KR102228803B1 - 레이저 조사와 가압 동시기능을 갖는 레이저 장치와 내열성 테이프를 이용한 반도체칩 제거 및 부착방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 조사와 가압 동시기능을 갖는 레이저 장치와 내열성 테이프를 이용한 반도체칩 제거 및 부착방법에 관한 것으로서, 전자기판에 설치된 다수의 소자 중 일부를 제거 및 교체하고자 할 시, 레이저가 투과가능하면서 내열성 및 접착성을 가지는 내열 테이프를 통해 해당 소자만을 탈착할 수 있도록 하여, 주변 소자에 영향을 주지않도록 하며, 레이저 장치는 레이저 조사와 함께 가압장치로의 역할을 동시에 수행하고, 소자가 설치되는 전자기판은 히팅 스테이지에 의해 가열되어 사용되는 레이저를 저출력으로 사용이 가능토록 한 레이저 조사와 가압 동시기능을 갖는 레이저 장치와 내열성 테이프를 이용한 반도체칩 제거 및 부착방법에 관한 것이다.

Description

레이저 조사와 가압 동시기능을 갖는 레이저 장치와 내열성 테이프를 이용한 반도체칩 제거 및 부착방법{Remove and attach semiconductor Devices using to lasers and adhesion film process}

본 발명은 전자기판의 소자를 주변에 영향을 주지않으면서 탈착하는 공정을 연속적으로 수행할 수 있도록 하는 방법에 관한 것이다.

각종 전자 기판(Electronic device substrate)에는 다양한 소자(device)자가 초소형의 크기로 사전설정간격을 유지하며 접착되어 있는 형태를 가진다.

이에, 기존에는 이러한 소자를 전자기판에서 탈착하기 위해, 진공 흡착 또는 기구적으로 전자 기판의 소자를 제거 또는 본딩하는 방법을 사용하였다.

하지만, 이러한 기존의 방법은 제거 및 교체대상이 되는 소자를 탈착시, 전자 기판(Electronic device substrate) 상면에 위치된 탈착 대상 소자의 주변의 또 다른 소자(device)에 까지도 열 손상을 가하게 되는 등 칩 제거가 불가능한 경우가 많았다.

또한, 접합제를 이용한 소자의 탈부착시에는 가접합 및 본접합이라는 2번의 공정을 별도로 진행하면서 접착시켜야 했기 때문에, 신속한 공정처리가 불가능하고 공정시간이 증가되는 문제가 있었다.

이에, 이러한 기존의 문제없이, 전자 기판의 다양한 소자를, 주변의 다른 소자에 영향을 주지않으면서, 신속하고 손쉽게 탈착하여 Rework 공정을 진행할 수 있도록 하는 방법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 공개특허공보 특2001-0064618호(2001.07.09.공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전자 기판(Electronic device substrate)위의 소자(device) 간격에 따라, 제거대상 소자를 제거 및 부착시, 주변의 다른 소자(device)에 영향을 주지 않으면서 Rework 공정을 용이하게 진행할 수 있도록 하기 위한 레이저 조사와 가압 동시기능을 갖는 레이저 장치와 내열성 테이프를 이용한 반도체칩 제거 및 부착방법에 관한 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서,

상면에 다수의 기판소자(20)가 부착된 전자기판(10)에서, 제거대상 기판소자(21)에 레이저 장치(30)의 레이저(31)가 조사되어, 전자기판(10)에 부착된 제거대상 기판소자(21)의 접착부분이 용융되는 단계(S30);

레이저(31) 조사중인 레이저 장치(30)에 의해서, 제거대상 기판소자(21)에 내열성 테이프(50)가 가압부착되는 단계(S40);

레이저(31) 조사가 중단되고, 레이저 장치(30)의 위치가 원상복귀되면서, 제거대상 기판소자(21)가 전자기판(10)에서 탈거되는 단계(S50); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 레이저가 투과가능한 투명 계열의 내열성 테이프를 이용하여, 착탈을 위한 소자(device)에 열전달과 동시에 소자를 제거 또는 부착 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 소자크기에 제약없이, 소자 제거 및 부착 뿐 아니라 소자를 내열성 테이프에 부착하여, 물류 이송 기능(공급/배출)으로 사용이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 레이저 장치(Tool & Stage)에 히팅 디바이스(Heating)를 결합하여, 낮은 출력(Power)의 Laser 사용이 가능토록 한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 S10단계(히팅 스테이지 가열)를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 S20, S30단계(내열성 테이프 배치 및 레이져 조사)를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 S40단계(내열성 테이프에 제거대상 기판소자 부착)를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 S50단계(제거대상 기판소자 탈거)를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 S60단계(교체용 기판소자 준비)를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 S70단계(교체용 기판소자에 접착제 스탬핑)를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 S80단계(히팅 스테이지 가열)를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 S90단계(교체용 기판소자 접착)를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 S100단계(제거대상 기판소자 배출 및 작업완료)를 나타낸 도면.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도하지 않는다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징으로 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 조사와 가압 동시기능을 갖는 레이저 장치와 내열성 테이프를 이용한 반도체칩 제거 및 부착방법을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 레이저 조사와 가압 동시기능을 갖는 레이저 장치와 내열성 테이프를 이용한 반도체칩 제거 및 부착방법은 하기와 같다.

