KR101917859B1 - Reflow soldering method for preventing void generation - Google Patents

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KR101917859B1
KR101917859B1 KR1020170071730A KR20170071730A KR101917859B1 KR 101917859 B1 KR101917859 B1 KR 101917859B1 KR 1020170071730 A KR1020170071730 A KR 1020170071730A KR 20170071730 A KR20170071730 A KR 20170071730A KR 101917859 B1 KR101917859 B1 KR 101917859B1
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정태오
정대호
이연호
이재열
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주식회사 이오테크닉스
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Abstract

The present invention discloses a reflow soldering method for preventing void generation in a soldering process. The disclosed reflow soldering method irradiates a laser beam to a substrate in which a flux and a solder ball are arranged to perform the soldering process. An output of the laser beam irradiated to the substrate is adjusted according to a time through a feedback and a temperature profile of the substrate is controlled, thereby preventing a void from being generated in the soldering process.

Description

공공의 발생을 방지하기 위한 리플로우 솔더링 방법{Reflow soldering method for preventing void generation}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a reflow soldering method,

본 발명은 리플로우 솔더링 방법에 관한 것으로, 상세하게는 레이저 빔의 조사에 의한 솔더링 공정에서 공공(void)이 발생되는 것을 방지하기 위한 레이저 리플로우 솔더링 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reflow soldering method, and more particularly, to a laser reflow soldering method for preventing a void from being generated in a soldering process by irradiation of a laser beam.

일반적으로, 반도체 공정에서는 솔더(solder)를 이용하여 인쇄회로 기판(PCB; Printed Circuit Board) 등과 같은 기판에 반도체 칩과 같은 부품을 접합시키는 공정이 이루어진다. 이러한 공정에는 기판의 소정 위치에 납, 주석 등으로 이루어진 솔더 볼(solder ball)을 인쇄한 다음, 이 솔더 볼을 고온으로 가열하여 용융시킴으로써 부품을 기판에 접합시키는 솔더링 공정이 포함될 수 있다. 이러한 솔더링 공정은 일반적으로 리플로우 솔더링 공정(reflow soldering process)으로 불리는 것으로, 산업계 전반에 널리 적용되고 있다. Generally, in a semiconductor process, a process of joining a component such as a semiconductor chip to a substrate such as a printed circuit board (PCB) using a solder is performed. Such a process may include a soldering process in which a solder ball made of lead, tin, or the like is printed on a predetermined position of a substrate, and then the solder ball is heated and melted at a high temperature to bond the component to the substrate. Such a soldering process is generally referred to as a reflow soldering process, and is widely applied in the industry.

기존에는 열을 이용한 솔더링 공정이 사용되었으나, 이는 크기가 크고, 솔더링 공정 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다. 따라서, 이를 해결하기 위한 방안으로, 최근에는 레이저의 열를 이용한 리플로우 솔더링 공정이 개발되고 있다. 레이저리플로우 솔더링 공정에서는 기판의 좁은 영역에 레이저 빔을 조사하여 작은 크기의 솔더 볼을 용융시킬 수 있고, 열을 이용한 방식보다 적은 출력을 이용하여 공정을 수행할 수 있다. 그리고, 레이저 빔의 높은 에너지를 이용하여 짧은 시간에 솔더 볼을 용융시킬 수 있다. 기존의 레이저 리플로우 공정에서는 일정한 출력의 레이저 빔을 솔더 볼이 부착된 기판에 조사한 후에 상승하는 기판의 온도를 센서를 이용하여 읽으면서 기판이 특정 온도에 도달하게 되는 경우 레이저 빔의 조사를 오프(off) 시키는 방법이 사용되었다. 그러나, 이러한 기존의 공정에서는 솔더링 공정에서 생성되는 납 증기와 플럭스(flux) 가스가 원할하게 외부로 배출되지 못하게 되면 공공(void)이 발생될 수 있으며, 이러한 공공이 발생된 부품을 사용하게 되면 부품과 이 부품을 포함하는 소자가 파손될 위험이 있다. Conventionally, a soldering process using heat has been used, but it has a problem that a size is large and a soldering process time is long. Therefore, in order to solve this problem, a reflow soldering process using laser heat has been recently developed. In the laser reflow soldering process, a small area of the solder ball can be melted by irradiating a laser beam to a narrow area of the substrate, and the process can be performed using less power than the method using heat. Then, the solder ball can be melted in a short time using the high energy of the laser beam. In a conventional laser reflow process, after irradiating a laser beam having a constant output to a substrate having a solder ball, the temperature of the rising substrate is read using a sensor, and when the substrate reaches a specific temperature, off) was used. However, in this conventional process, voids may be generated if lead vapor and flux gas generated in the soldering process can not be discharged smoothly to the outside. If such a pored component is used, And components containing these components may be damaged.

