KR102327167B1 - Laser pressure head module of laser reflow equipment - Google Patents

Laser pressure head module of laser reflow equipment Download PDF

Info

Publication number
KR102327167B1
KR102327167B1 KR1020190149468A KR20190149468A KR102327167B1 KR 102327167 B1 KR102327167 B1 KR 102327167B1 KR 1020190149468 A KR1020190149468 A KR 1020190149468A KR 20190149468 A KR20190149468 A KR 20190149468A KR 102327167 B1 KR102327167 B1 KR 102327167B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
head module
light
transmitting
unit
Prior art date
Application number
KR1020190149468A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20210061654A (en
Inventor
최재준
김병록
김재구
진기철
Original Assignee
레이저쎌 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 레이저쎌 주식회사 filed Critical 레이저쎌 주식회사
Priority to KR1020190149468A priority Critical patent/KR102327167B1/en
Publication of KR20210061654A publication Critical patent/KR20210061654A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102327167B1 publication Critical patent/KR102327167B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/035Aligning the laser beam
    • B23K26/037Aligning the laser beam by pressing on the workpiece, e.g. pressing roller foot
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/066Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms by using masks
    • B23K26/0661Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms by using masks disposed on the workpiece

Abstract

본 발명의 레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈은, 기판 상에 배열된 복수의 전자부품을 투광성 가압부재로 가압함과 동시에 상기 가압부재를 통해 레이저 빔을 조사함으로써 전자부품을 기판에 본딩하는 레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈에 있어서, 상기 투광성 가압부재를 교체가능하게 장착하기 위한 원형 또는 다각형의 홀더 유닛; 및 상기 홀더 유닛의 테두리 주변 세군데 지점에 각각 축결합되며 상기 축결합된 지점을 가상선으로 연결 시 삼각형을 형성하는 프레스 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.The laser pressure head module of the laser reflow apparatus of the present invention is a laser for bonding electronic components to a substrate by pressing a plurality of electronic components arranged on a substrate with a light-transmitting pressing member and simultaneously irradiating a laser beam through the pressing member. A laser pressurizing head module of a reflow apparatus, comprising: a circular or polygonal holder unit for replaceably mounting the light-transmitting pressurizing member; and a press unit which is respectively shaft-coupled to three points around the edge of the holder unit and forms a triangle when the shaft-coupled points are connected with an imaginary line.

Description

레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈 {Laser pressure head module of laser reflow equipment}Laser pressure head module of laser reflow equipment

본 발명은 레이저 리플로우 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 전자부품을 투광성 가압부재로 눌러 가압한 상태로 레이저를 조사하여 전자부품을 본딩하는 레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a laser reflow apparatus, and more particularly, to a laser pressure head module of a laser reflow apparatus for bonding electronic components by irradiating a laser while pressing a plurality of electronic components with a light-transmitting pressure member. .

산업용 레이저 가공에서 마이크론(㎛)급의 정밀도를 가지는 응용분야가 마이크로 레이저프로세싱인데, 반도체 산업, 디스플레이 산업, 인쇄회로기판(PCB) 산업, 스마트폰 산업 등에서 널리 사용되고 있다. 모든 전자기기에 사용되는 메모리칩은 집적도와 성능 및 초고속 통신속도를 구현하기 위해 회로간격을 최소한으로 축소시키는 기술이 발전하다가 현재는 회로선폭과 선폭간격을 축소시키는 것만으로는 요구되는 기술수준을 달성하기 어려워서 메모리칩들을 수직방향으로 적층하는 수준이 되었다. 이미 128층까지의 적층기술이 TSMC사(社)에서 개발되었고, 72층까지 적층하는 기술을 삼성전자, SK하이닉스 등에서 대량생산에 적용하고 있다.In industrial laser processing, an application field with micron (㎛) level precision is micro laser processing, which is widely used in the semiconductor industry, the display industry, the printed circuit board (PCB) industry, and the smartphone industry. Memory chips used in all electronic devices have developed technologies to reduce the circuit spacing to a minimum to realize the degree of integration, performance, and ultra-high-speed communication speed. It has become difficult to stack memory chips in a vertical direction. The stacking technology up to 128 layers has already been developed by TSMC, and the stacking technology up to 72 layers is being applied to mass production by Samsung Electronics and SK Hynix.

또한, 메모리칩, 마이크로프로세서칩, 그래픽프로세서칩, 무선프로세서칩, 센서프로세서칩 등을 1개의 패키지에 실장하려는 기술개발들이 치열하게 연구개발되고 있으며 상당한 수준의 기술들이 이미 실전적용되고 있다.In addition, technology development for mounting a memory chip, a microprocessor chip, a graphic processor chip, a wireless processor chip, a sensor processor chip, etc. in one package is intensely researched and developed, and a considerable level of technology is already being applied in practice.

그러나 앞에서 언급한 기술의 개발과정에서, 초고속/초고용량 반도체칩 내부에서 더욱 더 많은 전자들이 신호처리프로세스에 참여해야 하므로 전력소비량이 커져서 발열에 대한 냉각처리 이슈가 제기되었다. 또한, 더욱 많은 신호들에 대한 초고속 신호처리 및 초고주파 신호처리라는 요구사항을 달성하기 위하여 대량의 전기신호들을 초고속으로 전달해야 한다는 기술이슈가 제기되었다. 또한, 신호선들이 많아져야 해서 반도체칩 외부로의 신호 인터페이스 선들을 더 이상 1차원적인 리드선방식으로는 처리하지 못하고 반도체칩 하부에서 2차원적으로 처리하는 볼그리드어레이(BGA) 방식(Fan-In BGA 또는 Fan-in Wafer-Level-Package(FIWLP)라고 함)과, 칩 하부의 초미세 BGA층 아래에 신호 배선 재배열층(Signal Layout Redistribution Layer)을 두고 그 하부에 2차 미세 BGA층을 설치하는 방식(Fan-Out BGA 또는 Fan-Out Wafer-Level-Package(FOWLP) 또는 Fan-Out Panel-Level-Package라고 함) 방식이 실적 적용되고 있다.However, in the process of developing the above-mentioned technology, more and more electrons have to participate in the signal processing process inside the ultra-high-speed/ultra-high-capacity semiconductor chip, so the power consumption increases, and the issue of cooling processing for heat has been raised. In addition, in order to achieve the requirements of ultra-high-speed signal processing and ultra-high frequency signal processing for more signals, a technical issue that large amounts of electrical signals must be transmitted at high speed has been raised. In addition, since the number of signal lines has to be increased, it is no longer possible to process the signal interface lines to the outside of the semiconductor chip using a one-dimensional lead wire method, but a ball grid array (BGA) method (Fan-In BGA) that processes two-dimensionally at the bottom of the semiconductor chip. Or Fan-in Wafer-Level-Package (FIWLP)) and a signal layout redistribution layer under the ultra-fine BGA layer under the chip, and a second fine BGA layer is installed under it. The method (referred to as Fan-Out BGA or Fan-Out Wafer-Level-Package (FOWLP) or Fan-Out Panel-Level-Package) is being applied.

최근에는 반도체칩의 경우, EMC(Epoxy-Mold Compound)층을 포함하여 두께가 200㎛ 이하 제품이 등장하고 있다. 이와 같이 두께가 수백 마이크론에 불과한 마이크론급의 초경박형 반도체칩을 초경박형 PCB에 부착하기 위하여 기존의 표면실장기술(SMT) 표준공정인 써멀리플로우오븐(Thermal Reflow Oven) 기술과 같은 매스리플로우(MR) 공정을 적용하면 수백 초의 시간 동안 100∼300도(℃)의 공기온도환경 속에 반도체칩이 노출되므로 열팽창계수(CTE; Coefficient of ThermalExpansion) 차이 때문에 칩-테두리 휨(Chip-Boundary Warpage), PCB-테두리 휨(PCB-Boundary Warpage), 열충격형 랜덤본딩불량(Random-Bonding Failure by Thermal Shock) 등 다양한 형태의 솔더링 본딩 접착불량이 발생할 수 있다.Recently, in the case of semiconductor chips, products with a thickness of 200 μm or less including an EMC (Epoxy-Mold Compound) layer have appeared. As such, in order to attach micron-level ultra-thin semiconductor chips with a thickness of only several hundred microns to ultra-thin PCBs, the same mass reflow (SMT) standard process, Thermal Reflow Oven technology, is used. When the MR) process is applied, the semiconductor chip is exposed to an air temperature environment of 100 to 300 degrees (℃) for a period of several hundred seconds. - Various types of soldering bonding defects, such as PCB-Boundary Warpage and Random-Bonding Failure by Thermal Shock, may occur.

이에 따라 최근들어 각광받고 있는 레이저 리플로우 장치의 구성을 살펴보면, 레이저 헤드 모듈이 본딩대상물(반도체 칩 또는 집적회로 IC)을 수 초 동안 눌러주면서 레이저를 조사하여 본딩하는 방식으로, 반도체 칩 또는 집적회로(IC) 사이즈에 대응하는 면 광원 형태의 레이저를 조사하여 본딩을 수행한다.Accordingly, looking at the configuration of a laser reflow device that has been in the spotlight recently, a laser head module presses a bonding object (semiconductor chip or integrated circuit IC) for a few seconds while irradiating a laser to bond the semiconductor chip or integrated circuit. (IC) Bonding is performed by irradiating a laser in the form of a surface light source corresponding to the size.

이러한 가압방식의 레이저 헤드 모듈에 대해서는 한국등록특허 제0662820호(이하, ‘선행문헌1’이라 함)를 참조하면, 플립칩의 후면에 레이저를 조사하여 상기 플립칩을 가열하는 한편, 상기 플립칩을 상기 캐리어 기판에 압착하기 위한 플립칩 가열압착모듈의 구성이 개시되어 있다.For such a pressurized laser head module, referring to Korean Patent Registration No. 0662820 (hereinafter referred to as 'Prior Document 1'), the flip chip is heated by irradiating a laser to the rear surface of the flip chip, while the flip chip is A configuration of a flip-chip hot-pressing module for compressing the substrate to the carrier substrate is disclosed.

그러나, 상기 선행문헌1에 개시된 종래 가압방식의 레이저 헤드 모듈은 칩을 흡착하여 본딩 포지션으로 이동시키기 위한 수단과, 상기 칩의 이면을 레이저를 통해 가열함과 동시에 상기 칩을 캐리어 기판에 압착시키기 위한 수단으로 분리되기 때문에 반도체 스트립과 같이 복수의 반도체 칩을 본딩하는 경우 하나의 반도체 칩을 가압하면서 레이저를 조사하는 동작을 반도체 칩 개수만큼 반복적으로 수행해야하기 때문에 작업시간이 증대될 수밖에 없었다.However, the conventional pressurized laser head module disclosed in Prior Document 1 includes a means for adsorbing a chip and moving it to a bonding position, heating the back surface of the chip through a laser and at the same time pressing the chip to a carrier substrate. Since they are separated by means of a method, when bonding a plurality of semiconductor chips such as a semiconductor strip, an operation of irradiating a laser while pressing one semiconductor chip has to be repeatedly performed as many as the number of semiconductor chips, thereby increasing the working time.

