照射ヘッド20から照射されたレーザー光の照射口となる開口部31Aが形成されている。また、詳細は後述するが、上記レーザー光としては、1060nm以上4000nm以下の波長を有する近赤外線レーザーが用いられる。   The laser irradiation head 20 is connected to the tip of an optical fiber F extending from a laser light source 10 (see FIG. 3) made of, for example, a semiconductor laser oscillator, and the laser light transmitted from the laser light source 10 through the optical fiber F is The laser irradiation head 20 emits light toward the upper surface of the substrate P. As shown in FIG. 2, an opening 31 </ b> A serving as an irradiation port for laser light emitted from the laser irradiation head 20 is formed on the lower surface portion of the case body 31 of the head unit 30. Moreover, although mentioned later for details, as said laser beam, the near-infrared laser which has a wavelength of 1060 nm or more and 4000 nm or less is used.

上記レーザー照射ヘッド20は、図3に示すように、上記レーザー光源10から発信されたレーザー光を所定の断面形状に絞るための円盤状のマスクホルダ60と、このマスクホルダ60を通過した収束性のあるレーザー光を拡散させるための拡散レンズ21と、上記マスクホルダ60を中心軸回りに回転駆動させる電動モータ22とを備えている。   As shown in FIG. 3, the laser irradiation head 20 includes a disk-shaped mask holder 60 for narrowing the laser light emitted from the laser light source 10 to a predetermined cross-sectional shape, and the convergence property that has passed through the mask holder 60. A diffusing lens 21 for diffusing a certain laser beam, and an electric motor 22 for rotating the mask holder 60 around a central axis.

上記マスクホルダ60は、図4に示すように、その中心軸上に配置された支軸62を中心に回転可能に設けられた円盤状の板材からなり、その周方向各所には、複数種のマスク板63が周状に並ぶように設けられている。各マスク板63は、レーザー光を吸収する性質を有したカーボン材等によって構成されており、それぞれ異なる形状の透過孔61A〜61Fを有している。そして、上記マスクホルダ60が回転して、その6枚のマスク板63のうちの1枚が、上記光ファイバーFから照射されるレーザー光の光路上に選択的に配置されることにより、上記透過孔61A〜61Fのいずれかに対応した形状に上記レーザー光が絞られて基板P上に照射されるようになっている。   As shown in FIG. 4, the mask holder 60 is made of a disk-like plate material provided so as to be rotatable around a support shaft 62 disposed on the center axis thereof. Mask plates 63 are provided so as to be arranged in a circumferential shape. Each mask plate 63 is made of a carbon material or the like having a property of absorbing laser light, and has transmission holes 61A to 61F having different shapes. Then, the mask holder 60 is rotated, and one of the six mask plates 63 is selectively disposed on the optical path of the laser light emitted from the optical fiber F, whereby the transmission hole is formed. The laser beam is focused to a shape corresponding to any one of 61A to 61F and irradiated onto the substrate P.

具体的に、上記各透過孔61A〜61Fのうち、透過孔61Aは、比較的大径の円形状に形成されており、その面積は、上記光ファイバーFから照射されるレーザー光の断面積と略同一とされている。すなわち、上記透過孔61Aは、レーザー光をほとんど絞ることなく基板P上に照射したい場合に用いられる。一方、その他の透過孔61B〜61Fは、レーザー光を絞って所定の断面形状に変更してから照射したい場合に用いられる。例えば、透過孔61Bは小サイズの円形に、透過孔61Cは楕円形に、透過孔61Dは長方形に、透過孔61Eは正方形に、透過孔61Fは中サイズの円形にそれぞれ形成されており、これら各透過孔61B〜61Fを用いることで、上記レーザー光の断面形状をそれぞれ異なる形状に変更できるようになっている。   Specifically, among the transmission holes 61 </ b> A to 61 </ b> F, the transmission hole 61 </ b> A is formed in a circular shape having a relatively large diameter, and the area thereof is substantially equal to the cross-sectional area of the laser light emitted from the optical fiber F. Identical. That is, the transmission hole 61A is used when it is desired to irradiate the substrate P with almost no laser light. On the other hand, the other transmission holes 61B to 61F are used when it is desired to irradiate after squeezing the laser beam to change it to a predetermined cross-sectional shape. For example, the transmission hole 61B is formed in a small circular shape, the transmission hole 61C is formed in an elliptical shape, the transmission hole 61D is formed in a rectangular shape, the transmission hole 61E is formed in a square shape, and the transmission hole 61F is formed in a medium size circular shape. By using each of the transmission holes 61B to 61F, the cross-sectional shape of the laser beam can be changed to a different shape.

