KR101007696B1 - 라인 빔을 이용한 반도체 패키지의 솔더링 장치 - Google Patents

라인 빔을 이용한 반도체 패키지의 솔더링 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 라인 빔을 이용한 솔더링 장치는 레이저 빔을 출력하는 레이저 발진 유닛; 상기 레이저 발진 유닛과 연결되어 레이저 빔을 전송하는 광섬유 다발 유닛; 상기 광섬유 다발 유닛의 출력단부에 배치되어 출력단부가 라인형상이 되도록 상기 광섬유 다발 유닛을 배치시키는 헤드 유닛; 상기 헤드 유닛으로 출사된 레이저 빔을 일정한 범위의 에너지 세기를 가지도록 평균화하여 출력하는 광학 유닛; 상기 광섬유 다발 유닛의 입력단부와 출력단부를 선택하고, 상기 광학 유닛을 동작시키는 구동 유닛; 및 상기 발진 유닛, 상기 광섬유 다발 유닛, 상기 헤드 유닛, 상기 광학 유닛 및 상기 구동 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함한다.
광섬유, 레이저, 플럭스, 솔더볼, 솔더링, 라인 빔

Description

라인 빔을 이용한 반도체 패키지의 솔더링 장치 {A SOLDERING DEIVCE OF A SEMICONDUCTOR PACKAGE USING A LIME BEAM}
본 발명은 라인 빔을 이용한 반도체 패키지의 솔더링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 반도체 패키지의 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board)에 볼 그리드 어레이(BGA: Ball Grid Array) 형태의 솔더볼을 형성함에 있어서 광섬유 다발을 이용하여 솔더볼이 배치되는 영역만을 가열하여 신속하면서도 열에 의한 반도체 소자의 손상을 최소화할 수 있는 라인 빔을 이용한 반도체 패키지의 솔더링 장치에 관한 것이다.
반도체 소자가 고집적화 됨에 따라서 반도체 집적 회로가 형성된 반도체 칩을 외부의 회로와 연결하기 위한 연결 패드의 수가 증가하고, 이에 따라 인쇄 회로 기판에 탑재되는 반도체 패키지의 리드(lead)선 수도 크게 증가하게 되었다.
리드선의 수가 증가함에 따라서 리드 프레임(lead frame)을 적용한 종래의 패키징(packaging) 기술로는 500핀(pin) 이상의 고집적 반도체 칩은 수용할 수 없게 되었고, 반도체 패키지의 하부 면의 넓은 면적을 이용하여 반도체 패키지의 출력 단자(output terminal)들을 배치할 수 있는 새로운 개념은 BGA 패키지 기술이 개발 되었다.
이러한 BGA 패키지 기술에서 반도체 칩은 인쇄 회로 기판에 탑재되며, 인쇄 회로 기판의 출력 단자(output terminal)에 대응하여 솔더볼(solder ball)이 배치되고, 반도체 패키지의 집적 회로는 인쇄 회로 기판의 출력 단자 및 이와 연결된 솔더볼을 통하여 전기 전자 장치의 외부 회로와 전기적으로 연결된다.
이때, 솔더볼은 반도체 집적 회로가 실장되어 있는 인쇄 회로 기판의 반대 면의 형성되며, 솔더볼을 인쇄 회로 기판의 출력 단자와 전기적으로 연결하기 위해 솔더링 공정이 요구된다. 솔더링 공정에서는 솔더볼이 놓여진 인쇄 회로 기판을 가열로에 넣고 일정한 시간 동안 일정한 온도에서 솔더볼을 가열하며, 이를 통하여 솔더볼은 인쇄 회로 기판의 출력 단자에 솔더링된다.
하지만 이러한 솔더링 공정에서는 반도체 집적 회로 및 이를 지지하는 있는 인쇄 회로 기판을 포함하는 반도체 패키지 전체가 솔더링에 필요한 온도인 150도 내지 240도 사이의 고열에 약 210도까지 가열되므로, 반도체 소자가 열에 의해 손상될 수 있으며, 이로 인하여 반도체 소자의 특성 또는 수명이 저하되는 문제점이 발생한다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 솔더볼이 배치되어 있는 솔더볼 영역만을 가열하여 반도체 소자의 열에 의한 손상을 최소화할 수 있는 라인 빔을 이용한 반도체 패키지의 솔더링 장치를 제공하 는 것이다.