한편 한국공개특허 2018-0137887(이하, ‘선행문헌2’이라 함)을 참조하면, 동 특허에 언급된 레이저 가압 헤드 구성은 가압 헤드가 여러 개의 플립칩을 동시에 가압한 상태에서 레이저 헤드가 수평 방향으로 이송하며 각 플립칩을 순차적으로 하나씩 레이저를 조사하거나 또는 단일의 레이저 헤드가 여러 개의 플립칩에 레이저를 동시에 조사하는 방식으로 본딩 처리가 가능함에 대해 개괄적으로 언급하고 있다. Meanwhile, referring to Korean Patent Application Laid-Open No. 2018-0137887 (hereinafter referred to as 'Prior Document 2'), the laser pressurizing head configuration mentioned in the same patent simultaneously presses several flip chips and the laser head moves in a horizontal direction. It is generally mentioned about the possibility of bonding processing by irradiating each flip chip with a laser one by one or by simultaneously irradiating lasers on several flip chips by a single laser head.

그러나, 상술한 선행문헌2의 종래 레이저 가압 헤드 구성에 따르면 단일의 레이저 소스를 이용하기 때문에 기판 상에 배치된 복수의 플립칩에 레이저 빔이 여러 각도에서 입사함에 따라 균질화된 레이저 빔을 조사 및 불량없이 복수의 플립칩을 리플로우하기는 기술적으로 많은 어려움이 예상된다.However, according to the conventional laser pressurizing head configuration of the above-mentioned Prior Document 2, since a single laser source is used, the homogenized laser beam is irradiated and defective as the laser beam is incident at various angles on a plurality of flip chips disposed on the substrate. Reflowing a plurality of flip chips without it is expected to be technically difficult.

그러므로 종래에는 단일의 플립칩을 하나씩 순차적으로 가압 및 리플로우 처리함에 따라 전체 작업시간이 증가될 수밖에 없었고, 복수의 처리를 위해 다양한 기판의 사이즈에 수평적으로 배치된 복수의 플립칩에 단일의 레이저 빔을 동시에 조사하더라도 각각의 플립칩에 충분한 열에너지가 골고루 전달되기는 사실상 어려우므로 여전히 본딩 불량률이 개선되기 어려운 문제점이 남아 있었다.Therefore, in the prior art, as a single flip chip is sequentially pressed and reflowed one by one, the total working time has to be increased, and a single laser is applied to a plurality of flip chips horizontally arranged on various substrate sizes for a plurality of processes. Even if the beam is simultaneously irradiated, it is virtually difficult to evenly transmit sufficient thermal energy to each flip chip, so there is still a problem in that it is difficult to improve the bonding defect rate.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 발명된 것으로, 본 발명은 다양한 기판의 사이즈에 대응되도록 투광성 가압부재가 장착되는 판상의 홀더 유닛의 각 모서리부를 각각 독립적으로 압력을 설정 및 조절할 수 있게 구성된다. 이에 따라 복수의 전자부품을 동시에 가압 및 레이저 빔을 조사하여 한번에 리플로우 처리함에 따라 대량 처리가 가능하면서도 불량률이 대폭 개선되는 레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention was invented to solve the above problems, and the present invention can independently set and adjust the pressure of each corner of the plate-shaped holder unit to which the light-transmitting pressing member is mounted to correspond to the size of various substrates. composed to be Accordingly, an object of the present invention is to provide a laser pressurizing head module of a laser reflow apparatus that simultaneously pressurizes and irradiates a laser beam to reflow a plurality of electronic components at a time, enabling mass processing and greatly improving the defect rate.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일 실시예에 따라, 기판 상에 배열된 복수의 전자부품을 투광성 가압부재로 가압함과 동시에 상기 가압부재를 통해 레이저 빔을 조사함으로써 전자부품을 기판에 본딩하는 레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈에 있어서, 상기 투광성 가압부재를 교체가능하게 장착하기 위한 원형 또는 다각형의 홀더 유닛; 및 상기 홀더 유닛의 테두리 주변 세군데 지점에 각각 축결합되며 상기 축결합된 지점을 가상선으로 연결 시 삼각형을 형성하는 프레스 유닛을 포함하여 구성된다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the electronic components are applied to the substrate by pressing a plurality of electronic components arranged on a substrate with a light-transmitting pressing member and simultaneously irradiating a laser beam through the pressing member. A laser pressure head module of a bonding laser reflow apparatus, comprising: a circular or polygonal holder unit for replaceably mounting the light-transmitting pressure member; and a press unit which is respectively shaft-coupled to three points around the edge of the holder unit and forms a triangle when the shaft-coupled points are connected with an imaginary line.

또한 일 실시예에 따라, 상기 프레스 유닛은, 프레스 브라켓; 상기 프레스 브라켓의 상단에 장착되어 상기 홀더 유닛을 설정된 압력만큼 하방으로 눌러 가압하는 가압 실린더; 및 일단이 상기 가압 실린더의 실린더봉에 결합되고 타단이 홀더 유닛의 세군데 지점 중 하나에 각각 회동가능하게 결합되는 베어링 조인트를 포함하여 구성된다.Also according to one embodiment, the press unit, a press bracket; a pressure cylinder mounted on the upper end of the press bracket to press the holder unit downward by a set pressure; and a bearing joint having one end coupled to the cylinder rod of the pressure cylinder and the other end rotatably coupled to one of three points of the holder unit.

또한 일 실시예에 따라, 상기 가압 실린더는 kgf 단위로 가압력을 미세하게 설정 및 조절이 가능한 정밀 공압 실린더가 채택된다.In addition, according to one embodiment, the pressure cylinder is a precision pneumatic cylinder capable of finely setting and adjusting the pressure in kgf unit is adopted.

또한 일 실시예에 따라, 상기 홀더 유닛의 세군데 지점 각각에는 조인트 체결부가 더 구비되고 상기 각 조인트 체결부는 베어링 조인트와 회동가능하게 결합된다.In addition, according to an embodiment, a joint fastening part is further provided at each of the three points of the holder unit, and each of the joint fastening parts is rotatably coupled to the bearing joint.

또한 일 실시예에 따라, 상기 프레스 브라켓의 하단에는 스토퍼가 더 구비되며 상기 스토퍼에 조인트 체결부의 일단이 걸쳐진다.In addition, according to an embodiment, a stopper is further provided at the lower end of the press bracket, and one end of the joint fastening part is spread over the stopper.

또한 일 실시예에 따라, 상기 프레스 브라켓의 일측에는 상기 프레스 브라켓을 수직방향으로 승하강시키기 위한 수직 이송부가 더 구비된다.In addition, according to an embodiment, a vertical transfer unit for vertically elevating the press bracket is further provided on one side of the press bracket.

또한 일 실시예에 따라, 상기 수직 이송부는 볼스크류 및 모터를 포함하여 구성된다.In addition, according to an embodiment, the vertical transfer unit is configured to include a ball screw and a motor.

또한 일 실시예에 따라, 상기 홀더 유닛의 평탄도는 일정 주기 또는 투광성 가압부재를 교체한 후 영점으로 초기화시켜 다시 세팅된다.Also, according to an embodiment, the flatness of the holder unit is reset to zero after a certain period or after replacing the light-transmitting pressing member.

또한 일 실시예에 따라, 상기 홀더 유닛의 세군데 지점을 연결하는 가상의 삼각형은 정삼각형이며 가상의 삼각형의 무게중심과 투광성 가압부재의 무게중심이 일치된다.In addition, according to an embodiment, the virtual triangle connecting the three points of the holder unit is an equilateral triangle, and the center of gravity of the virtual triangle coincides with the center of gravity of the light-transmitting pressing member.

또한 일 실시예에 따라, 상기 레이저 빔은 둘 이상의 레이저 소스로부터 레이저 빔이 중첩 조사된다.In addition, according to an embodiment, the laser beam is irradiated by overlapping laser beams from two or more laser sources.

또한 일 실시예에 따라, 상기 투광성 가압부재 하부로, 레이저 본딩시 발생하는 가스(fumes)가 투광성 가압부재의 바닥면에 달라붙는 것을 막아주는 보호필름을 더 포함한다.In addition, according to an embodiment, a protective film for preventing gas (fumes) generated during laser bonding from adhering to the bottom surface of the light-transmitting pressing member is further included under the light-transmitting pressing member.

또한 일 실시예에 따라, 상기 보호필름은 폴리테트라플로오로에틸렌 수지(PTFE) 또는 퍼플루오로알콕시 수지(PFA)로 구현된다.In addition, according to an embodiment, the protective film is implemented with polytetrafluoroethylene resin (PTFE) or perfluoroalkoxy resin (PFA).

또한 일 실시예에 따라, 상기 보호필름은 롤 형태로 감긴 보호필름을 풀어주면서 일측으로 이송시키는 릴-투-릴(reel to reel) 방식의 보호필름 이송부에 의해 공급된다.In addition, according to an embodiment, the protective film is supplied by a reel-to-reel-type protective film transfer unit that transfers to one side while unwinding the protective film wound in a roll shape.

상술한 바와 같은 본 발명은, 복수의 전자부품을 눌러 가압함과 동시에 균질화된 레이저 빔을 조사할 수 있게 됨으로써 대량 리플로우 처리에 의해 생산성이 대폭 개선되는 효과가 있다.According to the present invention as described above, a plurality of electronic components can be pressed and simultaneously irradiated with a homogenized laser beam, thereby greatly improving productivity by mass reflow processing.

또한 투광성 가압부재가 장착되는 홀더 유닛을 지지하는 가압축을 3축으로 구성하여 제어가 필요한 가압축의 개수를 최소화함과 함께 가압축 간의 거리를 대폭 단축함으로써 홀더 유닛의 기본 평탄도가 향상됨은 물론, 높은 정밀성을 요하는 레이저 리플로우 공정에서 복수의 전자부품을 가압 시 압력 분포 불균일에 의한 하중 편차를 최소화함으로써 평탄도 및 압력 분포 불균일에 의한 불량률이 대폭 개선되는 효과가 있다.In addition, the basic flatness of the holder unit is improved as well as the basic flatness of the holder unit is improved by significantly shortening the distance between the pressing shafts while minimizing the number of pressing shafts that need to be controlled by configuring the pressing shaft to support the holder unit on which the light-transmitting pressing member is mounted. In the laser reflow process that requires precision, when a plurality of electronic components are pressed, load deviation due to pressure distribution unevenness is minimized, so that flatness and defect rate due to pressure distribution unevenness are greatly improved.

도 1은 본 발명 레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈 구성을 전체적으로 보인 예시도
도 2는 도 1의 블록 구성도
도 3은 본 발명 레이저 가압 헤드 모듈의 일 실시예에 따른 싱글 레이저 빔 모듈의 개념도
도 4는 본 발명 레이저 가압 헤드 모듈의 다른 실시예에 따른 멀티 레이저 빔 모듈의 개념도
도 5는 본 발명 레이저 가압 헤드 모듈의 다른 실시예에 따른 멀티 레이저 빔 모듈의 구성도
도 6 내지 도 9는 본 발명 레이저 가압 헤드 모듈의 다른 실시예에 따른 멀티 레이저 빔 모듈에 적용가능한 레이저 광학계의 구성도
도 10은 본 발명 레이저 가압 헤드 모듈의 전체 장치 구성을 개략적으로 보인 요부 사시도
도 11은 도 10의 요부 측단면도
도 12a는 본 발명 레이저 가압 헤드 모듈의 홀더 유닛을 일 실시예에 따라 팔각형으로 형성한 요부 평면도
도 12b는 본 발명 레이저 가압 헤드 모듈의 홀더 유닛을 다른 실시예에 따라 원형으로 형성한 요부 평면도
1 is an exemplary view showing the overall configuration of the laser pressure head module of the present invention laser reflow device
Figure 2 is a block diagram of Figure 1
3 is a conceptual diagram of a single laser beam module according to an embodiment of the present invention laser pressure head module
Figure 4 is a conceptual diagram of a multi-laser beam module according to another embodiment of the present invention laser pressure head module
5 is a configuration diagram of a multi-laser beam module according to another embodiment of the laser pressure head module of the present invention;
6 to 9 are diagrams of a laser optical system applicable to a multi-laser beam module according to another embodiment of the laser pressure head module of the present invention.
10 is a perspective view schematically showing the entire device configuration of the laser pressurizing head module of the present invention;
11 is a side cross-sectional view of the main part of FIG.
12a is a plan view of the main part of the holder unit of the present invention laser pressure head module formed in an octagon according to an embodiment;
12b is a plan view of the main part of the holder unit of the present invention laser pressurizing head module formed in a circular shape according to another embodiment;

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 내지 "구비하다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" to "include" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the present specification exist, but one It should be understood that it does not preclude the existence or addition of other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof, or other features or more.