図5は、レーザーリフロー装置1の制御系を示すブロック図である。本図に示すように、レーザーリフロー装置1には、周知のCPUや各種メモリ等からなる制御ユニット50が内蔵されており、この制御ユニット50で実行される各種演算処理等に基づいて上記レーザーリフロー装置1の動作が統括的に制御されるようになっている。具体的に、上記制御ユニット50には、レーザー照射ヘッド20をX軸、Y軸、Z軸にそれぞれ駆動するための各種モータ12,14,42と、上記ヘッド20のマスクホルダ60を駆動するための電動モータ22と、上記ヘッド20にレーザー光を供給するためのレーザー光源10とがそれぞれ電気的に接続されており、これら各部の動作が上記制御ユニット50からの指令の下で個別かつ協働的に制御されるようになっている。なお、図5において、実線矢印は電気信号の授受を示すものであり、破線は機械的な連係があることを示している。また、図5では光ファイバーFを太線によって表わしている。   FIG. 5 is a block diagram showing a control system of the laser reflow apparatus 1. As shown in the figure, the laser reflow apparatus 1 has a built-in control unit 50 including a well-known CPU, various memories, and the like, and the laser reflow is performed based on various arithmetic processes executed by the control unit 50. The operation of the apparatus 1 is comprehensively controlled. Specifically, in the control unit 50, various motors 12, 14, and 42 for driving the laser irradiation head 20 to the X axis, the Y axis, and the Z axis, respectively, and the mask holder 60 of the head 20 are driven. The electric motor 22 and the laser light source 10 for supplying laser light to the head 20 are electrically connected to each other, and the operations of these parts are individually and cooperated under the command from the control unit 50. Controlled. In FIG. 5, solid line arrows indicate transmission / reception of electrical signals, and broken lines indicate that there is a mechanical linkage. In FIG. 5, the optical fiber F is represented by a thick line.

以上のように構成された当実施形態のレーザーリフロー装置1において、接合の対象となる部品には、図2および図3に示されるICパッケージ70が含まれる。このICパッケージ70は、シリコンウェハをダイシングしてなるシリコン製のICチップ72と、このICチップ72が上面に搭載されたインターポーザ74とを有している。なお、図例では、ICチップ72とインターポーザ74とが略同一サイズとされたいわゆるCSP(Chip Size Package)と呼ばれる部品によりICパッケージ70が構成されている。また、図例では、インターポーザ74の上面に一枚のICチップ72が搭載されているが、上記ICパッケージ70は、複数のICチップ72がインターポーザ74の上面に積層されたスタックドCSPであってもよい。   In the laser reflow apparatus 1 of the present embodiment configured as described above, the parts to be joined include the IC package 70 shown in FIGS. 2 and 3. The IC package 70 has a silicon IC chip 72 formed by dicing a silicon wafer, and an interposer 74 on which the IC chip 72 is mounted. In the example shown in the figure, the IC package 70 is constituted by a so-called CSP (Chip Size Package) component in which the IC chip 72 and the interposer 74 have substantially the same size. In the illustrated example, one IC chip 72 is mounted on the upper surface of the interposer 74. However, the IC package 70 may be a stacked CSP in which a plurality of IC chips 72 are stacked on the upper surface of the interposer 74. Good.

上記インターポーザ74の下面には、図示を省略した多数の端子が設けられており、これら各端子には、ボール状に形成されたハンダ製のハンダボールSがあらかじめ接合されてアレイ状に配置されている。一方、基板Pの上面には、図示を省略した多数の電極ランドが設けられており、これら各電極ランドの上面には、あらかじめ印刷処理またはディスペンス処理によって塗布されたクリームハンダT(ハンダ粉、フラックス、溶剤等からなるペースト状のハンダ)の層が形成されている。これらハンダボールSおよびクリームハンダTは、共に導電性を有する接合材として機能するものであり、レーザー光の照射により加熱されて溶融し、上記ICパッケージ70を電気的かつ物理的に接合する。すなわち、ICパッケージ70は、上記ハンダボールSおよびクリームハンダTからなる導電性の接合材を介して基板P上に搭載されており、この接合材が溶融して再凝固することにより基板P上に接合される。なお、このICパッケージ70の基板P上への搭載(表面実装処理)は、上記印刷処理またはディスペンス処理によりあらかじめクリームハンダTが塗布された基板Pに対し、ハンダボールSが下面に取り付けられたICパッケージ70を上から載置することにより行われる。   A large number of terminals (not shown) are provided on the lower surface of the interposer 74. Solder balls S formed in a ball shape are joined in advance to each of these terminals and arranged in an array. Yes. On the other hand, a large number of electrode lands (not shown) are provided on the upper surface of the substrate P. On the upper surfaces of these electrode lands, cream solder T (solder powder, flux previously applied by a printing process or a dispensing process) is provided. , A paste-like solder layer made of a solvent or the like. Both the solder balls S and the cream solder T function as conductive bonding materials, and are heated and melted by irradiation with laser light to bond the IC package 70 electrically and physically. In other words, the IC package 70 is mounted on the substrate P via the conductive bonding material composed of the solder balls S and the cream solder T, and the bonding material is melted and re-solidified to be formed on the substrate P. Be joined. The IC package 70 is mounted on the substrate P (surface mounting process) by an IC in which a solder ball S is attached to the lower surface of the substrate P on which cream solder T has been applied in advance by the printing process or the dispensing process. This is done by placing the package 70 from above.