이상 설명한 종래 기술의 문제점을 감안한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 라인 빔을 이용한 솔더링 장치는 레이저 빔을 출력하는 레이저 발진 유닛; 상기 레이저 발진 유닛과 연결되어 레이저 빔을 전송하는 광섬유 다발 유닛; 상기 광섬유 다발 유닛의 출력단부에 배치되어 출력단부가 라인형상이 되도록 상기 광섬유 다발 유닛을 배치시키는 헤드 유닛; 상기 헤드 유닛으로 출사된 레이저 빔을 일정한 범위의 에너지 세기를 가지도록 평균화하여 출력하는 광학 유닛; 상기 광섬유 다발 유닛의 입력단부와 출력단부를 선택하고, 상기 광학 유닛을 동작시키는 구동 유닛; 및 상기 발진 유닛, 상기 광섬유 다발 유닛, 상기 헤드 유닛, 상기 광학 유닛 및 상기 구동 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함한다.
상기 광학 유닛은 광학 가이드, 광학 터널 및 광학 렌즈 유닛을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 광학 유닛을 통과한 레이저 빔의 에너지는 90% 이상의 균일도를 가지는 것이 바람직하며, 200 내지 250 W 범위의 출력을 가지는 것이 바람직하다.
상기 광학 유닛은 상기 라인 빔을 하나 이상의 다단으로 출력할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 리인 빔을 이용한 솔더링 방법은 광섬유 다발을 통하여 레이저 빔을 출력하는 단계, 상기 레이저 빔을 일정한 범위의 에너지 세기를 가지도록 평균화하는 단계, 평균화된 상기 레이저 빔을 라인 형태로 출력하여 솔더볼이 형성된 인쇄 회로 기판에 조사하는 단계를 포함한다.
이러한 솔더링 방법은 상기 조사 단계 전, 상기 인쇄 회로 기판에 플럭스를 형성하는 단계, 그리고 상기 플럭스의 상부에 상기 솔더볼을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 레이저 빔의 에너지 세기는 90% 이상의 균일도를 가질 수 있으며, 레이저 빔은 200 내지 250 W 범위의 출력을 가지는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명에 따르면, 라인 빔을 이용한 솔더링 장치 및 솔더링 방법에서는 라인 빔을 솔더볼이 형성되어 있는 영역에만 라인 빔을 조사하여 솔더볼을 솔더링할 수 있어, 반도체 소자가 솔더링 공정에서 손상되는 것을 방지할 수 있어, 우수한 반도체 소자의 특성을 확보할 수 있으며, 반도체 소자의 수명 또한 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 BGA 방식의 반도체 패키지의 구조를 도시한 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 BGA 방식의 반도체 패키지(200)는 제 1 면에 구리 등의 금속으로 이루어진 회로 패턴(220)이 형성되어 있는 인쇄 회로 기판(260), 접착제(270)를 통하여 상기 인쇄 회로 기판(260) 제 1 면 상부에 부착되어 있으며, 단일 반도체 소자 또는 복수의 반도체 소자로 이루어져 있는 반도체 칩(210), 상기 반도체 칩(210)과 상기 인쇄 회로 기판(220)의 회로 패턴(220)을 전기적으로 연결하는 복수의 금속 와이어(230), 인쇄 회로 기판(260)의 제 1 면 위에서 반도체 칩(210), 금속 와이어(230) 및 회로 패턴(220) 등을 덮고 있으며 절연 물질로 이루어진 봉인재(240), 그리고, 인쇄 회로 기판(260)의 제 2 면에 배치되어 솔더링되어 있는 복수의 솔더볼(250)을 포함한다.
인쇄 회로 기판(220)은 폴리이미드 필름으로 대신할 수 있으며, 접착제(270)는 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전필름일 수 있다.
한편, 반도체 소자가 고집적화됨에 따라 금속 와이어를 범퍼(bumper)로 대신하는 플립(flip) 모양(type)으로 설계하는 기술이 개발되고 있으며, 이에 대하여 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
전술한 실시예와 중복되는 설명은 생략하고, 동일한 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여한다.
대부분의 구조는 도 1b와 동일하다.