본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다.Unless defined otherwise herein, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present specification. shouldn't

이하, 첨부된 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 리플로우 장치를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, a reflow apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying FIGS. 1 and 2 .

도 1은 본 발명에 따른 레이저 리플로우 장치의 구성을 전체적으로 보인 예시도이고, 도 2는 도 1의 블록 구성도이다.FIG. 1 is an exemplary view showing the overall configuration of a laser reflow apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of FIG. 1 .

본 발명에 따른 레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈(300)은, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 하부에 열을 가할 수 있는 구조를 갖추고 있는 다공성 물질 혹은 진공 구멍이 형성된 스테이지(111)에 지지되면서 이송되는 본딩대상물(11)에 면 광원 형태의 레이저를 조사하는 적어도 하나 이상의 멀티 레이저 모듈(310, 320)과, 상기 레이저 모듈(310, 320)과 분리되어 독립적으로 설치되며 면 광원 형태의 레이저를 투과시키는 투광성 가압부재(100), 상기 투광성 가압부재(100)를 오염으로부터 보호하는 보호필름(200)을 포함하여 구성된다.The laser pressurizing head module 300 of the laser reflow apparatus according to the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, a stage 111 in which a porous material or vacuum hole having a structure capable of applying heat to the lower portion is formed. ) and at least one multi-laser module (310, 320) that irradiates a laser in the form of a surface light source to the bonding object 11, which is supported and transported, and the laser module (310, 320) and is installed independently from the surface light source It is configured to include a light-transmitting pressing member 100 that transmits a laser in the form of a protective film 200 for protecting the light-transmitting pressing member 100 from contamination.

먼저, 복수의 멀티 레이저 모듈(310, 320)은 레이저 발진기에서 발생되어 광섬유를 통해 전달되는 레이저를 면 광원으로 변환시켜서 본딩대상물(11)에 조사한다. 레이저 모듈(310, 320)은 스폿(spot) 형태의 레이저를 면 광원 형태로 변환하는 빔 쉐이퍼(도 5 참조)와, 상기 빔 쉐이퍼의 하부에 배치되며 빔 쉐이퍼에서 출사되는 면 광원이 본딩대상물(11)의 조사영역에 조사되도록 복수의 렌즈모듈이 경통 내부에 서로 적당한 간격을 두고 이격되어 장착되는 광학부(도 5 내지 도 9 참조)를 포함하여 구현될 수 있다.First, the plurality of multi-laser modules 310 and 320 convert a laser generated from a laser oscillator and transmitted through an optical fiber into a surface light source and irradiated to the bonding object 11 . The laser modules 310 and 320 include a beam shaper (see FIG. 5) that converts a spot type laser into a surface light source type, and a surface light source disposed below the beam shaper and emitted from the beam shaper to the bonding object ( 11), the plurality of lens modules may be embodied by including an optical unit (refer to FIGS. 5 to 9 ) in which a plurality of lens modules are mounted to be spaced apart from each other at an appropriate distance inside the barrel.

레이저 모듈(310, 320)은 본딩대상물(11)과의 정렬을 위해 z 축을 따라 상승 또는 하강하거나 x 축을 따라 좌, 우 이동하거나 y 축을 따라 이동될 수 있다.The laser modules 310 and 320 may rise or fall along the z-axis, move left or right along the x-axis, or move along the y-axis for alignment with the bonding object 11 .

본 발명에 따른 레이저 리플로우 장치의 가압 헤드(300)는 본딩대상물(11)을 눌러주는 투광성 가압부재(100)과 본딩대상물(11)에 면 광원 형태의 레이저를 조사하는 레이저 모듈(310, 320)을 서로 독립적으로 분리하여 형성함으로써, 투광성 가압부재(100)로 본딩대상물(11)을 눌러준 상태에서 레이저 모듈(310, 320)을 본딩대상물(11)의 복수의 조사 위치로 이동시킨 후 구동함에 의해 하나의 본딩대상물(11)에 대한 택트 타임(tact time)의 단축 및 복수의 본딩대상물(11) 전체에 대한 본딩 작업의 고속화를 실현할 수 있다.The pressure head 300 of the laser reflow apparatus according to the present invention includes a light-transmitting pressure member 100 for pressing the bonding object 11 and laser modules 310 and 320 for irradiating a laser in the form of a surface light source to the bonding object 11 . ) by separating and forming each other independently, the laser modules 310 and 320 are moved to a plurality of irradiation positions of the bonding object 11 in a state where the bonding object 11 is pressed with the light-transmitting pressing member 100 and then driven By doing so, it is possible to realize shortening of the tact time for one bonding object 11 and speeding up the bonding operation for the plurality of bonding objects 11 as a whole.

이 때, 상기 투광성 가압부재(100)는 소정 형태의 투광성 가압부재 이송부(110)에 의해 작업 위치 또는 대기 위치로 이동되는데, 일례로 투광성 가압부재 이송부(110)는 투광성 가압부재(100)를 하강 또는 상승시키거나 좌, 우로 이동시킨 후 하강 또는 상승시킬 수 있다.At this time, the light-transmitting pressing member 100 is moved to the working position or the standby position by the light-transmitting pressing member transfer unit 110 of a predetermined shape. Alternatively, it can be raised or moved to the left or right and then lowered or raised.

또한 도면에는 도시하지 않았으나, 본 발명에 따른 레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈(300)은 압력감지센서(도면 미도시)와 높이센서(도면 미도시)로부터 입력되는 데이터를 이용하여 투광성 가압부재 이송부(110)의 동작을 제어하는 제어부(도면 미도시)를 더 포함한다.In addition, although not shown in the drawings, the laser pressure head module 300 of the laser reflow device according to the present invention uses data input from a pressure sensor (not shown) and a height sensor (not shown) to a light-transmitting pressure member It further includes a controller (not shown) for controlling the operation of the transfer unit 110 .

상기 압력감지센서와 높이센서는 투광성 가압부재(100)과 투광성 가압부재 이송부와 본딩대상물을 지지하는 스테이지(111)에 설치될 수 있다. 예컨대, 제어부는 압력감지센서로부터 데이터를 입력받아 압력이 목표치에 도달하도록 투광성 가압부재 이송부를 제어하고 또한, 높이센서로부터 데이터를 입력받아 높이의 목표치에 도달하도록 투광성 가압부재 이송부를 제어할 수 있다.The pressure sensor and the height sensor may be installed on the stage 111 supporting the light-transmitting pressure member 100 and the light-transmitting pressure member transfer unit and the bonding object. For example, the control unit receives data from the pressure sensor and controls the light-transmitting pressing member conveying unit so that the pressure reaches a target value, and receives data from the height sensor to control the light-transmitting pressing member conveying unit to reach the target value of the height.

또한 지지부(도면 미도시)는 투광성 가압부재 이송부(도면 미도시)가 이동가능하도록 지지한다. 일례로, 상기 지지부는 스테이지(111)와 나란하게 연장형성되는 한 쌍의 겐트리로 구현될 수 있으며, 투광성 가압부재 이송부를 x 축, y 축, 또는 z 축으로 이동가능하도록 지지하는 구성이 포함되는 것으로 해석되어져야 한다.In addition, the support part (not shown) supports the light-transmitting pressing member transfer part (not shown) to be movable. For example, the support part may be implemented as a pair of gantry extending in parallel with the stage 111, and includes a configuration for supporting the light-transmitting pressure member transfer part to be movable in the x-axis, y-axis, or z-axis. should be interpreted as being

본 발명에 따른 레이저 리플로우 장치의 가압 헤드(300)는 투광성 가압부재(100)에 압력을 가하는 1개 이상의 액추에이터와 투광성 가압부재(100)에 미치는 압력을 감지하는 적어도 하나의 압력감지센서와 투광성 가압부재의 높이를 검출하는 하나 이상의 높이센서를 포함하여 구현될 수 있다. 압력감지센서는 일례로 적어도 하나의 로드셀로 구현될 수 있으며, 높이센서는 리니어 엔코더로 구현될 수 있다.The pressure head 300 of the laser reflow apparatus according to the present invention includes one or more actuators for applying pressure to the light-transmitting pressure member 100 and at least one pressure sensor for detecting the pressure applied to the light-transmitting pressure member 100 and light-transmitting It may be implemented including one or more height sensors for detecting the height of the pressing member. The pressure sensor may be implemented as, for example, at least one load cell, and the height sensor may be implemented as a linear encoder.

상기 압력감지센서를 통하여 본딩대상물에 가해지는 압력을 조정하여 대면적의 경우 다수의 액추에이터와 다수의 압력감지센서를 통하여 동일한 압력이 본딩대상물에 전달될 수 있도록 제어할 수 있으며 또한 하나 이상 혹은 다수의 높이 센서를 통하여 본딩대상물이 본딩되어지는 순간의 높이 위치값을 확인하거나 더 정확한 본딩 높이의 수치를 찾을 수 있는 기술적 데이타를 제공하며 일정한 높이의 간격을 유지해야 하는 공정을 수행할 경우에 정확한 높이를 제어할 수 있는 기능을 수행한다. By adjusting the pressure applied to the bonding object through the pressure sensor, in the case of a large area, it is possible to control so that the same pressure is transmitted to the bonding object through a plurality of actuators and a plurality of pressure sensors. It provides technical data to check the height position value at the moment the bonding object is bonded through the height sensor or to find a more accurate bonding height value. perform controllable functions.

또한 투광성 가압부재(100)은 레이저 모듈(310, 320)로부터 출력되는 레이저를 투과시키는 모재로 구현될 수 있다. 투광성 가압부재(100)의 모재는 모든 빔투과성 재질로 구현 가능하다. In addition, the light-transmitting pressing member 100 may be implemented as a base material that transmits the laser output from the laser modules 310 and 320 . The base material of the light-transmitting pressing member 100 can be implemented with any beam-transmitting material.

투광성 가압부재(100)의 모재는 예를 들어 쿼츠(Quartz), 사파이어(sapphire), 용융실리카유리(Fused Silica Glass) 또는 다이아몬드 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 그러나 쿼츠(Quarts)재질로 구현된 투광성 가압부재의 물리적 특성은 사파이어(sapphire)로 구현된 투광성 가압부재의 물리적 특성과 다르다. 예컨대 980㎚ Laser를 조사할 경우, 쿼츠(Quarts)재질로 구현된 투광성 가압부재의 투과율은 85%∼99%이며 본딩대상물에서 측정된 온도는 100℃이다. 반면에 사파이어(sapphire)로 구현된 투광성 가압부재의 투과율은 80%∼90%이며 본딩대상물에서 측정된 온도는 60℃이다.The base material of the light-transmitting pressing member 100 may be implemented with, for example, any one of quartz, sapphire, fused silica glass, or diamond. However, the physical properties of the light-transmitting pressing member made of quartz are different from the physical properties of the light-transmitting pressing member made of sapphire. For example, when irradiating a 980 nm laser, the transmittance of the light-transmitting pressing member made of quartz material is 85% to 99%, and the temperature measured at the bonding object is 100°C. On the other hand, the transmittance of the light-transmitting pressing member made of sapphire is 80% to 90%, and the temperature measured at the bonding object is 60°C.

