JP7300788B2 - レーザリフロー装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザリフロー装置およびレーザリフロー方法に関する。より詳細には、基板上に配置された複数の電子部品を透光性加圧部材で加圧した状態でレーザを照射して電子部品を同時にボンディングする加圧するレーザリフロー装置及びこの装置を用いたレーザリフロー方法に関する。

産業用レーザ加工においてミクロン（μｍ）級の精度を有する応用分野がマイクロレーザ処理であるが、半導体産業、ディスプレイ産業、印刷回路基板（ＰＣＢ）産業、スマートフォン産業などで広く使用されている。すべての電子機器に用いられるメモリチップは、集積度と性能、超高速通信速度を実現するために回路間隔を最小限に縮小する技術が発展してきたが、現在は回路線幅と線幅間隔を縮小させるだけの技術では必要な水準に達することができず、メモリチップを垂直方向に積層するレベルにまで向上した。すでに１２８層までの積層技術がＴＳＭＣ社で開発されており、７２層まで積層する技術を三星電子、ＳＫハイニックスなどで大量生産に適用している。

また、メモリチップ、マイクロプロセッサチップ、グラフィックプロセッサチップ、ワイヤレスプロセッサチップ、センサプロセッサチップなどを1つのパッケージに実装しようとする技術開発が 熾烈に研究開発されており、かなりのレベルの技術がすでに実用化されている。

しかしながら、前述の技術の開発過程において、超高速／超高容量の半導体チップ内部でさらに多くの電子が信号処理プロセスに関わらなければならないため、電力消費量が増え、発熱に対する冷却処理問題が提起された。さらに、より多くの信号に対する超高速信号処理および超高周波信号処理という要件を達成するために、大量の電気信号を超高速で伝達しなければならないという技術問題が提起された。また、信号線が多くなければならず、半導体チップ外部への信号インタフェース線をこれ以上一次元的なリード線方式では処理できず、半導体チップ下部で二次元的に処理するボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）方式（Ｆａｎ－Ｉｎ ＢＧＡ）または、Ｆａｎ－ｉｎ Ｗａｆｅｒ－Ｌｅｖｅｌ－Ｐａｃｋａｇｅ（ＦＩＷＬＰ）と称する）と、チップ下部の超微細ＢＧＡ層の下に信号配線再配列層（Ｓｉｎｇｎａｌ Ｌａｙｏｕｔ Ｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）を置き、その下部に2次微細ＢＧＡ層を設ける方式（Ｆａｎ－ｏｕｔＢＧＡまたはＦａｎ－ｏｕｔ Ｗａｆｅｒ－Ｌｅｖｅｌ－Ｐａｃｋａｇｅ（Ｆ０ＷＬＰ）または Ｆａｎ－ｏｕｔ Ｐａｎｅｌ－Ｌｅｖｅｌ－Ｐａｃｋａｇｅ（ＦＯＰＬＰ）と称する）方式などが適用されている。

近年、半導体チップの場合、ＥＭＣ（ＥＰｏｘｙ－Ｍｏｌｄ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）層を含めて厚さが２００μｍ以下の製品が登場している。 このように厚さが数百ミクロンに過ぎないミクロン級の超硬薄型半導体チップを超硬薄型ＰＣＢに貼り付けるために、従来の表面実装技術（ＳＭＴ）標準工程であるサーマルリフローオーブン（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｒｅｆｌｏｗ Ｏｖｅｎ）技術のようなマスリーフロー（ＭＲ）プロセスを適用すると、数百秒の時間の間、１００～３００度（℃）の空気温度環境に半導体チップが露出するため、熱膨張係数（ＣＴＥ; Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｔｈｅｍａｌ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）の違いによるチップボーダー反り（Ｃｈｉｐ－Ｂｏｕｎｄａｒｙ Ｗａｒｐａｇｅ）、ＰＣＢボーダー反り（ＰＣＢ－Ｂｏｕｎｄａｒｙ Ｗａｒｐａｇｅ）、熱衝撃型ランダムボンディング不良（Ｒａｎｄｏｍ-Ｂｏｎｄｉｎｇ Ｆａｉｌｕｒｅ ｂｙ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｈｏｃｋ）など、様々な形態のはんだ付けボンディング接着不良が発生することがある。

これにより最近、脚光を浴びているレーザリフロー装置の構成を見ると、レーザヘッドモジュールがボンディング対象物（半導体チップまたは集積回路ＩＣ）を数秒間押しながらレーザを照射してボンディングする方式で、半導体チップまたは集積回路（ＩＣ）サイズに対応する面光源形態のレーザを照射してボンディングを行う。

韓国登録特許第０６６２８２０号 韓国特許出願第２０１７－００７７７２１号

このような加圧方式のレーザリフロー装置については、特許文献１を参考すると、フリップチップの裏面にレーザを照射して前記フリップチップを加熱する一方、前記フリップチップをキャリア基板に圧着するためのフリップチップ加熱圧着モジュールの構成が開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示された従来の加圧方式のレーザリフロー装置は、チップを吸着してボンディングポジションに移動させるための手段と、前記チップの裏面にレーザを介して加熱するとともに前記チップをキャリア基板に圧着させるための手段に分離されるため、半導体ストリップのように複数の半導体チップをボンディングする場合、１つの半導体チップを加圧しながらレーザを照射する動作を半導体チップの数だけ繰り返し行う必要があるため、作業時間が増大する問題点があった。

一方、特許文献２を参考すると、同特許に記載されたレーザリフロー装置構成は、加圧ヘッドが複数のフリップチップを同時に加圧した状態でレーザヘッドが水平方向に搬送して各フリップチップを順次１つずつレーザを照射するか、または単一のレーザヘッドが複数のフリップチップにレーザを同時に照射する方式でボンディング処理が可能であると述べている。

しかしながら、前述の特許文献２の従来のレーザリフロー装置構成によれば、単一のレーザ源を用いるため、基板上に配置された複数のフリップチップにレーザビームが複数の角度で入射することによって均質なレーザビームを照射することが困難であり、したがって、不良なしに複数のフリップチップを均一にリフロー処理することは、技術的に多くの困難が予想される。

したがって、前記特許文献１及び２に開示された従来のレーザリフロー装置は、単一のフリップチップを１つずつ順次加圧及びレーザを照射することにより全体の作業時間が延びる一方で、複数の処理のため様々な基盤のサイズに水平に配置された複数のフリップチップに単一のレーザビームを照射しても、各フリップチップに均一な熱エネルギーが伝達されることは事実上難しいため、ボンディング不良率を改善するためには多くの研究開発および努力が必要な実情である。

そこで本発明は前記のような問題を解消するため発明されたものであり、本発明は各種基板のサイズに対応するように透光性加圧部材を交換することにより一度に処理される加圧及びレーザ投光面積の大きさを容易に調節できるように構成した。したがって、複数の電子部品を同時に加圧およびレーザリフローによる大量処理が可能でありながらも、不良率が大幅に改善されるレーザリフロー装置のレーザ加圧ヘッドモジュールを提供することを目的とする。

また、本発明は、複数の電子部品を同時に加圧しながら均質化されたレーザビームを照射することで大量処理が可能でありながら不良率が大幅に改善されたレーザリフロー装置のレーザ加圧ヘッドモジュールを提供することを目的とする。

また、本発明は、様々な基板のサイズに対応するように透光性加圧部材が装着される板状のホルダユニットの各エッジ部をそれぞれ独立して圧力を設定及び調節することができるように構成される。したがって、複数の電子部品を同時に加圧およびレーザビームを照射し、一度にリフロー処理することで大量処理が可能でありながら不良率が大幅に改善されるレーザリフロー装置のレーザ加圧ヘッドモジュールを提供することを目的とする。

本発明は、基板上に複数の電子部品が着座したボンディング対象物をサイズにかかわらず、コンベアシステムが一度にリフロー処理領域に搬入及び搬出することができ、搬入のための搬送中にボンディング対象物を所定温度まで徐々に予熱することにより、レーザリフロー処理の時にはんだ溶融温度まで不良なく安定した温度上昇が行われるように構成される。そこで、複数の電子部品を同時に加圧及びレーザビームを照射して一度にリフロー処理することにより大量処理が可能でありながらも不良率が大幅に改善されるレーザリフロー装置を提供することを目的とする。

本発明は、マルチレーザビームが重畳照射される領域を複数の温度感知センサで精密に監視することによりボンディング対象物を構成する基板及び電子部品の温度不均衡を即座に感知及び補償することにより、特定電子部品のボンディング不良を未然に防止できるように構成されています。これにより、複数の電子部品を同時に加圧及びレーザビームを照射して一度にリフロー処理することで大量処理が可能でありながら、温度不均衡によるボンディング不良率が大幅に改善されるレーザリフロー装置のマルチレーザモジュールを提供することを目的とする。

本発明は、透光性加圧部材の加圧前に下方に位置する電子部品の配置形状が透光性加圧部材の加圧面の正中央に位置するように調整することにより、前記透光性加圧部材により加圧時に電子部品に伝達される圧力が片側に偏重することなく、均等に加圧できるようにする。 そこで、複数の電子部品を同時に加圧及びレーザビームを照射して一度にリフロー処理することにより大量処理が可能でありながら不良率が大幅に改善されるレーザリフロー装置のレーザリフロー方法を提供することを目的とする。

本発明は、複数の電子部品を予め設定した条件に応じて加圧及びレーザビームの照射過程を順次制御することにより、ボンディング不良なしに一度に複数の電子部品を大量にリフロー処理が可能であっても不良率が大幅に改善されるレーザリフロー装置のレーザリフロー方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため本発明は、基板上に配置された複数の電子部品からなるボンディング対象物を透光性加圧部材で加圧するとともに、前記加圧部材を介してレーザビームを照射することにより電子部品を基板にボンディングするレーザ加圧ヘッドモジュール、
および、前記レーザ加圧ヘッドモジュールの一つの側から搬入されたボンディング対象物をレーザ加圧ヘッドモジュールのリフロー処理を経て他方に搬出するためにボンディング対象物を搬送するボンディング対象物搬送モジュールを構成している。

また、前記レーザ加圧ヘッドモジュールは、前記透光性加圧部材を交換可能に取り付けるためのホルダユニット、
および、前記ホルダユニットの上方に設けられ、ホルダユニットに装着された加圧部材の平坦度を検査するためのプローブユニットを構成している。

また、前記レーザビームは、ビームシェーパによって均質化された正方形のレーザビームである。

また、前記レーザビームは、２つ以上のレーザモジュールからレーザビームが重畳照射される。

また、前記ホルダユニットは、透光性加圧部材が嵌合して係止および着座することができるように、中央部に通孔が形成された下板プレートを構成している。

また、前記透光性加圧部材は、クォーツ（Ｑｕａｒｔｚ）、サファイア（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）、溶融シリカガラス（Ｆｕｓｅｄ Ｓｉｌｉｃａ Ｇｌａｓｓ）またはダイヤモンドのいずれかで実現できる。

また、前記ホルダユニットは、中央部にレーザビームが通過するように通気孔が形成され、透光性加圧部材が下部プレートに着座した状態で下部プレートの上部に結合されるマスクプレートをさらに備える。

また、前記マスクプレートの通孔は、透光性加圧部材の加圧面よりも大きいか等しい面積を有する四角形状である。

また、前記下板の底面は、左右両側エッジ部分が緩やかに丸められた形状を有する。

また、前記下板の各エッジ部には、前記下板のエッジを垂直方向に微細に移動させて透光性加圧部材の平坦度を調整する平坦度調整手段がさらに設けられている。

また、平坦度調整手段は、透光性加圧部材およびホルダユニットの各エッジ部に設けられたプレスブラケット、
および、前記プレスブラケットの一つの側に設けられ、プレスブラケットをモータの駆動に応じて垂直方向に搬送する垂直駆動部を備える。

また、前記垂直駆動部は、プレスブラケットの垂直搬送のためのボールねじとモータ、
および、前記プレスブラケットの直線運動をガイドするためのガイド部材を備える。

また、前記プローブユニットは、透光性加圧部材の上面の少なくとも１つ以上の点を刺して平坦度を測定するためのプローブ、
および、前記プローブを水平または垂直に移動させるための移動手段、
および、前記プローブと移動手段を固定するためのプローブブラケットを備える。

また、前記プローブは、透光性加圧部材上面の四角のエッジ部点を含めて計４箇所以上を刺してプロービングする。

また、前記透光性加圧部材下部に、レーザボンディング時に発生するガス（ｆｕｍｅｓ）が透光性加圧部材の底面に付着することを防止する保護フィルムをさらに備える。

また、前記保護フィルムは、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）またはパーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）で実現できる。

また、前記保護フィルムは、ロール状に巻いた保護フィルムを緩めながら一方側に搬送するリールツーリール（ｒｅｅｌ ｔｏ ｒｅｅｌ）方式の保護フィルム搬送部によって供給される。

また、前記透光性加圧部材は、全体として四角いパネル形状を有する基材、
および、前記基材の底面に突出形成され、底面が複数の電子部品に対応するように平面状に形成された加圧面を備える。

また、前記基材と加圧面との間には、基材の面積よりも加圧面の面積が狭くなるように内側に凹んだ少なくとも１つ以上の段差部をさらに備える。

また、前記基材の側面と段差部の底面及び側面には、レーザ光遮断層が形成される。

また、前記加圧面は、一定の深さを有する格子溝によって２つ以上に分割形成される。

また、前記格子溝の内側面と底面にはレーザ光遮断層がさらに形成される。

また、前記レーザ光遮断層は、インコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ）コーティング層、乱反射加工層またはＨＲ（Ｈｉｇｈ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コーティング層のうちの１つまたは２つ以上の複合層から構成される。