즉, 본 실시예에 따른 반도체 패키지(201) 또한 회로 패턴(220)이 형성되어 있는 인쇄 회로 기판(260), 상기 인쇄 회로 기판(260) 제1 면 상부에 부착되어 있 는 반도체 칩(210), 그리고, 인쇄 회로 기판(260)의 제2 면에 배치되어 솔더링되어 있는 복수의 솔더볼(250)을 포함한다.
하지만, 도 1b에 도시된 실시예와 달리, 반도체 칩(210)과 인쇄 회로 기판(260) 사이에는 솔더볼로 이루어진 범퍼(bumper, 290)가 형성되어 있으며, 이러한 범퍼(290)는 인쇄 회로 기판(260)의 회로 패턴(220)과 전기적으로 연결되어 반도체 칩(210)과 솔더볼(250)을 전기적으로 연결한다.
본 실시예와 달리 반도체 칩(210)은 다양한 모양으로 변경될 수 있으며, 반도체 패키지(200) 또한 그 형태와 기능에 따라 다양한 모양으로 변경될 수 있다.
이러한 반도체 패키지(200, 201)에서, 솔더볼(250) 또는 범퍼(290)는 라인 빔을 이용한 솔더링 장치에 의해 솔더링되며 이에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
이제, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 빔을 이용한 반도체 패키지의 솔더링 장치에 대하여 상세히 설명하겠다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 빔을 반도체 패키지의 솔더링 장치를 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 빔을 제공하는 방법을 설명하기 위한 라인 빔을 이용한 솔더링 장치에서 헤드 유닛의 부분 확대도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 빔을 이용한 반도체 패키지의 솔더링 장치에서 광학 유닛을 구체적으로 도시한 구성도이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 빔을 이용한 반도체 패키지의 솔더링 장치(100)는 레이저 빔을 발진시키는 레이저 빔 발진 유 닛(110)과, 상기 레이저 빔 발진 유닛(110)으로부터 생성된 레이저 빔이 분할되어 입력되는 일단부를 갖는 광섬유 다발 유닛(111)과, 상기 광섬유 다발 유닛(111)의 다른 단부에 배치되어 레이저 빔을 출력하는 헤드 유닛(120)과, 상기 헤드 유닛(120)으로부터 레이저 빔을 입력 받아 필요한 에너지를 가지는 라인 빔을 형성하고, 라인 빔을 반도체 패키지의 인쇄 회로 기판(260)의 제2 면에 형성된 솔더볼(250)에 출력하는 광학 유닛(140), 레이저 내의 복수개의 광섬유의 입출력 단부(112)를 선택하고, 상기 헤드 유닛(120)을 X, Y, 또는 Z 축을 따라 이동시키는 구동 유닛(130) 및 이들(110, 120, 130, 140)을 제어하는 제어 유닛(170)을 포함한다.
상기 제어 유닛(170)은 상기 헤드 유닛(120)을 이동시키는 구동 유닛(130)을 제어할 뿐만 아니라 상기 구동 유닛(130)의 구동에 응답하여 상기 헤드 유닛(120) 내의 복수 개의 광섬유의 입출력 단부(112)를 선택하여 구동할 수 있다.
상기 광섬유 다발 유닛(111)의 출력부에 탈부착가능하게 결합되는 오리피스 유닛(121)은 상기 광섬유 다발 유닛(111)이 광 에너지를 흡수하여 열화되는 것이 단부에 국한되는 바, 국부적으로 교체할 수 있도록 구성되어 재료비를 절감할 수 있다.
상기 구동 유닛(130)은 상기 헤드 유닛(120)을 X축 방향, Y축 방향 또는 Z축 방향으로 슬라이드 이동시키는 슬라이딩 유닛(125, 123)을 더 구비하여 복수 개의 반도체 패키지(100)가 탑재되어 있는 기판을 스캐닝하면서 라인 빔을 안정적으로 조사할 수 있다.
한편, 이러한 반도체 패키지의 솔더링 장치(100)는 정반과 같이 진동이 없는 작업테이블(160)을 더 구비한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 라인 빔을 이용한 반도체 패키지의 솔더링 장치 (100)은 상기 레이저 발진 유닛(110)으로부터 상기 광섬유 다발 유닛(111)을 이용하여 레이저 빔을 이동시키기 때문에 장거리에 있더라도 별도의 광학시스템을 이용하여 초점을 잡거나 하지 않을 수 있어서 작업이 편리하다.
