JP7387666B2 - Chip parts removal equipment - Google Patents

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Description

本発明は多数のチップ部品が実装された基板から不良チップ部品を取り外すチップ部品除去装置に関する。 The present invention relates to a chip component removal device for removing defective chip components from a board on which a large number of chip components are mounted.

マイクロLEDと呼ばれる数十ミクロンサイズのLEDを画素とする所謂マイクロLEDディスプレイの開発が進んでいる。 マイクロLEDディスプレイは、TFT基板のサブピクセルにRGBのマイクロLEDチップを実装する構造が一般的である。 2. Description of the Related Art The development of so-called micro LED displays, in which pixels are LEDs with a size of several tens of microns called micro LEDs, is progressing. Micro LED displays generally have a structure in which RGB micro LED chips are mounted on subpixels of a TFT substrate.

マイクロLEDディスプレイに使用するマイクロLEDチップの数はサブピクセル数と同じであり膨大な数となる。例えば、4Kディスプレイにすると約2500万個のマイクロLEDチップが必要になる。 The number of micro LED chips used in a micro LED display is the same as the number of subpixels, and is a huge number. For example, a 4K display requires approximately 25 million micro LED chips.

このように膨大な数のマイクロLED等のチップ部品を実装する方法として様々な手法が提案されており、複数個のチップ部品をキャリアやスタンプに仮固定する方法等が検討されているが、実装不良をゼロにすることは極めて難しい。例えば、位置ズレや基板への未転写などの不良は一定の頻度で発生し、仮に実装不良の発生確率が0.1%であったとしても4KディスプレイのマイクロLEDディスプレイでは約2.5万個の実装不良が生じる。このため、実装不良のチップ部品(以後不良チップ部品と略す)を外して良品のチップ部品を実装するリワーク作業を如何に実施するかが大きな課題となっている。 Various methods have been proposed for mounting a huge number of chip components such as micro LEDs, and methods such as temporarily fixing multiple chip components to a carrier or stamp are being considered. It is extremely difficult to eliminate defects. For example, defects such as misalignment or non-transfer to the board occur with a certain frequency, and even if the probability of occurrence of a mounting defect is 0.1%, there will be approximately 25,000 micro LED displays in a 4K display. A mounting defect occurs. Therefore, a major issue is how to perform rework work to remove defective chip components (hereinafter referred to as defective chip components) and mount good chip components.

そこで、リワーク作業において、レーザーを用いて不良チップ部品を取り外す手法が有効とされている。すなわち、スポット径の小さいレーザーを使用することで、不良チップ部品のみにピンポイントで照射して加熱することが可能だからである。 Therefore, in rework work, a method of removing defective chip components using a laser is considered to be effective. That is, by using a laser with a small spot diameter, it is possible to pinpoint and heat only defective chip components.

ここで、レーザーはチップ部品を透過する波長のものが好ましく、チップ部品を透過したレーザーが(金属で形成された)電極に吸収され、電極を加熱して近傍のはんだを融解することで、不良チップ部品は基板から取り外せる。 Here, it is preferable that the laser has a wavelength that can pass through the chip component, and the laser that has passed through the chip component is absorbed by the electrode (formed of metal), heats the electrode, and melts the nearby solder, causing defects. Chip components can be removed from the board.

ところで、はんだが融解した不良チップ部品の取り外しを簡易に行うために、粘着フィルムを用いる手法が提案されている(例えば特許文献1)。粘着フィルムを用いた不良チップ部品の取り外し方法を示したのが図7である。図7(a)において、レーザー光源30の照射位置をチップ部品Cの中の不良チップ部品Cdに合わせ、図7(b)において粘着フィルムAFをチップ部品Cと密着させてから、図7(c)のようにレーザー光源3からレーザーLを不良チップ部品に照射して加熱して、図7(d)のように粘着フィルムAFを基板Sから遠ざけることで、はんだが溶融した状態の不良チップ部品Cdは粘着フィルムに転写され基板Sから不良チップ部品Cdのみを取り外すことができる。 By the way, in order to easily remove a defective chip component in which solder has melted, a method using an adhesive film has been proposed (for example, Patent Document 1). FIG. 7 shows a method for removing defective chip components using an adhesive film. In FIG. 7(a), the irradiation position of the laser light source 30 is aligned with the defective chip component Cd in the chip component C, and in FIG. 7(b), the adhesive film AF is brought into close contact with the chip component C. ), the laser L is irradiated from the laser light source 3 to the defective chip component to heat it, and the adhesive film AF is moved away from the substrate S as shown in FIG. 7(d), thereby removing the defective chip component with the solder melted. Cd is transferred to the adhesive film, and only the defective chip component Cd can be removed from the substrate S.

韓国登録特許KR10-1918106号公報Korean registered patent KR10-1918106 publication

粘着フィルムを用いることで数十μmサイズのチップ部品も容易に取り外すことができるが、図7(a)から図7(d)の一連の動作に4から5秒の時間を要している。このため、2.5万個のチップを取外すのに要する時間だけで、10万秒以上、すなわち27時間以上を要する。このため、リペア工程での生産性が極めて悪くなる。 By using an adhesive film, even chip parts with a size of several tens of micrometers can be easily removed, but the series of operations from FIG. 7(a) to FIG. 7(d) takes 4 to 5 seconds. Therefore, it takes more than 100,000 seconds, or more than 27 hours, just to remove 25,000 chips. For this reason, productivity in the repair process becomes extremely poor.

そこで、レーザー光源を複数配して、多数の不良チップ部品を同時に加熱すれば処理時間は短縮される。しかし、レーザー光源の複数化には設備費の増大は避けられない。また、例えばラインレーザーなどの幅広レーザーを用いて複数のチップ部品を加熱することは可能であるが、ランダムに発生する不良チップ部品のみにレーザーを照射するようなマスクを準備することも困難である。 Therefore, the processing time can be shortened by arranging multiple laser light sources to simultaneously heat a large number of defective chip components. However, increasing the equipment cost by using multiple laser light sources is unavoidable. Furthermore, although it is possible to heat multiple chip components using a wide laser such as a line laser, it is also difficult to prepare a mask that irradiates only randomly occurring defective chip components with the laser. .

本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、多数のチップ部品が実装された基板から、不良チップ部品をレーザーで加熱して粘着フィルムに転写して取り外すのに際して、設備費を抑制しつつ工程時間の短縮が可能なチップ部品除去装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and reduces equipment costs when removing defective chip components from a board on which a large number of chip components are mounted by heating them with a laser and transferring them to an adhesive film. The purpose of the present invention is to provide a chip component removing device that can reduce process time while also reducing the amount of time required.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
多数のチップ部品が実装された基板から不良チップ部品を取り外すチップ部品除去装置であって、
前記基板を保持する基板ステージと、
前記基板ステージが保持する基板に向けてレーザーを照射するレーザー光学系と、粘着フィルムの粘着面を、前記基板ステージが保持する基板に実装された不良チップ部品と対向させるよう配置することが可能な粘着フィルム移動手段と、前記レーザー光学系と前記粘着フィルム移動手段を制御する制御部を備え、
前記レーザー光学系は空間光変調器を有し、前記空間光変調器により1つのレーザー光源から複数箇所に同時にレーザーを照射することが可能なチップ部品除去装置である。
In order to solve the above problem, the invention according to claim 1,
A chip component removal device that removes defective chip components from a board on which a large number of chip components are mounted,
a substrate stage that holds the substrate;
A laser optical system that irradiates a laser toward the substrate held by the substrate stage and an adhesive surface of the adhesive film can be arranged so as to face a defective chip component mounted on the substrate held by the substrate stage. comprising an adhesive film moving means, a control section for controlling the laser optical system and the adhesive film moving means,
The laser optical system has a spatial light modulator, and is a chip component removing device that can simultaneously irradiate laser beams from one laser light source to a plurality of locations using the spatial light modulator.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のチップ部品除去装置であって、複数の不良チップ部品に選択的にレーザーを照射して加熱するチップ部品除去装置である。 The invention according to claim 2 is the chip component removal apparatus according to claim 1, which selectively irradiates a plurality of defective chip components with a laser to heat them.

請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載のチップ部品除去装置であって、
前記空間光変調器によって同時にレーザーを照射できる範囲で、前記粘着フィルムを前記不良チップ部品に均等に押圧する押圧治具を更に備えたチップ部品除去装置である。
The invention according to claim 3 is the chip component removal device according to claim 1 or claim 2,
The chip component removal apparatus further includes a pressing jig that evenly presses the adhesive film on the defective chip component within a range that allows simultaneous laser irradiation by the spatial light modulator.

請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載のチップ部品除去装置であって、
前記空間光変調器が、位相型ホログラムにより光を分配する空間光位相変調素子を用いるチップ部品除去装置である。
The invention according to claim 4 is the chip component removal device according to any one of claims 1 to 3,
The spatial light modulator is a chip component removal device that uses a spatial light phase modulation element that distributes light using a phase type hologram.

請求項5に記載の発明は、請求項1から請求項4のいずれかに記載のチップ部品除去装置であって、
前記レーザーの波長が500nmから1400nmの範囲であって、レーザー照射により前記不良チップ部品の電極を加熱するチップ部品除去装置である。
The invention according to claim 5 is the chip component removal device according to any one of claims 1 to 4,
The wavelength of the laser is in the range of 500 nm to 1400 nm, and the chip component removing apparatus heats the electrode of the defective chip component by laser irradiation.

本発明により、多数のチップ部品が実装された基板から、不良チップ部品をレーザーで加熱して粘着フィルムに転写して取り外すチップ部品除去装置において、設備費を抑制しつつ工程時間の短縮を図ることが可能となった。 According to the present invention, in a chip component removal device that removes defective chip components from a board on which a large number of chip components are mounted by heating them with a laser and transferring them to an adhesive film, it is possible to reduce the process time while suppressing equipment costs. became possible.