본 발명의 일 실시예는 레이저 빔의 조사에 의한 솔더링 공정에서 공공(void)이 발생되는 것을 방지하기 위한 레이저 리플로우 솔더링 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention provides a laser reflow soldering method for preventing a void from being generated in a soldering process by irradiation of a laser beam.

본 발명의 일 측면에 있어서, In one aspect of the present invention,

플럭스(flux) 및 솔더 볼(solder ball)이 마련된 기판에 레이저 빔을 조사하여 리플로우 솔더링 공정을 수행하는 방법에 있어서,A method of performing a reflow soldering process by irradiating a laser beam onto a substrate provided with a flux and a solder ball,

피드백(feedback)을 통해 시간에 따라 상기 기판에 조사되는 상기 레이저 빔의 출력을 조절하여 상기 기판의 온도 프로파일(temperature)를 제어함으로써 공공(void)의 발생을 방지하는 레이저 솔더링 방법이 제공된다.There is provided a laser soldering method for preventing the generation of voids by controlling the temperature of the substrate by regulating the output of the laser beam irradiated to the substrate over time through feedback.

상기 레이저 빔의 출력은 온도 측정 유닛에 의해 상기 기판의 온도를 측정하고, 제어부가 상기 온도 측정 유닛에 의해 측정된 온도를 이용하여 상기 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원을 시간에 따라 제어함으로써 조절될 수 있다. The output of the laser beam can be adjusted by measuring the temperature of the substrate by a temperature measuring unit and controlling the laser light source emitting the laser beam using the temperature measured by the temperature measuring unit with time have.

상기 레이저 솔더링 방법은, In the laser soldering method,

상기 솔더 볼이 마련된 상기 기판에 조사되는 상기 레이저 빔의 출력을 증대시켜 상기 기판을 상기 플럭스의 안정화 온도까지 가열하는 단계;Heating the substrate to a stabilization temperature of the flux by increasing an output of the laser beam irradiated on the substrate provided with the solder ball;

상기 레이저 빔의 출력을 조절하여 상기 기판을 일정 시간 동안 상기 플럭스의 안정화 온도로 유지시키는 단계;Adjusting the output of the laser beam to maintain the substrate at a stabilization temperature of the flux for a period of time;

상기 기판에 조사되는 상기 레이저 빔의 출력을 증대시켜 상기 기판을 솔더링 온도까지 가열하는 단계;Heating the substrate to a soldering temperature by increasing an output of the laser beam irradiated to the substrate;

상기 레이저 빔의 출력을 조절하여 상기 기판을 상기 솔더링 온도 이상의 온도로 일정시간 동안 유지시키는 단계; 및Adjusting an output of the laser beam to maintain the substrate at a temperature equal to or higher than the soldering temperature for a predetermined time; And

상기 레이저 빔의 출력을 일정 시간 동안 감소시키는 단계;를 포함할 수 있다. And reducing the output of the laser beam for a predetermined period of time.

상기 플럭스의 안정화 온도는 상기 플럭스의 증발 온도(sublimation temperature) 온도보다 낮을 수 있다. 예를 들면, 상기 플럭스의 안정화 온도는 대략 120℃~140℃ 정도가 될 수 있다. The stabilization temperature of the flux may be lower than the sublimation temperature of the flux. For example, the stabilization temperature of the flux may be about 120 ° C to about 140 ° C.

상기 기판은 예를 들면 대략 3초 ~ 7초 동안 상기 플럭스의 안정화 온도에서 유지될 수 있다. The substrate can be maintained at the stabilization temperature of the flux for, for example, about 3 seconds to 7 seconds.

상기 솔더링 온도는 대략 220℃ 이상이 될 수 있다. 상기 기판은 상기 솔더링 온도에서 예를 들면 대략 0.5초 ~ 1초 동안 유지될 수 있다. 그리고, 상기 레이저 빔의 출력은 0.5초 ~ 2초 동안 서서히 감소될 수 있다. The soldering temperature may be about 220 < 0 > C or higher. The substrate may be maintained at the soldering temperature for, for example, about 0.5 seconds to 1 second. The output of the laser beam may be gradually reduced for 0.5 seconds to 2 seconds.