한편, 상기 레이저 빔은 복수 개의 광섬유(111a, 111b, 111c, …)를 통해서 진행하며 상기 광섬유(111a, 111b, 111c,… ) 중 적어도 2 이상을 제어 유닛(170)을 통해서 선택하여 라인 빔을 형성하기 때문에 레이저 빔을 균일하게 조사할 수 있다.
이를 위하여 상기 광섬유는 다심 광섬유를 이용하는 것이 바람직하다. 상기 헤드 유닛(120)은 라인 형태의 박스형으로 이루어져, 상기 박스의 오리피스 유닛(121)를 광섬유가 긴밀하게 모두 채우고 있고, 이들 광섬유가 온(on) 상태가 되어 라인 빔을 조사할 수 있다.
한편, 도 3a 및 도 3b에서와 같이 광섬유는 일렬로 배치될 수 있으며, 지그재그로 적층하여 이중으로 배치할 수 있다.
상기 광섬유 다발 유닛(111)의 입력부(112)에 입사되는 레이저 빔의 에너지 세기가 상기 광학 유닛(140)의 출력부에서 평균화되며, 본 발명에서는 평균화된 에너지 세기를 갖는 라인 빔을 반도체 패키징 기술에서 솔더링 공정에 이용하고, 이를 위하여 상기 광학 유닛(140)이 요구되며 이에 대하여 도면을 참조하여 구체적으 로 설명하기로 한다.
도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 솔더링 장치의 광학 유닛(140)은 광학 가이드(141), 광학 터널(142) 및 광학 렌즈 유닛(143)을 포함한다.
광학 가이드(141)는 헤드 유닛(120)으로부터 출력된 레이저 빔을 입력 받아 일정한 크기의 에너지, 즉 솔더링에 필요한 에너지를 균일하게 가지도록 레이저 빔을 라인 빔을 형성하고, 이를 광학 터널(142)로 출력한다.
상기 광학 터널(142)은 광학 가이드(141)로부터 출력된 레이저 빔이 일정하게 광학 렌즈 유닛(143)으로 향하도록 유도하며, 하나 또는 둘 이상의 복록 렌즈를 이용할 수 있다.
상기 광학 렌즈 유닛(143)은 광학 가이드(141)에 의해 형성되어 광학 터널(142)을 통과한 라인 빔을 반도체 패키지의 제조 공정 중 솔더링에 필요한 일정한 폭을 가지도록 집속하여 작업대인 인쇄 회로 기판(260)으로 라인 빔을 유도한다.
이때, 상기 광학 렌즈 유닛(143)은 라인 빔을 특정한 위치에 집속하기 위해 하나 이상의 볼록 또는 오목 렌즈를 포함할 수 있으며, 광학 유닛(140)은 레이저 빔을 일정한 폭을 조사되도록 슬릿의 조사구를 가질 수 있으며, 이러한 조사구는 적어도 둘 이상의 다단으로 배치할 수 있다.
다음은, 광학 유닛을 통과한 라인 빔을 특성에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5a는 광학 유닛을 통과하기 전의 레이저 빔의 특성을 도시한 그래프이 고, 도 5b는 광학 유닛을 통과한 레이저 빔의 특성을 도시한 그래프이고, 도 6은 광학 유닛을 통과한 레이저 빔의 에너지 균일도를 측정한 그래프이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 헤드 유닛(120)으로부터 출력되어 광학 가이드(141)로 입력되는 레이저 빔은 넓은 범위의 에너지 분포(방사도, irradiance)를 가지고 있다. 이와 같은 레이저 빔을 집속하여 솔더링 공정을 진행하는 경우에는 솔더볼이 녹는 부분과 녹지 않는 부분이 발생할 수 있어 솔더링 공정이 균일하게 이루어질 수 없다.
이와 달리, 도 5b에 도시된 바와 같이, 광학 가이드(141)를 통과한 레이저 빔은 일정한 에너지, 즉 솔더링 공정에서 요구되는 에너지 분포(방사도, irradiance)를 가지는 레이저 빔만이 출력됨을 알 수 있으며, 이러한 레이저 빔을 솔더볼에 조사하여 솔더링 공정을 균일하게 진행할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 광학 가이드(141)를 포함하는 광학 유닛(140)을 통과한 라인 빔의 에너지는 90 %가 넘는 균일도를 가지며, 1 mm 이하의 거칠기(edge steepness)를 가지는 것으로 측정되었다.