また、前記加圧面は四角い形状を有する。

さらに、前記加圧面の両側のエッジは面取りまたは丸められている。

また、前記加圧面には弾性ダンパー層がさらに設けられている。

また、前記弾性ダンパー層はシリコン（Ｓｉｌｉｃｏｎ）材質で実現できる。

前記レーザ加圧ヘッドモジュールは、透光性加圧部材を交換可能に取り付けるための長方形のホルダユニット、
および、ホルダユニットの各エッジの下端を支えながらホルダユニットと透光性加圧部材の自重を逆方向に加圧することによって、ホルダユニットと透光性加圧部材の自重をゼロ点に初期化する圧力バランサ、
および、ホルダユニットの各エッジの上方に非接触状態で設けられ、ホルダユニットの各エッジをそれぞれ設定した圧力で独自に加圧するプレスユニットをさらに備える。

また、前記圧力バランサはエアシリンダで構成される。

また、前記圧力バランサは弾性ばねで構成される。

そして、前記プレスユニットは、ホルダユニットの各エッジをそれぞれ設定した圧力で独自に加圧するように、エッジごとに１つずつ分割配置される。

また、前記プレスユニットは、ホルダユニットの各エッジ部を非接触で把持しているプレスブラケット、
および、プレスブラケットの上端に取り付けられ、ホルダユニットをそれぞれ設定された圧力の分を下方に加圧する加圧シリンダを備える。

また、前記加圧シリンダには、ｋｇｆ単位で加圧力を微細に設定・調整できる精密空気圧シリンダが採用されている。

そして、前記加圧シリンダには、加圧の際、圧力を測定して常時フィードバックするための圧力感知センサがさらに設けられている。

また、前記ホルダユニットの上方には、静電気によるダストの塵埃吸着から透光性加圧部材の上面をクリーニングするためのイオナイザユニットがさらに設けられている。

また、前記ボンディング対象物搬送モジュールは、基板上に配置された複数の電子部品からなるボンディング対象物が搬入のために着座する入力コンベアと、
前記入力コンベアから供給されたボンディング対象物を真空吸着して固定する真空チャッキング手段と、
そして、レーザリフロー処理が完了したボンディング対象物が搬出のために着座する出力コンベアを備える。

さらに、前記入力および出力コンベアはコンベアフレームと、
前記コンベアフレームの上部に両側に設けられた一対のワイヤ軌道手段と、
そして、前記コンベアフレームの一つの側に設けられ、コンベアフレームを水平方向に直線移動させるための水平搬送手段を備える。

また、前記入力および出力コンベアのコンベアフレームの一つの側には、サイズの異なるボンディング対象物を収容するためにコンベアフレームの幅を拡大または縮小できるように幅調整手段がさらに設けられている。

そして、前記入力コンベアのコンベアフレームには、ボンディング対象物を所定温度まで予熱するためのプレヒーティングステージがさらに設けられている。

また、前記真空チャッキング手段の一つの側には、ボンディング対象物の正常ローディングの有無を監視するためのビジョンユニットがさらに設けられている。

尚、前記入力および出力コンベアと真空チャッキング手段との間の区間には、それぞれのボンディング対象物を搬送するためのピッカーユニットがさらに設けられている。

また、前記ピッカーユニットは、平板上の真空吸着パッド、および前記真空吸着パッドを垂直方向に搬送するための垂直駆動部を備える。

また、前記真空チャッキング手段は、ボンディング対象物を吸着固定するための多孔質吸着板、そして、前記多孔質吸着板およびヒーティングブロックをボンディング対象物の入力領域からレーザリフロー処理領域を経て出力領域まで往復移動させる水平搬送手段を備える。

尚、前記多孔質吸着板は、ボンディング対象物の底面の中央部分を吸着するための長方形の中央吸着板、 そして、前記中央吸着板の周囲を囲むように配置され、ボンディング対象物の底面縁部を吸着するための縁吸着板に分割形成される。

また、前記縁吸着板には、ボンディング対象物の底面縁部を吸着するためのサクションホールがさらに形成されている。

また、前記縁吸着板はアルミニウム材質で形成されている。

また、前記多孔質吸着板の下部にはヒーティングブロックがさらに設けられている。

また、前記レーザ加圧ヘッドモジュールは、互いに分割配置された状態で前記ボンディング対象物に複数のレーザビームを重畳照射するマルチレーザモジュール、およびマルチレーザモジュールの間の領域に設けられ、透光性加圧部材を介してビームを照射することによってボンディング対象物の複数点の温度を感知する温度感知センサを備える。

また、前記マルチレーザモジュールは、互いに対向する一対のマルチレーザモジュールで構成される。

また、前記温度感知センサは、単一の赤外線温度感知センサで構成され、前記単一の赤外線温度感知センサがボンディング対象物の複数点に順次赤外線を照射する。

また、前記単一の赤外線温度感知センサは、複数のレーザビームが重畳照射される領域内の周囲及び中央部分の複数点に順次赤外線を照射する。

また、前記温度感知センサは、複数の赤外線温度感知センサで構成され、前記複数の赤外線温度感知センサがボンディング対象物の複数点に同時に赤外線を照射する。

尚、前記複数の赤外線温度感知センサは、複数のレーザビームが重畳照射される領域内の周囲及び中央部分の複数点に同時に赤外線を照射する。

さらに、前記マルチレーザモジュールは、それぞれレーザビームの出力および強度を測定するためのビームプロファイラをさらに備える。

また、長方形の基板上に複数の電子部品が配置されたボンディング対象物を透光性加圧部材で加圧するとともに前記加圧部材を介してレーザビームを照射することにより電子部品を基板にボンディングするレーザリフロー装置のレーザリフロー方法において、ａ）前記透光性加圧部材がボンディング対象物を押す前に、前記ビジョンユニットが前記透光性加圧部材の加圧面の直下に位置する所定範囲の電子部品が配置された形状を撮影する段階と、ｂ）前記撮影された所定範囲の電子部品が配置された形状が加圧面に対応するように位置決めされたことを判定する段階と、ｃ）前記電子部品が加圧面に対応するように位置決めされたと判断された場合、透光性加圧部材が下方に移動してボンディング対象物を加圧するとともに、透光性加圧部材を介してボンディング対象物にレーザビームを照射する段階と、ｄ）レーザビームの照射を止めることによって、透光性加圧部材を上方に移動して加圧状態を解除する段階、およびｅ）前記透光性加圧部材が、次回にリフロー処理する所定範囲の電子部品上方に水平搬送する段階を備えて構成される。

また、前記ｂ）工程は、ｂ１）撮影された所定範囲の電子部品が配置された形状が側面から見たときに透光性加圧部材の加圧面中心線を基準に電子部品が左右対称に位置するか否かを判別する段階、およびｂ２）前記撮影された電子部品が配置された形状が透光性加圧部材の加圧面中心線を基準に左右対称的に位置する場合は、加圧面に対応するように位置されたと判断し、加圧面に対応するように位置しない場合は、前記電子 部品が配置された形状が透光性加圧部材の加圧面中心線を基準に左右対称に位置するように前記透光性加圧部材の水平位置を調整する段階を備える。

尚、前記レーザビームは、２つ以上のレーザモジュールからレーザビームが重畳照射される。

さらに、前記各レーザモジュールは互いに対称的に配置され、前記各レーザビームは同じビーム照射角度を有する。

また、前記各レーザモジュールからレーザビームが同時に照射される。

尚、前記各レーザモジュールからレーザビームを順次照射される。

また、ｃ）工程の前に、ボンディング対象物を下部で予熱する工程をさらに備える。

また、前記ボンディング対象物を下部で予熱する工程は、ボンディング対象物の表面温度を２００℃未満に維持する。

また、前記ｃ）工程で透光性加圧部材を介してボンディング対象物にレーザビームを照射することにより、ボンディング対象物の表面温度を２００℃以上に加熱する。

また、長方形の基板上に複数の電子部品が配置されたボンディング対象物を透光性加圧部材で加圧するとともに前記加圧部材を介してレーザビームを照射することにより電子部品を基板にボンディングするレーザリフロー装置のレーザリフロー方法において、ａ）前記透光性加圧部材の加圧面を下方に移動させてボンディング対象物に加圧力を加えない状態で接触させる段階と、ｂ）透光性加圧部材を介してボンディング対象物にレーザビームを照射する段階、およびｃ）前記レーザビームの照射を解除し、透光性加圧部材を上方に移動させる段階を備える。

また、前記ａ）工程の後に、前記透光性加圧部材の垂直移動を固定する工程をさらに備える。

また、前記ａ）工程の後に、前記透光性加圧部材に所定設定の一定圧力を加え、ｂ）工程の後に、前記透光性加圧部材の垂直移動を固定しない段階をさらに備える。

なお、前記ａ）工程の後に、透光性加圧部材の垂直移動を固定し、前記ｂ）工程の後に、前記透光性加圧部材に所定設定の一定圧力を加える段階をさらに備える。

また、前記ａ）工程の後に、前記透光性加圧部材の垂直移動を固定し、ｂ）工程の後に、前記透光性加圧部材の垂直移動を固定しない段階をさらに備える。

また、前記ｂ）工程において、レーザビームは、２つ以上のレーザモジュールからレーザビームが重畳照射される。

また、前記各レーザモジュールからレーザビームが同時に照射される。

また、前記各レーザモジュールからレーザビームを順次照射される。

また、前記ｂ）工程の前にボンディング対象物を下部で予熱する段階をさらに備える。

また、前記ボンディング対象物を下部で予熱する工程は、ボンディング対象物の表面温度を２００℃未満に維持する。

前述の本発明は、複数の電子部品を同時に押さえ加圧するとともに均質のレーザビームを照射して前記複数の電子部品に均等な熱エネルギーを伝えることができ、大量レーザリフロー処理により生産性が大幅に改善される効果がある。

また、基板のサイズや電子部品の配置形状に応じて対応できるようにマスクプレートおよび透光性加圧部材を交換できるように構成するため、様々な基板を全て均一にリフロー処理することで不良率が大幅に減少される効果がある。

また、加圧部材を構成するクォーツ（Ｑｕａｒｔｚ）の縁部に漏れ出るレーザビームにより、電子部品の周辺部基板に熱的ダメージが加わり、基板や部品の劣化が加速する問題を防ぐことができるため、不良率が大幅に減少される効果がある。

また、透光性加圧部材が装着されるホルダユニットの各エッジ部を押す圧力をそれぞれ独立に設定及び調整できるように構成されることにより、基板上に配置した複数の電子部品に作用する圧力が不足したり、又は過圧力を加えたりすることで生じる不良率が大幅に改善される効果がある。

また、基板上に複数の電子部品が着座した一定面積のボンディング対象物を安定して一度にレーザリフロー処理領域まで搬入及び搬出することができるという効果がある。

また、マルチレーザビームの重畳照射領域において温度不均衡をモニタリングすることで、即座に感知及び修復することによりボンディング不良率が大幅に改善される効果がある。

また、透光性加圧部材は電子部品が片側に傾くことで押さえられなくなり、均一に圧力が分散されないことがないように、透光性加圧部材の位置を調整することにより、基板上に配置された複数の電子部品に作用する圧力が偏重することによる不良率が大幅に改善される効果がある。

また、透光性加圧部材による加圧及びレーザモジュールによるレーザビーム照射をそれぞれ設定された基準値により順次精密に制御することにより、基板上に配置された複数の電子部品に作用する加圧力が不足したり、又は過圧力が加えられたりすることにより生じるはんだの接触不良やオーバーフローなど、様々なボンディング不良が大幅に改善される効果がある。

本発明に係るレーザリフロー装置の全体構成を示す例示図である。

本発明に係る図１のブロック構成図である。

本発明に係るレーザリフロー装置の一実施形態によるシングルレーザビームモジュールの概念図である。

本発明に係るレーザリフロー装置の他の実施形態によるデュアルレーザビームモジュールの概念図である。

本発明に係るレーザリフロー装置の他の実施形態によるデュアルレーザビームモジュールの構成図である。

～ 本発明に係るレーザリフロー装置の他の実施形態によるデュアルレーザビームモジュールに適用可能なレーザ光学系の構成図である。

本発明に係るレーザ加圧ヘッドモジュールのホルダユニット構成を模式的に示す要部斜視図である。

本発明に係るレーザ加圧ヘッドモジュールのホルダユニット構成及び動作状態を模式的に示す要部断面図である。

本発明に係るレーザ加圧ヘッドモジュールのプローブユニット構成及び動作状態を模式的に示す要部斜視図である。

本発明の一実施形態によるレーザ加圧ヘッドモジュールの垂直搬送部構成および動作状態を概略的に示す側面図である。

本発明の他の実施形態によるレーザ加圧ヘッドモジュールの垂直搬送部構成および動作状態を概略的に示す要部斜視図である。

本発明に係る図１４の要部側断面図である。

本発明に係るレーザ加圧ヘッドモジュールのホルダユニットを一実施形態により八角形に形成した要部平面図である。

本発明に係るレーザ加圧ヘッドモジュールのホルダユニットを他の実施形態により円形に形成した要部平面図である。

本発明に係るレーザ加圧ヘッドモジュールの透光性加圧部材を示す要部斜視図であって、（ａ）は一実施形態による単一の加圧面を有する透光性加圧部材の形状を例示し、（ｂ）は他の実施形態により各々の電子部品に対応するように分割された加圧面を有する透光性加圧部材の形状を例示する。

本発明に係る透光性加圧部材が加圧ヘッドに装着された状態を示す動作状態図である。

本発明に係る図１８の要部拡大図である。

～ 本発明に係る透光性加圧部材の様々な実施形態を示す概略図であり、図２１aは加圧面エッジを処理しない場合、図２１ｂは加圧面エッジを面取り処理した場合、（ｃ）は 加圧面エッジをラウンド処理した場合を示す。

本発明に係る図１３の一実施形態によるレーザ加圧ヘッドモジュールの全体装置構成を模式的に示す要部側断面図である。

本発明に係る図２１の要部平面図である。

本発明に係る図１３の一実施形態によるレーザ加圧ヘッドモジュールのプレスユニットを拡大して示す要部斜視図である。

本発明に係るボンディング対象物搬送モジュールの入力領域構成および動作関係を一実施形態に従って示す斜視図である。

本発明に係るボンディング対象物搬送モジュールの出力領域構成および動作関係を一実施形態に従って示す斜視図である。

および 本発明に係るボンディング対象物搬送モジュールの真空チャッキング手段構成及び作動関係を示す例示図であり、図２６aは多孔質吸着板の一実施形態による構成であり、図２６ｂは多孔質吸着板の他の実施形態による構成である。