次に、このようにして基板P上に搭載されたICパッケージ70を基板P上に接合する際の具体的手順について説明する。まず、ヘッドユニット30がX軸およびY軸方向に移動するとともに、このヘッドユニット30のベース部材44に対しレーザー照射ヘッド20が上下方向(Z軸方向)に移動することにより、図2および図3に示すように、ICパッケージ70の所定距離上方にレーザー照射ヘッド20が位置決めされる。   Next, a specific procedure for bonding the IC package 70 thus mounted on the substrate P onto the substrate P will be described. First, the head unit 30 moves in the X-axis and Y-axis directions, and the laser irradiation head 20 moves in the vertical direction (Z-axis direction) with respect to the base member 44 of the head unit 30, so that FIGS. As shown, the laser irradiation head 20 is positioned above the IC package 70 by a predetermined distance.

また、これと前後して、上記レーザー照射ヘッド20のマスクホルダ60が回転駆動され、このマスクホルダ60に備わる複数のマスク板63(図4参照)のうちの1つが、上記光ファイバーFの先端部の下方に選択的に配置される。そして、この状態でレーザー光源10から発せられたレーザー光が、上記光ファイバーFおよびマスク板63を通じて下方に出射され、さらにその下方の拡散レンズ21を通じて拡散された後に、上記基板P上のICパッケージ70に照射される。   Before and after this, the mask holder 60 of the laser irradiation head 20 is rotationally driven, and one of the plurality of mask plates 63 (see FIG. 4) provided in the mask holder 60 is the tip of the optical fiber F. Is selectively disposed below the. In this state, the laser light emitted from the laser light source 10 is emitted downward through the optical fiber F and the mask plate 63 and further diffused through the diffusion lens 21 below the optical package F, and then the IC package 70 on the substrate P. Is irradiated.

なお、上記レーザー光の照射時におけるマスク板63の選択は、接合の対象となるICパッケージ70のサイズや形状に応じて行われる。すなわち、図4に示した6つのマスク板63のうち、上記ICパッケージ70のサイズや形状により適応した透過孔(61A〜61Fのいずれか)を有したものを選択することにより、上記ICパッケージ70の上面の略領域にレーザー光が無駄なく照射されるようにする。なお、ICパッケージ70のサイズがかなり大きく、1回のレーザー光の照射でICパッケージ70の略全域にレーザー光を当てることができない場合には、複数回に分けて上記レーザー光の照射が行われる。   The selection of the mask plate 63 at the time of the laser light irradiation is performed according to the size and shape of the IC package 70 to be joined. That is, the IC package 70 is selected by selecting one having the transmission holes (any one of 61A to 61F) adapted to the size and shape of the IC package 70 from among the six mask plates 63 shown in FIG. The laser light is irradiated to a substantial area on the upper surface of the substrate without waste. In addition, when the size of the IC package 70 is quite large and it is not possible to irradiate laser light to almost the entire area of the IC package 70 by one time of laser light irradiation, the laser light irradiation is performed in a plurality of times. .

そして、上記のようにICパッケージ70の上面にレーザー光が照射されることにより、上記ICパッケージ70が加熱されるとともに、このICパッケージ70の下面と基板Pとの間に配置された上記ハンダボールSおよびクリームハンダTが間接的に加熱され、その加熱時間が所定時間に達して上記ハンダボールSおよびクリームハンダTがハンダの溶融温度まで昇温して溶融することにより、これらハンダボールS等を介して上記ICパッケージ70が基板Pに接合される。   As described above, the IC package 70 is heated by irradiating the upper surface of the IC package 70 with the laser beam, and the solder ball disposed between the lower surface of the IC package 70 and the substrate P. S and cream solder T are heated indirectly, the heating time reaches a predetermined time, and the solder balls S and cream solder T are heated to the melting temperature of the solder and melted. Thus, the IC package 70 is bonded to the substrate P.