다음은, 본 발명의 실시예에 따른 라인 빔을 이용한 솔더링 장치를 솔더링 방법에 대하여 구체적으로 설명하기 한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 라인 빔을 이용한 솔더링 방법을 도시한 개략도이다.
우선, 도 7에 도시된 바와 같이, 메거진 로더(410)에 적재되어 있으며, 반도체 칩(210)이 탑재되어 있는 인쇄 회로 기판(260)을 이송부(도시하지 않음)를 통 하여 이송하고, 반도체 칩(210) 또는 인쇄 회로 기판(260)이 정확한 위치로 전달되어 정렬되었는지 또는 인쇄 회로 기판(260)에 결함이 발생하였는지를 정렬 검사 장비(420)를 이용하여 검사한다. 이때, 인쇄 회로 기판(260)은 복수의 단위 소자 영역을 가지며, 각각의 단위 영역에는 하나의 반도체 칩(210)이 실장되는 영역을 의미한다.
여기서, 인쇄 회로 기판(260)은 폴리이미드 필름일 수 있으며, 반도체 칩(210)은 탑재되지 않은 상태에서 솔더링 공정을 진행할 수 있다.
이어, 플럭스 도터(flux dotter)를 인쇄 회로 기판(260)의 상부에 정렬하고 접촉시켜 솔더볼에 대응하는 위치에 플럭스를 형성하여 플러스 도팅(flux dotting) 공정을 실시한다. 플럭스는 이후에 형성되는 솔더볼의 위치를 용이하게 고정할 수 있는 동시에 솔더볼이 산화되는 것을 방지한다.
이어, 솔더볼을 공급하기 위해 인쇄 회로 기판(260)을 이송하고, 솔더볼 마운터(440)를 인쇄 회로 기판(260)의 상부에 정렬하고, 상기 인쇄 회로 기판(260)의 상부 플럭스가 형성되어 있는 위치에 솔더볼을 형성한다.
이어, 인쇄 회로 기판(260)을 본 발명의 실시예에 따른 솔더링 장치로 이송하고, 광학 유닛(140)을 통하여 라인 빔을 조사하여 솔더볼(250)을 인쇄 회로 기판(260)에 솔더링한다. 이때, 광학 유닛(140)을 통과한 라인 빔은 200 내지 250 W의 출력을 가지는 것이 바람직하며, 광학 유닛(140)은 적어도 둘 이상의 다단으로 배치할 수 있다. 또한, 이러한 솔더링 공정에서는 인쇄 회로 기판(260)이 광학 유닛(140)에 대하여 연속적으로 이동하면서 이루어져 솔더링 공정은 연속적으로 진행 할 수 있다.
이어, 인쇄 회로 기판(260)을 매거진 언로딩 장치(470)로 이송하여 솔더링 공정을 종료한다.
이와 같은 라인 빔을 이용한 솔더링 공정은 범퍼(290, 도 1b 참조)를 형성하는 공정에서도 동일하게 적용할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
따라서, 본 발명에 따르면, 라인 빔을 이용한 솔더링 장치 및 솔더링 방법에서는 라인 빔을 솔더볼이 형성되어 있는 영역에만 라인 빔을 조사하여 솔더볼을 솔더링할 수 있어, 반도체 소자가 솔더링 공정에서 손상되는 것을 방지할 수 있어, 우수한 반도체 소자의 특성을 확보할 수 있으며, 반도체 소자의 수명 또한 향상시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형을 할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 BGA 방식의 반도체 패키지의 구조를 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 빔을 반도체 패키지의 솔더링 장치를 도시한 구성도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 빔을 제공하는 방법을 설명하기 위한 라인 빔을 이용한 솔더링 장치에서 헤드 유닛의 부분 확대도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 빔을 이용한 반도체 패키지의 솔더링 장치에서 광학 유닛을 구체적으로 도시한 구성도이고,
도 5a는 광학 유닛을 통과하기 전의 레이저 빔의 특성을 도시한 그래프이고,
도 5b는 광학 유닛을 통과한 레이저 빔의 특성을 도시한 그래프이고,
도 6은 광학 유닛을 통과한 레이저 빔의 에너지 균일도를 측정한 그래프이고,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 라인 빔을 이용한 솔더링 방법을 도시한 개략도이다.