本発明の実施形態1に係るチップ部品除去装置の外観図である。1 is an external view of a chip component removing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1に係るチップ部品除去装置の構成要素を説明する図である。1 is a diagram illustrating the components of a chip component removing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 本発明の実施形態1に係るチップ部品除去装置の基板から不良チップを取り外す工程を説明するもので、(a)位置合わせ工程について示し、(b)密着工程を示し、(c)加熱工程を示し、(d)粘着フィルム離隔工程を示す図である。This explains the process of removing a defective chip from the substrate of the chip component removal apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, in which (a) shows the alignment process, (b) shows the adhesion process, and (c) shows the heating process. , (d) is a diagram showing an adhesive film separation step. 本発明の実施形態における、レーザー照射エリアの不良チップ部品について説明する図である。It is a figure explaining the defective chip component of the laser irradiation area in embodiment of this invention. 本発明の実施形態2に係るチップ部品除去装置で基板から不良チップを取り外す工程を説明するもので、(a)押圧治具が粘着フィルムと接触した状態を示し、(b)加熱工程を示し、(c)粘着フィルム離隔工程を示す図である。This explains the process of removing a defective chip from a board with the chip component removal apparatus according to Embodiment 2 of the present invention, (a) shows a state in which the pressing jig is in contact with the adhesive film, (b) shows a heating process, (c) It is a figure which shows an adhesive film separation process. 多数のチップ部品が実装された基板内におけるレーザー照射エリアについて説明するもので、(a)面積が一定のレーザー照射エリアを示し、(b)不良チップ部品数が一定になるようレーザー照射エリアの面積を変化させる例を示す図である。This explains the laser irradiation area within a board on which a large number of chip components are mounted. It is a figure which shows the example which changes. 粘着フィルムを用いたチップ部品除去方法の従来例について説明するもので(a)チップ部品とレーザーの照射位置を合わせる位置合わせ工程を示し、(b)粘着フィルムを不良チップ部品に密着させる密着工程を示し、(c)粘着フィルム越しに不良チップ部品にレーザーを照射して加熱する加熱工程を示し、(d)不良チップ部品が転写された粘着フィルムを基板から隔離する粘着フィルム隔離工程を示す図である。This article describes a conventional method for removing chip components using an adhesive film, and shows (a) the alignment process of aligning the chip component and the laser irradiation position, and (b) the adhesion process of bringing the adhesive film into close contact with the defective chip component. (c) shows a heating process in which a defective chip component is heated by irradiating the defective chip component with a laser through the adhesive film, and (d) shows an adhesive film isolation process in which the adhesive film to which the defective chip component is transferred is separated from the substrate. be.

本発明の実施形態について、図を用いて説明する。図1は本発明の実施形態1におけるチップ部品除去装置1の外観を示す図であり、図2はチップ部品除去装置1で不良チップ部品を除去する構成要素を説明するための(Y方向から見た)図である。 Embodiments of the present invention will be described using figures. FIG. 1 is a diagram showing the external appearance of a chip component removing apparatus 1 according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. ).

チップ部品除去装置1は、基板Sに実装されている多数のチップ部品Cの中の不良チップ部品Cdを粘着フィルムAFに転写して取り外す装置であり、同時に複数の不良チップ部品Cdを取り外すことが可能である。ここで、基板SとしてTFT基板、チップ部品Cとしてはサイズが数十μmのマイクロLEDチップを想定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、チップ部品はサイズが数十から数百μmのミニLEDチップやミリサイズのミリLEDチップ、基板Sが配線基板でチップ部品がメモリ素子等の半導体チップのケースにも適用し得る。 The chip component removal device 1 is a device that transfers and removes a defective chip component Cd among a large number of chip components C mounted on a substrate S onto an adhesive film AF, and is capable of removing a plurality of defective chip components Cd at the same time. It is possible. Here, it is assumed that the substrate S is a TFT substrate and the chip component C is a micro LED chip with a size of several tens of micrometers, but the present invention is not limited to this, and the chip components have a size of several tens of μm. It can also be applied to mini LED chips of several hundred μm, millimeter-sized millimeter LED chips, and cases where the substrate S is a wiring board and the chip component is a semiconductor chip such as a memory element.

粘着フィルムAFは少なくとも一方の面に粘着性を有する柔軟なフィルムであり、基体フィルムに粘着層を設けた2層構造のフィルムであってもよく、厚みは柔軟性と強度の関係から10から200μmの範囲にあることが好ましく、20μm程度が特に望ましい。また、不良チップ部品Cdに照射するレーザーの波長に対して少なくとも50%の透過率を有する一方で吸収率が10%以下、望ましくは透過率70%以上で吸収率5%以下のものを用いる。具体的な素材としてはシリコーン系の樹脂が好適である。 Adhesive film AF is a flexible film that has adhesiveness on at least one side, and may be a two-layer film with an adhesive layer provided on the base film, and the thickness is 10 to 200 μm from the relationship between flexibility and strength. The thickness is preferably within the range of 20 μm, and particularly preferably about 20 μm. Further, a laser beam having a transmittance of at least 50% with respect to the wavelength of the laser irradiated to the defective chip component Cd, but an absorption rate of 10% or less, preferably a transmittance of 70% or more and an absorption rate of 5% or less, is used. As a specific material, silicone resin is suitable.

チップ部品除去装置1は、基台100、基板ステージ2、レーザー光学系3、粘着フィルム移動手段4および制御部10を構成要素としている。また、必要に応じてレーザー照射位置と不良チップ部品Cdの位置関係を確認するためのカメラ5を備えてもよい。 The chip component removal apparatus 1 includes a base 100, a substrate stage 2, a laser optical system 3, an adhesive film moving means 4, and a control section 10 as components. Furthermore, a camera 5 may be provided for checking the positional relationship between the laser irradiation position and the defective chip component Cd, if necessary.

基台100はチップ部品除去装置1を構成する主な構造体であり。基板ステージ2を支持している。 The base 100 is the main structure constituting the chip component removal apparatus 1. It supports the substrate stage 2.

基板ステージ2は基板Sを吸着保持するとともに基板Sの面内方向に位置調整する機能を有している。基板ステージ2は、図1に示すように、基板Sを吸着保持する吸着テーブル20と、吸着テーブル20をZ軸に対して回転(θ方向)させるθ方向可動部21と、X方向に移動可能なX方向可動部22と、Y方向に移動可能なY方向可動部23を構成要素としている。ただし、基板ステージ2は、図1に示す構成に限定されるものではなく、基板Sを平面上に保持して、X、Yおよびθの各方向に位置調整が可能な構成であればよい。 The substrate stage 2 has the function of holding the substrate S by suction and adjusting the position in the in-plane direction of the substrate S. As shown in FIG. 1, the substrate stage 2 is movable in the X direction with a suction table 20 that suction holds the substrate S, and a θ direction movable part 21 that rotates the suction table 20 about the Z axis (in the θ direction). The components include an X-direction movable section 22 and a Y-direction movable section 23 that is movable in the Y direction. However, the substrate stage 2 is not limited to the configuration shown in FIG. 1, and may have any configuration as long as it can hold the substrate S on a plane and adjust its position in each of the X, Y, and θ directions.

レーザー光学系3は複数の不良チップ部品Cdにレーザーを照射して(各不良チップ部品Cdの)電極部分を加熱するものである。 The laser optical system 3 irradiates a plurality of defective chip components Cd with laser to heat the electrode portion (of each defective chip component Cd).

実施形態1のチップ部品除去装置1において、レーザー光学系3は、レーザー光源30、空間光変調器31、ミラー32、集光レンズ33を有していて、レーザー光源30から発せられる1本のレーザービームを複数本のビームとして不良チップ部品Cdに照射する機能を有している。 In the chip component removal apparatus 1 of the first embodiment, the laser optical system 3 includes a laser light source 30, a spatial light modulator 31, a mirror 32, and a condenser lens 33, and one laser beam emitted from the laser light source 30. It has a function of irradiating the defective chip component Cd with a plurality of beams.

レーザー光源30は、LEDチップや半導体チップを透過しつつバンプBを加熱する、可視光から近赤外の範囲の波長を発するものである。具体的な波長としては、500nmから1400nmの範囲内にあることが望ましい。 The laser light source 30 emits wavelengths in the visible to near-infrared range that heat the bumps B while transmitting through the LED chip or semiconductor chip. The specific wavelength is preferably within the range of 500 nm to 1400 nm.

空間光変調器31は、アドレス部と光変調部から構成され、アドレス部への書き込み情報により光変調部の光学特性を変化させ、その変化に応じて光が変調され、書き込み情報を反映した光出力(特定の光強度分布)を得る機能を有しており、この機能を活かして1本のレーザービームから複数のレーザービームを生成することも可能である。ここで、複数のレーザービームを生成するというのは、1本のレーザービームを順次スキャンするのではなく、同時に複数個所を照射可能という意味である。実施形態1では、空間光変調器31として液晶を用いた空間光位相変調器であるLCOSを用いて位相型ホログラム(反射方式)により光を分配する方式としているが、これに限定されるものではない。例えば、空間光変調器31として、駆動可能な微小ミラーを配列したデジタルミラーデバイス(DMD)であってもよい。 The spatial light modulator 31 is composed of an address section and a light modulation section, and changes the optical characteristics of the light modulation section according to information written to the address section, and modulates light according to the change, so that light reflecting the written information is generated. It has the function of obtaining an output (specific light intensity distribution), and it is also possible to generate multiple laser beams from one laser beam by taking advantage of this function. Here, generating multiple laser beams means that multiple locations can be irradiated simultaneously, rather than scanning one laser beam sequentially. In the first embodiment, an LCOS, which is a spatial light phase modulator using liquid crystal, is used as the spatial light modulator 31, and light is distributed by a phase hologram (reflection method), but the present invention is not limited to this. do not have. For example, the spatial light modulator 31 may be a digital mirror device (DMD) in which drivable micromirrors are arranged.

ミラー32は、空間光変調器31によって分配されたレーザーを(不良チップ部品Cdが実装された)基板Sに向けるものである。 The mirror 32 directs the laser distributed by the spatial light modulator 31 toward the substrate S (on which the defective chip component Cd is mounted).

集光レンズ33は、分配された複数のレーザービームを、不良チップ部品Cd(のバンプB)を加熱するように集光させるものである。 The condensing lens 33 condenses the plurality of distributed laser beams so as to heat (the bump B of) the defective chip component Cd.

粘着フィルム移動手段4は、分配された複数のレーザービームの照射エリア上に、粘着フィルムAFを配置するとともに上下に移動させるものである。粘着フィルム移動手段4は、ロール状に巻かれた粘着フィルムAFを巻出部4aから巻出して平板状で搬送して巻取部4bによってロール状に巻取る搬送系と、搬送系を移動させる(図示しない)移動機構によって構成されている。 The adhesive film moving means 4 places the adhesive film AF on the irradiation area of the plurality of distributed laser beams and moves it up and down. The adhesive film moving means 4 moves the conveyance system that unwinds the adhesive film AF wound into a roll from the unwinding section 4a, conveys it in a flat plate shape, and winds it up into a roll shape by the winding section 4b, and the conveyance system. It is constituted by a moving mechanism (not shown).

カメラ5は、不良チップ部品Cdの位置とレーザー照射位置の相対位置関係を測定するのに用いるものであり、不良チップ部品Cdとレーザー照射位置を合わせる際に用いることが出来る。 The camera 5 is used to measure the relative positional relationship between the position of the defective chip component Cd and the laser irradiation position, and can be used when aligning the defective chip component Cd with the laser irradiation position.

制御部10は、チップ部品除去装置1の動作を制御するもので、基板ステージ2、レーザー光学系3のレーザー光源30と空間光変調器31、粘着フィルム移動手段4と接続され、チップ部品除去装置1がカメラ5を備えている場合はカメラ5と接続される。また、制御部10は外部の機器とデータの送受や記憶する機能を有していてもよい。例えば、基板Sに実装されたチップ部品Cの、どれが不良チップ部品Cdであるかという情報を検査装置等から受信して記憶していてもよい。 The control unit 10 controls the operation of the chip component removing device 1, and is connected to the substrate stage 2, the laser light source 30 of the laser optical system 3, the spatial light modulator 31, and the adhesive film moving means 4, and is connected to the substrate stage 2, the laser light source 30 of the laser optical system 3, and the adhesive film moving means 4. If 1 is equipped with a camera 5, it is connected to the camera 5. Further, the control unit 10 may have a function of transmitting/receiving data to/from an external device and storing data. For example, information regarding which of the chip components C mounted on the substrate S is a defective chip component Cd may be received from an inspection device or the like and stored.

制御部10は基板ステージ2と接続して、基板Sの吸着保持のオンオフや、吸着テーブル20の面内方向位置を制御する機能を有している。 The control unit 10 is connected to the substrate stage 2 and has a function of turning on/off suction and holding of the substrate S and controlling the position of the suction table 20 in the in-plane direction.

制御部10はレーザー光源30と接続して、レーザー照射の有無や出力を制御する機能を有している。また、空間光変調器31のアドレス部と接続して、レーザー光源30から発せられたレーザービームをどのように分配するかを制御する機能を有している。 The control unit 10 is connected to the laser light source 30 and has the function of controlling whether or not laser irradiation is performed and the output. It also has a function of connecting to the address section of the spatial light modulator 31 and controlling how the laser beam emitted from the laser light source 30 is distributed.

更に、制御部10は、ミラー32乃至は集光レンズ33の位置や向きを調整する駆動手段と接続して、ミラー32乃至は集光レンズ33の動作を制御してもよい。 Further, the control unit 10 may be connected to a driving means for adjusting the position and direction of the mirror 32 or the condensing lens 33 to control the operation of the mirror 32 or the condensing lens 33.

制御部10は粘着フィルム移動手段4と接続して、巻出部4aと巻取部4bを制御して粘着フィルムAFの搬送を制御する機能と、(図示しない)移動機構の制御により巻出部4aと巻取部4bを含む搬送系の空間位置を調整する機能を有している。 The control unit 10 is connected to the adhesive film moving means 4, and has the function of controlling the unwinding unit 4a and the winding unit 4b to control the conveyance of the adhesive film AF, and the function of controlling the moving mechanism (not shown) to control the unwinding unit. It has a function of adjusting the spatial position of the conveyance system including the winding section 4a and the winding section 4b.

また、カメラ5を備える場合においては、制御部10はカメラ5と接続して、カメラ5が取得した画像を入力して位置情報を解析する機能と、カメラ5の空間位置を制御する機能を有している。 In addition, when the camera 5 is provided, the control unit 10 has a function of connecting to the camera 5, inputting images acquired by the camera 5 and analyzing position information, and a function of controlling the spatial position of the camera 5. are doing.

以下、本発明の実施形態1のチップ部品除去装置1で、基板Sに実装されている不良チップ部品Cdを取り外すチップ部品除去方法について、図3を用いて説明する。なお、図3は、図2と同様にチップ部品除去装置1をY方向から見た図である。 Hereinafter, a chip component removing method for removing a defective chip component Cd mounted on the substrate S using the chip component removing apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention will be described using FIG. 3. Note that, like FIG. 2, FIG. 3 is a diagram of the chip component removing apparatus 1 viewed from the Y direction.

まず、図3(a)は、不良チップ部品Cdにレーザーを照射できるよう、レーザーの照射範囲と基板Sの位置関係を把握して相対位置を調整する位置合わせ工程を示している。
。位置合わせ工程において、レーザー照射エリアが定まっているのであれば、基板ステージ2を移動させてレーザー照射エリア内に、(基板Sの)チップ部品Cが実装されている領域を合わせる。その際、基板Sの数か所に設けられたアライメントマークSAの位置情報をカメラ5で取得して位置合わせを行なうのが望ましい。
First, FIG. 3A shows a positioning step in which the positional relationship between the laser irradiation range and the substrate S is grasped and the relative positions are adjusted so that the defective chip component Cd can be irradiated with the laser.
. In the positioning step, if the laser irradiation area has been determined, the substrate stage 2 is moved to align the region (of the substrate S) where the chip component C is mounted within the laser irradiation area. At that time, it is desirable that positional information of alignment marks SA provided at several locations on the substrate S be acquired by the camera 5 to perform positioning.

ここで、レーザー照射エリアとは、空間光変調器31によって分配されたレーザービームがミラー32と集光レンズ33を経て同時に照射する範囲である。図4には、基板S上面から眺めたレーザー照射エリアAIの例を示しており、レーザー照射エリアAI内には複数のチップ部品Cが配置されており、その内の幾つかが不良チップ部品Cdである。 Here, the laser irradiation area is a range to which the laser beam distributed by the spatial light modulator 31 passes through the mirror 32 and the condensing lens 33 and is irradiated simultaneously. FIG. 4 shows an example of the laser irradiation area AI viewed from the top surface of the substrate S. A plurality of chip components C are arranged in the laser irradiation area AI, and some of them are defective chip components Cd. It is.

図3(a)において、粘着フィルムAFが不良チップ部品Cd(およびチップ部品C)と接触しない状態で基板Sと対向配置された状態で、カメラ5によりアライメントマークSAの位置情報を取得しているが、位置合わせ工程はこれに限定されるものではない。すなわち、粘着フィルムAFが光学的に濁っている場合は、粘着フィルムAFを配置しない状態でカメラ5によるアライメントマークSAの位置情報取得を行なってから、粘着フィルム移動手段4により粘着フィルムAFを不良チップ部品Cd(およびチップ部品C)と接触しないように、基板Sと対向配置してもよい。 In FIG. 3(a), the positional information of the alignment mark SA is acquired by the camera 5 while the adhesive film AF is placed facing the substrate S without contacting the defective chip component Cd (and the chip component C). However, the alignment process is not limited to this. That is, if the adhesive film AF is optically cloudy, the camera 5 acquires the position information of the alignment mark SA without the adhesive film AF placed, and then the adhesive film moving means 4 removes the adhesive film AF from the defective chip. It may be arranged to face the substrate S so as not to come into contact with the component Cd (and the chip component C).

また、本実施形態の位置合わせ工程では基板ステージ2を移動させているが、本発明はこれに限定されるものではなく、レーザー光学系3のレーザー照射エリアAIを移動させて位置合わせを行なってもよい。例えば、ミラー32乃至は集光レンズ33を駆動することで照射エリアAIを移動させることが出来る。この場合、例えば、空間光変調器31により複数分岐させたレーザーの照射位置を(位置合わせ用)基準スポットとして、カメラ5等の光学センサが確認して、基板ステージ2上の基板Sとの相対位置を合わせるのがよい。 Furthermore, although the substrate stage 2 is moved in the alignment process of this embodiment, the present invention is not limited to this, and alignment is performed by moving the laser irradiation area AI of the laser optical system 3. Good too. For example, the irradiation area AI can be moved by driving the mirror 32 or the condensing lens 33. In this case, for example, an optical sensor such as the camera 5 confirms the irradiation position of a plurality of laser beams branched by the spatial light modulator 31 as a reference spot (for positioning), and determines the position relative to the substrate S on the substrate stage 2. It's best to align.

なお、この段階において制御部10は、レーザー照射エリアAI内の何処に不良チップ部品Cdの位置(アドレス)情報を取得している。 Note that, at this stage, the control unit 10 has acquired the position (address) information of the defective chip component Cd within the laser irradiation area AI.

図3(b)は、位置合わせ工程の後に、粘着フィルム移動手段4により粘着フィルムAFをレーザー照射エリアAI内の不良チップ部品Cdに密着させる密着工程を示している。この後、制御部10が有しているレーザー照射エリアAI内における不良チップ部品Cdの位置情報により、空間光変調器31が不良チップCdの存在箇所にレーザービームを分配するようにしてから、図3(c)のようにレーザー光源30がレーザー放射を行ない、不良チップ部品Cdを加熱する(加熱工程)。 FIG. 3B shows a close contact step in which the adhesive film moving means 4 brings the adhesive film AF into close contact with the defective chip component Cd within the laser irradiation area AI after the positioning step. Thereafter, the spatial light modulator 31 distributes the laser beam to the location where the defective chip Cd exists based on the position information of the defective chip component Cd within the laser irradiation area AI held by the control unit 10, and then, as shown in FIG. 3(c), the laser light source 30 emits laser light to heat the defective chip component Cd (heating step).

加熱工程では、不良チップ部品CdのバンプBが加熱される。そこで、はんだが融解した段階で、粘着フィルム離隔工程として粘着フィルムAFを上昇させると、図3(d)のように不良チップ部品Cdのみを(複数個同時に)粘着フィルムAFに転写して剥離することが出来る。 In the heating step, the bumps B of the defective chip component Cd are heated. Therefore, when the adhesive film AF is raised in the adhesive film separation process at the stage where the solder is melted, only the defective chip components Cd (multiple pieces at the same time) are transferred to the adhesive film AF and peeled off, as shown in FIG. 3(d). I can do it.

このように、本実施形態のように空間光変調器31によりレーザービームを分配することで、1つのレーザー光源30で複数の不良チップ部品Cdを同時に取り外すことが可能になり、設備費を抑制しつつ高率化(工程時間の短縮)が可能となる。 As described above, by distributing the laser beam using the spatial light modulator 31 as in the present embodiment, it becomes possible to simultaneously remove a plurality of defective chip components Cd with one laser light source 30, thereby suppressing equipment costs. However, it is possible to increase efficiency (shorten process time).

なお、本実施形態では、図3(b)のように粘着フィルムAFを不良チップ部品Cdに密着させる密着工程から、図3(c)のようにレーザーLを照射する加熱工程としているが、レーザー照射時点の粘着フィルムAFと不良チップ部品Cdの密着は必須要件ではない。すなわち、粘着フィルムAFが不良チップ部品Cdと非接触な状態で加熱工程としてレーザーLの照射を開始してから、粘着フィルムAFと不良チップ部品Cdを密着させても良い。粘着フィルムAFが不良チップ部品Cdと非接触な状態でレーザーLの照射を開始すれば、粘着フィルムAFの昇温が抑えられる。このため、粘着フィルムAFは、過熱による変質が防げるので、再利用も可能となる。 Note that in this embodiment, the adhesion step of bringing the adhesive film AF into close contact with the defective chip component Cd as shown in FIG. 3(b) is changed to the heating step of irradiating the laser L as shown in FIG. 3(c). Adhesion between the adhesive film AF and the defective chip component Cd at the time of irradiation is not an essential requirement. That is, the adhesive film AF and the defective chip component Cd may be brought into close contact with each other after the laser L irradiation is started as a heating step in a state where the adhesive film AF is not in contact with the defective chip component Cd. If the laser L irradiation is started in a state where the adhesive film AF is not in contact with the defective chip component Cd, the temperature rise of the adhesive film AF can be suppressed. Therefore, the adhesive film AF can be prevented from deteriorating in quality due to overheating, and thus can be reused.

ところで、図2に示した装置構成で、図3(a)から図3(b)のように粘着フィルム移動手段4により粘着フィルムAFを不良チップ部品Cdに密着させようとした場合、レーザー照射エリア内の位置により不良チップ部品Cdと粘着フィルムAFの接触状態が異なることもある。このような場合、一部の不良チップ部品Cdが粘着フィルムAFと密着しないケースも考えられ、好ましくない。 By the way, in the device configuration shown in FIG. 2, when trying to bring the adhesive film AF into close contact with the defective chip component Cd by the adhesive film moving means 4 as shown in FIGS. 3(a) to 3(b), the laser irradiation area The state of contact between the defective chip component Cd and the adhesive film AF may differ depending on the position within. In such a case, there may be a case where some of the defective chip components Cd do not come into close contact with the adhesive film AF, which is not preferable.

そこで、本発明の実施形態2として、図5(a)のように粘着フィルムAFをレーザー照射エリア内の不良チップ部品Cd(およびチップ部品C)を均等に押圧する押圧治具7を用いてもよい。この押圧治具7としては、図5(b)のようにレーザーLの波長に対して透過性を有するものであって平面性に優れたものが望ましい。 Therefore, as a second embodiment of the present invention, as shown in FIG. good. The pressing jig 7 is preferably one that is transparent to the wavelength of the laser L and has excellent flatness, as shown in FIG. 5(b).

以上のように、本発明により基板Sに実装されているチップ部品Cの中から複数の不良チップ部品Cdを同時に取り外すことが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to simultaneously remove a plurality of defective chip components Cd from among the chip components C mounted on the substrate S.

一方において、本発明が対象とするようなマイクロLEDディスプレイには数千万個のマイクロLEDチップが実装され、リペアのために数万個を取り外す必要があり、これを一度に外すことは不可能である。このため、図4に示したようなレーザー照射エリアAIは、(1つの)基板S内に多数存在することになる。図6(a)は基板S内において、複数のレーザー照射エリアAIが存在する例を示したものである。このようなケースにおいて、粘着フィルムAFの(搬送方向に対する)幅は、レーザー照射エリアAIの幅WAIに合わせると無駄がなくて良い。 On the other hand, micro-LED displays such as the one targeted by the present invention are equipped with tens of millions of micro-LED chips, and it is necessary to remove tens of thousands of micro-LED chips for repair, which is impossible to remove all at once. It is. Therefore, a large number of laser irradiation areas AI as shown in FIG. 4 exist within (one) substrate S. FIG. 6A shows an example in which a plurality of laser irradiation areas AI exist within the substrate S. In such a case, if the width of the adhesive film AF (with respect to the transport direction) is matched to the width WAI of the laser irradiation area AI, there is no waste.

図6(a)において、レーザー照射エリアAIを全て同じにしてあるが、レーザー照射エリアAI(1)、AI(2)、AI(3)、・・夫々のエリア内における不良チップ部品Cdの数は同じではない。このため、レーザー光源30のパワーが一定の場合、レーザー照射エリアAI内の不良チップ部品Cdの数によって空間光変調器31におけるレーザービームの分岐数が異なると、不良チップ部品Cd毎に照射されるレーザーLのパワーが異なることになる。この対策として、レーザー照射エリア内の不良チップ部品Cdの数に応じて、レーザー光源のパワーの調整や、照射時間の調整が考えられる。しかし、工程安定化の観点から、短期間毎の条件変更は懸念もある。 In FIG. 6(a), the laser irradiation areas AI are all the same, but the number of defective chip components Cd in each laser irradiation area AI(1), AI(2), AI(3), etc. are not the same. Therefore, when the power of the laser light source 30 is constant, if the number of branches of the laser beam in the spatial light modulator 31 differs depending on the number of defective chip components Cd in the laser irradiation area AI, each defective chip component Cd is irradiated. The power of the laser L will be different. As a countermeasure to this problem, it is possible to adjust the power of the laser light source and the irradiation time depending on the number of defective chip components Cd within the laser irradiation area. However, from the perspective of process stabilization, there are concerns about changing conditions every short period of time.

そこで、レーザー光源30のパワーを一定かつ空間光変調器31から分岐するレーザービームの数を一定にしつつも、各不良チップ部品Cdに照射するレーザーパワーを一定にする手法を用いるのが望ましい。具体的には、空間光変調器31が焦点距離を分岐先毎に変更する機能を有している場合において、不良チップ部品Cdの数より過多なレーザービームについては不良チップ部品Cdを外れる方向に分岐させつつ、(チップ部品C等を加熱することがないように)焦点距離を調整する方法がある。また、図3(b)のように、毎回同じ数(あるいは、ほぼ同じ数)の不良チップ部品Cdを取り外すように、レーザー照射エリアAIを変化(最大範囲に対して狭める方向)させる手法でもよい。 Therefore, it is desirable to use a method in which the power of the laser light source 30 is kept constant and the number of laser beams branched from the spatial light modulator 31 is kept constant, while the laser power irradiated to each defective chip component Cd is kept constant. Specifically, when the spatial light modulator 31 has a function of changing the focal length for each branch destination, if the number of laser beams exceeds the number of defective chip components Cd, the laser beams are moved in the direction away from the defective chip components Cd. There is a method of adjusting the focal length (so as not to heat the chip component C etc.) while branching. Alternatively, as shown in FIG. 3(b), a method may be used in which the laser irradiation area AI is changed (in the direction of narrowing the maximum range) so that the same number (or almost the same number) of defective chip components Cd are removed each time. .

1 チップ部品除去装置
2 基板ステージ
3 レーザー光学系
4 粘着フィルム移動手段
5 カメラ
7 押圧治具
10 制御部
30 レーザー光源
31 空間光変調器
32 ミラー
33 集光レンズ
100 基台
AF 粘着フィルム
AI レーザー照射エリア
B バンプ
C チップ部品
Cd 不良チップ部品
S 基板
SA 基板アライメントマーク
WAI レーザー照射エリアの幅(粘着フィルムの幅方向)
1 Chip component removal device 2 Substrate stage 3 Laser optical system 4 Adhesive film moving means 5 Camera 7 Pressing jig
10 Control unit 30 Laser light source 31 Spatial light modulator 32 Mirror 33 Condensing lens 100 Base AF Adhesive film AI Laser irradiation area B Bump C Chip component Cd Defective chip component S Substrate SA Board alignment mark WAI Width of laser irradiation area (adhesive (width direction of film)

Claims (5)

多数のチップ部品が実装された基板から不良チップ部品を取り外すチップ部品除去装置であって、
前記基板を保持する基板ステージと、
前記基板ステージが保持する基板に向けてレーザーを照射するレーザー光学系と、
粘着フィルムの粘着面を、前記基板ステージが保持する基板に実装された不良チップ部品と対向させるよう配置することが可能な粘着フィルム移動手段と、
前記レーザー光学系と前記粘着フィルム移動手段を制御する制御部を備え、
前記レーザー光学系は空間光変調器を有し、前記空間光変調器により1つのレーザー光源から複数箇所に同時にレーザーを照射することが可能なチップ部品除去装置。
A chip component removal device that removes defective chip components from a board on which a large number of chip components are mounted,
a substrate stage that holds the substrate;
a laser optical system that irradiates a laser toward the substrate held by the substrate stage;
an adhesive film moving means capable of arranging an adhesive surface of the adhesive film to face a defective chip component mounted on a substrate held by the substrate stage;
comprising a control unit that controls the laser optical system and the adhesive film moving means,
The laser optical system has a spatial light modulator, and the chip component removing apparatus is capable of simultaneously irradiating laser beams from one laser light source to multiple locations using the spatial light modulator.
請求項1に記載のチップ部品除去装置であって、複数の不良チップ部品に選択的にレーザーを照射して加熱するチップ部品除去装置。 The chip component removal apparatus according to claim 1, wherein the chip component removal apparatus selectively irradiates a plurality of defective chip components with a laser to heat them. 請求項1または請求項2に記載のチップ部品除去装置であって、
前記空間光変調器によって同時にレーザーを照射できる範囲で、前記粘着フィルムを前記不良チップ部品に均等に押圧する押圧治具を更に備えたチップ部品除去装置。
The chip component removal device according to claim 1 or 2,
A chip component removal device further comprising a pressing jig that evenly presses the adhesive film on the defective chip component within a range that allows simultaneous laser irradiation by the spatial light modulator.
請求項1から請求項3のいずれかに記載のチップ部品除去装置であって、
前記空間光変調器が、位相型ホログラムにより光を分配する空間光位相変調素子を用いるチップ部品除去装置。
The chip component removal device according to any one of claims 1 to 3,
A chip component removal apparatus in which the spatial light modulator uses a spatial light phase modulation element that distributes light using a phase type hologram.
請求項1から請求項4のいずれかに記載のチップ部品除去装置であって、
前記レーザーの波長が500nmから1400nmの範囲であって、レーザー照射により前記不良チップ部品の電極を加熱するチップ部品除去装置。
The chip component removal device according to any one of claims 1 to 4,
A chip component removal device in which the wavelength of the laser is in the range of 500 nm to 1400 nm, and the electrode of the defective chip component is heated by laser irradiation.
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