本発明の他の実施形態によるマルチレーザモジュールの構成および動作関係を概略的に示す側面図である。

本発明に係る図２７の温度感知センサの構成を拡大して示す要部斜視図である。

本発明に係る図２８のボンディング対象物の構成を拡大して示す要部平面図である。

～ 本発明に係るレーザリフロー方法の工程別動作関係を示す状態図であり、図３０aは、透光性加圧部材が中心線Ｃｎ＋１の上方に移動した状態であり、図３０ｂは、透光性加圧部材が中心線Ｃｎ＋１において加圧およびレーザ照射される状態であり、図３０ｃは透光性加圧部材が中心線Ｃｎ＋２の上方に移動した状態で、図３０ｄは透光性加圧部材が中心線Ｃｎ＋２′に位置が補正された状態であり、図３０ｅは透光性加圧部材が中心線Ｃｎ＋２′で加圧及びレーザ照射される状態である。

～ 本発明に係るレーザリフロー方法の工程別動作関係を示す状態図であり、図３１aは先にリフロー処理を終えた透光性加圧部材が次のリフロー処理するボンディング対象物の上方に移動する段階であり、図３１ｂは透光性加圧部材の加圧面が下方に移動してボンディング対象物に加圧力を加えない状態で接触する段階、図３１ｃは透光性加圧部材を介してボンディング対象物にレーザビームを照射する段階、図３１ｄはレーザビームの照射を解除して透光性加圧部材を上方に移動する段階である。

本明細書で用いる用語は、単に特定の実施形態を説明するために用いられたもので、本発明を限定する意図はない。単数の表現は、文脈上明らかに別の意味を有しない限り、複数の表現を含む。本明細書において、「備える」または「有する」乃至「設ける」などの用語は、本明細書に記載の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはそれらを組み合わせたものが存在することを指定するもので、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、またはそれらを組み合わせたものの存在または付加的可能性を予め排除しないことと理解されるべきである。

本明細書で別途の定義がない限り、技術的かつ科学的用語を含む本明細書で用いられるすべての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般に理解されるのと同じ意味を表す。

一般に用いられる辞書で定義されているような用語は、関連技術の文脈上の有する意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書で明確に定義されない限り、理想的かつ過度に形式的な意味として解釈すべきではない。

以下、添付の図１及び図２を参考に、本発明に係るレーザリフロー装置を具体的に見てみると次の通りである。

図１は本発明に係るレーザリフロー装置の構成を全体的に示す例示図であり、図２は図１のブロック構成図である。

本発明に係るレーザリフロー装置のレーザ加圧ヘッドモジュール３００は、図１及び図２に図示のように、下部に熱を加えることができる構造を備えた多孔質物質或いは真空孔が形成されたステージ１１１に、支えられながら搬送されるボンディング対象物１１に面光源形態のレーザを照射する少なくとも１つ以上のマルチレーザモジュール３１０、３２０と、前記レーザモジュール３１０、３２０と分離して独自に設置され、面光源形態のレーザを透過させる透光性加圧部材１００と、前記透光性加圧部材１００を汚染から保護する保護フィルム２００を備えて構成される。

まず、複数のマルチレーザモジュール３１０、３２０は、（例えば、本発明の一実施形態によってはデュアルレーザモジュールで実施することができる）レーザ発振器で発生され、光ファイバを介して伝達されるレーザを面光源に変換して、ボンディング対象物１１に照射する。レーザモジュール３１０、３２０は、スポット（ｓｐｏｔ）形態のレーザを面光源形態に変換するビームシェーパ（図５参照）と、前記ビームシェーパの下部に配置され、ビームシェーパから出射される面光源がボンディング対象物（１１）の照射領域に照射されるように、複数のレンズモジュールが鏡筒内に互いに適当な間隔を置いて離隔して装着される光学部（図５～図９参照）を備えて実現することができる。

レーザモジュール３１０、３２０は、ボンディング対象物１１との位置合わせのためにｚ軸に沿って上昇または下降するか、ｘ軸に沿って左右に移動するか、ｙ軸に沿って移動することができる。

本発明に係るレーザリフロー装置のレーザ加圧ヘッドモジュール３００は、ボンディング対象物１１を加圧する透光性加圧部材１００とボンディング対象物１１に面光源形態のレーザを照射するレーザモジュール３１０、３２０を互いに独自に分離して形成することにより、透光性加圧部材１００でボンディング対象物１１を押し下げた状態で、レーザモジュール３１０、３２０をボンディング対象物１１の複数の照射位置に移動させた後、駆動することにより、１つのボンディング対象物１１に対するタクトタイム（ｔａｃｔ ｔｉｍｅ）の短縮および複数のボンディング対象物１１全体に対するボンディング作業の高速化を実現することができる。

その際、前記透光性加圧部材１００は、所定形態の透光性加圧部材搬送部（図示せず）により作業位置又は待機位置に搬送されるが、一例として、透光性加圧部材搬送部は、透光性加圧部材１００を下降又は 上昇させたり、左、右に移動させたりした後、下降または上昇させることができる。

また、図面には示していないが、本発明に係るレーザリフロー装置のレーザ加圧ヘッドモジュール３００は、圧力感知センサ（図示せず）と高さセンサ（図示せず）から入力されるデータを用いて透光性加圧部材搬送部の動作を制御する制御部（図示せず）をさらに備える。

前記圧力感知センサと高さセンサは、透光性加圧部材１００と透光性加圧部材搬送部とボンディング対象物を支えるステージ１１１に設けることができる。例えば、制御部は、圧力感知センサからデータを受け取って圧力が目標値に到達するように透光性加圧部材搬送部を制御し、また、高さセンサからデータを受け取って高さの目標値に到達するように透光性加圧部材搬送部を制御することができる。

また、支持部（図示せず）は、透光性加圧部材搬送部（図示せず）が移動可能に支える。一例では、支持部は、ステージ１１１と並んで延びる一対のゲントリーで実施することができ、透光性加圧部材搬送部をｘ軸、ｙ軸、またはｚ軸に移動可能に支える構成を含まれることと解釈すべきである。

本発明に係るレーザリフロー装置のレーザ加圧ヘッドモジュール３００は、透光性加圧部材１００に圧力を加える１つ以上のアクチュエータと透光性加圧部材１００に及ぼす圧力を感知する少なくとも１つの圧力感知センサと透光性加圧部材の高さを検出する１つ以上の高さセンサを含めて実現することができる。圧力感知センサは、一例として少なくとも１つのロードセルで実現することができ、高さセンサはリニアエンコーダで実現することができる。

前記圧力感知センサを通じてボンディング対象物に加わる圧力を調整して大面積の場合、複数のアクチュエータと複数の圧力感知センサを通じて同一圧力がボンディング対象物に伝達されるように制御することができ、また、１以上又は複数の高さセンサを介してボンディング対象物がボンディングされる瞬間の高さ位置値を確認したり、より正確なボンディング高さの数値を見つけたりするための技術的データを提供し、一定の高さの間隔を維持しなければならない工程を行う場合に正確な高さを制御できる機能を実行する。

また、透光性加圧部材１００は、レーザモジュール３１０、３２０から出力されるレーザを透過させる母材として実現することができる。透光性加圧部材１００の母材は、全てのビーム透過性材料で実現可能である。

透光性加圧部材１００の母材は、例えば、クォーツ（Ｑｕａｒｔｚ）、サファイア（ｓａｐｐｈｉｒｅ）、溶融シリカガラス（Ｆｕｓｅｄ Ｓｉｌｉｃａ Ｇｌａｓｓ）またはダイヤモンドのいずれかで実現することができる。しかし、クォーツ材で実現された透光性加圧部材の物理的特性は、サファイアで実現された透光性加圧部材の物理的特性と異なる。例えば９８０ｎｍレーザを照射する場合、クォーツ（Ｑｕａｒｔｚ）材質で実現された透光性加圧部材の透過率は８５％～９９％であり、ボンディング対象物で測定された温度は１００℃である。一方、サファイア（ｓａｐｐｈｉｒｅ）で実現された透光性加圧部材の透過率は８０％～９０％であり、ボンディング対象物で測定された温度は６０℃である。

言い換えれば、光透過率とボンディングに必要な熱損失の観点から、クォーツ（Quartz）はサファイア（ｓａｐｐｈｉｒｅ）よりも優れた性能を示す。しかし、本出願発明者は、レーザリフロー装置を開発しながら透光性加圧部材１００を繰り返し試験したところ、クォーツ（Quartz）材質で実現される透光性加圧部材１００はレーザボンディングの際、クラック（ｃｒａｃｋ）が発生したり、底面で燃焼が発生したりして、ボンディング品質不良が発生する問題が発見された。これは、レーザボンディング際に発生するガス（ｆｕｍｅｓ）が透光性加圧部材１００の底面に付着し、ガス（ｆｕｍｅｓ）が付着した部分にレーザの熱源が集中して熱的ストレスを高めることと分析された。

クォーツ（Quartz）材質で実現される透光性加圧部材１００の損傷を防ぎ、耐久性向上のため、クォーツ（Quartz）材質で実現される透光性加圧部材の底面に薄膜コーティング層を形成することができる。透光性加圧部材１００の底面に形成される薄膜コーティング層は、通常の光学コーティングである誘電体コーティングまたはＳｉＣコーティングまたは金属材料コーティングで実施することができる。

本発明に係るレーザリフロー装置のレーザ加圧ヘッドモジュール３００は、図１に示すように、透光性加圧部材１００下部で、レーザボンディング時に発生するガス（ｆｕｍｅｓ）が透光性加圧部材１００）の底面に付着するのを防ぐ保護フィルム２００および、前記保護フィルム２００を搬送する保護フィルム搬送部２１０をさらに含み実現する。

保護フィルム搬送部２１０は、ロール状に巻かれた保護フィルム２００を緩めながら一方側に搬送するリールツーリール（ｒｅｅｌ ｔｏ ｒｅｅｌ ）方式で実現することができる。保護フィルム２００は一例で、最高使用温度が摂氏３００度以上であり、連続最高使用温度が２６０度以上で耐熱性に優れた材質で実現されるのがよい。例えば、保護フィルム２００は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（通常はテフロン樹脂とも呼ばれる；ポリテトラフルオロエチレン、ＰＴＦＥ）またはパーフロロアルコキシ樹脂で実施することができる。パーフルオロアルコキシ樹脂（Ｐｅｒ Ｆｌｕｒｏｒｏ Ａｌｋｙｌｖｉｎｖｅｔｈｅｒ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ;ＰＦＡ）はフッ素化エチレンプロピレン樹脂の耐熱性を改善する製品で、連続最高使用温度がポリテトラフルオロエチレン樹脂と同じ摂氏260度で記録され、高機能性樹脂である。

図３は本発明に係るレーザリフロー装置の一実施形態によるシングルレーザモジュールの概念図であり、図４は本発明に係るレーザリフロー装置の他の実施形態によるマルチレーザモジュールの概念図である。

図３を参考すると、本発明は一実施形態による単一のレーザモジュール３１０を備え、それによってＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）基板上に単一のレーザビームを照射する。一実施形態によれば、ＰＣＢ基板はフレキシブル回路基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ＰＣＢ）であり得る。

その際、図３を参照すると、前記第１レーザモジュール３１０によって照射されたレーザビームは、レーザビームの強度が均質化されたスクエアビーム形状に変形した状態で基板上に照射される。

一方、前記図４を参照すると、本発明に係る他の実施形態によるマルチレーザモジュールは、例えば、第１レーザモジュール３１０と第２レーザモジュール３２０とから構成され、ボンディング対象物１１の電子部品が付着される位置では、第１、２レーザモジュールが重ね合わせた状態で照射することにより均質化された重ね合わせレーザビームが重畳照射される。

図４では、第１のレーザビームが正方形で第２のレーザビームが円形であることが示されているが、両方のレーザビームが正方形であってもよい。また、第１レーザビームと第２レーザビームを同時に照射してもよいし、第１レーザビームによるボンディング対象物１１の予熱後に第２レーザビームを順次照射してもよい。

図５は、本発明に係るレーザリフロー装置の他の実施形態によるマルチレーザモジュールの構成図である。

図５において、各レーザモジュール３１０、３２０、…３３０は、それぞれ冷却装置３１６、３２６、３３６を備えたレーザ発振器３１１、３２１、３３１、ビームシェーパ３１２、３２２、３３２、光学レンズモジュール３１３、３２３、３３３、駆動装置３１４、３２４、３３４、制御装置３１５、３２５、３３５、及び電源供給部３１７、３２７、３３７を備える。

以下では、必要な場合を除いて、重複説明を避けるために同一構成を有する各レーザモジュールのうち、第１レーザモジュール３１０を中心に説明する。

レーザ発振器３１１は、所定範囲の波長と出力パワーを有するレーザビームを生成する。レーザ発振器は、一例として、７５０ｎｍ～１２００ｎｍ、または１４００ｎｍ～１６００ｎｍ、または、１８００ｎｍ～２２００ｎｍ、または２５００ｎｍ～３２００ｎｍの波長を有するダイオードレーザ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ，ＬＤ）または、希土類元素ドープファイバーレーザ（Ｒａｒｅ－Ｅａｒｔｈ－Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ｌａｓｅｒ）または、希土類元素ドープガラスレーザ（Ｒａｒｅ－Ｅａｒｔｈ－Ｄｏｐｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｌａｓｅｒ）であることができ、これとは異なり、７５５ｎｍの波長を有するアレキサンドライトレーザ光を放出するための媒体、または１０６４ｎｍまたは１３２０ｎｍの波長を有するエンディヤグ（Ｎｄ）：ＹＡＧ）レーザ光を放出するための媒体を含めて実施することができる。

ビームシェーパ（ｂｅａｍ ｓｈａｐｅｒ）３１２は、レーザ発振器で発生し、光ファイバを通過するスポット（ｓｐｏｔ）の形態のレーザをフラットトップの有する面光源（Ａｒｅａ Ｂｅａｍ）の形態に変換する。ビームシェーパ３１２は、正方形ライトパイプ（Ｓｑｕａｒｅ Ｌｉｇｈｔ Ｐｉｐｅ）、回折光学素子（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ，ＤＯＥ）、またはマイクロレンズアレイ（Ｍｉｃｒｏ－Ｌｅｎｓ Ａｒｒａｙ，ＭＬＡ）を備えることができる。