즉, 광 투과율과 본딩에 필요한 열 손실 측면에서 쿼츠(Quarts)는 사파이어(sapphire)보다 우수한 성능을 보인다. 그러나 본 출원 발명자는 레이저 리플로우 장치를 개발하면서 투광성 가압부재(100)을 반복적으로 테스트해 본 결과, 쿼츠(quartz)재질로 구현되는 투광성 가압부재(100)은 레이저 본딩 시 크랙(crack)이 발생하거나 바닥면에서 연소(burning)가 발생하여 본딩품질 불량이 발생하는 문제점이 발견되었다. 이는 레이저 본딩 시 발생하는 가스(fumes)가 투광성 가압부재(100)의 바닥면에 달라붙고, 가스(fumes)가 달라붙은 부분에 레이저의 열원이 집중되어 열적 스트레스를 높이는 것으로 분석되었다.That is, in terms of light transmittance and heat loss required for bonding, quartz exhibits superior performance than sapphire. However, the inventor of the present application repeatedly tested the light-transmitting pressing member 100 while developing the laser reflow device. As a result, the light-transmitting pressing member 100 made of a quartz material is cracked during laser bonding. It was found that there was a problem in that the bonding quality was poor due to burning or the occurrence of burning on the bottom surface. It was analyzed that the gas (fumes) generated during laser bonding adheres to the bottom surface of the light-transmitting pressing member 100 , and the heat source of the laser is concentrated on the part to which the gas (fumes) is adhered, thereby increasing thermal stress.

쿼츠(quartz) 재질로 구현되는 투광성 가압부재(100)의 손상을 막고 내구성 향상을 위해, 쿼츠(quartz) 재질로 구현되는 투광성 가압부재의 바닥면에 박막 코팅층을 형성할 수 있다. 투광성 가압부재(100)의 바닥면에 형성되는 박막 코팅층은 통상의 광학코팅인 유전체코팅 또는 SiC코팅 또는 금속물질코팅으로 구현될 수 있다.In order to prevent damage to the light-transmitting pressure member 100 made of a quartz material and to improve durability, a thin film coating layer may be formed on the bottom surface of the light-transmitting pressure member made of a quartz material. The thin film coating layer formed on the bottom surface of the light-transmitting pressing member 100 may be implemented as a dielectric coating or SiC coating or metal material coating, which is a conventional optical coating.

본 발명에 따른 레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈(300)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 투광성 가압부재(100) 하부로, 레이저 본딩시 발생하는 가스(fumes)가 투광성 가압부재(100)의 바닥면에 달라붙는 것을 막아주는 보호필름(200) 및 상기 보호필름(200)을 이송시키는 보호필름 이송부(210)를 더 포함하여 구현된다.The laser pressurizing head module 300 of the laser reflow apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 1, is a light-transmitting pressurizing member 100 under the light-transmitting pressurizing member 100, and gas (fumes) generated during laser bonding is applied to the light-transmitting pressurizing member 100 ) is implemented to further include a protective film 200 to prevent sticking to the bottom surface and a protective film transfer unit 210 for transferring the protective film 200 .

상기 보호필름 이송부(210)는 롤 형태로 감긴 보호필름(200)을 풀어주면서 일측으로 이송시키는 릴-투-릴(reel to reel) 방식으로 구현될 수 있다. 보호필름(200)은 일례로, 최고 사용온도가 섭씨 300도 이상이고, 연속 최고 사용온도가 260도 이상으로 내열성이 우수한 재질로 구현되는 것이 좋다. 에컨대 보호필름(200)은 폴리테트라플루오로에틸렌수지(통상적으로 테플론수지라고도 부름; Polytetrafluoroethylene, PTFE) 또는 퍼플로로 알콕시 수지로 구현될 수 있다. 퍼플루오로알콕시수지(Per Fluoro Alkylvinyether copolymer; PFA)는 불소화 에틸렌 프로필렌 수지의 내열성을 개선하는 제품으로, 연속 최고 사용온도가 폴리테트라플루오로에틸렌수지와 같은 섭씨 260도로 기록되어 고기능성 수지이다.The protective film transfer unit 210 may be implemented in a reel-to-reel method in which the protective film 200 wound in a roll shape is unwound and transferred to one side. The protective film 200 is preferably implemented with a material having excellent heat resistance, for example, the maximum use temperature is 300 degrees Celsius or more, and the continuous maximum use temperature is 260 degrees or more. For example, the protective film 200 may be implemented with a polytetrafluoroethylene resin (commonly referred to as a Teflon resin; Polytetrafluoroethylene, PTFE) or a purple alkoxy resin. Perfluoroalkoxy resin (Per Fluoro Alkylvinyether copolymer; PFA) is a product that improves the heat resistance of fluorinated ethylene propylene resin.

도 3은 본 발명 본딩대상물 이송 모듈의 일 실시예에 따른 싱글 레이저 모듈의 개념도이고, 도 4는 본 발명 본딩대상물 이송 모듈의 다른 실시예에 따른 멀티 레이저 모듈의 개념도이다.3 is a conceptual diagram of a single laser module according to an embodiment of the bonding object transport module of the present invention, and FIG. 4 is a conceptual diagram of a multi-laser module according to another embodiment of the bonding object transport module of the present invention.

상기 도 3을 참조하면, 본 발명은 일실시예에 따라 단일의 레이저 모듈(310)을 구비하며, 이에 따라 FPCB 기판 상에 싱글 레이저 빔을 조사하게 된다. 이 때 도 3을 참조하면 상기 제 1 레이저 모듈(310)에 의해 조사된 레이저 빔은 레이저 빔의 세기가 균질화된 스퀘어 빔 형상으로 변형된 상태로 기판 상에서 조사된다. Referring to FIG. 3, the present invention is provided with a single laser module 310 according to an embodiment, thereby irradiating a single laser beam on the FPCB substrate. At this time, referring to FIG. 3 , the laser beam irradiated by the first laser module 310 is irradiated on the substrate in a state in which the intensity of the laser beam is transformed into a homogenized square beam shape.

한편 상기 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 레이저 모듈은 예를 들어 제1 레이저 모듈(310)과 제2 레이저 모듈(320)로 구성되며, 본딩대상물(11)의 전자부품이 부착되는 위치에서는 제1, 2 레이저 모듈이 중첩된 상태로 조사됨으로써 균질화된 중첩 레이저 빔이 조사된다.Meanwhile, referring to FIG. 4 , the multi-laser module according to another embodiment of the present invention includes, for example, a first laser module 310 and a second laser module 320 , and an electronic component of the bonding object 11 . At this attachment position, the homogenized overlapping laser beam is irradiated by irradiating the first and second laser modules in an overlapping state.

도 4에서는 제1 레이저 빔이 스퀘어 형상이고 제2 레이저 빔이 원형인 것으로 도시되었으나, 두 레이저 빔이 모두 스퀘어 형상일 수도 있다. 또한, 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔은 동시에 조사될 수도 있고, 제1 레이저 빔에 의한 본딩대상물(11)의 예열 후에 제2 레이저 빔이 순차적으로 조사될 수도 있다.4 shows that the first laser beam has a square shape and the second laser beam has a circular shape, but both laser beams may have a square shape. In addition, the first laser beam and the second laser beam may be simultaneously irradiated, or the second laser beam may be sequentially irradiated after preheating the bonding object 11 by the first laser beam.

도 5는 본 발명 가압 헤드의 다른 실시예에 따른 멀티 레이저 모듈의 구성도이다.5 is a configuration diagram of a multi-laser module according to another embodiment of the present invention pressing head.

도 5에서, 각 레이저 모듈(310, 320, ... 330)은 각기 냉각장치(316, 326, 336)를 구비한 레이저 발진기(311, 321, 331), 빔 쉐이퍼(312, 322, 332), 광학렌즈모듈(313, 323, 333), 구동장치(314, 324, 334), 제어장치(315, 325, 335) 및 전원공급부(317, 327, 337)를 포함하여 구성된다.In FIG. 5 , each laser module 310 , 320 , ... 330 includes a laser oscillator 311 , 321 , 331 having a cooling device 316 , 326 , 336 , and a beam shaper 312 , 322 , 332 , respectively. , optical lens modules 313 , 323 , 333 , driving devices 314 , 324 , 334 , control devices 315 , 325 , 335 , and power supply units 317 , 327 , 337 .

이하에서는, 필요한 경우를 제외하고는, 중복 설명을 피하기 위해 동일 구성을 갖는 각 레이저 모듈 중 제1 레이저 모듈(310)을 위주로 설명한다.Hereinafter, except where necessary, the first laser module 310 among laser modules having the same configuration will be mainly described in order to avoid overlapping description.

레이저 발진기(311)는 소정 범위의 파장과 출력 파워를 갖는 레이저 빔을 생성한다. 레이저 발진기는 일례로 ‘750nm 내지 1200nm’ 또는 ‘1400nm 내지 1600nm’ 또는 ‘1800nm 내지 2200nm’ 또는 ‘2500nm 내지 3200nm’의 파장을 갖는 다이오드 레이저(Laser Diode, LD) 또는 희토류 매질 광섬유 레이저(Rare-Earth-Doped Fiber Laser) 또는 희토류 매질 광결정 레이저(Rare-Earth-Doped Crystal Laser)일 수 있으며, 이와 달리 755nm의 파장을 갖는 알렉산드라이트 레이저 광을 방출하기 위한 매질, 또는 1064nm 또는 1320nm의 파장을 갖는 엔디야그(Nd:YAG) 레이저 광을 방출하기 위한 매질을 포함하여 구현될 수 있다.The laser oscillator 311 generates a laser beam having a wavelength and output power in a predetermined range. The laser oscillator is, for example, a diode laser (Laser Diode, LD) having a wavelength of '750 nm to 1200 nm' or '1400 nm to 1600 nm' or '1800 nm to 2200 nm' or '2500 nm to 3200 nm' or a rare earth medium fiber laser (Rare-Earth- Doped Fiber Laser) or rare earth medium photonic crystal laser (Rare-Earth-Doped Crystal Laser), alternatively, a medium for emitting alexandrite laser light having a wavelength of 755 nm, or Nd Yag (Nd) having a wavelength of 1064 nm or 1320 nm :YAG) may be implemented including a medium for emitting laser light.

빔 쉐이퍼(beam shaper)(312)는 레이저 발진기에서 발생하여 광섬유를 통해 전달되는 스폿(spot) 형태의 레이저를 플랫 탑을 가진 면광원(Area Beam) 형태로 변환시킨다. 빔 쉐이퍼(312)는 사각 광 파이프(Square Light Pipe), 회절광학소자(Diffractive Optical Element, DOE) 또는 마이크로렌즈어레이(Micro-Lens Array, MLA)를 포함하여 구현될 수 있다.The beam shaper 312 converts a spot type laser generated from a laser oscillator and transmitted through an optical fiber into an area beam type having a flat top. The beam shaper 312 may be implemented by including a square light pipe, a diffractive optical element (DOE), or a micro-lens array (MLA).

광학렌즈모듈(313)은 빔 쉐이퍼에서 면 광원 형태로 변환된 레이저 빔의 형태와 크기를 조정하여 PCB 기판에 장착된 전자부품 내지 조사 구역으로 조사하도록 한다. 광학렌즈모듈은 복수의 렌즈의 결합을 통해 광학계를 구성하는데, 이러한 광학계의 구체적 구성에 대해서는 도 6 내지 도 9를 통해 구체적으로 후술하기로 한다.The optical lens module 313 adjusts the shape and size of the laser beam converted from the beam shaper to the surface light source shape to irradiate the electronic component mounted on the PCB board or the irradiation area. The optical lens module constitutes an optical system by combining a plurality of lenses, and the detailed configuration of such an optical system will be described later in detail with reference to FIGS. 6 to 9 .