1. 상면에 다수의 기판소자(20)(Device)가 부착된 전자기판(10)(Electronic device substrate)이 히팅 스테이지(40)(Heating Stage)에 의해 가열되는 단계(S10);

후술될 S30 단계를 통한 레이저(31)의 열을 이용하기 전, 다수의 기판소자(20) 및 제거대상 기판소자(21)가 위치되는 전자기판(10)을 히팅 스테이지(40) 상부에 위치되도록 하여, 사전 가열하는 단계이다.

후술될 S20단계 또는 S30단계 이전처럼, 레이저(31)가 조사되기 전 단계에 시행되는 단계이다.

이러한 상기 히팅 스테이지(40)는 후술될 레이저 장치(30)와 하이브리드로 사용되어 열을 제공하되, 상기 기판소자(20)의 접착면이 녹지않을 온도의 열을 제공함으로서, 제거대상 기판소자(21) 주변의 기판소자(20)에 열손상을 발생시키지 않는 출력의 레이저(31) 사용이 가능토록 하는 것이다.

2. 상면에 다수의 기판소자(20)가 부착된 전자기판(10)의 상부에 내열성 테이프(50)(adhesion film)가 설치되는 단계(S20): 전자기판(10)과 레이저 장치(30)의 상이에 내열성 테이프(50)가 수평으로 설치되도록 하는 단계로서, 이러한 내열성 테이프(50)는 공급롤(Supply) 및 회수롤(Rewind)에 의해 일방향으로 사전설정간격에 맞춰 이동되며, 항시 평평한 수평상태가 유지될 수 있도록 한 것이다.

본 발명에 사용되는 내열성 테이프(50)는, 레이저(31)가 투과되는 투과성, 조사되는 사전설정온도의 레이저(31) 열에 녹지않는 내열성, 기판소자(20)가 접착될 수 있는 접착성을 가지도록 한다.

3. 레이저 장치(30)의 레이저(31)가 내열성 테이프(50)를 투과하면서 제거대상 기판소자(21)에 조사되어, 전자기판(10)에 부착된 제거대상 기판소자(21)의 접착부분이 용융되는 단계(S30): 사용자의 실시예에 따라, 레이저 장치(30)는 승, 하강가능하게 설치되고, 내열성 테이프(50)는 레이저 장치(30)의 하단에 대응위치되어 일방향으로 권취되도록 설치되도록 하며, 또한, 전자기판(10)이 올려진 히팅 스테이지(40) 및 후술될 교체용 기판소자(61) 저면에 접착제(71)를 스탬핑시 사용되는 프린트 플레이트(70)(Pring Plate) 및 교체용 기판소자(61)를 공급하기 위한 트레이(60)(Tray) 는 스테이지를 별도의 각종 이동장치(컨베이어 등)를 통해 레이저 장치(30)와 내열성 테이프(50) 하단에 대응되도록 이동될 수 있도록 설치되어야 함은 당연할 것이다.

상기 S30단계에서는 레이저(31)가 내열성 테이프(50)에 투과되어, 제거대상이 되는 기판소자(20)에서, 전자기판(10)에 부착된 접착부분이 용융(용융될때까지의 레이저(31) 온도 및 시간은 사전에 다양하게 설정될 수 있음이다.)되도록 하는 단계이다.

4. 레이저(31) 조사중인 레이저 장치(30)가 하강되면서 제거대상 기판소자(21)에 내열성 테이프(50)가 가압부착되는 단계(S40): S30단계를 거치며 전자기판(10)에 부착된 제거대상 기판소자(21)의 접착부분이 용융되면, 레이저 장치(30)가 하강을 하도록 하는 단계이다.

이러한 레이저 장치(30)의 최하단에는 레이저(31)가 조사되는 부분에 맞춰, 기판소자(20)를 가압하면서, 내부로 레이저 장치(30)의 레이저(31)가 관통되는 가압툴(32)을 구비하는데, 이러한 가압툴(32)은 상기 레이저 장치(30)의 하단에 돌출형성되고, 하단을 향해 폭이 점차 좁아지는 형상을 가지되, 기판소자(20)와의 접촉되는 하단면은 기판소자(20)의 크기와 대응되는 크기로 형성되며, 상기 가압툴(32)은 기판소자(20)의 크기에 맞춰 대응되는 크기로 교체가능하도록 한다.

5. 레이저(31) 조사가 중단되고, 상기 레이저 장치(30)의 위치가 원상복귀되면서, 제거대상 기판소자(21)가 전자기판(10)에서 탈거되는 단계(S50): S40단계를 사전설정시간 지속한 후 레이저(31) 조사를 중단하고 레이저 장치(30)를 상승시키는 단계이다.

이로서, 히팅 스테이지(40) 및 레이저 장치(30)의 열에 의해 전자기판(10)에 부착되었던 제거대상 기판소자(21) 상면이 내열성 테이프(50) 저면에 부착된 상태로 전자기판(10)에서 떼어져 나오게 되는 것이다.

이러한 S10 ~ 50단계까지가 기판소자(20)의 제거단계가 될 수 있는 것이며,

하기의 S60 ~ S100단계까지는 기판소자(20)의 부착단계가 될 수 있음이다.

6. 내열성 테이프(50)가 일방향으로 권취 후, 레이저(31) 조사가 중단된 레이저 장치(30)가 하강되면서, 내열성 테이프(50)에 교체용 기판소자(61)를 부착시킨 후 상승되는 단계(S60): S50단계를 통해 제거대상 기판소자(21)가 제거되었으면, 빈 공간이 된 제거대상 기판소자(21) 위치에 새로운 교체용 기판소자(61)를 부착시켜야 한다.

이에, 제거대상 기판소자(21)가 붙어있는 내열성 테이프(50)를 일방향으로 일정길이 권취시켜, 레이저 장치(30)의 하단에 새로운 내열성 테이프(50) 부분이 위치되도록 한 후, 트레이(60)에 위치된 다수의 교체용 기판소자(61) 중 하나를 향해 레이저 장치(30)가 내열성 테이프(50)를 누르며 하강후 다시 상승하는 작동을 한다.

이로써, 상기 내열성 테이프(50)에는 교체용 기판소자(61)가 부착된 상태가 된다.

7. 상기 내열성 테이프(50)에 부착된 교체용 기판소자(61) 저면에 접착제(71)를 스탬핑시킨 후 상승되는 단계(S70): S60단계를 통해 내열성 테이프(50)에 교체용 기판소자(61)를 부착하였다면, S70단계에서는 레이저 장치(30)가 교체용 기판소자(61)가 붙어있는 내열성 테이프 부분을 프린트 플레이트(70) 상면측으로 눌러, 교체용 기판소자(61) 저면에 프린트 플레이트(70)에 형성해 놓은 접착제(71)(Solder Paste)가 뭍혀지도록 하는 것이다.

8. 상기 제거대상 기판소자(21)가 제거된 전자기판(10)이 히팅 스테이지(40)에 의해 가열되는 단계(S80): 새롭게 교체될 교체용 기판소자(61)의 용이한 부착을 위해, 제거대상 기판소자(21)가 제거된 전자기판(10)이 히팅 스테이지(40)에 의해 사전가열되도록 한 것이다.

이러한, S80단계에서는 히팅 스테이지(40)는, 전술된 S20단계와 마찬가지로, 교체용 기판소자(61)를 부착하기 위한 레이저 장치(30)와 하이브리드로 사용되어 열을 제공하되, 상기 기판소자(20)의 접착면이 녹지않을 온도의 열을 제공함으로서, 제거대상 기판소자(21) 주변의 기판소자(20)에 열손상을 발생시키지 않는 출력의 레이저(31) 사용이 가능토록 하는 것이다.

9. 상기 제거대상 기판소자(21)가 제거된 위치로 교체용 기판소자(61)가 위치되도록 레이저 장치(30)가 하강 후, 가압과 함께 레이저 장치(30)의 레이저(31)가 조사되어, 교체용 기판소자(61)가 접착되는 단계(S90): S80단계를 거친 후, 접착제(71)가 뭍혀진 교체용 기판소자(61)를 제거대상 기판소자(21)가 제거된 위치로 하강시키는 단계이다.