본 발명의 적어도 일 실시예에 의하면, 피드백을 통해 레이저 빔의 출력을 시간에 따라 조절함으로써 솔더 볼이 부착된 기판의 온도를 시간에 따라 원하는 온도 프로파일을 가지도록 레이저 리플로우 솔더링 공정을 수행할 수 있으며, 그 결과 솔더링 공정 중에 솔더 볼 내에 공공이 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. According to at least one embodiment of the present invention, the laser reflow soldering process can be performed so that the temperature of the substrate to which the solder ball is attached has a desired temperature profile over time, And as a result, the occurrence of voids in the solder ball during the soldering process can be effectively prevented.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 레이저 리플로우 솔더링 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 레이저 리플로우 솔더링 방법을 설명하기 위한 플로우 차트(flow chart)이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 레이저 빔의 조사에 의한 솔더링 공정에서 솔더 볼이 마련된 기판의 온도 프로파일(temperature profile)을 시간에 따라 도시한 것이다.1 schematically illustrates a laser reflow soldering apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a flow chart for explaining a laser reflow soldering method according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a graph showing a temperature profile of a substrate on which a solder ball is provided in a soldering process by irradiation of a laser beam according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 또한, 소정의 물질층이 기판이나 다른 층에 존재한다고 설명될 때, 그 물질층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 존재할 수도 있고, 그 사이에 다른 제3의 층이 존재할 수도 있다. 그리고, 아래의 실시예에서 각 층을 이루는 물질은 예시적인 것이므로, 이외에 다른 물질이 사용될 수도 있다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments illustrated below are not intended to limit the scope of the invention, but rather are provided to illustrate the invention to those skilled in the art. In the drawings, like reference numerals refer to like elements, and the size and thickness of each element may be exaggerated for clarity of explanation. Further, when it is described that a certain material layer is present on a substrate or another layer, the material layer may be present directly on the substrate or another layer, and there may be another third layer in between. In addition, the materials constituting each layer in the following embodiments are illustrative, and other materials may be used.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 레이저 리플로우 솔더링 장치(100)를 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically illustrates a laser reflow soldering apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 레이저 리플로우 솔더링 장치(100)는 솔더 볼(solder ball, 50)이 마련된 기판(W)에 레이저 빔(L)을 조사하여 리플로우 솔더링 공정을 수행한다. 이러한 레이저 리플로우 솔더링 장치(100)는 레이저 광원(110), 온도 측정 유닛(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다. 한편, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 레이저 리플로우 솔더링 장치(100)는 플럭스 도포를 위한 플럭스 도포 유닛 및 솔더 볼 공급을 위한 솔더 공급 유닛을 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the laser reflow soldering apparatus 100 irradiates a laser beam L onto a substrate W provided with a solder ball 50 to perform a reflow soldering process. The laser reflow soldering apparatus 100 may include a laser light source 110, a temperature measurement unit 120, and a control unit 130. On the other hand, although not shown in the drawing, the laser reflow soldering apparatus 100 may further include a flux application unit for flux application and a solder supply unit for supplying the solder ball.

기판(W)으로는 예를 들면, 인쇄회로 기판(PCB; Printed Circuit Board)이 사용될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 기판(W) 상에는 플럭스(미도시)가 도포될 수 있으며, 이 플럭스는 그 위에 마련되는 솔더 볼(50)이 레이저 빔(L)의 조사에 의해 가열되어 용융된 경우에 산화되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이러한 플럭스는 플럭스 도포 유닛(미도시)에 의해 기판(W)에 도포될 수 있다. 그리고, 플럭스가 도포된 기판(W) 상에는 솔더 볼(50)이 마련될 수 있다. 이러한 솔더 볼(50)은 솔더 공급 유닛(미도시)에 의해 플럭스가 도포된 기판(W) 상에 부착될 수 있다. 솔더 볼(50)은 예를 들면, 납, 주석 등을 포함할 수 있다. As the substrate W, for example, a printed circuit board (PCB) may be used, but the present invention is not limited thereto. A flux (not shown) may be applied on the substrate W, and the flux is prevented from being oxidized when the solder ball 50 provided thereon is heated and melted by irradiation of the laser beam L . This flux can be applied to the substrate W by a flux application unit (not shown). A solder ball 50 may be provided on the substrate W to which the flux is applied. This solder ball 50 may be attached on the substrate W to which the flux is applied by a solder supply unit (not shown). The solder ball 50 may include, for example, lead, tin, and the like.

레이저 광원(110)은 솔더링 공정을 수행하기 위한 레이저 빔(L)을 출사시킬 수 있다. 이 레이저 빔(L)은 예를 들면 적외선 레이저 빔이 될 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 레이저 광원(110)으로부터 출사된 레이저 빔(L)은 솔더 볼(50)이 마련된 기판(W)에 조사된다. 한편, 레이저 광원(110)과 기판(W) 사이에는 레이저 광원(110)으로부터 출사되는 레이저 빔(L)을 소정 직경을 가지는 레이저 빔으로 변화시켜 솔더링 영역에 조사하는 렌즈(115)가 마련될 수 있다.The laser light source 110 may emit a laser beam L for performing a soldering process. The laser beam L may be, for example, an infrared laser beam, but is not limited thereto. The laser beam L emitted from the laser light source 110 is irradiated onto the substrate W provided with the solder ball 50. [ A lens 115 may be provided between the laser light source 110 and the substrate W for changing the laser beam L emitted from the laser light source 110 into a laser beam having a predetermined diameter and irradiating the laser beam onto the soldering region. have.