구동장치(314)는 조사면에 대해 레이저 모듈의 거리 및 위치를 이동시키고, 제어장치(315)는 구동장치(314)를 제어하여 레이저 빔이 조사면에 도달할 때의 빔 형상, 빔 면적 크기, 빔 선명도 및 빔 조사 각도를 조정한다. 제어장치(315)는 또한 구동장치(314) 외에 레이저 모듈(310) 각 부의 동작을 통합적으로 제어할 수 있다.The driving device 314 moves the distance and position of the laser module with respect to the irradiated surface, and the controller 315 controls the driving 314 to form a beam when the laser beam reaches the irradiated surface and the size of the beam area. , adjust the beam sharpness and beam irradiation angle. The control device 315 may also integrally control the operation of each part of the laser module 310 in addition to the driving device 314 .

한편, 레이저출력조정부(370)는 사용자 인터페이스를 통해 수신한 프로그램 또는 미리 설정된 프로그램에 따라 각 레이저 모듈(310, 320, 330)에 대응하는 전원 공급부(317, 327, 337)에서 각 레이저 모듈로 공급되는 전력량을 제어한다. 레이저출력조정부(370)는 하나 이상의 카메라 모듈(350)로부터 조사면 상에서의 부품별, 구역별 또는 전체 리플로우 상태 정보를 수신하여 이를 토대로 각 전원 공급부(317, 327, 337)를 제어한다. 이와 달리, 레이저출력조정부(370)로부터의 제어정보가 각 레이저 모듈(310, 320, 330)의 제어장치(315, 325, 335)로 전달되고, 각 제어장치(315, 325, 335)에서 각기 대응하는 전원공급부(317)를 제어하기 위한 피드백 신호를 제공하는 것도 가능하다. 또한, 도 6과 달리, 하나의 전원 공급부를 통해 각 레이저 모듈로 전력을 분배하는 것도 가능한데, 이 경우에는 레이저출력조정부(370)에서 전원공급부를 제어해야 한다.On the other hand, the laser power adjustment unit 370 is supplied to each laser module from the power supply unit 317, 327, 337 corresponding to each laser module (310, 320, 330) according to a program received through the user interface or a preset program. control the amount of power The laser output adjusting unit 370 receives information about each part, each area, or the entire reflow state on the irradiation surface from one or more camera modules 350 and controls each power supply unit 317 , 327 , 337 based on the received information. On the other hand, the control information from the laser power adjusting unit 370 is transmitted to the control devices 315, 325, 335 of each laser module 310, 320, 330, and in each of the control devices 315, 325, 335, respectively. It is also possible to provide a feedback signal for controlling the corresponding power supply 317 . In addition, unlike FIG. 6 , it is also possible to distribute power to each laser module through one power supply unit. In this case, the laser output adjusting unit 370 needs to control the power supply unit.

레이저 중첩 모드를 구현하는 경우, 레이저출력조정부(370)는 각 레이저 모듈(310, 320, 330)로부터의 레이저 빔이 필요한 빔 형상, 빔 면적 크기, 빔 선명도 및 빔 조사 각도를 갖도록 각 레이저 모듈 및 전원공급부(317, 327, 337)를 제어한다. 레이저 중첩 모드는 제1 레이저 모듈(310)을 이용하여 디본딩 대상 위치 주변 영역까지를 예열하고 제2 레이저 모듈(320)을 이용하여 보다 좁은 리플로우 대상 영역을 추가 가열하는 경우 외에도, 예열 기능 내지 추가 가열 기능을 제1, 2, 3 레이저 모듈(310, 320, ... 330) 간에 적절하게 분배하여 필요한 온도 프로파일을 갖도록 각 레이저 모듈을 제어하는 경우에도 적용된다.When implementing the laser overlap mode, the laser output adjustment unit 370 is configured so that the laser beam from each laser module (310, 320, 330) has a required beam shape, beam area size, beam sharpness and beam irradiation angle to each laser module and Controls the power supply (317, 327, 337). The laser overlap mode uses the first laser module 310 to preheat the area around the debonding target position and uses the second laser module 320 to further heat the narrower reflow target area, as well as the preheating function to It also applies when controlling each laser module to have a required temperature profile by properly distributing the additional heating function between the first, second, and third laser modules 310, 320, ... 330.

한편, 하나의 레이저 광원을 분배하여 각 레이저 모듈에 입력하는 경우에는 분배된 각 레이저 빔의 출력과 위상을 동시에 조절하기 위한 기능이 레이저출력조정부(370)에 구비될 수 있다. 이러한 경우에는, 각 레이저 빔 간에 상쇄 간섭을 유도하도록 위상을 제어하여 빔 평탄도를 현저하게 개선할 수 있으며 이에 따라 에너지 효율이 더욱 증가하게 된다.Meanwhile, when one laser light source is distributed and input to each laser module, a function for simultaneously adjusting the output and the phase of each distributed laser beam may be provided in the laser power adjusting unit 370 . In this case, the beam flatness can be significantly improved by controlling the phase to induce destructive interference between the respective laser beams, thereby further increasing the energy efficiency.

한편, 복수 위치 동시 가공 모드를 구현하는 경우에는, 레이저출력조정부(370)가 각 레이저 모듈로부터의 레이저 빔의 일부 또는 전부가 상이하도록 각 레이저 빔의 빔 형상, 빔 면적 크기, 빔 선명도, 빔 조사 각도 및 빔 파장 중 하나 이상을 제어한다. 이때에도, 하나의 레이저 광원을 분배하여 각 레이저 모듈에 입력하는 경우에는 분배된 각 레이저 빔의 출력과 위상을 동시에 조절하기 위한 기능이 레이저출력조정부(370)에 구비될 수 있다.On the other hand, when implementing a multi-position simultaneous processing mode, the laser power adjusting unit 370 makes a part or all of the laser beams from each laser module different so that the beam shape, beam area size, beam clarity, and beam irradiation of each laser beam are different. Controls one or more of angle and beam wavelength. Even at this time, when one laser light source is distributed and input to each laser module, a function for simultaneously adjusting the output and phase of each distributed laser beam may be provided in the laser power adjusting unit 370 .

이러한 기능을 통해서, 레이저 빔 크기와 출력을 조정함에 의해 조사면 내의 전자부품들과 기판 간의 접합을 수행하거나 접합을 제거할 수 있다. 특히, 기판 상에서 손상된 전자부품을 제거하는 경우에는 레이저 빔의 면적을 해당 전자부품 영역으로 최소화함에 따라 기판에 존재하는 인접한 다른 전자부품 내지 정상적인 전자부품에 레이저 빔에 의한 열이 인가되는 것을 최소화할 수 있으며, 이에 따라 제거 대상인 손상된 전자부품만을 제거하는 것이 가능하다.Through this function, bonding between the electronic components and the substrate in the irradiation surface can be performed or bonding can be removed by adjusting the laser beam size and output. In particular, when a damaged electronic component is removed from the substrate, the application of heat by the laser beam to other adjacent or normal electronic components existing on the substrate can be minimized by minimizing the area of the laser beam to the corresponding electronic component area. Thereby, it is possible to remove only the damaged electronic component to be removed.

한편, 복수의 레이저 모듈 별로 서로 다른 파장을 가진 레이저 빔을 방출하도록 하는 경우에는, 레이저 모듈은 전자부품에 포함된 복수의 재료층(예: EMC층, 실리콘층, 솔더층)이 각기 잘 흡수하는 파장을 갖는 개별 레이저 모듈로 구성될 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 레이저 디본딩 장치는 전자부품의 온도와 인쇄회로기판이나 전자부품 전극간의 연결소재인 솔더(Solder)와 같은 중간접합재의 온도를 선택적으로 상이하게 상승시켜 최적화된 접합(Attaching or Bonding) 또는 분리(Detaching or Debonding) 공정을 수행할 수 있다. 구체적으로, 전자부품의 EMC몰드층과 실리콘층을 모두 투과하여 솔더층에 각 레이저 빔의 모든 에너지가 흡수되도록 하거나, 레이저 빔이 EMC몰드층을 투과하지 않고 전자부품의 표면을 가열하여 전자부품 하부의 본딩부로 열이 전도되도록 할 수도 있다.On the other hand, when a plurality of laser modules emit laser beams having different wavelengths, the laser module is a laser module in which a plurality of material layers (eg, EMC layer, silicon layer, solder layer) included in an electronic component absorb well. It can consist of individual laser modules with wavelengths. Accordingly, the laser debonding apparatus according to the present invention selectively increases the temperature of the electronic component and the temperature of the intermediate bonding material such as solder, which is a connecting material between the printed circuit board or the electrode of the electronic component, to be optimized for bonding (attaching or bonding). Bonding) or separation (Detaching or Debonding) process may be performed. Specifically, it penetrates both the EMC mold layer and the silicon layer of the electronic component so that all energy of each laser beam is absorbed by the solder layer, or the laser beam does not penetrate the EMC mold layer and heats the surface of the electronic component to lower the electronic component It is also possible to conduct heat to the bonding portion of the

한편, 이상의 기능을 활용하여 적어도 하나의 제 1 레이저 빔에 의해 리플로우 대상 전자부품 영역과 그 주변을 포함하는 기판의 일정 구역이 소정의 예열 온도까지 예열된 후, 적어도 하나의 제 2 레이저 빔에 의해 리플로우 대상 전자부품 영역의 온도가 솔더의 용융이 일어나는 리플로우 온도까지 선택적으로 가열되어진다.Meanwhile, by utilizing the above function, a predetermined region of the substrate including the electronic component area to be reflowed and its surroundings is preheated to a predetermined preheating temperature by at least one first laser beam, and then at least one second laser beam is applied. By this, the temperature of the electronic component region to be reflowed is selectively heated up to the reflow temperature at which solder melting occurs.

도 6 내지 도 9는 본 발명 본딩대상물 이송 모듈의 싱글 레이저 빔 또는 멀티 레이저 모듈에 적용가능한 레이저 광학계의 구성도이다.6 to 9 are diagrams of a laser optical system applicable to a single laser beam or a multi-laser module of the bonding object transport module of the present invention.

도 6은 본 발명에 적용가능한 가장 간단한 구조의 광학계로서, 빔 전송 광섬유(410)로부터 방출된 레이저 빔이 볼록렌즈(420)를 통해 초점 정렬되어 빔 쉐이퍼(430)로 입사하면, 빔 쉐이퍼(430)에서 스폿 형태의 레이저 빔을 플랫 탑(Flat-Top) 형태의 면광원(A1)으로 변환시키고, 빔 쉐이퍼(430)로부터 출력된 정사각형 레이저 빔(A1)이 오목 렌즈(440)를 통해 원하는 크기로 확대되어 확대된 면광원(A2)으로 결상면(S)에 조사된다.6 is an optical system of the simplest structure applicable to the present invention. When the laser beam emitted from the beam transmission optical fiber 410 is focused through the convex lens 420 and is incident on the beam shaper 430, the beam shaper 430 ), converts a spot-shaped laser beam into a flat-top-shaped surface light source A1, and a square laser beam A1 output from the beam shaper 430 passes through a concave lens 440 to a desired size. It is irradiated to the image-forming surface (S) with the enlarged surface light source (A2).

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 광학계의 구성도이다.7 is a configuration diagram of a laser optical system according to another embodiment of the present invention.