光学レンズモジュール３１３は、ビームシェーパで面光源形態に変換されたレーザビームの形状と大きさを調整し、ＰＣＢ基板に装着された電子部品乃至照射領域に照射する。光学レンズモジュールは、複数のレンズを組み合わせて光学系を構成し、そのような光学系の具体的な構成については、図６～図９を用いて具体的に後述する。

駆動装置３１４は照射面に対するレーザモジュールの距離及び位置を移動させ、制御装置３１５は駆動装置３１４を制御してレーザビームが照射面に到達したときのビーム形状、ビーム面積サイズ 、ビーム鮮明度、およびビーム照射角度を調整する。制御装置３１５はまた、駆動装置３１４に加えて、レーザモジュール３１０の各部の動作を統合的に制御することができる。

一方、レーザ出力調整部３７０は、ユーザのインタフェースを介して受信したプログラムまたは予め設定されたプログラムに従って各レーザモジュール３１０、３２０、３３０に対応する電源部３１７、３２７、３３７から各レーザモジュールに供給する電力量を制御する。レーザ出力調整部３７０は、１つ以上のカメラモジュール３５０から照射面上の部品別、領域別、または全リフロー状態情報を受信し、これに基づいて各電源供給部３１７、３２７、３３７を制御する。これとは異なり、レーザ出力調整部３７０からの制御情報が各レーザモジュール３１０、３２０、３３０の制御装置３１５、３２５、３３５に伝達され、各制御装置３１５、３２５、３３５でそれぞれ対応する電源供給部３１７を制御するためのフィードバック信号を提供することも可能である。また、図６と異なり、１つの電源供給部を介して各レーザモジュールに電力を分配することも可能であり、この場合にはレーザ出力調整部３７０で電源供給部を制御しなければならない。

レーザ重畳モードを実施する場合、レーザ出力調整部３７０は、各レーザモジュール３１０、３２０、３３０からのレーザビームが必要なビーム形状、ビーム面積サイズ、ビーム鮮明度及びビーム照射角度を有するように各レーザモジュール及び 電源供給部３１７、３２７、３３７を制御する。 レーザ重畳モードは、第１レーザモジュール３１０を用いてデボンディング対象位置周辺領域までを予熱し、第２レーザモジュール３２０を用いてより狭いリフロー対象領域をさらに加熱する場合以外にも、予熱機能から追加の加熱機能を第１、２、３レーザモジュール３１０、３２０、…３３０の間で適切に分配して必要な温度プロファイルを有するように各レーザモジュールを制御する場合にも適用される。

一方、１つのレーザ光源を分配して各レーザモジュールに入力する場合には、分配された各レーザビームの出力と位相を同時に調整する機能をレーザ出力調整部３７０に備えることができる。このような場合には、各レーザビーム間に相殺干渉を誘導できるように位相を制御してビーム平坦度を著しく改善することができ、これによりエネルギー効率がさらに向上する。

一方、複数位置同時加工モードを実現する場合には、レーザ出力調整部３７０が各レーザモジュールからのレーザビームの一部または全部が異なるように各レーザビームのビーム形状、ビーム面積サイズ、ビームシャープネス、ビーム照射角度およびビーム波長のうちの１つ以上を制御する。そのときも、１つのレーザ光源を分配して各レーザモジュールに入力する場合には、分配された各レーザビームの出力と位相を同時に調整する機能をレーザ出力調整部３７０に備えてもよい。

この機能により、レーザビームのサイズと出力を調整することによって、照射面内の電子部品と基板との間の接合を実行したり、接合を除去したりすることができる。特に、基板上の損傷した電子部品を除去する場合には、レーザビームの面積を対応する電子部品領域に最小化するにつれて、基板に存在する隣接する他の電子部品から通常の電子部品にレーザビームによる熱が加わることを最小化することができる。そこで、除去対象の損傷した電子部品のみを除去することが可能である。

一方、複数のレーザモジュール別に異なる波長を有するレーザビームを放射するようにする場合には、レーザモジュールは、電子部品に含まれる複数の材料層（例えば、ＥＭＣ層、シリコン層、はんだ層）がそれぞれよく吸収する。波長を有する個々のレーザモジュールで構成することができる。したがって、本発明によるレーザデボンディング装置は、電子部品の温度とプリント回路基板や電子部品電極との接続材料であるはんだ（Ｓｏｌｄｅｒ）などの中間接合材の温度を選択的に異なるように上昇させて最適化された接合（Ａｔｔａｔｈｉｎｇ ｏｒ Ｂｏｎｄｉｎｇ）または（Ｄｅｔａｃｈｉｎｇ ｏｒ Ｄｅｂｏｎｄｉｎｇ）プロセスを実行できる。具体的には、電子部品のＥＭＣモールド層とシリコン層の両方を透過してはんだ層に各レーザビームの全てのエネルギーが吸収されるようにするか、レーザビームがＥＭＣモールド層を透過せずに電子部品の表面を加熱して電子部品下部のボンディング部に熱が伝導することもできる。

一方、以上の機能を利用して、少なくとも１つの第１レーザビームによってリフロー対象電子部品領域とその周辺を備える基板の一定領域が所定の予熱温度まで予熱された後、少なくとも１つの第２レーザビームに リフロー対象電子部品領域の温度は、はんだの溶融が起こるリフロー温度まで選択的に加熱される。このような選択的加熱効果を利用すれば、本発明は、例えば、電子部品を基板から効率的に除去するリワーク（Ｒｅｗｏｒｋ）装置としても利用が可能である。

図６～図９は、本発明のレーザリフロー装置のシングルレーザビームまたはマルチレーザモジュールに適用可能なレーザ光学系の構成図である。

図６は、本発明に適用可能な最も簡単な構造の光学系であり、ビーム伝送光ファイバ４１０から出射されたレーザビームが凸レンズ４２０を介して焦点合わせされてビームシェーパ４３０に入射すると、ビームシェーパ４３０でスポット状のレーザビームをフラットトップ（Ｆｌａｔ－Ｔｏｐ）状の面光源Ａ１に変換し、ビームシェーパ４３０から出力された正方形レーザビームＡ１が凹レンズ４４０を介して所望の大きさに拡大されて拡大された面光源Ａ２で結像面Ｓに照射される。

図７は、本発明の他の実施形態によるレーザ光学系の構成図である。

ビームシェーパ４３０からの面光源Ｂ１が凹レンズ４４０を介して所定の大きさに拡大されて第１結像面Ｓ１に照射される面光源Ｂ２となる。この面光源Ｂ２をさらに拡大して使用したい場合には、追加拡大により面光源Ｂ２の縁部の境界がより不明瞭になることがあるので、最終照射面が第２結像面Ｓ２でもエッジが明確な照射光を得るために、第１結像面Ｓ１にマスク４５０を設けてエッジをトリミングする。

マスク４５０を通過した面光源は、１以上の凸レンズと凹レンズの組み合わせからなるズームレンズモジュール４６０を通過しながら所望のサイズに縮小（または拡大）調整され、電子部品が配置された第２結像面Ｓ２に正方形の照射光Ｂ３を形成する。

本発明に係る他の実施形態によるレーザ光学系の構成図である。

ビームシェーパ４３０からの正方形面光源Ｃ１が凹レンズ４４０を介して所定の大きさに拡大された後、少なくとも一対のシリンドリカルレンズ４７０を通過しながら例えばｘ軸方向に拡大（または縮小）Ｃ２され、再び少なくとも一対のシリンドリカルレンズ４８０を通過しながら、例えばｙ軸方向に縮小（または拡大）されて矩形の面光源Ｃ３に変換される。

ここで、シリンドリカルレンズは、円柱形状を長手方向に切断した形態であり、各レンズが上下方向に配置される形態に応じてレーザビームを拡大または縮小する機能を有し、シリンドリカルレンズが配置された表面上のレンズがｘ、ｙ軸方向に配置される形態に応じて、レーザビームをｘ軸またはｙ軸方向に調整する。

続いて、面光源Ｃ３は、１以上の凸レンズと凹レンズの組み合わせからなるズームレンズモジュール４６０を通過しながら所望の大きさに拡大（または縮小）調整され、電子部品が配置された第２結像面Ｓ２に矩形の照射光Ｃ４を形成する。

本発明の他の実施形態によるレーザ光学系の構成図である。

図９の光学系は、図８の光学系にマスクを適用してレーザビームのエッジをトリミングする構成が追加されたものであり、図８の場合に比べてよりシャープなエッジを有する最終面光源Ｄ５を得ることができることを理解できるだろう。

図１０は、本発明のレーザ加圧ヘッドモジュールのホルダユニット構成を模式的に示す要部斜視図である。

図１０を参照すると、本発明に係るホルダユニット５００は、平板状の透光性加圧部材１００の下部が嵌め込まれて着座する下部プレート５１０と前記透光性加圧部材１００の上部に嵌合して係合するマスクプレート５２０に分けられる。

また、前記下部プレート５１０とマスクプレート５２０の中央部にはそれぞれ正方形の通孔５１０ａ、５２０ａが形成されており、透光性加圧部材１００が下部プレート５１０に嵌め込まれて着座した状態であるため、その際、前記加圧部材１００の底面１０２が下部プレート５１０の通孔５１０aを通って下方に露出した状態になることは理解できる。

一方、前記した状態で透光性加圧部材１００の上面には、マスクプレート５２０が嵌合して結合されることにより、前記マスクプレート５２０の通孔５２０ａを介して透光性加圧部材１００の上面中央部が上方に露出された状態で装着が完了する。

図１１は、本発明のレーザ加圧ヘッドモジュールのホルダユニットの構成および動作状態を概略的に示す要部断面図である。

前記図１１を参照すれば、透光性加圧部材が下部プレートとマスクプレートとの間に装着された状態で上方に位置するマルチビームレーザモジュール３１０、３２０によってレーザが照射されると、マスクプレート５２０の通孔５２０ａ及び 透光性加圧部材１００を介してレーザビームが下方に透過されることは理解可能である。

その際、下部プレート５１０の底面の左右両側縁部が緩やかに丸められた形状を有し、これは、透光性加圧部材の下方に位置する保護フィルム２００が、透光性加圧部材１００が下方に移動しながら、 押し下げられると、下部プレート５１０の丸みを帯びた縁部によって保護フィルム２００が破れたり傷つけたりしないようにしたものである。

また、前記保護フィルム２００は、前述したように保護フィルム２００の左右両側に配置された保護フィルム搬送部２１０によって引っ張られて巻き取られるが、そのときも下部プレート５１０の底面左右エッジ部が緩やかにラウンドされているので、保護フィルム２００を縁部によって損傷することなくフィードすることができる。

前述のように、透光性加圧部材１００は、ボンディング対象物１１である基板上に配置された複数の電子部品を同時に一定の深さで押したまま上方に位置するマルチレーザモジュール３１０、３２０によりレーザビームが照射され、これにより、前記レーザビームによってボンディング対象物１１の電子部品下部に位置するはんだが溶けながらレーザリフロー処理が進行する。

これにより、前記レーザビームは互いに重なり合って均質化されたレーザビームは形成するようになり、前記マスクプレート５２０の通孔５２０ａと透光性加圧部材１００、下部プレート５１０の通孔５２０ａを介してボンディング対象物（１１）の電子部品の下部に位置するはんだまで均一な熱エネルギーが伝達されることは理解できる。

その際、前記重畳レーザビームが電子部品外周辺基板部分に照射される場合、前記周辺基板部分がレーザビームの熱エネルギーによりダメージを受けることができるため、ボンディング対象物１１の電子部品のみに限定して照射される必要がある。このために、前記ボンディング対象物１１の電子部品のみが正確に加圧及びレーザリフロー処理されるため、マスクプレート５２０の正方形通孔５２０ａ面積と透光性加圧部材１００の加圧面１０２面積はレーザビームの透過経路や重なり面積等を考慮して設計することが望ましい。

図１２は、本発明のレーザ加圧ヘッドモジュールのプローブユニット構成および動作状態を概略的に示す要部斜視図である。

本発明は、様々な基板のサイズに対応できるようにマスクプレート５２０と透光性加圧部材１００とを交換可能に構成することを主な特徴とする。したがって、異なるサイズの基板を処理するか、または基板上に電子部品が配置された形状および面積に応じて、透光性加圧部材１００とマスクプレート５２０とを異なるものと交換可能に構成される。この場合、作業者は、必要に応じて様々な異なるサイズの加圧面を有するように予め用意された透光性加圧部材１００とマスクプレート５２０のうち適切なサイズのものを選択して交換することになり、その後図１２に示すバーの プローブユニット６００を介して透光性加圧部材１００の上面のエッジ部を刺してプロービングすることで平坦度を測定する。

前記プローブユニット６００は、針状のプローブ６１０と、前記プローブを水平または垂直に搬送するプローブ搬送部６２０と、プローブと搬送部を支えるプローブブラケット６３０とから構成される。

したがって、異なるサイズの基板を処理するために、オペレータが他のサイズの透光性加圧部材１００とマスクプレート５２０とを交換すると、プローブ６１０が水平または垂直方向に搬送され、一例として透光性加圧部材 （１００）上面のエッジ部４点（Ｘ表示）以上を順に刺してプロービングすることにより、前記透光性加圧部材１００の平坦度を測定することができる。

図１３は、本発明に係る一実施形態によるレーザ加圧ヘッドモジュールの垂直搬送部構成および動作状態を概略的に示す側面図である。

以下、図１３を参照してレーザ加圧ヘッドモジュールの垂直搬送部の構成および動作状態を見ると、次の通りである。

前記垂直搬送部構成を一実施形態によれば、透光性加圧部材１００及びホルダユニット５００の各エッジ部４箇所に設けられたプレスブラケット７２０、プレスブラケットの上部に設けられた加圧シリンダ７３０、前記プレスブラケット７２０を垂直方向に駆動力を加える垂直駆動部、すなわち、一例として、ボールねじ７５０とモータ７６０と、プレスブラケット７２０の直線運動をガイドするためのガイド部材７７０とで構成することができる。

したがって、基板及び電子部品からなるボンディング対象物１１が透光性加圧部材１００の下方に投入される前には、前記透光性加圧部材１００及びホルダユニット５００が垂直搬送部のモータ７６０駆動により、上方に搬送され、ボンディング対象物１１が投入された後は、再びモータ７６０の駆動により透光性加圧部材１００及びホルダユニット５００が下方に搬送されて加圧のために待機する。その後、加圧シリンダ７３０の動作により、透光性加圧部材１００が静電チャック９４０上に真空吸着されたボンディング対象物１１を押して加圧する。

一方、前記静電チャック９４０の下部にはボンディング対象物１１を一定温度に予熱するためのヒーティングブロック９４２が設けられているので、前記静電チャック９４０にボンディング対象物１１が着座した状態で、レーザリフロー処理のために搬送される間、ボンディング対象物１１を予熱し続ける。例えば、前記ボンディング対象物１１を予熱する温度は２００℃未満に設定することができ、前記予熱により基板等に熱的なダメージが加わらない程度の温度に設定することが望ましい。

一方、図１２に示すように、プローブユニット６００が透光性加圧部材１００の平坦度を測定した結果、前記透光性加圧部材１００がいずれかの側に傾いた状態と判定された場合、すなわち平坦ではない場合には、前記垂直搬送部が微細に駆動してホルダユニット５００を上方または下方に搬送することにより、透光性加圧部材１００の平坦度を調整することになる。

より詳細には、前記プローブユニット６００による透光性加圧部材１００の平坦度測定の結果、前記透光性加圧部材１００の上面四つのエッジのうちのいずれかのエッジの一方が他のエッジに対して一方に傾いて低点に位置すると判定された場合には、一例として、前記下点に位置するエッジ部のモータ７６０が作動して前記ホルダユニット５００のエッジを上方に微細に持ち上げることにより、前記透光性加圧部材１００の全体的な平坦度を調整することになるのだ。

その際、前記モータ７６０には、例えば絶対値エンコーダ（ａｂｓｏｌｕｔｅ ｅｎｃｏｄｅｒ）を設置することにより、電源状態に関係なく常にホルダユニット５００の各エッジ部の絶対位置値を維持することができ、上述した透光性加圧部材 （１００）の平坦度調整処理は、制御部設定により自動化することが望ましい。

図１４は、本発明に係る他の実施形態によるレーザ加圧ヘッドモジュールの垂直搬送部構成および動作状態を概略的に示す要部斜視図であり、図１５は図１４の要部側断面図である。

以下、前記図面を参照して、本発明のレーザ加圧ヘッドモジュールの詳細構成及び加圧及びレーザビーム照射による作動関係を一実施形態により詳しく見てみると、以下の通りである。

図面を参照すると、本発明の加圧ヘッドは、ボンディング対象物１１である電子部品を押して加圧した状態でレーザ源３１０、３２０から照射されたレーザビームを透過させるための透光性加圧部材１００を備える。そのとき、透光性加圧部材１００は、板状のホルダユニット５００の中央部に形成された通孔に交換可能に嵌め込まれた状態で装着される。

前記ホルダユニット５００は、円形または多角形の形状を有するように形成することができるが（図１６a、図１６b参照）、以下、図１４および図１５では、八角形の形状を有するものと仮定して説明する。

本発明に係る一実施形態によれば、八角形のホルダユニット５００の罫線の周りの細い地点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３にはプレスユニット７００がそれぞれ縮合され、そのときプレスユニットが縮合した点を仮想線Ｌで連結すると三角形を形成する。

その際、ホルダユニット５００の細部点を結ぶ仮想三角形は正三角形を構成することができ、仮想三角形の重心Ｇと透光性加圧部材１００の重心Ｇとが一致することが望ましい。

前記ホルダユニット５００の縁周りに３軸の軸結合点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を設計した理由は、２つのプレスユニットを縮結合して前記軸結合点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を連結すると安定したことである。三角形の構造を形成することができないため（つまり、2つの点を接続するときには線分を構成し、面積を形成することはできない）、つまり平坦度の制御が必要な縮合点の数を最小限に抑えながらも、仮想三角形の安定した軸結合点を構成するためには、ホルダユニット５００に３つの軸結合点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を正確に対称的に構成する。

一方、図１５を参照すると、プレスユニット７００は、一定の高さ及び形状を有するプレスブラケット７２０、プレスブラケットの上端に装着され、ホルダユニット５００を設定された圧力の分を下方に加圧する加圧を行う加圧シリンダ７３０、一端が前記加圧シリンダ７３０のシリンダ棒７３１に結合され、他端がホルダユニット５００の細部軸結合点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の一方にそれぞれ回動可能に結合されるベアリングジョイント７８０を備える。そのとき、加圧シリンダは、ｋｇｆ単位で加圧力を微細に設定および調整することができる精密空気圧シリンダ（以下、正孔シリンダ）を採用することができる。

その際、各加圧シリンダ７３０のシリンダ棒７３１の端部には圧力感知センサ７４０がさらに設けられている。

前記圧力感知センサ７４０は、一例としてロードセルとして実現することができ、各加圧シリンダ７３０のシリンダ棒が引き出されてホルダユニット５００の各軸結合点をそれぞれ加圧する際に、それを常時測定し、適正圧力以上の圧力がかからないかチェックし、これを制御部（図示せず）にフィードバックする役割を行う。

一方、ホルダユニット５００の３つの軸係合点の各々にはジョイント締結部５１０がさらに設けられ、各ジョイント締結部５１０はベアリングジョイント７８０と回動可能にピボットヒンジで結合される。

したがって、加圧シリンダ７３０のシリンダ棒７３１が引き込まれるか引き出されるかによって、前記シリンダ棒７３１の端部にピボットヒンジされたベアリングジョイント７８０も一緒に垂直方向に移動し、それによって前記ベアリングジョイント７８０と回動可能に結合されたジョイント締結部５１０およびホルダユニット５００も一緒に移動される。

したがって、前記各加圧シリンダ７３０のシリンダ棒７３１の引き出し長さを異なるように調整することによりホルダユニット５００を傾斜駆動させることができ、これによりホルダユニット５００の接触高さを調整することによっても加圧力を精密に調整できるようになる。

また、前記ジョイント締結部５１０の端部は、プレスブラケット７２０の下端に設けられたストッパ７９０によって係止されて着座した状態であり、これにより下方に作用するホルダユニット５００の自重がストッパ７９０を横切ることによって相殺されるとともに、ホルダユニット５００を垂直に搬送する際に平坦度を維持する役割を果たす。

また、プレスブラケット７２０の一つの側には、プレスブラケットを垂直方向に昇降させるための垂直搬送部がさらに設けられている。

以下、前記垂直搬送部構成を一実施形態によれば、透光性加圧部材１００及びホルダユニット５００の軸係合点３箇所にそれぞれ設けられたプレスブラケット７２０、プレスブラケットの上部に設けられた加圧シリンダ７３０、プレスブラケット７２０を垂直方向に駆動するためのボールねじ７５０およびモータ７６０、およびプレスブラケット７２０の直線運動をガイドするためのガイド部材７７０から構成することができる。

前記構成により、ホルダユニット５００が下方に移動されると、ホルダユニット５００に装着された透光性加圧部材１００も一緒に下方に移動し、その下に位置する電子部品１１を押し下げて加圧することは理解可能である。

また、前記ホルダユニット５００の平坦度は、リフロー工程の進行中に発生した振動や透光性加圧部材１００の交換時に振動によって歪むことがあるので、一定周期または透光性加圧部材１００を交換する。その後、ゼロ点に初期化して平坦度を設定することが望ましい。

図１６aは、本発明に係るレーザ加圧ヘッドモジュールのホルダユニットを一実施形態に係る八角形に形成した要部平面図である。

まず、本発明に係るホルダユニットの形状は多角形であってもよく、基本的に３つの軸結合点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を連結する三角形形状であってもよい。より詳細には、幾何学的対称性のために、３つの軸結合点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のそれぞれと中央重心Ｇを結ぶ仮想線の長さを等しく形成することによって正三角形に形成することができる。

また、図１６aでは、前記多角形ホルダユニット内部に四角形の透光性加圧部材を着座収容しなければならないため、ホルダユニットの形状を透光性加圧部材より広い面積を提供することにより、四角形の透光性加圧部材を十分に収容できるように八角形で構成した一実施例を示す。

したがって、本発明のホルダユニットは、図１６aに示す八角形形状に限定されるものではなく、３つの軸結合点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を連結する仮想三角形を平面的に備えることができる三角形、四角形または八角形 など様々な形態の多角形形状で実現することができる。

一方、図１６bは、本発明に係るレーザ加圧ヘッドモジュールのホルダユニットを他の実施形態に従って円形に形成した要部平面図である。

また、本発明のホルダユニットの形状は多角形であってもよく、他の実施形態に従って円形に形成されてもよい。

したがって、図１６（ｂ）のようにホルダユニットが円形に形成されていても、ホルダユニットの縁の周りの３つの軸結合点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のそれぞれと中央重心Ｇを結ぶ仮想線の長さが等しく形成されるので、ホルダユニットが幾何学的に対称になり、最小限の３つの軸結合点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のみを用いて高い平坦度を維持しながらも各軸結合点をそれぞれ精密に加圧及び制御できるようになるのである。

したがって、以上で説明したように、本発明の加圧ヘッドは、一定面積を有する透光性加圧部材１００を用いて複数の電子部品１１を同時に押して加圧しながら前記透光性レーザビームを照射することにより、一度にリフロー処理ができるようになることにより、従来、電子部品ごとに小型の透光性加圧部材を上げて自重で加圧する方式に比べ、精度と生産性が大幅に向上する効果がある。

また、加圧シリンダ７３０は、Ｋｇｆ単位で精密に加圧力を調整できる正孔シリンダを採用することにより、加圧力を精密に調整することができ、これによりＦＰＣＢ基板の屈曲状態など様々な変数要因に応じて作業者が前記加圧シリンダ７３０の設定圧力をそれぞれ異なるように調整することにより、従来比本発明の大面積透光性加圧部材１００の下方に配置された電子部品１１に加わる圧力バランスを容易に調整できるようになるのである。

一方、前記各加圧シリンダ７３０に設定された圧力と異なり、設定の圧力以上の圧力が加わった場合、そのときは、前記加圧シリンダ７３０のシリンダ棒７３１の端部に結合されている圧力感知センサ７４０がこれを感知して制御部（図示せず）にフィードバックする。

したがって、一定以上の圧力が感知された場合、制御部は、設定圧力値に調整するオートバランス処理を行うか、アラームを発生させて作業者が必要に応じて前記各加圧シリンダ７３０の設定圧力を手動でも容易に調整できるようになる。

また、図１４～図１６a、１６bには示されていないが、ホルダユニット５００、透光性加圧部材１００、プレスユニット７００は、先に図２で見た透光性加圧部材搬送部１４０及び支持部１５０に設置することができる。前記透光性加圧部材搬送部１４０は、一例として垂直搬送手段（例えば、モータ及びボールねじ装置）により上下方向に垂直搬送可能に実現されることができ、支持部１５０は一例としてゲンツリー装置で実現できる。

したがって、ボンディング対象物１１である電子部品及び基板が投入される場合、前記ホルダユニット５００と透光性加圧部材１００、プレスユニット７００が上方に垂直搬送し、ボンディング対象物１１が透光性加圧部材１００の直下方位置まで投入できるようにし、ボンディング対象物１００が加圧部材１００の直下方位置まで投入された後には、前記ホルダユニット５００と透光性加圧部材１００、プレスユニット７００がボンディング対象物１１に近接した位置まで再び下方に垂直に搬送されるにつれて加圧のための大気状態に位置決めされる。

本発明に係るレーザ加圧ヘッドモジュールの透光性加圧部材を示す要部斜視図であって、（ａ）は一実施形態に係る単一の加圧面を有する透光性加圧部材の形状を例示し、（ｂ）は他の実施形態。 一例として、各電子部品に対応するように分割された加圧面を有する透光性加圧部材の形状を例示したものである。

以下、図１７a、ｂを参照して本発明の一実施形態に係る透光性加圧部材１００の構造を見ると、図１７aに示すように、本発明の透光性加圧部材１００は四角板状の基材１０１である。上に一定面積の加圧面１０２が突出形成された構造を有する。加圧面１０２の面積は、一定面積だけ一度にレーザリフロー処理するボンディング対象物１１の面積を考慮して、前記ボンディング対象物１１の処理面積に対応するように設計することが望ましい。

その際、加圧面１０２の面積は、基材１０１の面積よりも狭くなるように形成され、加圧面１０２の周囲に少なくとも１つ以上の段差部１０１ａを有する。また、加圧面１０２を除いて基材１０１の側面と段差部１０１ａの底面及び側面には、レーザ光の光線を防止するためにレーザ光遮断層１０３、陰影表示がさらに形成される。

一方、図１７ｂを参照すると、本発明レーザ加圧ヘッドモジュールの他の実施形態による透光性加圧部材１００の構造を見ると、先に見た図１７aでは単一の加圧面１０２を形成したが、図１７ｂではボンディング対象物１１に含まれる複数の電子部品にそれぞれ接触及び加圧するために、加圧面１０２が各電子部品の面積に対応するように格子状に分割された構造を有する。このために、図１７ｂのような構造では、レーザリフロー処理する各電子部品の占有面積に正確に対応するように加圧面１０２を設計及び加工する必要がある。

この場合も、図１７ｂに示すように格子状に分割された複数の加圧面１０２以外の基材１０１の側面、段差部１０１ａの底面及び側面にはレーザ光遮断層１０３、（陰影表示）がさらに形成される。