이때, 레이저 장치(30)는 교체용 기판소자(61)를 가압과 함께 레이저 장치(30)의 레이저(31)가 조사되며 접착될 수 있도록 한다.

10. 상기 레이저 장치(30)가 가압하고 있는 상태에서, 레이저(31) 조사를 중단하여 쿨링시킨 후 상승되는 단계(S100): S90단계를 사전설정온도와 시간 지속한 후, 레이저 장치(30)가 가압을 계속하고 있는 상태에서, 레이저(31) 조사는 중단시켜 일정시간 쿨링시켜 접착을 고정시키는 단계이다.

모든 단계가 완료되면, 레이저 장치(30)는 상승하고 교체용 기판소자(61)는 사용되어 제거대상 기판소자(21)만 부착되어 있는 내열성 테이프(50)는 일정방향으로 권취된다.(제거대상 기판소자(21)는 배출처리된다.) 이러한 작업은 S10 ~ S100까지 순차적으로 반복진행된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

10: 전자기판 20: 기판소자
21: 제거대상 기판소자 30: 레이저 장치
31: 레이저 32: 가압툴
40: 히팅 플레이트 50: 내열성 테이프
60: 트레이 61: 교체용 기판소자
70: 프린트 플레이트 71: 접착제

Claims (7)

1. 전자기판(10)이 히팅 스테이지(40)에 의해 가열되는 단계(S10);
   상면에 다수의 기판소자(20)가 부착된 전자기판(10)의 상부에 내열성 테이프(50)가 설치되는 단계(S20);
   레이저 장치(30)의 레이저(31)가 내열성 테이프(50)를 투과하면서 제거대상 기판소자(21)에 조사되어, 전자기판(10)에 부착된 제거대상 기판소자(21)의 접착부분이 용융되는 단계(S30);
   레이저(31) 조사중인 레이저 장치(30)가 하강되면서 제거대상 기판소자(21)에 내열성 테이프(50)가 가압부착되는 단계(S40);
   레이저(31) 조사가 중단되고, 상기 레이저 장치(30)의 위치가 원상복귀되면서, 제거대상 기판소자(21)가 전자기판(10)에서 탈거되는 단계(S50);
   내열성 테이프(50)가 일방향으로 권취 후, 레이저(31) 조사가 중단된 레이저 장치(30)가 하강되면서, 내열성 테이프(50)에 교체용 기판소자(61)를 부착시킨 후 상승되는 단계(S60);
   상기 내열성 테이프(50)에 부착된 교체용 기판소자(61) 저면에 접착제(71)를 스탬핑시킨 후 상승되는 단계(S70);
   상기 제거대상 기판소자(21)가 제거된 전자기판(10)이 히팅 스테이지(40)에 의해 가열되는 단계(S80);
   상기 제거대상 기판소자(21)가 제거된 위치로 교체용 기판소자(61)가 위치되도록 레이저 장치(30)가 하강 후, 가압과 함께 레이저 장치(30)의 레이저(31)가 조사되어, 교체용 기판소자(61)가 접착되는 단계(S90);
   상기 레이저 장치(30)가 가압하고 있는 상태에서, 레이저(31) 조사를 중단하여 쿨링시킨 후 상승되는 단계(S100); 를 포함하여 이루어지며,
   상기 S10단계 및 S80단계에서는
   상기 히팅 스테이지(40)가 레이저 장치(30)와 하이브리드로 사용되어 열을 제공하되, 상기 기판소자(20)의 접착면이 녹지않을 온도의 열을 제공함으로서, 제거대상 기판소자(21) 주변의 기판소자(20)에 열손상을 발생시키지 않는 출력으로 레이저(31) 사용이 가능토록 하며,
   상기 내열성 테이프(50)는
   레이저(31)가 투과되는 투과성, 조사되는 사전설정온도의 레이저(31) 열에 녹지않는 내열성, 기판소자(20)가 접착될 수 있는 접착성을 가지며,
   상기 레이저 장치(30)에서 기판소자(20)를 가압하면서, 내부로 레이저(31)가 관통되는 가압툴(32)은, 상기 레이저 장치(30)의 하단에 돌출형성되고, 하단을 향해 폭이 점차 좁아지는 형상을 가지되, 기판소자(20)와의 접촉되는 하단면은 기판소자(20)의 크기와 대응되는 크기로 형성되며,
   상기 가압툴(32)은 기판소자(20)의 크기에 맞춰 교체가능한 것을 특징으로 하는 레이저 조사와 가압 동시기능을 갖는 레이저 장치와 내열성 테이프를 이용한 반도체칩 제거 및 부착방법.
   
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