빔 쉐이퍼(430)로부터의 면광원(B1)이 오목 렌즈(440)를 통해 소정의 크기로 확대되어 제1 결상면(S1)에 조사되는 면광원(B2)이 된다. 이 면광원(B2)을 더욱 확대하여 사용하고자 하는 경우에는 추가 확대에 따라 면광원(B2)의 에지(edge) 부분의 경계가 더 불분명해 질 수 있으므로, 최종 조사면이 제2 결상면(S2)에서도 에지가 명확한 조사광을 얻기 위해서, 제1 결상면(S1)에 마스크(450)를 설치하여 에지를 트리밍한다.The surface light source B1 from the beam shaper 430 is enlarged to a predetermined size through the concave lens 440 to become the surface light source B2 irradiated to the first imaging surface S1. If the surface light source B2 is to be further enlarged and used, the boundary of the edge portion of the surface light source B2 may become more unclear according to the additional enlargement, so that the final irradiation surface is the second imaging surface S2 ), the edge is trimmed by installing a mask 450 on the first imaging surface S1 in order to obtain the irradiated light with a clear edge.

마스크(450)를 통과한 면광원은 하나 이상의 볼록렌즈와 오목 렌즈의 조합으로 구성되는 줌 렌즈 모듈(460)을 통과하면서 원하는 크기로 축소(또는 확대) 조정되어 전자부품이 배치된 제2 결상면(S2)에 사각형 조사광(B3)을 형성한다.The surface light source passing through the mask 450 is reduced (or enlarged) to a desired size while passing through the zoom lens module 460 composed of a combination of one or more convex and concave lenses, and the second imaging surface on which electronic components are disposed. A rectangular irradiation light B3 is formed in (S2).

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 광학계의 구성도이다.8 is a block diagram of a laser optical system according to another embodiment of the present invention.

빔 쉐이퍼(430)로부터의 정사각형 면광원(C1)이 오목 렌즈(440)를 통해 소정의 크기로 확대된 후, 적어도 한쌍의 원통형 렌즈(470)를 지나면서 예컨대 x축 방향으로 확대(또는 축소)(C2)되고 다시 적어도 한쌍의 원통형 렌즈(480)를 지나면서 예컨대 y축 방향으로 축소(또는 확대)되어 직사각형 형상의 면광원(C3)으로 변환된다.After the square surface light source C1 from the beam shaper 430 is enlarged to a predetermined size through the concave lens 440, it passes through at least a pair of cylindrical lenses 470 and is enlarged (or reduced) in the x-axis direction, for example. (C2) and again passing through at least a pair of cylindrical lenses 480, for example, is reduced (or enlarged) in the y-axis direction and converted into a rectangular-shaped surface light source C3.

여기서, 원통형 렌즈는 원기둥 형상을 길이방향으로 절단한 형태로서 각 렌즈가 상하 방향으로 배치되는 형태에 따라 레이저 빔을 확장 또는 축소시키는 기능을 하며, 원통형 렌즈가 배치된 표면 상에서의 렌즈가 x, y 축 방향으로 배치되는 형태에 따라 레이저 빔을 x축 또는 y축 방향으로 조절한다.Here, the cylindrical lens is a shape in which a cylindrical shape is cut in the longitudinal direction, and functions to expand or reduce the laser beam according to the shape in which each lens is disposed in the vertical direction, and the lens on the surface on which the cylindrical lens is disposed is x, y The laser beam is adjusted in the x-axis or y-axis direction according to the shape arranged in the axial direction.

이어서, 면광원(C3)은 하나 이상의 볼록렌즈와 오목 렌즈의 조합으로 구성되는 줌 렌즈 모듈(460)을 통과하면서 원하는 크기로 확대(또는 축소) 조정되어 전자부품이 배치된 제2 결상면(S2)에 직사각형 조사광(C4)을 형성한다.Then, the surface light source C3 is enlarged (or reduced) to a desired size while passing through the zoom lens module 460 composed of a combination of one or more convex and concave lenses, and the second imaging surface S2 on which electronic components are disposed. ) to form a rectangular irradiation light C4.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 광학계의 구성도이다.9 is a configuration diagram of a laser optical system according to another embodiment of the present invention.

도 9의 광학계는 도 8의 광학계에 마스크를 적용하여 레이저 빔의 에지를 트리밍하는 구성이 추가된 것으로서, 도 8의 경우에 비해 보다 선명한 에지를 가진 최종 면광원(D5)을 얻을 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.The optical system of FIG. 9 has a configuration for trimming the edge of the laser beam by applying a mask to the optical system of FIG. 8, and it is understood that the final surface light source D5 having a sharper edge can be obtained compared to the case of FIG. will be able

이하 도 10은 본 발명 레이저 가압 헤드 모듈의 전체 장치 구성을 개략적으로 보인 요부 사시도이고, 도 11은 도 10의 요부 측단면도이다.Hereinafter, Figure 10 is a perspective view schematically showing the entire device configuration of the laser pressurizing head module of the present invention, and Figure 11 is a sectional side view of the main portion of Figure 10 .

이하 상기 도면을 참조하여 본 발명 레이저 가압 헤드 모듈의 세부 구성 및 가압 및 레이저 빔 조사에 따른 작동관계를 일 실시예에 따라 자세히 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the drawings, a detailed configuration of the laser pressurizing head module of the present invention and an operation relationship according to pressurization and laser beam irradiation will be described in detail according to an embodiment as follows.

상기 도면을 참조하면, 본 발명의 가압 헤드는 본딩대상물(11)인 전자부품을 눌러 가압한 상태로 레이저 소스(310, 320)로부터 조사된 레이저 빔을 투과시키기 위한 투광성 가압부재(100)가 구비되는데, 이 때 상기 투광성 가압부재(100)는 판상의 홀더 유닛(500)의 중앙부에 형성된 통공에 교체가능하게 끼워져 걸쳐진 상태로 장착된다.Referring to the drawings, the pressing head of the present invention includes a light-transmitting pressing member 100 for transmitting the laser beam irradiated from the laser sources 310 and 320 in a state where the electronic component, which is the bonding object 11, is pressed and pressed. At this time, the light-transmitting pressing member 100 is installed in a state where it is inserted in the through hole formed in the central portion of the plate-shaped holder unit 500 to be replaced.

상기 홀더 유닛(500)은 원형 또는 다각형 형상을 갖도록 형성될 수 있으나(도 12 참조), 이하 도 10 및 도 11에서는 팔각형의 형상을 갖는 것으로 가정하여 설명한다.The holder unit 500 may be formed to have a circular or polygonal shape (see FIG. 12 ), but in FIGS. 10 and 11 , it is assumed that the holder unit 500 has an octagonal shape.

일 실시예에 따라, 상기 팔각형 형상의 홀더 유닛(500)의 테두리 주변 세군데 지점(P1, P2, P3)에는 프레스 유닛(700)이 각각 축결합되는데, 이 때 상기 프레스 유닛이 축결합된 지점을 가상선(L)으로 연결하면 삼각형을 형성하게 된다.According to one embodiment, the press unit 700 is shaft-coupled to three points (P1, P2, P3) around the edge of the octagonal-shaped holder unit 500, respectively, at this time, the point at which the press unit is shaft-coupled. When connected with an imaginary line (L), a triangle is formed.

이 때, 상기 홀더 유닛(500)의 세군데 지점을 연결하는 가상의 삼각형은 정삼각형을 구성될 수 있으며, 가상의 삼각형의 무게중심(G)과 투광성 가압부재(100)의 무게중심(G)이 일치됨이 바람직하다.At this time, the virtual triangle connecting the three points of the holder unit 500 may constitute an equilateral triangle, and the center of gravity (G) of the virtual triangle and the center of gravity (G) of the light-transmitting pressing member 100 coincide This is preferable.

상기 홀더 유닛(500)의 테두리 주변에 3축의 축결합 지점(P1, P2, P3)을 설계한 이유는 2개의 프레스 유닛을 축결합하여서는 상기 축결합 지점(P1, P2, P3)을 연결 시 안정된 삼각형의 구조를 형성할 수 없기 때문에(즉, 2개의 점을 연결 시 선분을 구성하며 면적을 형성할 수 없음), 즉 평탄도의 제어가 필요한 축결합 지점의 개수를 최소화하면서도 가상의 삼각형의 안정된 축결합 지점을 구성하기 위해서는 홀더 유닛(500)에 3개의 축결합 지점(P1, P2, P3)을 정확하게 대칭적으로 구성한다. The reason why the three-axis shaft coupling points (P1, P2, P3) are designed around the rim of the holder unit 500 is that when the two press units are shaft coupled, the shaft coupling points (P1, P2, P3) are stable when connecting Since a triangular structure cannot be formed (that is, when two points are connected, a line segment cannot be formed and an area cannot be formed), that is, the number of axial coupling points that require flatness control can be minimized while maintaining a stable shape of a virtual triangle. In order to configure the shaft coupling point, three shaft coupling points (P1, P2, P3) are precisely and symmetrically configured in the holder unit 500 .

한편 도 11을 참조하면 상기 프레스 유닛(700)은, 일정 높이 및 형상을 갖는 프레스 브라켓(720), 상기 프레스 브라켓의 상단에 장착되어 상기 홀더 유닛(500)을 설정된 압력만큼 하방으로 눌러 가압하는 가압 실린더(730), 일단이 상기 가압 실린더(730)의 실린더봉(731)에 결합되고 타단이 홀더 유닛(500)의 세군데 축결합 지점(P1, P2, P3) 중 하나에 각각 회동가능하게 결합되는 베어링 조인트(780)를 포함하여 구성된다. 이 때, 상기 가압 실린더는 kgf 단위로 가압력을 미세하게 설정 및 조절이 가능한 정밀 공압 실린더(이하, 정공 실린더)가 채택될 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 11 , the press unit 700 is a press bracket 720 having a predetermined height and shape, which is mounted on the upper end of the press bracket and presses the holder unit 500 downward by a set pressure. Cylinder 730, one end is coupled to the cylinder rod 731 of the pressure cylinder 730 and the other end is rotatably coupled to one of the three shaft coupling points P1, P2, P3 of the holder unit 500, respectively It is configured to include a bearing joint (780). At this time, the pressure cylinder may be a precision pneumatic cylinder (hereinafter referred to as a hole cylinder) capable of finely setting and adjusting the pressure in kgf units.

이 때, 상기 각각의 가압 실린더(730)의 실린더봉(731) 끝단에는 압력감지센서(740)가 더 구비된다. At this time, a pressure sensor 740 is further provided at the end of the cylinder rod 731 of each of the pressure cylinders 730 .

상기 압력감지센서(740)는 일례로, 로드셀로 구현될 수 있으며, 상기 각각의 가압 실린더(730)의 실린더봉이 인출되면서 홀더 유닛(500)의 각 축결합 지점을 각각 눌러 가압할 때 이를 상시적으로 측정하여 적정 압력 이상의 압력이 걸리지 않았는지 체크 및 이를 제어부(도면 미도시)로 피드백하는 역할을 수행한다.The pressure sensor 740 may be implemented as, for example, a load cell, and when the cylinder rod of each pressure cylinder 730 is drawn out and pressurizes each shaft coupling point of the holder unit 500, it is constantly pressed. Measured with the , it checks whether a pressure higher than an appropriate pressure is applied, and serves to feed it back to the control unit (not shown).

한편, 상기 홀더 유닛(500)의 세군데 축결합 지점 각각에는 조인트 체결부(510)가 더 구비되고 상기 각 조인트 체결부(510)는 베어링 조인트(780)와 회동가능하게 피봇 결합된다.Meanwhile, a joint fastening part 510 is further provided at each of the three shaft coupling points of the holder unit 500 , and each joint fastening part 510 is pivotally coupled to the bearing joint 780 .