온도 측정 유닛(120)은 솔더링 공정 중에 솔더 볼(50)이 마련된 기판(W)의 온도를 실시간으로 측정하는 역할을 할 수 있다. 이러한 온도 측정 유닛(120)으로는 예를 들면, thermometer가 사용될 수 있다. 온도 측정 유닛(120)으로부터 측정된 온도는 제어부(130)에 입력된다. 제어부(130)는 피드백(feedback)을 통해 온도 측정 유닛(120)으로부터 입력된 온도를 이용하여 레이저 광원(110)으로부터 출사되는 레이저 빔(L)의 출력을 제어할 수 있다. The temperature measurement unit 120 may serve to measure the temperature of the substrate W provided with the solder ball 50 in real time during the soldering process. As this temperature measurement unit 120, for example, a thermometer can be used. The temperature measured from the temperature measurement unit 120 is input to the control unit 130. The control unit 130 can control the output of the laser beam L emitted from the laser light source 110 by using the temperature input from the temperature measurement unit 120 through feedback.

이와 같이, 본 실시예에 따른 레이저 리플로우 솔더링 장치(100)에서는 피드백을 통해 시간에 따라 솔더 볼(50)이 마련된 기판(W)에 조사되는 레이저 빔(L)의 출력을 실시간으로 조절하여 기판(W)의 온도 프로파일(temperature profile)을 제어할 수 있다. 후술하는 도 3에 도시된 바와 같은 온도 프로파일로 기판(W)의 온도를 제어하게 되면 레이저 빔(L)의 조사에 의한 솔더링 공정에서 공공(void)이 발생되는 것을 방지할 수 있다. As described above, in the laser reflow soldering apparatus 100 according to the present embodiment, the output of the laser beam L irradiated to the substrate W provided with the solder ball 50 with time is adjusted in real time through feedback, The temperature profile of the wafer W can be controlled. It is possible to prevent voids from being generated in the soldering process by irradiation of the laser beam L by controlling the temperature of the substrate W with a temperature profile as shown in FIG.

즉, 레이저 빔(L)의 조사에 의한 솔더링 공정에서 온도 측정 유닛(120)이 솔더 볼(50)이 마련된 기판(W)의 온도를 실시간으로 측정하고, 이렇게 측정된 온도를 이용하여 제어부(130)가 레이저 광원(110)을 제어하여 레이저 빔(L)의 출력을 시간에 따라 조절하여 후술하는 바와 같은 온도 프로파일을 형성함으로써 솔더링 공정 중에 공공이 발생되는 것을 방지할 수 있다. That is, in the soldering process by irradiation of the laser beam L, the temperature measuring unit 120 measures the temperature of the substrate W provided with the solder ball 50 in real time, Can control the laser light source 110 to adjust the output of the laser beam L with time to form a temperature profile as described below, thereby preventing the generation of pores during the soldering process.

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 레이저 리플로우 솔더링 방법을 설명하기 위한 플로우 차트(flow chart)이다.2 is a flow chart for explaining a laser reflow soldering method according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 먼저 파워 스테이션(power station)에서 레이저 빔을 생성한다(210). 이러한 파워 스테이션으로부터 생성된 레이저 빔은 이후의 공정에서 레이저 광원(110)을 통해 출사되어 솔더 볼(50)이 마련된 기판(W)에 조사될 수 있다. 파워 스테이션에서 생성된 레이저 빔은 예를 들면, 적외선 레이저 빔이 될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이어서, 파워 스테이션으로부터 생성된 레이저 빔을 비전 카메라(vision camera)를 통해 확인한다(220). Referring to FIG. 2, a laser beam is first generated at a power station (210). The laser beam generated from the power station may be emitted through the laser light source 110 in a subsequent process and irradiated onto the substrate W provided with the solder ball 50. [ The laser beam generated at the power station may be, for example, an infrared laser beam. However, the present invention is not limited thereto. Next, the laser beam generated from the power station is confirmed through a vision camera (220).

이어서, 기판(W)에 플럭스를 도포한다. 여기서, 기판(W)으로는 예를 들면, 인쇄회로 기판(PCB)이 사용될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 이 플럭스는 플럭스 도포 유닛(미도시)에 의해 기판(W) 상에 도포될 수 있다. 다음으로, 플럭스가 도포된 기판(W) 상에 솔더 볼(50)을 부착한다. 여기서, 솔더 볼(50)은 예를 들면, 납, 주석 등을 포함할 수 있다. 이러한 솔더 볼(50)은 솔더 공급 유닛(미도시)에 의해 기판(W) 상에 부착될 수 있다. Subsequently, flux is applied to the substrate W. Here, as the substrate W, for example, a printed circuit board (PCB) can be used, but the present invention is not limited thereto. This flux can be applied onto the substrate W by a flux application unit (not shown). Next, the solder ball 50 is attached on the substrate W to which the flux is applied. Here, the solder ball 50 may include, for example, lead, tin, and the like. This solder ball 50 may be attached on the substrate W by a solder supply unit (not shown).