ここで、上記レーザー光源10からレーザー照射ヘッド20を介して照射される上記レーザー光としては、1060nm以上4000nm以下の波長を有する近赤外線レーザーが用いられる。このような波長帯の近赤外線レーザーには、比較的高い透過率でシリコンを透過する性質があることが知られている。図6は、レーザー光の波長とシリコンに対する透過率との関係を示すグラフである。このグラフによると、約1060nmよりも長波長側では、レーザー光の透過率は約0.5程度であるのに対し、これよりも短波長側では、透過率が急激に低下してゼロに近づいていく。また、長波長側では、少なくとも4000nm程度の波長の範囲で、同レベルの透過率(透過率約0.5)が維持されている。   Here, a near-infrared laser having a wavelength of 1060 nm or more and 4000 nm or less is used as the laser light emitted from the laser light source 10 through the laser irradiation head 20. It is known that a near infrared laser having such a wavelength band has a property of transmitting silicon with a relatively high transmittance. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the wavelength of laser light and the transmittance for silicon. According to this graph, the transmittance of the laser light is about 0.5 on the longer wavelength side than about 1060 nm, whereas the transmittance sharply decreases and approaches zero on the shorter wavelength side than this. To go. On the long wavelength side, the same level of transmittance (transmittance of about 0.5) is maintained in the wavelength range of at least about 4000 nm.

このことから、約1060nm〜4000nmの波長帯の近赤外線レーザーを、上記シリコン製のICチップ72を含んだICパッケージ70に対し上から照射すると、このICパッケージ70の下面と基板Pとの間に配置された上記ハンダボールSおよびクリームハンダTが、比較的短時間で溶融温度まで加熱されることになる。すなわち、上記のような波長帯の近赤外線レーザーは、比較的高い透過率でICチップ72を透過するため、このような近赤外線レーザーを用いることにより、そのレーザー光の大部分が上記シリコン製のICチップ72で吸収されることが回避され、この結果、上記ICパッケージ70の下面側に位置する上記ハンダボールS等が効率よく加熱されて溶融する。   From this, when a near infrared laser having a wavelength band of about 1060 nm to 4000 nm is irradiated from above on the IC package 70 including the silicon IC chip 72, a gap between the lower surface of the IC package 70 and the substrate P is obtained. The arranged solder balls S and cream solder T are heated to the melting temperature in a relatively short time. That is, the near-infrared laser of the wavelength band as described above transmits the IC chip 72 with a relatively high transmittance. Therefore, by using such a near-infrared laser, most of the laser light is made of the silicon. Absorption by the IC chip 72 is avoided, and as a result, the solder balls S and the like located on the lower surface side of the IC package 70 are efficiently heated and melted.

以上説明したように、上記実施形態では、シリコン製のICチップ72を含むICパッケージ70が搭載された基板Pに対し、レーザー照射ヘッド20から発せられたレーザー光を上記ICパッケージ70の上方から照射することにより、上記ICパッケージ70の下面と基板Pとの間に配置されたハンダボールSおよびクリームハンダTからなる導電性の接合材を加熱して溶融させ、この接合材(ハンダボールSおよびクリームハンダT)を介して上記ICパッケージ70を基板Pに接合する際に、上記レーザー照射ヘッド20から照射されるレーザー光として、波長が1060nm以上4000nm以下の近赤外線レーザーを用いるようにした。   As described above, in the above-described embodiment, the laser beam emitted from the laser irradiation head 20 is irradiated from above the IC package 70 onto the substrate P on which the IC package 70 including the silicon IC chip 72 is mounted. By doing so, the conductive bonding material composed of the solder ball S and the cream solder T disposed between the lower surface of the IC package 70 and the substrate P is heated and melted, and this bonding material (the solder ball S and the cream) is heated. When the IC package 70 is bonded to the substrate P via the solder T), a near infrared laser having a wavelength of 1060 nm or more and 4000 nm or less is used as the laser beam emitted from the laser irradiation head 20.

この構成によれば、シリコン製のICチップ72を含むICパッケージ70の上方から、シリコンを透過する性質のある約1060〜4000nmの波長の近赤外線レーザーを照射することにより、上記ICパッケージ70の下面と基板Pとの間に配置されたハンダボールS等の接合材に上記レーザー光による熱エネルギーを効率よく伝達することができるため、上記接合材を比較的速やかに溶融温度まで加熱して溶融させることができ、ICパッケージ70の接合に要する時間を効果的に短縮できるという利点がある。   According to this configuration, the lower surface of the IC package 70 is irradiated by irradiating a near infrared laser having a wavelength of about 1060 to 4000 nm having a property of transmitting silicon from above the IC package 70 including the IC chip 72 made of silicon. Since heat energy by the laser beam can be efficiently transmitted to a bonding material such as a solder ball S disposed between the substrate P and the substrate P, the bonding material is heated to a melting temperature relatively quickly to be melted. There is an advantage that the time required for joining the IC package 70 can be effectively shortened.

なお、ICパッケージ70が図3等に示した構造を有する上記実施形態の例において、上記ICチップ72を透過した近赤外線レーザーは、実際のところ、その大部分がインターポーザ74に吸収されるため、上記ハンダボールSおよびクリームハンダTは、上記近赤外線レーザーを吸収して発熱する上記インターポーザ74を介して間接的に加熱されることになるが、このような構成であっても、上記ICチップ72を透過しないレーザー光(例えば遠赤外線レーザー、可視光線レーザー、紫外線レーザー等)を用いた場合と比べれば、上記ICチップ72に吸収される熱エネルギーが大幅に減少する分、上記ハンダボールSおよびクリームハンダTへの伝熱効率を効果的に高めてその昇温速度を速めることができる。そして、このようにハンダボールS等からなる接合材を効率よく加熱できることから、この接合材を比較的短時間で溶融させることができ、ICパッケージ70の接合に要する時間、ひいては基板P全体のリフロー処理に要する時間を効果的に短縮できるという利点が得られる。   Note that, in the example of the embodiment in which the IC package 70 has the structure shown in FIG. 3 and the like, the near-infrared laser that has passed through the IC chip 72 is actually absorbed by the interposer 74. The solder balls S and the cream solder T are indirectly heated via the interposer 74 that generates heat by absorbing the near-infrared laser. Even in such a configuration, the IC chip 72 is heated. Compared with the case of using laser light that does not pass through (for example, far-infrared laser, visible light laser, ultraviolet laser, etc.), the heat energy absorbed by the IC chip 72 is greatly reduced, so that the solder ball S and cream The heat transfer efficiency to the solder T can be effectively increased to increase the temperature rising rate. Since the bonding material composed of the solder balls S and the like can be efficiently heated in this way, the bonding material can be melted in a relatively short time, and the time required for bonding the IC package 70, and thus the reflow of the entire substrate P can be achieved. There is an advantage that the time required for processing can be effectively shortened.

しかも、上記のように比較的短時間で接合材(ハンダボールSおよびクリームハンダT)を溶融させ得ることから、上記接合材の温度が溶融温度に達した時点で、その上のICパッケージ70に過大な熱応力が加わることが回避され、当該ICパッケージ70を熱的な損傷から効果的に保護しつつ、その接合をより効率よく行えるという利点がある。   In addition, since the bonding material (solder ball S and cream solder T) can be melted in a relatively short time as described above, when the temperature of the bonding material reaches the melting temperature, the IC package 70 on the bonding material is heated. There is an advantage that an excessive thermal stress is avoided and that the IC package 70 can be effectively bonded while effectively protecting the IC package 70 from thermal damage.

例えば、上記レーザー照射ヘッド20から照射されるレーザー光として、上記近赤外線レーザー以外のレーザー光を用いた場合には、上記ハンダボールS等の接合材への伝熱効率が悪く、この接合材が溶融温度まで昇温するのに比較的長い時間を要するため、接合材が溶融温度に達した時点で、上記レーザー光の照射を直接受けるICパッケージ70の上面の温度が特に上昇し、当該上面の温度と、ICパッケージ70の下面の温度との間に比較的大きな温度差が生じてしまう。すると、このような大きな温度差に起因してICパッケージ70に過大な熱応力が加わり、当該ICパッケージ70に何らかの損傷が生じてしまうおそれがある。   For example, when laser light other than the near-infrared laser is used as the laser light emitted from the laser irradiation head 20, the heat transfer efficiency to the bonding material such as the solder ball S is poor, and the bonding material is melted. Since it takes a relatively long time to increase the temperature to the temperature, the temperature of the upper surface of the IC package 70 that directly receives the laser light rises particularly when the bonding material reaches the melting temperature. And a relatively large temperature difference occurs between the temperature of the IC package 70 and the lower surface of the IC package 70. Then, an excessive thermal stress is applied to the IC package 70 due to such a large temperature difference, and the IC package 70 may be damaged in some way.

これに対し、上記実施形態のように、シリコン製のICチップ72を透過可能な約1060〜4000nmの波長の近赤外線レーザーを用いた場合には、ICパッケージ70の下面と基板Pとの間に位置するハンダボールSおよびクリームハンダTからなる接合材を比較的短時間で溶融温度まで加熱できるため、過大な熱応力によりICパッケージ70が損傷するという上記のような事態を有効に回避しつつ、当該ICパッケージ70の接合をより効率よく行えるという利点がある。   On the other hand, when a near-infrared laser having a wavelength of about 1060 to 4000 nm that can pass through the silicon IC chip 72 is used as in the above embodiment, the gap between the lower surface of the IC package 70 and the substrate P is used. Since the bonding material composed of the solder balls S and the cream solder T that are positioned can be heated to the melting temperature in a relatively short time, while effectively avoiding the above-described situation that the IC package 70 is damaged by excessive thermal stress, There is an advantage that the IC package 70 can be joined more efficiently.

さらに、上記実施形態では、所定のレーザー光源10から発せられた収束性のある近赤外線レーザーを、上記レーザー照射ヘッド20内の拡散レンズ21により拡散させた後に上記ICパッケージ70に照射させるようにしたため、上記ICパッケージ70の上面の全域もしくはその一部の比較的広い範囲を近赤外線レーザーにより一度に照射することができる。したがって、レーザー光源10からのレーザー光をピンポイントで直接照射するようにした場合と異なり、ICパッケージ70が局所的に急加熱されるといったことがなく、ICパッケージ70に過大な熱応力が加わるのをより効果的に防止できるという利点がある。   Further, in the embodiment, the convergent near infrared laser emitted from the predetermined laser light source 10 is diffused by the diffusion lens 21 in the laser irradiation head 20 and then irradiated to the IC package 70. The entire upper surface of the IC package 70 or a relatively wide range of a part thereof can be irradiated at once by the near infrared laser. Therefore, unlike the case where the laser light from the laser light source 10 is directly irradiated at the pinpoint, the IC package 70 is not heated suddenly locally, and an excessive thermal stress is applied to the IC package 70. There is an advantage that can be prevented more effectively.

次に、上記実施形態のレーザーリフロー装置1を用いてICパッケージ70を接合した場合に、このICパッケージ70に生じる温度差の大きさを確認するために行った実験について説明する。   Next, an experiment conducted to confirm the magnitude of the temperature difference generated in the IC package 70 when the IC package 70 is bonded using the laser reflow apparatus 1 of the above embodiment will be described.

この実験では、図3等に示したような構造のICパッケージ70(いわゆるCSP)を接合の対象とし、このICパッケージ70に対し以下の2種類の近赤外線レーザーを照射することで接合を行った。   In this experiment, an IC package 70 (so-called CSP) having a structure as shown in FIG. 3 or the like was used as a bonding target, and bonding was performed by irradiating the IC package 70 with the following two types of near infrared lasers. .

(条件1)
近赤外線レーザーの波長=900nm
(条件2)
近赤外線レーザーの波長=1060nm
なお、これら条件1,2において、レーザー光の照射範囲は、ともにICパッケージ70の上面の略全域とした。
(Condition 1)
Near-infrared laser wavelength = 900 nm
(Condition 2)
Near-infrared laser wavelength = 1060 nm
In these conditions 1 and 2, the laser light irradiation range was set to substantially the entire upper surface of the IC package 70.

そして、このように波長の異なる近赤外線レーザーをICパッケージ70の上方からそれぞれ照射し、このICパッケージ70の下面と基板Pとの間に位置するハンダボールSおよびクリームハンダTを溶融温度(約245℃)まで昇温させ、その時点でのICパッケージ70の上面と下面の温度をそれぞれ測定することにより、これら各面の温度差を求めた。   Then, near-infrared lasers having different wavelengths are irradiated from above the IC package 70 as described above, and the solder balls S and cream solder T located between the lower surface of the IC package 70 and the substrate P are melted at a melting temperature (about 245). The temperature difference between these surfaces was determined by measuring the temperature of the upper and lower surfaces of the IC package 70 at that time.

その結果、近赤外線レーザーの波長が900nmである場合(条件1)の温度差は70℃であったが、近赤外線レーザーの波長が1060nmである場合(条件2)の温度差は30℃であった。このように、近赤外線レーザーの波長を1060nmとしたときの温度差(30℃)が、波長が900nmであるときの温度差(70℃)よりも格段に小さくなっていることから、ICパッケージ70を熱的な損傷から保護する上で、近赤外線レーザーの波長を約1060nmに設定することがより有効であることが確認された。なお、レーザー光の波長とシリコンに対する透過率との関係(図6参照)から考えれば、このような傾向は、波長が4000nm程度となった場合でも同様であると予想される。すなわち、ICパッケージ70に照射されるレーザー光として、約1060nm以上4000nm以下の波長を有する近赤外線レーザーを用いれば、ICパッケージ70を熱的な損傷から効果的に保護することが可能であると言える。   As a result, the temperature difference when the near-infrared laser wavelength was 900 nm (condition 1) was 70 ° C., but the temperature difference when the near-infrared laser wavelength was 1060 nm (condition 2) was 30 ° C. It was. Thus, since the temperature difference (30 ° C.) when the wavelength of the near infrared laser is 1060 nm is much smaller than the temperature difference (70 ° C.) when the wavelength is 900 nm, the IC package 70 It was confirmed that it is more effective to set the wavelength of the near-infrared laser to about 1060 nm in order to protect the laser from thermal damage. In view of the relationship between the wavelength of the laser beam and the transmittance with respect to silicon (see FIG. 6), such a tendency is expected to be the same even when the wavelength is about 4000 nm. In other words, if a near infrared laser having a wavelength of about 1060 nm or more and 4000 nm or less is used as the laser light applied to the IC package 70, it can be said that the IC package 70 can be effectively protected from thermal damage. .

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態で説明した内容に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、ICパッケージ70の下面にあらかじめアレイ状に取り付けられたハンダボールSと、基板P上にあらかじめ塗布されたクリームハンダTとを介して、上記ICパッケージ70が基板P上に搭載されている場合に、本発明のレーザーリフロー方法および装置を適用した例について説明したが、本発明の構成は、ハンダボールSを省略してICパッケージ70をクリームハンダTの上に直接載置するいわゆるLGA工法により基板P上に搭載されたICパッケージ70を接合する場合にも、同様に適用することが可能である。   As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the content demonstrated by the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning. For example, in the above-described embodiment, the IC package 70 is placed on the substrate P via the solder balls S previously attached to the lower surface of the IC package 70 in an array and the cream solder T previously applied on the substrate P. Although an example in which the laser reflow method and apparatus of the present invention are applied when mounted, the configuration of the present invention omits the solder balls S and places the IC package 70 directly on the cream solder T. The same applies to the case where the IC package 70 mounted on the substrate P is joined by the so-called LGA method.

また、ハンダボールSを使用せずにICパッケージ70を接合する方法は他にも種々存在し、その一例として、PGA(Pin Grid Array)と呼ばれるパッケージ部品を基板Pに接合する場合が挙げられる。PGAとは、その下面から下向きに突出する多数のリード部を備えた部品のことであり、このPGAの基板Pへの搭載は、その下面に設けられた上記リード部を、例えば基板Pに備わるスルーホール内に塗布されたクリームハンダに挿し込むことにより行われる。そして、このようにして基板P上に搭載されたPGAの接合は、その上方から近赤外線レーザーを照射して、上記スルーホール内のクリームハンダ(接合材)を間接的に加熱して溶融することにより、行うことができる。   There are various other methods for bonding the IC package 70 without using the solder balls S. As an example, a package component called PGA (Pin Grid Array) is bonded to the substrate P. The PGA is a component having a large number of lead portions projecting downward from the lower surface thereof. For mounting the PGA on the substrate P, for example, the substrate P is provided with the lead portion provided on the lower surface thereof. This is done by inserting the cream solder applied in the through hole. The PGA thus mounted on the substrate P is bonded by irradiating a near infrared laser from above to indirectly heat and melt the cream solder (bonding material) in the through hole. This can be done.

さらに、上述した変形例や上記実施形態において、クリームハンダの代わりに、導電性接着剤を接合材として用いてもよい。この導電性接着剤は、接着を担う樹脂と、導電を担う金属(金属フィラー)等との混合物からなるものであり、上記クリームハンダに代えてこのような導電性接着剤を使用した場合でも、本発明の構成を好適に適用することができる。   Furthermore, in the above-described modified examples and the above-described embodiments, a conductive adhesive may be used as a bonding material instead of cream solder. This conductive adhesive consists of a mixture of a resin responsible for adhesion and a metal responsible for conductivity (metal filler), etc., and even when such a conductive adhesive is used instead of the cream solder, The configuration of the present invention can be preferably applied.

ところで、上記実施形態に示したようなレーザーリフロー装置1は、当然ながら、ICパッケージ70の下面と基板Pとの間に配置された接合材を間接的に加熱して溶融するという本発明の接合方法に使用する以外にも、様々な使い方が可能である。例えば、QFP(Quad Flat Package)と呼ばれる部品のように、パッケージの側面から外側に突出するリード部(ガルピン)を有する部品を基板Pに接合する場合には、上記レーザー照射ヘッド20から照射された近赤外線レーザーを上記リード部に当てて、このリード部と基板Pとの間に位置するハンダを溶融させることにより、上記部品を基板Pに接合することができる。   By the way, the laser reflow apparatus 1 as shown in the above embodiment naturally has a bonding material of the present invention in which the bonding material disposed between the lower surface of the IC package 70 and the substrate P is indirectly heated and melted. In addition to being used in the method, various uses are possible. For example, when a component having a lead portion (gull pin) protruding outward from the side surface of the package, such as a component called QFP (Quad Flat Package), is irradiated from the laser irradiation head 20. The component can be bonded to the substrate P by applying a near infrared laser to the lead portion and melting the solder positioned between the lead portion and the substrate P.

また、上記実施形態では、ヘッドユニット30の内部に、近赤外線レーザーを照射するレーザー照射ヘッド20を1つだけ設けたが、複数のレーザー照射ヘッド20をヘッドユニット30内に設けることにより、部品の接合作業がより効率よく行われるように構成してもよい。   Further, in the above embodiment, only one laser irradiation head 20 that irradiates the near infrared laser is provided in the head unit 30, but by providing a plurality of laser irradiation heads 20 in the head unit 30, the component You may comprise so that joining operation | work may be performed more efficiently.

本発明の一実施形態にかかるレーザーリフロー装置の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view showing a schematic structure of a laser reflow device concerning one embodiment of the present invention. 上記レーザーリフロー装置に備わるヘッドユニットの具体的構成を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the specific structure of the head unit with which the said laser reflow apparatus is equipped. 上記ヘッドユニットに備わるレーザー照射ヘッドの具体的構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the specific structure of the laser irradiation head with which the said head unit is equipped. 上記レーザー照射ヘッドに備わるマスクホルダの具体的構成を示す平面図である。It is a top view which shows the specific structure of the mask holder with which the said laser irradiation head is equipped. 上記レーザーリフロー装置の制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of the said laser reflow apparatus. レーザー光の波長とシリコンに対する透過率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the wavelength of a laser beam, and the transmittance | permeability with respect to a silicon | silicone.

符号の説明Explanation of symbols

1 レーザーリフロー装置
10 レーザー光源
20 レーザー照射ヘッド
21 拡散レンズ
70 ICパッケージ
72 ICチップ
P 基板
S ハンダボール(接合材)
T クリームハンダ(接合材)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser reflow apparatus 10 Laser light source 20 Laser irradiation head 21 Diffusing lens 70 IC package 72 IC chip P Substrate S Solder ball (bonding material)
T Cream solder (bonding material)

Claims (3)

シリコン製のICチップを含むICパッケージが搭載された基板に対し、上記ICパッケージの上方からレーザー光を照射することにより、上記ICパッケージの下面と基板との間に配置された導電性の接合材を加熱して溶融させ、この接合材を介して上記ICパッケージを基板に接合するレーザーリフロー方法であって、
上記レーザー光として、1060nm以上4000nm以下の波長を有する近赤外線レーザーを用いることを特徴とするレーザーリフロー方法。
A conductive bonding material disposed between the lower surface of the IC package and the substrate by irradiating the substrate on which the IC package including the silicon IC chip is mounted with laser light from above the IC package. Is a laser reflow method in which the IC package is bonded to the substrate through the bonding material,
A laser reflow method characterized by using a near infrared laser having a wavelength of 1060 nm or more and 4000 nm or less as the laser beam.
シリコン製のICチップを含むICパッケージが搭載された基板に対し、レーザー照射ヘッドから発せられたレーザー光を上記ICパッケージの上方から照射することにより、上記ICパッケージの下面と基板との間に配置された導電性の接合材を加熱して溶融させ、この接合材を介して上記ICパッケージを基板に接合するレーザーリフロー装置であって、
上記レーザー照射ヘッドから照射されるレーザー光が、1060nm以上4000nm以下の波長を有する近赤外線レーザーであることを特徴とするレーザーリフロー装置。
A substrate on which an IC package including a silicon IC chip is mounted is irradiated between the lower surface of the IC package and the substrate by irradiating a laser beam emitted from a laser irradiation head from above the IC package. A laser reflow apparatus that heats and melts the conductive bonding material formed, and bonds the IC package to the substrate through the bonding material;
The laser reflow apparatus, wherein the laser light emitted from the laser irradiation head is a near infrared laser having a wavelength of 1060 nm to 4000 nm.
請求項2記載のレーザーリフロー装置において、
上記レーザー照射ヘッドが、所定のレーザー光源から発せられた上記近赤外線レーザーを拡散させる拡散レンズを備えたことを特徴とするレーザーリフロー装置。
The laser reflow device according to claim 2,
The laser reflow apparatus, wherein the laser irradiation head includes a diffusing lens for diffusing the near-infrared laser emitted from a predetermined laser light source.
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