前記レーザ光遮断層１０３は、一般に光を吸収または反射する様々な形態の特殊コーティング層で形成することができるが、例えばレーザビームを吸収するインコネルコーティング層、磨りガラス（ｆｒｏｓｔｅｄ ｇｌａｓｓ）形態の乱反射加工層またはレーザビームを反射するＨＲ（Ｈｉｇｈ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コーティング層のうちの１つまたは２つ以上の複合層で実施することができる。前記レーザ光遮断層１０３をコーティングすることにより、レーザビームが透光性加圧部材１００の加圧面１０２を介して正確にボンディング対象物１１の電子部品のみに照射されるので、前記電子部品の周辺にある近隣印刷回路基板（ＰＣＢ）部分にもレーザビームが照射されることによる基板の熱的ダメージ及びそれによる損傷が防止されるのである。

図１８は本発明に係る透光性加圧部材が加圧ヘッドに装着された状態を示す動作状態図であり、図１９は図１８の要部拡大図である。

前記図１８及び図１９を参照すると、本発明の透光性加圧部材１００は、前述したように、矩形基材１０１の底面に前記基材の面積よりも小さい面積を有する加圧面１０２が突出形成されている構造を有する。そのとき、基材１０１と加圧面１０２との間には少なくとも１つ以上の段差部１３１aが形成されるが、図１５に示すように、段差部１０１ａは透光性加圧部材１００をリフロー装置のホルダユニット５００に取付ける用途に用いられる。

一方、加圧面１０２にはシリコンダンパ層１０４をさらに形成することができる。一般に、ボンディング対象物１１を構成するプリント回路基板（ＰＣＢ）上に配置された電子部品は、前記延性回路基板の特性上、完全に平坦ではなく、自らの屈曲を有するようになる。これにより、各電子部品も、延性回路基板の屈曲面に沿って水平線上で同一の高さではなく、それぞれ異なる高さに配置された状態と理解することができる。

そのとき、ボンディング処理のために透光性加圧部材１００の加圧面１０２が延性回路基板の屈曲面でそれぞれ異なる高さに位置した電子部品を同時に加圧すると、相対的に高い位置にあった電子部品は、低い位置にある電子部品よりも大きな加圧力を受け、その結果、高い位置にあった電子部品の下部に位置するはんだが、過度の加圧力によって正常にリフローできず、ボンディング不良を引き起こすことがある。

このために、本発明の一実施形態による透光性弾性体であるシリコンダンパ層１０４を加圧面１０２にさらに形成することにより、前記上部に位置する電子部品に過剰な加圧力が作用しても、前記シリコンダンパ層１０４が 過剰な加圧力を一定量吸収するダンピング（ｄａｍｐｉｎｇ）機能を行うことになる。

一方、前記透光性加圧部材１００が電子部品を押して加圧すると、前記透光性加圧部材１００の上方に位置している第１又は第２レーザモジュール３１０、３２０からレーザビームが照射され、前記レーザビームは透光性加圧部材１００を介して電子部品に照射され、リフローのための熱エネルギーが伝達される。

前記図１９を参照すると、透光性加圧部材１００を介してレーザビームが照射されると、基材１０１の側面と段差部１０１ａの底面及び側面にレーザ光遮断層１０３（陰影表示）が形成されているため、結果として、加圧面１０２を除く他の全ての部分にレーザビームが漏れ出ないように遮断する。

また、均一なレーザリフロー処理のために、本発明では、前記加圧面１０２の形状及び突出高さも透光性加圧部材１００の設計時の主な考慮事項として提示する。例えば、図１７ａに示すように、加圧面１０２が正方形構造で形成されず、もし矩形構造で形成されている場合、長方形の短辺側より長辺側の側面面積が大きいので、前記長辺側へのレーザビームによる熱エネルギーがより早く失われることは予測可能である。

このような劣化現象が発生すると、加圧面１０２下部に配置された状態で加圧される複数の電子部品に熱エネルギーが均一に伝達されなくなるので、適正ボンディング温度より低いか高い所の電子部品はボンディング不良が発生する可能性がより大きくなる。これに望ましい実施形態によっては、加圧面１０２の底面形状を正方形構造に設計することにより、加圧面１０２の側面を通る熱抜けが上下左右方向に均一になるようになる。

また、加圧面１０２の側面の突出高さｈをあまりにも高く形成した場合でも、前記段差部１０１ａの側面を通る熱抜けが多く発生するおそれがあるため、加圧面１０２の突出高さｈあるいは、分割された加圧面１０２の間に凹設された格子溝１０２ａの深さを数ｍｍ以内に最小化することが最も望ましい。

一方、図２０a～図２０ｃは、本発明による透光性加圧部材の様々な実施形態を示す概略図であり、図２０aは加圧面エッジを処理しない場合、図２０bは加圧面エッジを面取り処理した場合、図２０cは 加圧面エッジをラウンド処理した場合である。

添付の図２０ａ、ｂ、ｃを参照すると、前述の図２のように本発明の透光性加圧部材１００の下方には保護フィルム２００が設けられてガス（ｆｕｍｅｓ）の吸着を防止するようになっているのは述べた。そのとき、図２０ａのように前記透光性加圧部材１００が下方に移動されてボンディング対象物１１を加圧すると、前記保護フィルム２００も透光性加圧部材１００によって共に加圧され、そのとき前記加圧面１３２の両側の縁部に保護フィルム２００が接触していることは理解可能である。

しかしながら、前述のように、加圧面１０２の両エッジに保護フィルム２００が繰り返し接触すると、結局、保護フィルム２００が破れたり損傷を受けたりする問題が発生することが予測可能である。

したがって、この閉塞を防止するために、図２０ｂに示すように、加圧面１０２の両端を面取り処理するか、または図２０ｃに示す。このように両端をラウンド処理することにより透光性加圧部材１００の設計時に追加的な考慮事項を提示しているところである。

以下図２１は、図１３の一実施形態に係るレーザ加圧ヘッドモジュールの全体装置構成を模式的に示す要部側断面図であり、図２２は図２１の要部平面図であり、図２３は図１３の一実施形態によるレーザ加圧ヘッドモジュールのプレスユニットを拡大して要部斜視図である。

以下、前記図面を参照して、本発明のレーザ加圧ヘッドモジュールの詳細構成及び加圧及びレーザビーム照射による作動関係を一実施形態により詳しく見てみると、以下の通りである。

まず、図２１及び図２２を参照すると、本発明の加圧ヘッドは、まずボンディング対象物である電子部品１１を押して加圧した状態でレーザ源３１０、３２０から照射されたレーザビームを透過させるための透光性加圧部材１００が設けられるが、そのとき、前記透光性加圧部材１００は、板状のホルダユニット５００の中央部に形成された通孔にかけられた状態で装着される。これにより、ホルダユニット５００が下方に移動されると、ホルダユニットに装着された透光性加圧部材１００も一緒に下方に移動しながら、その下に位置する電子部品１１を加圧することができる。

また、ホルダユニット５００の各エッジ部には、それぞれプレスユニット７００が非接触状態で隣接して配置されている。まず、ホルダユニット５００の下部に圧力バランサ７１０によって支持され、圧力バランサ７１０は透光性加圧部材１００およびホルダユニット５００の自重を逆方向に加圧して相殺するバッファである。役割を果たす構成要素として、一例として、エアシリンダまたは弾性ばねによって実施することができる。

したがって、前記圧力バランサ７１０により透光性加圧部材１００及びホルダユニット５００が有する基本的な自重をゼロ（０）値に相殺させた後、透光性加圧部材１００を加圧するための状態で待機することになる。

一方、図２３を参照すると、前記プレスユニット７００の他の部品構成を詳しく見てみると、ホルダユニット５００の各エッジ部を非接触状態に包み込むように形状を有するプレスブラケット７２０と、前記プレスブラケットの上端にそれぞれ固定設置された加圧シリンダ７３０a、７３０ｂ、７３０ｃ、７３０ｄ、前記加圧シリンダ７３０a、７３０ｂ、７３０ｃ、７３０ｄのシリダ棒端部に設けられる圧力センサ７４０から構成される。

その際、圧力感知センサ７４０は、一例としてロードセルとして実現することができ、加圧シリンダ７３０a、７３０ｂ、７３０ｃ、７３０ｄのシリンダ棒が引き出されながらホルダユニット５００の各エッジ部をそれぞれ押し込んで加圧するときにこれを常時測定し、適正圧力以上の圧力がかからなかったかをチェック及びこれをフィードバックする役割を果たすようになる。

したがって、以上で説明したように、本発明の加圧ヘッドは、一定面積を有する透光性加圧部材１００を用いて複数の電子部品１１を同時に押して加圧しながら前記透光性レーザビームを照射することにより、一度にリフロー処理ができるようになることにより、従来の電子部品ごとに小型の透光性加圧部材を載せて自重で加圧する方式に比べ生産性が大幅に向上する効果がある。

このために、本発明によれば、ホルダユニット５００のコーナー毎に独立して加圧力を設定できるように加圧シリンダ７３０a、７３０ｂ、７３０ｃ、７３０ｄを分割設置して大面積の加圧力調整が可能に構成される。また、前記加圧シリンダ７３０a、７３０ｂ、７３０ｃ、７３０ｄは、Ｋｇｆ単位で精密に加圧力を調節できる一例として精密空気圧シリンダ（以下、正孔シリンダ）を採用して実現することができ、これによりＰＣＢ基板の屈曲状態など様々な変数要因に応じて、作業者が前記加圧シリンダ７３０a、７３０ｂ、７３０ｃ、７３０ｄの設定圧力をそれぞれ異なるように調整することにより、従来対比本発明の大面積透光性加圧部材１００の平面状圧力バランスを容易に調節できるようになる。

一方、前記各加圧シリンダ７３０a、７３０ｂ、７３０ｃ、７３０ｄに設定された圧力と異なり、設定圧力以上の圧力が加わった場合、そのときは、前記加圧シリンダ７３０a、７３０ｂ、７３０ｃ、７３０ｄのシリンダ棒７３１の端部に結合された圧力感知センサ７４０がこれを感知して制御部（図示せず）にフィードバックする。したがって、一定以上の圧力が検知された場合、制御部は、設定圧力値に調整するオートバランス処理を行うか、アラームを発生させて作業者が必要に応じて前記各加圧シリンダ７３０a、７３０ｂ、７３０ｃ、７３０ｄの設定圧力を手動で 容易に調節できるようになる。

また、図２１～図２３には示されていないが、前記ホルダユニット５００と透光性加圧部材１００、プレスユニット７００は、先に図２で見た透光性加圧部材搬送部１４０及び支持部１５０に設けられる。前記透光性加圧部材搬送部１４０は、一例として垂直搬送手段（例えば、モータ及びボールねじ装置）により上下方向に垂直搬送可能に実現されることができ、支持部１５０は一例としてゲンツリー装置で実現できる。

したがって、ボンディング対象物１１である電子部品及び基板が投入される場合、前記ホルダユニット５００と透光性加圧部材１００、プレスユニット７００が上方に垂直搬送し、ボンディング対象物１１が透光性加圧部材（１００）の直下方位置まで投入できるようにし、ボンディング対象物１００が加圧部材１００の直下方位置まで投入された後には、前記ホルダユニット５００と透光性加圧部材１００、プレスユニット７００がボンディング対象物１１に近接した位置まで再び下方に垂直に搬送されるにつれて加圧のための大気状態に位置決めされる。

一方、図２１および図２２を参照すると、ホルダユニット５００の上方には、透光性加圧部材の上面に着座するダスト（ｄｕｓｔ）などパーティクルが着座する汚染を除去するためにイオナイザ８００がさらに設けられる。前記透光性加圧部材１００は、一例としてクォーツ（Ｑｕａｒｔｚ）材質で実現することができ、本発明による工程が進行する空間がクリーンルーム環境であっても、若干のパーティクルが安着してますます積み重ねられると繰り返される。レーザビームの照射によりパーティクルのバーニング（ｂｕｒｎｉｎｇ）などのダメージを与えることがある。

これにより、前記パーティクルのバーニングが長期間繰り返されると、透光性加圧部材１００の上面がますます変色するようになり、これにより最終的には透光性加圧部材１００にクラック等の破損が発生する可能性があるため、イオナイザ８００が随時前記透光性加圧部材１００の上面に静電気の発生を除去するなど、パーティクルの吸着を事前に防止することになるものである。

図２４は、本発明に係るボンディング対象物搬送モジュールの入力領域構成及び動作関係を一実施形態に係る斜視図であり、以下、図２４を参照して本発明に係るボンディング対象物の入力領域（搬入領域）の機構部構成および動作関係を見てみると、次のようである。

入力領域構成は、まず、レーザリフロー処理のために一定面積のボンディング対象物（例えば、ＰＣＢ上に複数の電子部品が着座したもの）をロードするための入力コンベア９１０を備える。前記入力コンベア９１０は、ハングル文字

の形で曲げられた形を有するコンベヤフレーム９１２の上側の両側にボンディング対象物１１のコンベヤ搬送のために一対のワイヤで曲げられた形状を有するコンベアフレーム９１２を備えている。軌道手段９１１が設けられ、前記ワイヤ軌道手段９１１は軌道駆動モータ９１３の回転軸に結合されている。また、コンベアフレーム９１２の一つの側には、サイズの異なるボンディング対象物１１を収容するために入力コンベア９１０の幅を拡大または縮小するように幅調整モータ９１５が設けられている。

また、前記コンベアフレーム９１２の一端には、水平搬送ユニット９２０が装着されているため、水平搬送ユニット９２０が水平方向に搬送されるにつれて、コンベアフレーム９１２も水平方向に一緒に移動される。

一方、前記コンベアフレーム９１２の上部には、プレヒーティングステージ９１４が設けられているため、ワイヤ軌道手段９１１によって搬送されたボンディング対象物１１がレーザリフロー処理領域に投入される前に前記プリヒーティングステージ９１４の上方に留まる間、ボンディング対象物１１を所定温度（例えば、１５０℃）まで継続して予熱することにより、レーザリフロー時のレーザビームの照射により所望のはんだの溶融温度（例えば、２５０℃）まで 温度の上昇が迅速かつ安定的に行われるようにする。

一方、プリヒーティングステージ９１４上に予熱中の状態で入力コンベア９１０が水平搬送してリフロー処理領域に投入されるためには、真空チャック９４０上に前記ボンディング対象物１１が間違いなく正確に伝達されなければならない。その際、図２１を参照すると、前記真空チャック９４０の上方にはピッカーユニット９３０がさらに設けられており、前記ピッカーユニット９３０はボンディング対象物を吸着するための真空吸着パッド９３１、前記真空吸着パッドを垂直方向に駆動するシリンダ９３２と、真空吸着パッド９３１とシリンダ９３２を固定するための支持フレーム９３３とからなる。

したがって、入力コンベア９１０が真空チャック９４０側に移動すると、前記ピッカーユニット９３０の真空吸着パッド９３１はシリンダ９３２の駆動によって上方に移動され、その後、真空吸着パッド９３１の下方にボンディング対象物１１が位置すると、真空吸着パッド９３１が下方に移動されて前記ボンディング対象物１１を吸着した後、再び上方に搬送される。その後、入力コンベア９１０が再び元の位置に水平搬送されて真空吸着パッド９３１の下方から抜け出ると、再び真空吸着パッド９３１が下方に移動されて真空チャック９４０上に前記ボンディング対象物１１を載せる動作を繰り返す。

この後、前記真空チャック９４０の下部には水平搬送手段、一例として、リニアモータ９４１が設けられているので、前記リニアモータ９４１の動作により前記真空チャック９４０及びボンディング対象物１１が共にレーザリフロー処理領域に移動される。

また、前記真空チャック９４０の一つの側には、ビジョンユニット９３４がさらに設けられているので、入力領域でボンディング対象物１１が真空チャック上に正確に着座してアライメントされたかなどの正常ロードか否かを常時監視する。

一方、図２５は、本発明に係るボンディング対象物搬送モジュールの出力領域構成および動作関係を一実施形態にしたがった斜視図である。以下、図２５を参照して、本発明に係るボンディング対象物の出力領域（搬出領域）の機構部構成及び作動関係について調べると、次の通りである。

出力コンベア９５０の構成は、先に見た入力コンベア９１０の構成とほとんど同じであり、ただし、入力コンベア９１０の構成との違いは、出力コンベア９５０上にはボンディング対象物１１を予熱するためのプリヒーティングステージ９１４は省略される。

したがって、レーザリフロー処理が終了したボンディング対象物１１が真空チャック９４０上に着座した状態で出力領域（搬出領域）に搬送されると、搬入時と逆順にピッカーユニット９７０がボンディング対象物１１を真空チャック９４０上で吸着して出力コンベア９５０に伝達し、その後、出力コンベア９５０が水平搬送した後、ワイヤ軌道手段９５１を介してボンディング対象物１１を装置外部にアンロードする。

図２６a及び図２６ｂは、本発明に係るボンディング対象物搬送モジュールの真空チャッキング手段構成及び作動関係を示す例示図であり、図２６aは多孔質吸着板の一実施形態構成を示す平面図及び側断面図、図２６ｂは多孔質吸着板の他の実施例の構成を示した平面図および側断面図である。

まず図２６aを参照すると、本発明の一実施形態による真空チャック９４０の構成は、上面が複数の多孔質吸着板で構成され、前記多孔質吸着板はボンディング対象物１１の底面中央部を吸着するためのものである。長方形の中央吸着板９４３と、前記中央吸着板の周囲を包み込むように配置されてボンディング対象物１１の底面縁部を吸着するための縁吸着板９４４とに分割形成される。

その際、平面図を参照すると、一定面積のボンディング対象物１１が多孔質吸着板９４３、９４４上に着座すると、前記中央吸着板９４３とボーダー吸着板９４４に設けられたエアコンプレッシャ等のサクション手段（図面未図示）によって真空吸着されると、ボンディング対象物１１が広く伸びた状態で真空チャック９４０の上面に固定される。

また、添付の側断面図を参照すると、前記中央吸着板９４３と縁吸着板９４４とは一定間隔をおいて互いに分割形成されており、そのとき前記中央吸着板９４３の下部には吸着板昇降ユニット９８０が設置されているので、中央吸着板９４３が必要な場合、すなわち、先に見た一実施形態の構成では、ピッカーユニット９３０、９７０が省略された他の実施形態構成を有してもよい。すなわち、中央吸着板９４３が入力コンベア９１０からボンディング対象物１１を直ちに受け取ることができるが、この場合、前記中央吸着板９４３が入力コンベア９１０からボンディング対象物１１を直ちに受け取るために上方に上昇された後、入力コンベア９１０のワイヤ軌道手段９１１から中央吸着板９４３がボンディング対象物１１を直ちに引き継いだ後、再び下方に下降する形態で駆動されても、本発明が目的とすることを十分に達成できる。

また、中央吸着板９４３の直下にはヒーティングブロック９４２をさらに設けることができ、ヒーティングブロック９４２は入力コンベア９１０のプリヒーティングステージ９１４と同様にレーザリフロー処理される前までボンディング対象物が搬入される間に、前記ボンディング対象物１１を所定温度まで予熱する役割をする。

一方、図２６ｂは、本発明による多孔質吸着板の他の実施形態の構成および動作関係を示す。先に見た図２６aの一実施形態の構成との相違点は、縁吸着板９４５が中央吸着板と同じ多孔質材ではないアルミニウム材で構成され、また、縁吸着板９４５の中央吸着板９４３に隣接する周方向にしたがって、ボンディング対象物１１の底面縁部をより強力に吸着するために、複数のサクションホール９４４ａがさらに形成された構造を有する。その他の構成および動作関係は、図２６aを参照した一実施形態の場合と同様であるので詳細な説明は省略する。

また、図２６a及び図２６ｂに示すように、真空チャック９４０の中央吸着板９４３及びボーダー吸着板９４４、９４５の真空吸着力を調節することにより、ボンディング対象物１１の印刷回路基板（ＰＣＢ）、一例として、延性回路基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ＰＣＢ）の独自の屈曲またはシワがある程度伸びる効果が期待でき、これにより前記基板上に着座した電子部品の垂直高さもほぼ同じ点に位置するように改善されるため、レーザリフロー時に特定の電子部品に過度の加圧力が作用することで工程不良が改善される効果を得ることができる。

図２７は、本発明に係る他の実施形態によるマルチレーザモジュールの構成及び動作関係を模式的に示す側面図であり、図２８は図２７の温度感知センサ構成を拡大して示す要部斜視図、図２９は図２８の ボンディング対象物構成を拡大して見た要部平面図である。

以下、図２７～図２９を参照して、本発明の他の実施形態によるマルチレーザモジュールの構成および動作関係について説明する。

まず、図２７を参照すると、本発明の他の実施形態によるマルチレーザモジュールは、一対の第１レーザモジュール３１０と第２レーザモジュール３２０とからなり、第１レーザモジュール３１０と第２レーザモジュール３２０の間には赤外線温度感知センサ８１０が設けられており、第１及び第２のレーザモジュール３１０、３２０から重畳照射されたレーザビームの温度を測定する。

一方、第１レーザモジュール３１０と第２レーザモジュール３２０にはビームプロファイラ３１８、３２８がそれぞれ設けられており、前記第１及び第２レーザモジュール３１０、３２０のレーザビーム出力及び強度等を常時監視する。前記ビームプロファイラ３１８、３２８の構成は、一例として、第１及び第２レーザモジュール３１０、３２０のレーザビーム経路上に設けられて出力されるレーザビームの一部をビームプロファイラに照射又は透過させることにより、レーザビームの出力や強度などを測定することができる。

前記赤外線温度感知センサ８１０は、一実施形態によれば、単一の赤外線温度感知センサ８１０であってもよく、前記単一の赤外線感知センサは、第１及び第２のレーザモジュールからレーザビームが重畳照射される領域１２の表面温度値を測定する。そのとき、前記単一の赤外線温度感知センサ８１０は、前記レーザビームが重畳照射される領域のうちの多数の点を順次温度を測定することにより、レーザビームの重畳照射領域の全面的な温度分布値を測定する。

このような温度分布値が不均一と測定される場合、例えば、ある点ではんだ溶融温度より温度値が高く測定される点では、はんだの過熱によるオーバーフローボンディング不良が発生することがあり、逆に、はんだ溶融温度より低く測定されると、はんだが十分に溶融し、接続できないボンディング不良が発生する可能性がある。

このために本発明では、前記赤外線温度感知センサ８１０が重畳照射された領域の温度を常時測定することにより、前記第１又は第２レーザモジュール３１０、３２０から出力される各レーザビームの出力又は強度、ビームの形状等を調整して重畳照射領域１２における温度分布値を補償する。

一方、本発明に係る他の実施形態では、複数の赤外線温度感知センサ８１０を備えてもよい。図２８を参照すると、本発明の複数の赤外線温度感知センサは、一例として５つの温度感知センサ８１０＃１、８１０＃２、８１０＃３、８１０＃４、８１０＃５で構成されてもよい。配置構造内に各エッジ部に１つずつの温度感知センサ８１０＃１、８１０＃２、８１０＃３、８１０＃４が配置され、中央部分には１つの温度感知センサ８１０＃５が配置された構造であり得る。したがって、５つの赤外線温度感知センサ８１０＃１、８１０＃２、８１０＃３、８１０＃４、８１０＃５が同時に赤外線ビームを照射し、この場合、図２９に示すようにレーザ重畳照射される四角い領域１２の各エッジ部に位置する電子部品１１ｂ＃１、１１ｂ＃３、１１ｂ＃７、１１ｂ＃９と中央部に位置する電子部品１１ｂ＃５に赤外線ビームが照射及び温度が測定される。

そのとき、前述のように温度が測定される電子部品１１ｂの位置や個数は特定されたものではなく、電子部品が配置されていない基板表面の温度も測定することができる。レーザビームが重複して照射される領域のより正確な温度分布値を得るために、できるだけ多くの電子部品および基板の温度値を測定することによって達成することができる。

一方、前記の温度分布値を補償する別の方法で、前記第１または第２のレーザビームの照射角度や高さなどを調整する際にも温度分布値を補償することが可能である。

図３０a～図３０ｅは、本発明のレーザリフロー方法の工程別動作関係を示す関係図であり、以下、各工程別レーザリフロー方法を一実施形態に従って見ると以下の通りである。

まず、図３０aは、透光性加圧部材１００が中心線Ｃｎ＋１の上方に移動した状態図であり、前記透光性加圧部材１００の加圧面１０２が中心線Ｃｎ＋１に位置すると、ビジョンユニット９３４が 透光性加圧部材１００の加圧面１０２の下方に位置する電子部品１１ｂを撮影する。そのとき、前記ビジョンユニット９３４は、図３０aのように側面から見たとき、前記電子部品１１ｂが透光性加圧部材１００の加圧面１０２の中心線Ｃｎ＋１を基準に左右対称的に配置されているかどうかを判定する。

すなわち、透光性加圧部材１００の加圧面１０２の直下方に位置する電子部品１１ｂが配置された形状が、加圧面１０２の面積に対応するように位置決めされた、例えば図１０aのように 電子部品１１ｂが３列に配置された状態として、加圧面１０２の中心線Ｃｎ＋１を基準にして電子部品１１ｂが１．５列ずつ左右対称的に配置されているか否かを判定する。 これにより、前記透光性加圧部材１００の加圧面１０２が、前記電子部品１１ｂが３列に配置された範囲（面積）を押して加圧するとき、いずれか一方に圧力が偏重されずにバランスよく加圧できるようになる。

また、図面を参照すると、ボンディング対象物１１の電子部品１１ｂは、基板１１ａの上面にボンディングのためにはんだ１１ｃとともにボンディングされる位置に配置された状態であり、そのとき、前記基板１１ａ銀下部の真空チャック９４０により真空吸着され固定された状態である。そのとき、前記真空チャック９４０の内部にはヒーティングブロック９４２が設けられているので、前記ボンディング対象物１１である基板１１ａ、電子部品１１ｂ及びはんだ１１ｃを所定温度に継続して予熱する。例えば、前記予熱温度ははんだの溶融温度未満に設定されることが好ましく、例えば基板１１ａ及び電子部品１１ｂが一定時間以上露出しても熱的ダメージが加わらない温度範囲である２００℃未満に維持できる。

もし前記のようにボンディング対象物１１を予熱しない場合には、本工程であるレーザリフロー処理時にレーザビームの熱エネルギーだけでボンディング対象物１１を常温からはんだ１１ｃの溶融温度まで急速に加熱しなければならず、この場合、急速な加熱ははんだ１１ｃにオーバーフローなどのボンディング不良を引き起こす可能性がある。したがって、予熱温度からはんだ１１ｃの溶融温度まで段階的に温度を上げると、はんだ１１ｃが安定して溶融してボンディング不良を最小限に抑えることができる。例えば、ここでは、はんだ１１ｃの溶融温度は、はんだの材料によって異なることがあるが、一般的なはんだペーストの溶融温度である２００℃以上であってもよい。

図３０ｂは、透光性加圧部材１００が中心線Ｃｎ＋１で加圧及びレーザ照射される状態図であり、図１０aに示すように、ビジョンユニット９３４による透光性加圧部材１００の加圧面１０２の中心線Ｃｎ＋１がボンディングされる電子部品１１ｂの中心線と一致したと判定された場合、透光性加圧部材１００が下方に移動して電子部品１１ｂを押して加圧する。

その際、前記透光性加圧部材１００の加圧と同時に又は順次にレーザビームを照射することができ、例えば前記透光性加圧部材１００が加圧すると同時に上方に位置しているマルチレーザモジュール、第１レーザモジュール３１０および第２のレーザモジュール３２０からレーザビームを電子部品１１ｂに重ねて照射することができる。

これにより、前記重畳照射されるレーザビームによりボンディング対象物１１が予熱温度からはんだ１１ｃの溶融温度まで段階的に加熱され、最終的に前記電子部品１１ｂの下部に位置していたはんだ１１ｃが溶融しながら電子部品１１ｂが基板１１ａへのボンディングが完了する。（ボンディング前とボンディング後の高さ差は図３０aでｈｃと表記する。）