이어서, 파워 스테이션에서 생성되어 레이저 광원(110)으로부터 출사되는 레이저 빔(L)이 플럭스 및 솔더 볼(50)이 마련된 기판(W)에 조사된다. 이후에는 레이저 빔(L)의 조사에 의한 솔더링 공정이 수행된다. Then, a laser beam L generated in the power station and emitted from the laser light source 110 is irradiated onto the substrate W provided with the flux and the solder ball 50. Thereafter, a soldering process by irradiation of the laser beam L is performed.

이하에서는 레이저 빔(L)의 조사에 의한 솔더링 공정에서 공공의 발생을 방지할 수 있는 온도 프로파일에 대해서 상세히 설명한다. Hereinafter, the temperature profile that can prevent the occurrence of pores in the soldering process by irradiation of the laser beam L will be described in detail.

도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 레이저 빔의 조사에 의한 솔더링 공정에서 솔더 볼이 마련된 기판의 온도 프로파일(temperature profile)을 시간에 따라 도시한 것이다.3 is a graph showing a temperature profile of a substrate on which a solder ball is provided in a soldering process by irradiation of a laser beam according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 레이저 리플로우 솔더링 방법은 플럭스및 솔더 볼(50)이 마련된 기판(W)에 조사되는 레이저 빔(L)의 출력을 증대시켜 기판(W)을 플럭스의 안정화 온도까지 가열하는 단계(S1)와, 레이저 빔(L)의 출력을 조절하여 기판(W)을 일정 시간 동안 플럭스의 안정화 온도로 유지시키는 단계(S2)와, 기판(W)에 조사되는 레이저 빔(L)의 출력을 증대시켜 기판(W)을 솔더링 온도까지 가열하는 단계와, 레이저 빔(L)의 출력을 조절하여 기판(W)을 솔더링 온도 이상의 온도로 일정시간 동안 유지시키는 단계와, 레이저 빔(L)의 출력을 일정 시간 동안 감소시키는 단계를 포함한다. 3, the laser reflow soldering method according to the present embodiment increases the output of the laser beam L irradiated onto the substrate W provided with the flux and solder balls 50, A step S2 of heating the substrate W to a stabilization temperature and adjusting the output of the laser beam L to maintain the substrate W at a stabilization temperature of the flux for a predetermined time; Heating the substrate W to a soldering temperature by increasing the output of the beam L and adjusting the output of the laser beam L to maintain the substrate W at a temperature equal to or higher than the soldering temperature for a predetermined time, And reducing the output of the laser beam L for a predetermined time.

이러한 레이저 빔(L)의 조사에 의한 솔더링 공정을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. The soldering process by irradiation of the laser beam L will be described in more detail as follows.

먼저, 레이저 광원(110)으로부터 플럭스 및 솔더 볼(50)이 마련된 기판(W)에 레이저 빔(L)을 일정 시간(t1)동안 조사한다. 이 과정에서, 레이저 빔(L)은 예를 들면 대략 4W ~ 6W 정도의 출력을 가질 수 있으며 이에 따라 플럭스 및 솔더 볼(50)이 마련된 기판(W)은 플럭스의 안정화 온도까지 가열될 수 있다. 여기서, 플럭스의 안정화 온도는 플럭스의 증발 온도(sublimation temperature, T1) 보다 약간 낮을 수 있다. 예를 들면, 플럭스의 증발 온도(T1)는 대략 150℃ 정도가 될 수 있으며, 이 경우 플럭스의 안정화 온도는 대략 120℃ ~ 140℃ 정도가 될 수 있다. 하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.First, the laser beam L is irradiated to the substrate W provided with the flux and the solder ball 50 from the laser light source 110 for a predetermined time t1. In this process, the laser beam L may have an output of, for example, approximately 4W to 6W, so that the substrate W provided with the flux and solder balls 50 can be heated to the stabilization temperature of the flux. Here, the stabilization temperature of the flux may be slightly lower than the sublimation temperature (T1) of the flux. For example, the evaporation temperature (T1) of the flux may be approximately 150 ° C, and in this case, the stabilization temperature of the flux may be approximately 120 ° C to 140 ° C. However, the present invention is not limited thereto.

이어서, 레이저 빔(L)의 출력을 조절함으로써 플럭스 및 솔더 볼(50)이 마련된 기판(W)을 플럭스의 안정화 온도로 일정 시간(t2) 동안 유지시킨다. 이 과정에서, 레이저 빔(L)의 출력은 피드백(feedback)을 통해 제어부(130)에 의해 조절될 수 있다. 구체적으로, 이 과정에서는 온도 측정 유닛(120)이 레이저 빔(L)이 조사되고 있는 기판(W)의 온도를 측정하게 되고, 이렇게 측정된 온도는 제어부(130)에 입력된다. 그리고, 제어부(130)는 온도 측정 유닛(120)에 의해 측정된 온도와 미리 설정된 온도(예를 들면, 플럭스의 안정화 온도)를 비교하여 기판(W)이 설정된 온도로 일정하게 유지될 수 있도록 레이저 광원(110)을 제어하여 레이저 빔(L)의 출력을 조절하게 된다. Then, the output of the laser beam L is adjusted to maintain the substrate W provided with the flux and the solder ball 50 at the stabilization temperature of the flux for a predetermined time t2. In this process, the output of the laser beam L can be adjusted by the control unit 130 through feedback. Specifically, in this process, the temperature measuring unit 120 measures the temperature of the substrate W irradiated with the laser beam L, and the measured temperature is input to the control unit 130. The control unit 130 compares the temperature measured by the temperature measurement unit 120 with a preset temperature (for example, a stabilization temperature of the flux) to adjust the temperature of the substrate W And the output of the laser beam L is controlled by controlling the light source 110.

본 실시예에서, 기판(W)이 플럭스의 안정화 온도로 유지되는 시간(t2)은 비교적 길 수 있다. 예를 들면, 기판(W)이 플럭스의 안정화 온도로 유지되는 시간(t2)은 대략 3초 ~ 7초 정도가 될 수 있다. 이와 같이, 기판(W)을 플럭스의 안정화 온도로 긴 시간 동안 유지하게 되면 솔더링 공정에서 솔더 볼(50) 내부에 공공(void)이 발생되는 것을 줄여줄 수 있다. In this embodiment, the time t2 at which the substrate W is maintained at the stabilization temperature of the flux can be relatively long. For example, the time t2 during which the substrate W is maintained at the stabilization temperature of the flux may be about 3 to 7 seconds. As described above, if the substrate W is maintained at the stabilization temperature of the flux for a long time, the generation of voids in the solder ball 50 in the soldering process can be reduced.

다음으로, 레이저 빔(L)의 출력을 증대시킨 다음, 이 출력이 증대된 레이저 빔(L)을 기판(W)에 일정 시간(t3) 동안 조사한다. 이 과정에서, 레이저 빔(L)은 예를 들면 대략 8W ~ 12W 정도의 출력을 가질 수 있으며 이에 따라 솔더 볼(50)이 부착된 기판(W)은 솔더링 온도(T2)까지 가열될 수 있다. 솔더링 온도(T2)는 예를 들면, 대략 220℃ 정도가 될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. Next, after the output of the laser beam L is increased, the output of the laser beam L is irradiated to the substrate W for a predetermined time t3. In this process, the laser beam L may have an output of about 8W to 12W, for example, so that the substrate W to which the solder ball 50 is attached can be heated up to the soldering temperature T2. The soldering temperature T2 may be, for example, about 220 deg. C, but is not limited thereto.

이 과정에서도 피드백을 통해 시간에 따른 기판(W)의 온도 변화가 제어될 수 있다. 즉, 고출력의 레이저 빔(L)이 기판(W)에 조사되는 과정에서 온도 측정 유닛(120)이 시간에 따라 기판(W)의 온도를 측정하게 되고, 제어부(130)는 온도 측정 유닛(120)으로부터 측정된 온도를 시간에 따라 설정된 온도와 비교한다. 이어서, 제어부(130)는 기판(W)의 온도가 설정된 온도와 일치하도록 레이저 광원(110)을 제어하여 레이저 빔(L)의 출력을 조절함으로써 기판(W)이 시간에 따라 원하는 온도 변화를 가지고 가열될 수 있다. In this process, the temperature change of the substrate W with respect to time can be controlled through feedback. That is, the temperature measuring unit 120 measures the temperature of the substrate W with time in the process of irradiating the substrate W with the high power laser beam L, and the controller 130 controls the temperature measuring unit 120 ) Is compared with the temperature set in accordance with time. The controller 130 controls the laser light source 110 so that the temperature of the substrate W coincides with the set temperature so that the substrate W has a desired temperature change with time Can be heated.

이어서, 기판(W)의 온도를 일정 시간 동안 솔더링 온도(T2) 이상의 온도로 유지함으로써 솔더 볼(50)을 용융시키게 된다. 이 과정에서, 공공이 발생되는 것을 방지하기 위해 출력이 조절된 레이저 빔(L)을 일정 시간(t4) 동안 기판(W)에 조사할 수 있다. 여기서, 레이저 빔(L)의 출력 조절은 피드백을 통해 제어부(130)에 의해 이루어질 수 있다. Then, the temperature of the substrate W is maintained at a temperature equal to or higher than the soldering temperature T2 for a certain period of time, thereby melting the solder ball 50. [ In this process, the laser beam L whose output is adjusted can be irradiated to the substrate W for a predetermined time t4 in order to prevent the generation of the vacancy. Here, the output control of the laser beam L may be performed by the control unit 130 through feedback.

구체적으로, 온도 측정 유닛(120)이 기판(W)의 온도를 측정하고, 제어부(130)는 온도 측정 유닛(120)으로부터 측정된 온도를 설정된 온도(예를 들면, 솔더링 온도(T2) 이상의 온도)와 비교한다. 이어서, 제어부(130)는 기판(W)의 온도가 일정 시간(t4) 동안 설정된 온도 이상의 온도로 유지될 수 있도록 레이저 광원(110)으로부터 출사되는 레이저 빔(L)의 출력을 조절하게 된다. 여기서, 기판(W)의 온도가 솔더링 온도(T2) 이상의 온도로 유지되는 시간(t4)은 예를 들면 대략 0.5초 ~ 1초 정도가 될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.More specifically, the temperature measuring unit 120 measures the temperature of the substrate W, and the controller 130 controls the temperature measured by the temperature measuring unit 120 to a predetermined temperature (for example, a temperature equal to or higher than the soldering temperature T2) ). The control unit 130 controls the output of the laser beam L emitted from the laser light source 110 so that the temperature of the substrate W can be maintained at a temperature equal to or higher than a predetermined temperature for a predetermined time t4. Here, the time t4 at which the temperature of the substrate W is maintained at the temperature equal to or higher than the soldering temperature T2 may be, for example, about 0.5 sec to 1 sec, but is not limited thereto.

다음으로, 레이저 빔(L)의 출력을 감소시키면서 일정 시간(t5) 동안 기판(W)에 조사하여 기판(W)을 서서히 냉각시킨다. 이와 같이, 기판(W)이 비교적 긴 시간에 걸쳐 서서히 냉각됨으로써 용융되었던 솔더 볼(50) 내부에 공공이 발생되는 것을 효과적으로 줄여줄 수 있다. 이 과정에서 출력이 감소된 레이저 빔(L)이 기판(W)에 조사되는 시간(t5)은 예를 들면, 대략 0.5초 ~ 2초 정도가 될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Next, the substrate W is gradually cooled by irradiating the substrate W for a predetermined time t5 while reducing the output of the laser beam L. [ As described above, the substrate W is cooled gradually over a relatively long period of time, thereby effectively reducing the occurrence of voids in the solder ball 50 that has been melted. The time t5 during which the laser beam L whose output is reduced in this process is irradiated onto the substrate W may be, for example, about 0.5 second to about 2 seconds, but is not limited thereto.

이 과정에서도 피드백을 통해 시간에 따른 기판(W)의 온도 변화가 제어될 수 있다. 즉, 레이저 빔(L)의 출력을 감소시켜 기판(W)에 조사하는 과정에서 온도 측정 유닛(120)이 시간에 따라 기판(W)의 온도를 측정하게 되고, 제어부(130)는 온도 측정 유닛(120)으로부터 측정된 온도를 시간에 따라 설정된 온도와 비교한다. 이어서, 제어부(130)는 기판(W)의 온도가 설정된 온도와 일치하도록 레이저 광원(110)을 제어하여 레이저 빔(L)의 출력을 조절, 즉 감소시킴으로써 기판(W)이 시간에 따라 원하는 온도 변화를 가지고 서서히 냉각될 수 있다.In this process, the temperature change of the substrate W with respect to time can be controlled through feedback. That is, in a process of reducing the output of the laser beam L and irradiating the substrate W with the laser beam L, the temperature measuring unit 120 measures the temperature of the substrate W with time, And compares the measured temperature from the temperature sensor 120 with the temperature set in time. The control unit 130 controls the laser light source 110 so that the temperature of the substrate W coincides with the set temperature so that the substrate W can be controlled to a desired temperature It can be cooled gradually with change.

이상에서 살펴본 바와 같이, 레이저 빔(L)의 조사에 의한 솔더링 공정에서 피드백을 통해 레이저 빔(L)의 출력을 시간에 따라 조절함으로써 플럭스 및 솔더 볼(50)이 마련된 기판(W)이 시간에 따라 도 3에 도시된 바와 같은 온도 프로파일을 가지도록 레이저 리플로우 솔더링 공정을 수행할 수 있으며, 그 결과 레이저 빔(L)의 조사에 의한 솔더링 공정 중에 솔더 볼(50) 내에 공공이 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. As described above, since the output of the laser beam L is controlled with time in the soldering process by the irradiation of the laser beam L, the substrate W provided with the flux and the solder ball 50 can be controlled in time The laser reflow soldering process can be performed so as to have a temperature profile as shown in FIG. 3, and as a result, it is possible to effectively prevent the occurrence of voids in the solder ball 50 during the soldering process by irradiation of the laser beam L .

이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims.

50.. 솔더 볼
100.. 레이저 리플로우 솔더링 장치
110.. 레이저 광원
115.. 렌즈
120.. 온도 측정 유닛
130.. 제어부
S.. 기판
L.. 레이저 빔50 .. Solder Ball
100 .. Laser Reflow Soldering Device
110 .. Laser light source
115 .. Lens
120 .. Temperature measurement unit
130. Control unit
S .. Substrate
L .. laser beam

Claims (9)

플럭스(flux) 및 솔더 볼(solder ball)이 마련된 기판에 레이저 빔을 조사하여 리플로우 솔더링 공정을 수행하는 방법에 있어서,
피드백(feedback)을 통해 시간에 따라 상기 기판에 조사되는 상기 레이저 빔의 출력을 조절하여 상기 기판의 온도 프로파일(temperature profile)를 제어함으로써 공공(void)의 발생을 방지하는 것으로,
상기 솔더 볼이 마련된 상기 기판에 조사되는 상기 레이저 빔의 출력을 증대시켜 상기 기판을 상기 플럭스의 증발 온도(sublimation temperature) 온도보다 낮은 상기 플럭스의 안정화 온도까지 가열하는 단계;
상기 레이저 빔의 출력을 조절하여 상기 기판을 일정 시간 동안 상기 플럭스의 안정화 온도로 유지시키는 단계;
상기 기판에 조사되는 상기 레이저 빔의 출력을 증대시켜 상기 기판을 솔더링 온도까지 가열하는 단계;
상기 레이저 빔의 출력을 조절하여 상기 기판을 상기 솔더링 온도 이상의 온도로 일정시간 동안 유지시키는 단계; 및
상기 레이저 빔의 출력을 일정 시간 동안 감소시키는 단계;를 포함하고,
상기 기판을 상기 플럭스의 안정화 온도로 유지시키는 시간은 상기 기판을 상기 솔더링 온도 이상의 온도로 유지시키는 시간보다 큰 레이저 리플로우 솔더링 방법.A method of performing a reflow soldering process by irradiating a laser beam onto a substrate provided with a flux and a solder ball,
And controlling the temperature profile of the substrate by controlling an output of the laser beam irradiated to the substrate with respect to time through feedback to prevent generation of voids,
Heating the substrate to a stabilization temperature of the flux that is lower than a sublimation temperature of the flux by increasing an output of the laser beam irradiated on the substrate on which the solder ball is provided;
Adjusting the output of the laser beam to maintain the substrate at a stabilization temperature of the flux for a period of time;
Heating the substrate to a soldering temperature by increasing an output of the laser beam irradiated to the substrate;
Adjusting an output of the laser beam to maintain the substrate at a temperature equal to or higher than the soldering temperature for a predetermined time; And
And reducing an output of the laser beam for a predetermined time,
Wherein the time to maintain the substrate at the stabilization temperature of the flux is greater than the time to maintain the substrate at a temperature above the soldering temperature. 제 1 항에 있어서,
상기 레이저 빔의 출력은 온도 측정 유닛에 의해 상기 기판의 온도를 측정하고, 제어부가 상기 온도 측정 유닛에 의해 측정된 온도를 이용하여 상기 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원을 시간에 따라 제어함으로써 조절되는 레이저 리플로우 솔더링 방법.The method according to claim 1,
Wherein the output of the laser beam is measured by a temperature measuring unit and the control unit controls the laser beam emitted by the temperature measuring unit to emit the laser beam, Reflow soldering method. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 플럭스의 안정화 온도는 120℃~140℃인 레이저 리플로우 솔더링 방법.The method according to claim 1,
Wherein the stabilization temperature of the flux is 120 ° C to 140 ° C. 제 1 항에 있어서,
상기 기판은 3초 ~ 7초 동안 상기 플럭스의 안정화 온도에서 유지되는 레이저 리플로우 솔더링 방법. The method according to claim 1,
Wherein the substrate is held at a stabilization temperature of the flux for 3 seconds to 7 seconds. 제 6 항에 있어서,
상기 솔더링 온도는 220℃ 이상인 레이저 리플로우 솔더링 방법.The method according to claim 6,
Wherein the soldering temperature is 220 DEG C or higher. 제 7 항에 있어서,
상기 기판은 상기 솔더링 온도에서 0.5초 ~ 1초 동안 유지되는 레이저 리플로우 솔더링 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the substrate is maintained at the soldering temperature for 0.5 seconds to 1 second. 제 8 항에 있어서,
상기 레이저 빔의 출력은 0.5초 ~ 2초 동안 서서히 감소되는 레이저 리플로우 솔더링 방법. 9. The method of claim 8,
Wherein an output of the laser beam is gradually reduced for 0.5 seconds to 2 seconds.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011222568A (en) * 2010-04-02 2011-11-04 Olympus Corp Solder layer forming method and method and device for connecting wiring board

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