따라서, 가압 실린더(730)의 실린더봉(731)이 인입 또는 인출됨에 따라 상기 실린더봉(731)의 끝단에 피봇 결합된 베어링 조인트(780)도 함께 수직방향으로 이동되며, 이에 따라 상기 베어링 조인트(780)와 회동가능하게 결합된 조인트 체결부(510) 및 홀더 유닛(500)도 함께 이동되어지게 된다.Therefore, as the cylinder rod 731 of the pressure cylinder 730 is drawn in or withdrawn, the bearing joint 780 pivotally coupled to the end of the cylinder rod 731 is also moved in the vertical direction, and thus the bearing joint ( The joint fastening part 510 and the holder unit 500 rotatably coupled to the 780 are also moved together.

그러므로 상기 각 가압 실린더(730)의 실린더봉(731)의 인입출 길이를 다르게 조절함으로써 홀더 유닛(500)을 경사지게 구동시킬 수 있으며, 이에 따라 홀더 유닛(500)의 접촉 높이를 조절함으로써도 가압력을 정밀하게 조절할 수 있게 된다.Therefore, the holder unit 500 can be driven inclinedly by adjusting the length of the cylinder rod 731 of each pressure cylinder 730 to be different, and accordingly, the pressing force is also reduced by adjusting the contact height of the holder unit 500 . can be precisely adjusted.

또한 상기 조인트 체결부(510)의 단부는 프레스 브라켓(720)의 하단에 마련된 스토퍼(790)에 의해 걸림되어져 안착된 상태로서, 이로 인해 하방으로 작용하는 홀더 유닛(500)의 자중이 스토퍼(790)에 걸쳐짐으로써 상쇄됨과 함께 홀더 유닛(500)을 수직이송할 때 평탄도를 유지하는 역할을 수행한다. In addition, the end of the joint fastening part 510 is caught by the stopper 790 provided at the lower end of the press bracket 720 and is seated. ) serves to maintain flatness when the holder unit 500 is vertically transported while being offset by spanning.

또한 상기 프레스 브라켓(720)의 일측에는 상기 프레스 브라켓을 수직방향으로 승하강시키기 위한 수직 이송부가 더 구비된다.In addition, a vertical transfer unit is further provided on one side of the press bracket 720 to elevate the press bracket in a vertical direction.

이하 상기 수직 이송부 구성을 일 실시예에 따라 살펴보면, 투광성 가압부재(100) 및 홀더 유닛(500)의 축결합 지점 3개소에 각각 설치된 프레스 브라켓(720), 상기 프레스 브라켓의 상부에 설치된 가압 실린더(730), 상기 프레스 브라켓(720)을 수직방향으로 구동하기 위한 볼 스크류(750) 및 모터(760), 그리고 상기 프레스 브라켓(720)의 직선운동을 가이드하기 위한 가이드부재(770)로 구성될 수 있다.Hereinafter, looking at the configuration of the vertical transfer unit according to an embodiment, a press bracket 720 installed at three shaft coupling points of the light-transmitting pressure member 100 and the holder unit 500, respectively, and a pressure cylinder installed on the press bracket ( 730), a ball screw 750 and a motor 760 for driving the press bracket 720 in the vertical direction, and a guide member 770 for guiding the linear motion of the press bracket 720. have.

상기 구성에 의해, 상기 홀더 유닛(500)이 하방으로 이동되어지면 상기 홀더 유닛(500)에 장착된 투광성 가압부재(100)도 함께 하방으로 이동되면서 그 아래에 위치한 전자부품(11)을 눌러 가압하게 됨은 이해 가능하다.With the above configuration, when the holder unit 500 is moved downward, the light-transmitting pressing member 100 mounted on the holder unit 500 is also moved downwardly, and the electronic component 11 located below it is pressed and pressed. It is understandable to do.

또한 상기 홀더 유닛(500)의 평탄도는 리플로우 공정을 진행하는 동안 발생된 진동이나 투광성 가압부재(100)의 교체 시 진동에 의해 틀어질 수 있으므로, 일정 주기 또는 투광성 가압부재(100)를 교체한 후 영점으로 초기화시켜 다시 평탄도를 세팅함이 바람직하다.In addition, since the flatness of the holder unit 500 may be distorted by vibration generated during the reflow process or vibration when the light-transmitting pressure member 100 is replaced, a certain period or replacement of the light-transmitting pressure member 100 It is desirable to reset the flatness by resetting it to zero after doing so.

도 12a는 본 발명 레이저 가압 헤드 모듈의 홀더 유닛을 일 실시예에 따라 팔각형으로 형성한 요부 평면도이다.12A is a plan view of the main part of the holder unit of the laser pressure head module of the present invention formed in an octagon according to an embodiment.

먼저 본 발명의 홀더 유닛의 형상은 다각형일 수 있으며, 기본적으로 3개의 축결합 지점(P1, P2, P3)을 연결하는 삼각형 형상일 수 있다. 더욱 자세하게는 기하학적인 대칭을 위해서 상기 3개의 축결합 지점(P1, P2, P3) 각각과 가운데 무게중심(G)을 연결하는 가상선의 길이를 동일하게 형성함으로써 정삼각형으로 형성할 수 있다.First, the shape of the holder unit of the present invention may be a polygon, and may be basically a triangular shape connecting the three shaft coupling points (P1, P2, P3). In more detail, it can be formed in an equilateral triangle by forming the same length of an imaginary line connecting each of the three axis coupling points P1, P2, P3 and the center of gravity G for geometric symmetry.

또한 도 12a에서는 상기 다각형 홀더 유닛 내부에 사각형 투광성 가압부재가 안착 및 수용되어야 하므로 홀더 유닛의 형상을 투광성 가압부재보다 넓은 면적을 제공함으로써 사각형 투광성 가압부재를 충분히 수용할 수 있도록 팔각형으로 구성한 일 실시예를 보인다.In addition, in Fig. 12a, since the rectangular light-transmitting pressing member must be seated and accommodated inside the polygonal holder unit, the shape of the holder unit is provided in an octagonal shape to sufficiently accommodate the rectangular light-transmitting pressing member by providing a larger area than the light-transmitting pressing member. looks like

그러므로 본 발명의 홀더 유닛은 도 12a에서 도시한 팔각형 형상에 한정되는 것이 아니며, 3개의 축결합 지점(P1, P2, P3)을 연결하는 가상의 삼각형을 평면적으로 포함할 수 있는 삼각형, 사각형 또는 팔각형 등 다양한 형태의 다각형 형상으로 구현될 수 있다.Therefore, the holder unit of the present invention is not limited to the octagonal shape shown in FIG. 12A, and may include a imaginary triangle connecting the three shaft coupling points P1, P2, and P3 in a planar shape. A triangle, a square, or an octagon. It may be implemented as a polygonal shape of various types, such as

한편, 도 12b는 본 발명 레이저 가압 헤드 모듈의 홀더 유닛을 다른 실시예에 따라 원형으로 형성한 요부 평면도이다. On the other hand, Figure 12b is a plan view of the main part formed in a circular shape according to another embodiment of the holder unit of the present invention laser pressure head module.

또한 본 발명의 홀더 유닛의 형상은 다각형일 수 있으며, 다른 실시예에 따라 원형으로 형성되어서도 가능하다. In addition, the shape of the holder unit of the present invention may be a polygon, it is also possible to be formed in a circle according to another embodiment.

그러므로 도 12b에서처럼 홀더 유닛이 원형으로 형성된 경우에도 홀더 유닛 테두리 주변의 3개의 축결합 지점(P1, P2, P3) 각각과 가운데 무게중심(G)을 연결하는 가상선의 길이를 동일하게 형성되므로 홀더 유닛이 기하학적으로 대칭을 이루게 되고, 최소한의 3개의 축결합 지점(P1, P2, P3)만을 이용하여 높은 평탄도를 유지하면서도 각 축결합 지점을 각각 정밀하게 가압 및 제어할 수 있게 되는 것이다. Therefore, even when the holder unit is formed in a circular shape as in FIG. 12b , the length of the virtual line connecting each of the three shaft coupling points (P1, P2, P3) around the holder unit edge and the center of gravity (G) is the same, so the holder unit This geometrical symmetry is achieved, and it is possible to precisely press and control each shaft coupling point while maintaining high flatness using only the minimum of three shaft coupling points (P1, P2, P3).

그러므로 이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 가압 헤드는 일정 면적을 갖는 투광성 가압부재(100)를 이용하여 복수의 전자부품(11)을 동시에 눌러 가압하면서 상기 투광성 레이저 빔을 조사함으로써 한번에 리플로우 처리를 수행할 수 있게 됨으로써 종래 각각의 전자부품마다 소형의 투광성 가압부재를 올려 자중으로 눌러 가압하는 방식 대비 정밀도와 생산성이 대폭 향상되는 효과가 있다.Therefore, as described above, the pressing head of the present invention performs reflow processing at once by irradiating the transmissive laser beam while simultaneously pressing and pressing the plurality of electronic components 11 using the transmissive pressing member 100 having a predetermined area. By being able to do this, there is an effect that the precision and productivity are greatly improved compared to the conventional method in which a small translucent pressing member is raised for each electronic component and pressed by its own weight.

아울러 상기 가압 실린더(730)는 Kgf 단위로 정밀하게 가압력을 조절할 수 있는 정공 실린더를 채택함으로써 가압력이 정밀하게 조절될 수 있으며, 이를 통해 FPCB 기판의 굴곡 상태 등 여러 가지 변수 요인에 따라 작업자가 상기 가압 실린더(730)의 설정 압력을 각각 다르게 조절함으로써 종래 대비 본 발명의 대면적 투광성 가압부재(100)의 하방에 배치된 전자부품들(11)에 가해지는 압력 밸런스를 용이하게 조절할 수 있게 되는 것이다. In addition, the pressing force can be precisely adjusted by adopting a hole cylinder capable of precisely adjusting the pressing force in units of Kgf, and through this, the pressing force can be precisely adjusted by the operator according to various variable factors such as the bending state of the FPCB substrate. By adjusting the set pressure of the cylinder 730 differently, it is possible to easily adjust the pressure balance applied to the electronic components 11 disposed below the large-area light-transmitting pressing member 100 of the present invention compared to the prior art.

한편, 상기 각 가압 실린더(730)에 설정된 압력과 달리 설정 압력 이상의 압력이 가해진 경우, 이때에는 상기 가압 실린더(730)의 실린더봉(731) 단부에 결합되어 있는 압력감지센서(740)가 이를 감지하여 제어부(도면 미도시)로 피드백하게 된다. On the other hand, when a pressure greater than or equal to the set pressure is applied, unlike the pressure set in each of the pressure cylinders 730 , the pressure sensor 740 coupled to the end of the cylinder rod 731 of the pressure cylinder 730 detects this. Thus, it is fed back to the control unit (not shown).

그러므로 일정 이상의 압력이 감지되면 제어부는 설정 압력값으로 조정하는 오토 밸런싱 처리를 수행하거나 알람을 발생시켜 작업자가 필요에 따라 상기 각각의 가압 실린더(730)의 설정 압력을 수동으로도 용이하게 조절하게 있게 된다.Therefore, when a pressure above a certain level is sensed, the control unit performs auto-balancing processing to adjust to a set pressure value or generates an alarm so that the operator can easily adjust the set pressure of each of the pressurization cylinders 730 manually as needed do.