図３０ｃは透光性加圧部材が中心線Ｃｎ＋２の上方に移動した状態図であり、図３０ｄは透光性加圧部材が新たな中心線Ｃｎ＋２′に位置が補正された状態であり、図３０ｅは透光性加圧部材が中心線Ｃｎ＋２′で加圧およびレーザ照射される状態図である。

図３０ｃを参照すると、先のレーザリフロー工程を終えた後、透光性加圧部材１００が次の所定の範囲、すなわち３列の電子部品１１ｂを加圧及びレーザリフロー処理するために３列の電子部品１１ｂの中心線Ｃｎ＋２に水平搬送する。そのとき、ビジョンユニット９３４は、再び透光性加圧部材１００の加圧面１０２の下方に配置された電子部品１１ｂの配置形状を撮影する。

ところで、そのとき、図３０ｃに示すように、透光性加圧部材１００の加圧面１０２の下方に配置された電子部品１１ｂが中心線Ｃｎ＋２を基準として左右対称的に配置されていないと判定される場合にはすぐに加圧やレーザ照射を進めない。その理由は、この状態で透光性加圧部材１００を加圧すると、透光性加圧部材１００の加圧面１０２の中心線Ｃｎ＋２を基準に電子部品１１ｂが非対称に配置されているため、加圧時の加圧力がある一つの側に偏重され、これによりボンディング不良が発生するのである。

したがって、これを防止するために、本発明では、制御部（図示せず）が図３０ｄに示すように、前記透光性加圧部材１００を新たな中心線Ｃｎ＋２’に水平位置を移動させ、それに応じて補正された中心線Ｃｎ＋２’で透光性加圧部材１００の水平位置が補正されるこれにより、透光性加圧部材１００の下方に配置された電子部品１１ｂが補正された中心線Ｃｎ＋２’を基準に左右対称に配置されるように水平位置が補正され、この状態で図３０ｅのように透光性加圧 部材１００が下方に移動して電子部品１１ｂに加圧及びレーザビームを照射する。

一方、図３０ｅを参照すると、前記透光性加圧部材１００は補正された中心線Ｃｎ＋２’に移動して加圧を進行するが、そのとき、第１及び第２レーザモジュール３１０、３２０は補正された中心線Ｃｎ＋２’で水平位置を補正せず、補正前の中心線Ｃｎ＋２を基準にレーザビームを照射する。

前記のようにレーザモジュール３１０、３２０が透光性加圧部材１００に沿って水平位置を補正しない理由は、補正された中心線Ｃｎ＋２’を基準にレーザビームが照射された場合、既に先にボンディングが完了している電子部品にレーザビームが再び照射される恐れがあり、レーザビームがリフロー処理されたはんだ１１ｃに再照射されると、はんだ１１ｃが再び溶融し、それによってボンディング不良が生じることがあるからだ。したがって、本発明では、非対称に配置された電子部品１１ｂを加圧及びレーザ照射する場合、第１又は第２レーザモジュール３１０、３２０の位置補正なしに透光性加圧部材１００のみを補正した中心線Ｃｎ＋２’に水平搬送して位置を補正した後、加圧およびレーザを照射することにより、上で見たように様々なボンディング不良要因の発生を最小化できる。

本発明に係るレーザリフロー方法の工程別動作関係を示す状態図であり、以下、各工程別に組み合わせ可能な様々なボンディングモードを実施例に従って見ると以下の通りである。

まず、図３１aを参照すると、本発明の第１ボンディングモードは最も基本的なボンディングモードであり、前記透光性加圧部材１００の加圧面１０２が下方に移動してボンディング対象物１１に加圧力を加えない状態と接触する段階と、前記透光性加圧部材１００を介してボンディング対象物１１にレーザビームを照射する段階と、そして、レーザビームの照射を解除して透光性加圧部材１００を上方にする段階に進行することができる。

そのとき、透光性加圧部材１００が加圧力を加えない状態で接触する段階は、先に図１３に示すように、モータ７６０の駆動により、モータ７６０とボールねじ７５０とによって連結される。プレスブラケット７２０が下方に移動するようになり、前記プレスブラケット７２０にはホルダユニット５００及び透光性加圧部材１００が装着された状態であるため、最終的にモータの駆動により透光性加圧部材１００が下方に移動される。

次のステップで図３１ｂを参照すると、前記透光性加圧部材１００が下方に移動されてボンディング対象物１１の電子部品１１ｂに接触すると、前記透光性加圧部材１００を下方に移動するように駆動力を提供した。モータ７６０の駆動が停止され、前記透光性加圧部材１００は、加圧力を加えない状態で電子部品１１ｂの上面に接触した状態となる。そのとき、前記モータはロックされた状態であるため、透光性加圧部材１００も垂直移動しないように高さが固定された状態である。

次に、図３１ｃを次のステップに示すように、透光性加圧部材１００が電子部品１１ｂの上面に接触した状態で、透光性加圧部材１００の上方に設けられたマルチレーザモジュール、すなわち第１レーザモジュール３１０と第２のレーザモジュール３２０は、透光性加圧部材１００を介してボンディング対象物１１にレーザビームを照射する。

そのとき、前記レーザビームは重畳照射されることにより前記複数の電子部品１１ｂ及びはんだ１１ｃに均質化されたレーザビームを伝達することができ、前述したように前記ボンディング対象物１１は既に一定予熱温度、例えば２００℃未満でボンディング対象物１１が予熱されている状態なので、レーザビームがボンディング対象物１１をはんだ１１ｃの溶融温度、例えば２５０℃まで急激に加熱しなくても予熱温度からはんだ１１ｃの溶融 温度まで安定して加熱できるようになる。これにより、レーザリフローが開始されると、前記はんだ１１ｃの上面には、透光性加圧部材１００の加圧面１０２が接触した状態であるため、はんだ１１ｃの溶融時に前記はんだ１１ｃの上部に位置する電子部品１１ｂが上方に曲がったり伸びたりしないように閉じ込められる。

その後、はんだ付けが完了すると、レーザビームの照射を解除して透光性加圧部材１００を上方に移動させることで、第１ボンディングモードが完了する。

一方、第１のボンディングモードにおいていくつかのステップが追加された他のボンディングモードの実施形態を見てみる。

第２ボンディングモードは、上述した第１ボンディングモードと同様に、透光性加圧部材１００がボンディング対象物１１の電子部品１１ｂに接触した後、透光性加圧部材１００の上方に設けられた加圧シリンダ７３０が透光性加圧部材１００を一定圧力に押して加圧する。

以後、前記のように透光性加圧部材１００がボンディング対象物１１を加圧した状態でレーザビームが照射されると、前記ボンディング対象物１１のはんだ１１ｃが溶融するにつれて加圧力が解除され、そのとき電子部品１１ｂの高さは、一定の高さ（ｈｃ、図３１a参照）の分、はんだ１１ｃの圧縮によって低くなることが予想される。この状態でモータ７６０をロック解除すると、透光性加圧部材１００が自重によって徐々に下方に移動することになり、結局、前記加圧シリンダ７３０によって加わった加圧力の分、透光性加圧部材１００が下方に移動するので、加圧力が維持される。

したがって、第２ボンディングモードは、レーザビームが照射される前に加圧力が加わり、前記レーザビームが加わったはんだ１１ｃが溶融したときに透光性加圧部材１００も下方に移動しながら加圧力を維持するという点で初期のボンディングモードと相違点がある。これにより、はんだ１１ｃの溶融時にはんだ１１ｃに加わる加圧力は一定に保たれるため、電子部品１１ｂの浮き上がりやはんだ１１ｃの接続不良などが低減され、密度の高いはんだ付けが得られる効果が期待される。

また、第３ボンディングモードは、前述の第１ボンディングモードと同様に、透光性加圧部材１００がボンディング対象物１１の電子部品１１ｂに接触した後、加圧力を加えない状態でレーザビームが照射されることは第１ボンディングモードと同じである。

レーザビームが照射された後に加圧シリンダ７３０が駆動され、透光性加圧部材１００およびボンディング対象物１１に一定の加圧力を加える。そのとき、透光性加圧部材１００は、垂直移動ができないようにモータ７６０がロックされて固定され、加圧シリンダ７３０のみが加圧力を加える状態である。第３のボンディングモードは、レーザビームの照射後に加圧力を加えるという点で第１のボンディングモードと相違点がある。

第４ボンディングモードは、前記第３ボンディングモードとレーザビームを照射する段階までは同じであるが、レーザビームの照射後に加圧力を加える代わりに透光性加圧部材１００の高さを変化させるという点で差がある。

したがって、レーザビームの照射が始まると、モータのロックが解除され、前記透光性加圧部材１００が徐々に下方に移動し、最終的に電子部品１１ｂ及び溶融するはんだ１１ｃを徐々に押すことになるので、レーザビームに溶融するはんだ１１ｃに急激な加圧力が加わることによるボンディング不良を防止することができる。

前述のように、ボンディングモードは、はんだの溶融による圧力変化を調整してボンディング不良を防止するという点で様々な実施形態の可能性がある。

したがって、本発明は、先に説明した実施形態によってのみ限定されるものではなく、装置の詳細構成や個数及び配置構造を変更したり、詳細ステップを変更及び追加したりしても同様の効果を生み出すことができるものであるため、当該する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想の範囲内で種々の構成の追加及び削除、変形が可能であることを明示する。

符号の説明

１１：ボンディング対象物１１ａ：基板

11b：電子部品12：レーザ重ね照射領域

１００：透過性加圧部材１０１：基材

１０１ａ：段差部１０２：加圧面

１０２ａ：格子溝１０３：レーザ光遮断層

１０４：シリコンダンパ層２００：保護フィルム

２１０：保護フィルム搬送部 ３１０：第１レーザモジュール

３１８、３２８：ビームプロファイラ ３２０：第２レーザモジュール

５００：ホルダユニット ５１０：下部プレート

５２０：マスクプレート ６００：プローブユニット

６１０：プローブ ６２０：プローブ搬送部

６３０：プローブブラケット ７００：プレスユニット

７１０：圧力バランサ ７２０：プレスブラケット

７３０：加圧シリンダ ７４０：圧力感知センサ

７５０：ボールねじ ７６０：モータ

７７０：ガイド部材 ７８０：ベアリングジョイント

７９０：ストッパ ８００：イオナイザ

８１０：赤外線温度感知センサ ８１１：赤外線照射点

９１０：入力コンベア ９２０，９６０：水平搬送ユニット

９３０，９７０：吸着パッド ９３４：ビジョンユニット

９４０：真空チャック ９４２：ヒーティングブロック

９４３：多孔質吸着板 ９５０：出力コンベア

９８０：吸着板昇降ユニット

Claims (7)

1. 基板上に配置された複数の電子部品からなるボンディング対象物を透光性加圧部材で加圧するとともに、前記透光性加圧部材を介してレーザビームを照射することにより電子部品を基板にボンディングするレーザ加圧ヘッドモジュールと、
   前記レーザ加圧ヘッドモジュールの一つの側から搬入されるボンディング対象物をレーザ加圧ヘッドモジュールのリフロー処理を経て他方に搬出するために前記ボンディング対象物を搬送するボンディング対象物搬送モジュールを含み、
   前記透光性加圧部材は、全体として四角形のパネル形状を有する基材と、前記基材の底面に突出形成され、底面が複数の電子部品に対応するように平面状に形成された加圧面を備え、
   前記基材と加圧面との間には、基材の面積よりも加圧面の面積が狭くなるように内側に凹んだ少なくとも１つ以上の段差部を備え、
   前記基材の側面と前記段差部の底面及び側面には、レーザ光遮断層が形成されるレーザリフロー装置。
2. 基板上に配置された複数の電子部品からなるボンディング対象物を透光性加圧部材で加圧するとともに、前記透光性加圧部材を介してレーザビームを照射することにより電子部品を基板にボンディングするレーザ加圧ヘッドモジュールと、
   前記レーザ加圧ヘッドモジュールの一つの側から搬入されるボンディング対象物をレーザ加圧ヘッドモジュールのリフロー処理を経て他方に搬出するために前記ボンディング対象物を搬送するボンディング対象物搬送モジュールを含み、
   前記透光性加圧部材は、全体として四角形のパネル形状を有する基材と、前記基材の底面に突出形成され、底面が複数の電子部品に対応するように平面状に形成された加圧面を備え、
   前記基材と加圧面との間には、基材の面積よりも加圧面の面積が狭くなるように内側に凹んだ少なくとも１つ以上の段差部を備え、
   前記加圧面は、一定の深さを有する格子溝によって２つ以上に分割形成され、
   前記格子溝の内側面と底面にはレーザ光遮断層がさらに形成されるレーザリフロー装置。
3. 基板上に配置された複数の電子部品からなるボンディング対象物を透光性加圧部材で加圧するとともに、前記透光性加圧部材を介してレーザビームを照射することにより電子部品を基板にボンディングするレーザ加圧ヘッドモジュールと、
   前記レーザ加圧ヘッドモジュールの一つの側から搬入されるボンディング対象物をレーザ加圧ヘッドモジュールのリフロー処理を経て他方に搬出するために前記ボンディング対象物を搬送するボンディング対象物搬送モジュールを含み、
   前記透光性加圧部材は、全体として四角形のパネル形状を有する基材と、前記基材の底面に突出形成され、底面が複数の電子部品に対応するように平面状に形成された加圧面を備え、
   前記基材と加圧面との間には、基材の面積よりも加圧面の面積が狭くなるように内側に凹んだ少なくとも１つ以上の段差部を備え、
   前記加圧面には弾性ダンパー層がさらに設けられるレーザリフロー装置。
4. 前記レーザ光遮断層は、インコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ）コーティング層、乱反射加工層または、ＨＲ（Ｈｉｇｈ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コーティング層のうちの１つまたは、２つ以上の複合層からなる請求項１又は請求項２に記載のレーザリフロー装置。
5. 前記加圧面は、四角形状を有する請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザリフロー装置。
6. 前記加圧面の両側エッジは面取りまたは、ラウンド処理される請求項５に記載のレーザリフロー装置。
7. 前記弾性ダンパー層はシリコン（Ｓｉｌｉｃｏｎ）材質で実現される請求項３に記載のレーザリフロー装置。

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