Claims (9)

  1. 레이저 빔을 출력하는 레이저 발진 유닛;
    상기 레이저 발진 유닛과 연결되어 레이저 빔을 전송하는 광섬유 다발 유닛;
    상기 광섬유 다발 유닛의 출력단부에 배치되어 출력단부가 라인형상이 되도록 상기 광섬유 다발 유닛을 배치시키는 헤드 유닛;
    상기 헤드 유닛으로 출사된 레이저 빔을 일정한 범위의 에너지 세기를 가지도록 평균화하여 출력하는 광학 유닛;
    상기 광섬유 다발 유닛의 입력단부와 출력단부를 선택하고, 상기 광학 유닛을 동작시키는 구동 유닛; 및
    상기 발진 유닛, 상기 광섬유 다발 유닛, 상기 헤드 유닛, 상기 광학 유닛 및 상기 구동 유닛을 제어하는 제어 유닛
    을 포함하며,
    상기 광학 유닛은 상기 라인 빔을 하나 이상의 다단으로 출력하는 라인 빔을 이용한 솔더링 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 광학 유닛은 광학 가이드, 광학 터널 및 광학 렌즈 유닛을 포함하는 라인 빔을 이용한 솔더링 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 광학 유닛을 통과한 레이저 빔의 에너지는 90% 이상의 균일도를 가지는 라인 빔을 이용한 솔더링 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 광학 유닛을 통과한 레이저 빔은 200 내지 250 W 범위의 출력을 가지는 라인 빔을 이용한 솔더링 장치.
  5. 삭제
  6. 광섬유 다발을 통하여 레이저 빔을 출력하는 단계,
    상기 레이저 빔을 일정한 범위의 에너지 세기를 가지도록 평균화하는 단계,
    평균화된 상기 레이저 빔을 광학 유닛이 하나 이상의 다단 라인 빔 형태로 출력하여 솔더볼이 형성된 인쇄 회로 기판에 조사하는 단계
    를 포함하는
    라인 빔을 이용한 솔더링 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 조사 단계 전,
    상기 인쇄 회로 기판에 플럭스를 형성하는 단계, 그리고,
    상기 플럭스의 상부에 상기 솔더볼을 형성하는 단계를 더 포함하는 라인 빔을 이용한 솔더링 방법.
  8. 제6항에서,
    상기 레이저 빔의 에너지 세기는 90% 이상의 균일도를 가지는 라인 빔을 이용한 솔더링 방법.
  9. 제6항에서,
    상기 레이저 빔은 200 내지 250 W 범위의 출력을 가지는 라인 빔을 이용한 솔더링 방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09199845A (ja) * 1996-01-19 1997-07-31 Toshiba Corp Ｙａｇレーザ加熱装置
WO2007114031A1 (ja) * 2006-03-30 2007-10-11 Hitachi Computer Peripherals Co., Ltd. レーザ照射装置及びレーザ照射方法及び改質された被対象物の製造方法
KR20080043520A (ko) * 2006-11-14 2008-05-19 주식회사 엘지화학 솔더링 장치 및 이를 이용한 연성인쇄회로기판과 플립칩의실장방법
KR20090061443A (ko) * 2007-12-11 2009-06-16 주식회사 엘티에스 라인빔을 이용한 평판 디스플레이의 ｆｐｃ 본딩방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09199845A (ja) * 1996-01-19 1997-07-31 Toshiba Corp Ｙａｇレーザ加熱装置
WO2007114031A1 (ja) * 2006-03-30 2007-10-11 Hitachi Computer Peripherals Co., Ltd. レーザ照射装置及びレーザ照射方法及び改質された被対象物の製造方法
KR20080043520A (ko) * 2006-11-14 2008-05-19 주식회사 엘지화학 솔더링 장치 및 이를 이용한 연성인쇄회로기판과 플립칩의실장방법
KR20090061443A (ko) * 2007-12-11 2009-06-16 주식회사 엘티에스 라인빔을 이용한 평판 디스플레이의 ｆｐｃ 본딩방법

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