또한 도 10 내지 도 12에는 도시되지 않았으나, 상기 홀더 유닛(500)과 투광성 가압부재(100), 프레스 유닛(700)은 앞서 도 2에서 살펴본 투광성 가압부재 이송부(140) 및 지지부(150)에 설치될 수 있다. 상기 투광성 가압부재 이송부(140)는 일례로 수직 이송수단(예로서, 모터 및 볼스크류 장치)에 의해 상하 방향으로 수직 이송가능하게 구현될 수 있으며, 지지부(150)은 일례로 겐트리 장치로 구현될 수 있다.In addition, although not shown in FIGS. 10 to 12 , the holder unit 500 , the light-transmitting pressing member 100 , and the press unit 700 are installed in the light-transmitting pressing member transfer unit 140 and the support unit 150 as previously described in FIG. 2 . can be The light-transmitting pressing member transfer unit 140 may be implemented to be vertically transferred in the vertical direction by, for example, a vertical transfer means (eg, a motor and a ball screw device), and the support unit 150 may be implemented as a gantry device, for example. can be

따라서, 본딩대상물(11)인 전자부품 및 기판이 투입되는 경우 상기 홀더 유닛(500)과 투광성 가압부재(100), 프레스 유닛(700)이 상방으로 수직 이송하여 본딩대상물(11)이 투광성 가압부재(100)의 직하방 위치까지 투입될 수 있도록 하고, 본딩대상물(100)이 가압부재(100)의 직하방 위치까지 투입된 이후에는 상기 홀더 유닛(500)과 투광성 가압부재(100), 프레스 유닛(700)이 본딩대상물(11)에 근접된 위치까지 다시 하방으로 수직 이송되어짐에 따라 가압을 위한 대기상태로 위치된다.Therefore, when the electronic component and the substrate, which are the bonding object 11, are put in, the holder unit 500, the light-transmitting pressing member 100, and the press unit 700 are vertically transported upward so that the bonding object 11 is the light-transmitting pressing member. (100), and after the bonding object 100 is put in to the position directly below the pressing member 100, the holder unit 500, the light-transmitting pressing member 100, and the press unit ( 700) is positioned in a standby state for pressurization as it is vertically transported downward again to a position close to the bonding object 11.

아울러 본 발명은 단지 앞서 기술된 일 실시예에 의해서만 한정된 것은 아니며, 장치의 세부 구성이나 개수 및 배치 구조를 변경할 때에도 동일한 효과를 창출할 수 있는 것이므로 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 구성의 부가 및 삭제, 변형이 가능한 것임을 명시하는 바이다.In addition, the present invention is not limited only by the above-described embodiment, and since it is possible to create the same effect even when changing the detailed configuration or number and arrangement of the device, those of ordinary skill in the art will present the present invention It is specified that various additions, deletions, and modifications are possible within the scope of the technical idea of

100 : 투과성 가압부재 100a: 가압면
200 : 보호필름 210 : 보호필름 이송부
310 : 제 1 레이저 모듈 320 : 제 2 레이저 모듈
500 : 홀더 유닛 510 : 조인트 체결부
700 : 프레스 유닛 720 : 프레스 브라켓
730 : 가압 실린더 740 : 압력감지센서
780 : 베어링 조인트 790 : 스토퍼
100: permeable pressing member 100a: pressing surface
200: protective film 210: protective film transfer unit
310: first laser module 320: second laser module
500: holder unit 510: joint fastening part
700: press unit 720: press bracket
730: pressure cylinder 740: pressure sensor
780: bearing joint 790: stopper

Claims (13)

기판 상에 배열된 복수의 전자부품을 투광성 가압부재로 가압함과 동시에 상기 가압부재를 통해 레이저 빔을 조사함으로써 전자부품을 기판에 본딩하는 레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈에 있어서,
상기 투광성 가압부재를 교체가능하게 장착하기 위한 원형 또는 다각형의 홀더 유닛; 및
상기 홀더 유닛의 테두리 주변 세군데 지점에 각각 축결합되며 상기 축결합된 지점을 가상선으로 연결 시 삼각형을 형성하는 프레스 유닛을 포함하며,
상기 프레스 유닛은,
프레스 브라켓;
상기 프레스 브라켓의 상단에 장착되어 상기 홀더 유닛을 설정된 압력만큼 하방으로 눌러 가압하는 가압 실린더; 및
일단이 상기 가압 실린더의 실린더봉에 결합되고 타단이 홀더 유닛의 세군데 지점 중 하나에 각각 회동가능하게 결합되는 베어링 조인트를 포함하는,
레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈.
A laser pressure head module of a laser reflow apparatus for bonding electronic components to a substrate by pressing a plurality of electronic components arranged on a substrate with a light-transmitting pressure member and simultaneously irradiating a laser beam through the pressure member,
a circular or polygonal holder unit for replacing the light-transmitting pressing member; and
A press unit that is shaft-coupled to three points around the edge of the holder unit and forms a triangle when connecting the shaft-coupled points with an imaginary line,
The press unit,
press bracket;
a pressure cylinder mounted on the upper end of the press bracket to press the holder unit downward by a set pressure; and
One end is coupled to the cylinder rod of the pressure cylinder and the other end includes a bearing joint rotatably coupled to one of three points of the holder unit,
Laser pressurized head module of laser reflow device.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 가압 실린더는 kgf 단위로 가압력을 미세하게 설정 및 조절이 가능한 정밀 공압 실린더가 채택되는,
레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈.
The method of claim 1,
The pressure cylinder is a precision pneumatic cylinder capable of finely setting and adjusting the pressing force in kgf unit is adopted,
Laser pressurized head module of laser reflow device.
제 1 항에 있어서,
상기 홀더 유닛의 세군데 지점 각각에는 조인트 체결부가 더 구비되고 상기 각 조인트 체결부는 베어링 조인트와 회동가능하게 결합되는,
레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈.
The method of claim 1,
A joint fastening part is further provided at each of the three points of the holder unit, and each joint fastening part is rotatably coupled to a bearing joint,
Laser pressurized head module of laser reflow device.
제 4 항에 있어서,
상기 프레스 브라켓의 하단에는 스토퍼가 더 구비되며 상기 스토퍼에 조인트 체결부의 일단이 걸쳐지는,
레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈.
5. The method of claim 4,
A stopper is further provided at the lower end of the press bracket, and one end of the joint fastening part is spread over the stopper,
Laser pressurized head module of laser reflow device.
제 1 항에 있어서,
상기 프레스 브라켓의 일측에는 상기 프레스 브라켓을 수직방향으로 승하강시키기 위한 수직 이송부가 더 구비되는,
레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈.
The method of claim 1,
At one side of the press bracket, a vertical transfer unit for elevating and lowering the press bracket in a vertical direction is further provided,
Laser pressurized head module of laser reflow device.
제 6 항에 있어서,
상기 수직 이송부는 볼스크류 및 모터를 포함하여 구성되는,
레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈.
7. The method of claim 6,
The vertical transfer unit is configured to include a ball screw and a motor,
Laser pressurized head module of laser reflow device.
제 1 항에 있어서,
상기 홀더 유닛의 평탄도는 일정 주기 또는 투광성 가압부재를 교체한 후 영점으로 초기화시켜 다시 세팅되는,
레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈.
The method of claim 1,
The flatness of the holder unit is reset to zero after a certain period or after replacing the light-transmitting pressing member,
Laser pressurized head module of laser reflow device.
제 1 항에 있어서,
상기 홀더 유닛의 세군데 지점을 연결하는 가상의 삼각형은 정삼각형이며 가상의 삼각형의 무게중심과 투광성 가압부재의 무게중심이 일치되는,
레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈.
The method of claim 1,
The virtual triangle connecting the three points of the holder unit is an equilateral triangle, and the center of gravity of the virtual triangle coincides with the center of gravity of the light-transmitting pressing member,
Laser pressurized head module of laser reflow device.
제 1 항에 있어서,
상기 레이저 빔은 둘 이상의 레이저 소스로부터 레이저 빔이 중첩 조사되는,
레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈.
The method of claim 1,
The laser beam is irradiated by overlapping laser beams from two or more laser sources,
Laser pressurized head module of laser reflow device.
제 1 항에 있어서,
상기 투광성 가압부재 하부로, 레이저 본딩시 발생하는 가스(fumes)가 투광성 가압부재의 바닥면에 달라붙는 것을 막아주는 보호필름을 더 포함하는,
레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈.
The method of claim 1,
A lower portion of the light-transmitting pressure member, further comprising a protective film preventing gas (fumes) generated during laser bonding from sticking to the bottom surface of the light-transmitting pressure member,
Laser pressurized head module of laser reflow device.
제 11 항에 있어서,
상기 보호필름은 폴리테트라플로오로에틸렌 수지(PTFE) 또는 퍼플루오로알콕시 수지(PFA)로 구현되는,
레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈.
12. The method of claim 11,
The protective film is implemented with polytetrafluoroethylene resin (PTFE) or perfluoroalkoxy resin (PFA),
Laser pressurized head module of laser reflow device.
제 12 항에 있어서,
상기 보호필름은 롤 형태로 감긴 보호필름을 풀어주면서 일측으로 이송시키는 릴-투-릴(reel to reel) 방식의 보호필름 이송부에 의해 공급되는,
레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈.
13. The method of claim 12,
The protective film is supplied by a protective film transfer unit of a reel-to-reel method, which transfers to one side while unwinding the protective film wound in a roll form,
Laser pressurized head module of laser reflow device.
KR1020190149468A 2019-11-20 2019-11-20 Laser pressure head module of laser reflow equipment KR102327167B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190149468A KR102327167B1 (en) 2019-11-20 2019-11-20 Laser pressure head module of laser reflow equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190149468A KR102327167B1 (en) 2019-11-20 2019-11-20 Laser pressure head module of laser reflow equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210061654A KR20210061654A (en) 2021-05-28
KR102327167B1 true KR102327167B1 (en) 2021-11-16

Family

ID=76140444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190149468A KR102327167B1 (en) 2019-11-20 2019-11-20 Laser pressure head module of laser reflow equipment

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102327167B1 (en)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100899421B1 (en) * 2007-02-28 2009-05-27 삼성테크윈 주식회사 Chip Bonding Tool, Bonding Apparatus with the Same and Method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210061654A (en) 2021-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110326096B (en) Laser reflow soldering device
JP7409730B2 (en) laser reflow equipment
KR102022600B1 (en) Laser reflow apparatus
KR102608011B1 (en) Flip Chip Bonding Apparatus and Solder Ball Bonding Apparatus Using VCSEL Device
KR102228432B1 (en) Laser pressure head module of laser reflow equipment
KR102228434B1 (en) Laser reflow method of laser reflow apparatus
KR20210039620A (en) Temperature Sensing Module of Laser Reflow Device
KR102199450B1 (en) Laser pressure head module of laser reflow equipment
KR102327167B1 (en) Laser pressure head module of laser reflow equipment
KR102376989B1 (en) Flow transfer type laser reflow apparatus
KR20200129435A (en) Workpiece transfer module of laser reflow equipment
KR102174929B1 (en) Laser reflow method of laser reflow apparatus
KR102377003B1 (en) Flow transfer type laser reflow method
KR102228433B1 (en) Laser pressure head module of laser reflow equipment
KR20200131200A (en) Laser head module of laser debonding equipment
KR102174930B1 (en) Laser pressure head module of laser reflow equipment
US20230387069A1 (en) Compression type laser reflow apparatus with vacuum chamber
KR20220083629A (en) Laser reflow method of laser reflow apparatus
KR20210099782A (en) laser debonding device
KR20210029344A (en) Laser reflow apparatus comprising a laser scanner
KR20200125205A (en) Heating module of laser debonding device
KR20200095769A (en) Laser head module of laser debonding equipment

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant