KR102402520B1 - Variable Beamshaping Optics Module for Reflow Devices - Google Patents

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KR102402520B1 KR1020200186623A KR20200186623A KR102402520B1 KR 102402520 B1 KR102402520 B1 KR 102402520B1 KR 1020200186623 A KR1020200186623 A KR 1020200186623A KR 20200186623 A KR20200186623 A KR 20200186623A KR 102402520 B1 KR102402520 B1 KR 102402520B1
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김남성
최재준
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레이저쎌 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a laser reflow apparatus for bonding or debonding electronic components to a substrate, comprising: a body unit provided with an accommodation space therein; a laser light source provided inside the body unit and irradiating a laser beam; a beam shaper which receives the laser beam irradiated from the laser light source and adjusts a shape of the laser beam; and an optical unit adjusting an optical path by reflecting the laser beam output from the light source. The beam shaper is configured by stacking a plurality of lenticular lenses, and adjusts an output beam size by moving and varying some of the stacked lenticular lenses.

Description

리플로우 장치의 가변 빔쉐이핑 옵틱 모듈{Variable Beamshaping Optics Module for Reflow Devices}Variable Beamshaping Optics Module for Reflow Devices

본 발명은 레이저 리플로우 장치의 가변 빔쉐이핑 옵틱 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조사되는 레이저빔의 사이즈를 원하는 규격으로 조정할 수 있는 레이저 리플로우 장치의 가변 빔쉐이핑 옵틱 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a variable beam shaping optic module of a laser reflow apparatus, and more particularly, to a variable beam shaping optic module of a laser reflow apparatus capable of adjusting the size of an irradiated laser beam to a desired standard.

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 (㎛) precision is micro laser processing, which is widely used in the semiconductor industry, display industry, printed circuit board (PCB) industry, and smartphone industry. Memory chips used in all electronic devices have developed technologies to reduce the circuit spacing to a minimum to realize integration, performance and ultra-high speed communication speed, but now, the required technology level is achieved only by reducing the circuit line width and line width gap. It is difficult to do so, and it has reached the level of stacking 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 has already been 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 aforementioned 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 treatment 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, LED는 마이크로 또는 미니 LED 형태의 제품의 등장하고 있다.Recently, in the case of semiconductor chips, products with a thickness of 200 μm or less including an EMC (Epoxy-Mold Compound) layer, and for LEDs, products in the form of micro or mini LED are appearing.

이러한 제품의 등장에 따라 보다 새로운 형태의 본딩 기술이 필요하게 되었다. 이는 레이저 빔을 이용한 본딩 기술이다.With the advent of these products, a new type of bonding technology is needed. This is a bonding technique using a laser beam.

현재, 레이저 빔을 이용한 본딩은 이미 일부 제품 공정에서 이용하고 있으며, 점차 다양한 제품군에서 요구할 것으로 전망된다.Currently, bonding using a laser beam has already been used in some product processes, and is expected to be increasingly required in various product groups.

하지만, 이러한 레이저 빔을 활용한 본딩 기술은 점차 다양화되는 제품사이즈에 맞도록 일일이 구성을 새롭게 변경되어야 한다. 이에 따라 많은 시간과 비용이 발생되는 문제점이 있다. However, the bonding technology using such a laser beam needs to be newly configured to suit the gradually diversifying product size. Accordingly, there is a problem in that a lot of time and money are generated.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 발명된 것으로, 본 발명은 레이저 조사시 제품 사이즈에 맞도록 빔사이즈를 조정할 수 있는 레이저 리플로우 장치의 가변 빔쉐이핑 옵틱 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention was invented to solve the above problems, and the present invention aims to provide a variable beam shaping optic module of a laser reflow apparatus capable of adjusting the beam size to fit the product size during laser irradiation. do.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 레이저 리플로우 장치의 빔쉐이핑 옵틱 모듈에 있어서, 내부에 수용 공간이 구비된 바디부; 상기 바디부 내부에 구비되며, 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원; 상기 레이저 광원으로부터 조사된 레이저 빔을 수광하고, 레이저 빔의 형상을 조절하는 빔쉐이퍼; 상기 광원으로부터 출력된 레이저 빔을 반사하여 광 경로를 조절하는 광학부;를 포함하고, 상기 빔쉐이퍼는, 복수개의 사각형 형상인 렌티큘러렌즈들을 사용하여 분리적층방식으로 구성되고, 분리적층된 렌티큘러렌즈 중 일부를 이동 가변하여 출력되는 빔사이즈를 조정한다.The present invention for achieving the above object, in the beam shaping optics module of the laser reflow apparatus, the body portion provided with a receiving space therein; a laser light source provided inside the body and irradiating a laser beam; a beam shaper for receiving the laser beam irradiated from the laser light source and adjusting the shape of the laser beam; and an optical unit for adjusting the optical path by reflecting the laser beam output from the light source, wherein the beam shaper is configured in a separate stacking method using a plurality of rectangular lenticular lenses, and among the separately stacked lenticular lenses Adjusts the output beam size by moving a part of it.

또한, 상기 분리적층된 렌티큘러렌즈의 이동 가변은 통상적으로 최단과 최장 이격 거리를 확보하기 위하여 수직방향으로 배치하여 사용하는 경우에 최상단의 렌티큘러렌즈와 최하단의 렌티큘러렌즈에 의해 수행된다.In addition, the variable movement of the separately stacked lenticular lenses is generally performed by the uppermost lenticular lens and the lowermost lenticular lens when disposed in a vertical direction to secure the shortest and longest separation distances.

또한, 상기 분리적층된 렌티큘러렌즈는 동일방향으로 배치된 X1,X2 렌즈 및 이들 렌즈와 다른 방향으로 배치된 Y1,Y2 렌즈로 각각 이루어진다. 이때 X1, X2, Y1, Y2 렌티큘러렌즈 각각은 또 다른 판형원통렌즈들을 접합적층함으로써 구성된다.In addition, the separately stacked lenticular lenses include X1 and X2 lenses arranged in the same direction and Y1 and Y2 lenses arranged in different directions from these lenses, respectively. At this time, each of the X1, X2, Y1, and Y2 lenticular lenses is formed by bonding and laminating other plate-shaped cylindrical lenses.

또한, 상기 분리적층된 렌티큘러렌즈의 이동 가변을 위해 구동조절부를 더 포함하고, 상기 구동조절부는 DC MOTOR, CORELESSD MOTOR, UNIVERSAL MOTOR, STEPPING MOTOR, GEARED MOTOR 중 어느 하나를 포함한다.In addition, it further includes a driving control unit for variable movement of the separately stacked lenticular lens, and the driving control unit includes any one of DC MOTOR, CORELESSD MOTOR, UNIVERSAL MOTOR, STEPPING MOTOR, and GEARED MOTOR.

또한, 상기 빔쉐이퍼를 통한 레이저 빔의 형상은 사각면이다.In addition, the shape of the laser beam through the beam shaper is a quadrangular surface.

또한, 상기 렌티큘러렌즈의 이동 가변의 간격은 수직방향으로 배치하여 사용할 때 렌티큘러렌즈 높이(H)를 기준으로 최소 0.1배 ~ 최대 20배로 조절할 수 있는 간격 이내이다.In addition, the interval of variable movement of the lenticular lens is within an interval that can be adjusted by a minimum of 0.1 times to a maximum of 20 times based on the lenticular lens height (H) when disposed in the vertical direction.

또한, 상기 렌티큘러렌즈의 곡률반지름은 최소 1mm ~ 최대 50mm 이내이다.In addition, the radius of curvature of the lenticular lens is within a minimum of 1mm to a maximum of 50mm.

또한, 상기 분리적층된 렌티큘러렌즈는 외곽 테두리를 보호하는 지지부와 상기 지지부를 둘러싸고 상기 바디부 내부에서 고정 및 이동가능하도록 하우징을 포함한다.In addition, the separately-stacked lenticular lens includes a support for protecting an outer edge and a housing to surround the support and to be fixed and movable within the body.

또한, 중심부의 레이저빔 투과용 투과홀 직경이 10mm 내지 50mm 인 레이저빔용 마스크가 입력단에 설치된다.In addition, a laser beam mask having a diameter of 10 mm to 50 mm in a through hole for transmitting a laser beam at the center is installed at the input end.

또한, 상기 분리적층된 렌티큘러렌즈는 적층판형원통렌즈어레이 모듈(Stacked Plate-Type Cylindrical Lens Array Module)로 구성되며, 동일 방향으로 배치된 X1모듈과 X2모듈 내부의 대응하는 각 판형원통렌즈 간에 결맞춤을 할 수 있는 소정의 조절장치를 구비하며, 상기 X1, X2 모듈과 다른 방향으로 배치된 Y1모듈과 Y2모듈 내부의 대응하는 각 판형원통렌즈 간에도 결맞춤을 할 수 있는 소정의 조절장치를 구비한다. 이러한 결맞춤 기능은 빔쉐이핑 모듈의 빔 균일도와 빔 경사도를 최적으로 만들어 주는데 결정적인 역할을 수행하는 방법이다.In addition, the separated and stacked lenticular lens is composed of a stacked plate-type cylindrical lens array module (Stacked Plate-Type Cylindrical Lens Array Module), the X1 module and the X2 module arranged in the same direction are aligned between the corresponding respective plate-shaped cylindrical lenses inside the module and a predetermined adjustment device capable of coherence between the respective plate-shaped cylindrical lenses in the Y1 module and the Y2 module disposed in a different direction from the X1 and X2 modules. . This coherence function is a method that plays a decisive role in making the beam uniformity and beam inclination of the beam shaping module optimal.

또한, 레이저빔이 최초로 출사되는 QBH 커넥터나 SMA 커넥터 등과 같은 광 커넥터의 출사면 다음에 배치되어 발산형 레이저빔을 평행빔으로 변환시켜 주는 콜리메이션렌즈 다음에 금속, 세라믹 등의 내열자재를 사용한 원형 마스크를 배치하여 사용하며, 이 마스크는 레이저빔의 중심점이 미세하게 변동되거나 빔확산각이 미세하게 변동될 때도 플랫탑빔의 중심점과 빔크기를 일정하게 유지시켜 주는 것을 돕는 역할을 수행한다. In addition, a circular lens using a heat-resistant material such as metal, ceramic, etc., after a collimation lens that is disposed next to the emitting surface of an optical connector such as a QBH connector or SMA connector from which the laser beam is first emitted and converts a divergent laser beam into a parallel beam. A mask is placed and used, and this mask serves to help keep the center point and the beam size of the flat top beam constant even when the center point of the laser beam is slightly changed or the beam spread angle is minutely changed.

상술한 바와 같은 본 발명은, 제품 사이즈에 맞도록 원하는 빔사이즈를 조정할 수 있어 제품 생산력을 높이는 효과가 있다.According to the present invention as described above, a desired beam size can be adjusted to fit the product size, thereby increasing product productivity.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리플로우 장치의 싱글 빔 모듈의 개념도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리플로우 장치에 의해 듀얼 레이저 빔이 조사되는 FPCB 기판의 이미지
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리플로우 장치의 레이저 조사부 구성 개념도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리플로우 장치의 광학계의 구성 개념도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리플로우 장치의 가변 빔쉐이핑 옵틱 모듈의 구성도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리플로우 장치의 가변 빔쉐이핑 옵틱 모듈에서의 렌티큘러렌즈의 분리적층 구성도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리플로우 장치의 가변 빔쉐이핑옵틱 모듈에서의 렌티큘러렌즈의 단면도
1 is a conceptual diagram of a single beam module of a laser reflow apparatus according to an embodiment of the present invention;
2 is an image of an FPCB substrate to which a dual laser beam is irradiated by a laser reflow device according to an embodiment of the present invention;
3 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a laser irradiation unit of a laser reflow apparatus according to an embodiment of the present invention;
4 is a conceptual diagram of an optical system of a laser reflow apparatus according to an embodiment of the present invention;
5 is a configuration diagram of a variable beam shaping optics module of a laser reflow apparatus according to an embodiment of the present invention;
6 is a separate stacking configuration diagram of a lenticular lens in a variable beam shaping optical module of a laser reflow apparatus according to an embodiment of the present invention;
7 is a cross-sectional view of a lenticular lens in a variable beam shaping optics module of a laser reflow apparatus according to an embodiment of the present invention;

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 possibility of the presence or addition of or more other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리플로우 장치의 싱글빔 모듈의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리플로우 장치에 의해 듀얼 레이저 빔이 조사되는 FPCB 기판의 이미지이다.Hereinafter, FIG. 1 is a conceptual diagram of a single beam module of a laser reflow apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an FPCB to which a dual laser beam is irradiated by the reflow apparatus according to an embodiment of the present invention. It is an image of the board.

상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리플로우 장치는 단일의 레이저 모듈(310)을 구비하며, 이에 따라 FPCB 기판 상에 싱글 레이저 빔을 조사하게 된다. 이때, 도 2를 참조하면 복수의 레이저 모듈에 의해 조사된 원형 레이저 빔과 스퀘어 레이저은 중첩된 상태로 기판 상에 조사된다.Referring to FIG. 1 , the laser reflow apparatus according to an embodiment of the present invention includes a single laser module 310, thereby irradiating a single laser beam onto the FPCB substrate. At this time, referring to FIG. 2 , the circular laser beam and the square laser irradiated by the plurality of laser modules are irradiated onto the substrate in an overlapping state.

이하, 첨부된 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 듀얼 빔 구성 및 작동 관계를 일실시예에 따라 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the dual beam configuration and operation relationship according to the present invention will be described in detail according to an embodiment with reference to FIGS. 3 and 4 .

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리플로우 장치의 레이저 조사부 구성 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a laser irradiation unit of a laser reflow apparatus according to an embodiment of the present invention.

상기 도 3에서, 레이저 조사부의 레이저 모듈(310)은 각기 냉각장치(316)를 구비한 레이저 발진기(311), 빔 쉐이퍼(312), 광학렌즈모듈(313), 구동장치(314), 제어장치(315) 및 전원공급부(317)를 포함하여 구성된다.In FIG. 3 , the laser module 310 of the laser irradiation unit includes a laser oscillator 311 having a cooling device 316 , a beam shaper 312 , an optical lens module 313 , a driving device 314 , and a control device. It is configured to include a 315 and a power supply unit (317).

상기 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- It may be a Doped Fiber Laser) or a Rare-Earth-Doped Crystal Laser, and 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 발진기(311)에서 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 the laser oscillator 311 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 구성한다.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.

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 device 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 레이저 모듈(310)에 대응하는 전원 공급부(317)에서 레이저 모듈(310)로 공급되는 전력량을 제어한다. 레이저출력조정부(370)는 하나 이상의 카메라 모듈(350)로부터 조사면 상에서의 부품별, 구역별 또는 전체 디본딩 상태 정보를 수신하여 이를 토대로 전원 공급부(317)를 제어한다.Meanwhile, the laser power adjusting unit 370 controls the amount of power supplied to the laser module 310 from the power supply unit 317 corresponding to the laser module 310 according to a program received through the user interface or a preset program. The laser output adjustment unit 370 receives information about each component, each area, or the entire debonding state on the irradiation surface from one or more camera modules 350 and controls the power supply unit 317 based on this information.

이와 달리, 레이저출력조정부(370)로부터의 제어정보가 레이저 모듈(310)의 제어장치(315)로 전달되고, 상기 제어장치(315)에서 각기 대응하는 전원공급부(317)를 제어하기 위한 피드백 신호를 제공하는 것도 가능하다.Contrary to this, the control information from the laser power adjusting unit 370 is transmitted to the control device 315 of the laser module 310, and the control device 315 is a feedback signal for controlling the corresponding power supply unit 317, respectively. It is also possible to provide

한편, 복수의 레이저 모듈 별로 서로 다른 파장을 가진 레이저 빔을 방출하도록 구성하는 경우에는, 레이저 조사부는 전자부품에 포함된 복수의 재료층(예: EMC층, 실리콘층, 솔더층)이 각기 잘 흡수하는 파장을 갖는 개별 레이저 모듈로 구성될 수 있다.On the other hand, when a plurality of laser modules are configured to emit laser beams having different wavelengths, a plurality of material layers (eg, EMC layer, silicon layer, solder layer) included in the laser irradiation unit are well absorbed by the laser irradiator. It can be composed of individual laser modules having a wavelength of

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.Accordingly, the laser debonding apparatus according to the present invention selectively raises the temperature of the electronic component and the temperature of the intermediate bonding material such as solder, which is a connection material between the printed circuit board or the electrode of the electronic component, to optimize bonding (attaching or bonding). Bonding) or separation (Detaching or Debonding) process may be performed.

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.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

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리플로우 장치의 광학계의 구성 개념도이다.4 is a conceptual diagram of an optical system of a laser reflow apparatus according to an embodiment of the present invention.

상기 도 4는 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 플랫탑(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.4 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 ( In 430 ), the spot-shaped laser beam is converted into a flat-top-shaped surface light source A1 , and the square laser beam A1 output from the beam shaper 430 is desired through the concave lens 440 . It is irradiated to the imaging plane (S) with the expanded surface light source (A2) enlarged in size.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 리플로우 장치의 가변 빔쉐이핑 옵틱 모듈의 구성도이다.5 is a block diagram of a variable beam shaping optics module of a laser reflow apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 레이저 리플로우 장치의 가변 빔쉐이핑 옵틱 모듈의 구성 및 작동관계에 대해 자세히 살펴보기로 한다. 먼저 본 발명의 빔쉐이핑 옵틱 모듈(600)은 앞서 상술한 도 3의 레이저 모듈에서 레이저 발진기(311)와 냉각장치(316), 구동장치(314) 등을 제외한 일부 구성으로 이하 기술된다.Hereinafter, the configuration and operation relationship of the variable beam shaping optics module of the laser reflow apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 5 attached thereto. First, the beam shaping optics module 600 of the present invention will be described below with some components excluding the laser oscillator 311 , the cooling device 316 , the driving device 314 , and the like in the above-described laser module of FIG. 3 .

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 레이저 리플로우 장치의 가변 빔쉐이핑 옵틱 모듈(500)은 바디부(510), 광원(520), 빔쉐이퍼(530), 광학부(540)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 5 , the variable beam shaping optical module 500 of the laser reflow apparatus of the present invention may include a body part 510 , a light source 520 , a beam shaper 530 , and an optical part 540 . can

바디부(510)는 모듈의 외부 형상으로 내부에 수용공간이 형성될 수 있다.The body part 510 may have an external shape of the module, and an accommodating space may be formed therein.

바디부(510) 내부의 수용공간에 구비되며, 레이저 빔을 조사하는 광원(520)을 포함할 수 있다. 이때, 광원에서 평행광을 조사하도록 별도의 광학계가 포함될 수도 있다.It is provided in the receiving space inside the body 510 and may include a light source 520 for irradiating a laser beam. In this case, a separate optical system may be included to irradiate the parallel light from the light source.

광원(520)에서 조사된 빔을 수광하고, 레이저 빔의 형상을 조절하는 빔쉐이퍼(530)를 포함할 수 있다.A beam shaper 530 for receiving the beam irradiated from the light source 520 and adjusting the shape of the laser beam may be included.

빔쉐이퍼(530)에서 출력되는 레이저 빔의 형상은 면 형태일 수 있다.The shape of the laser beam output from the beam shaper 530 may be a planar shape.

이때, 빔쉐이퍼는 도6에 도시된 바와 같이, 복수개의 렌티큘러렌즈로 분리적층(즉, 소정 거리 이격하여 배열)하여 구성되고, 분리적층된 렌티큘러렌즈 중 일부를 이동 가변하여 출력되는 빔사이즈를 조정할 수 있다.At this time, as shown in FIG. 6, the beam shaper is configured by separately stacking a plurality of lenticular lenses (that is, arranging them spaced apart by a predetermined distance), and adjusts the output beam size by moving some of the separately stacked lenticular lenses. can

자세히는 렌티큘러렌즈가 동일방향으로 배치된 X1,X2 렌즈 및 이들 렌즈와 다른 방향으로 배치된 Y1,Y2 렌즈로 각각 이루어질 수 있다. 물론, 설계사항에 따라 배치의 순서는 달리 될 수 있다. In detail, the lenticular lenses may include X1 and X2 lenses arranged in the same direction and Y1 and Y2 lenses arranged in different directions from these lenses, respectively. Of course, the order of arrangement may be different according to design matters.

이때, 적층된 순서가 X1이 최상단층이고, Y2가 제일 하단층이면, X1과Y2의 이동 가변을 통해 빔사이즈 크기를 조정할 수 있다. 조정된 빔의 모양은 정사각형, 직사각형, 라인 등으로 구현될 수 있다.At this time, if X1 is the uppermost layer and Y2 is the lowermost layer in the stacking order, the size of the beam size can be adjusted by changing the movement of X1 and Y2. The shape of the adjusted beam may be implemented as a square, a rectangle, a line, or the like.

여기서, 이동 가변을 위해 구동조절부(550)가 더 포함될 수 있다. 구동조절부는 DC MOTOR, CORELESSD MOTOR, UNIVERSAL MOTOR, STEPPING MOTOR, GEARED MOTOR 중 어느 하나 일 수 있다.Here, a driving control unit 550 may be further included for variable movement. The driving control unit may be any one of DC MOTOR, CORELESSD MOTOR, UNIVERSAL MOTOR, STEPPING MOTOR, and GEARED MOTOR.

다음으로, 도7에 도시된 바와 같이, 렌티큘러렌즈의 이동 간격은 렌티큘러렌즈 높이(H)를 기준으로 최소 0.1배 ~ 최대 10배 이내인 것으로 할 수 있다.Next, as shown in FIG. 7 , the movement interval of the lenticular lens may be within a minimum of 0.1 times and a maximum of 10 times based on the height of the lenticular lens (H).

또한, 렌티큘러렌즈의 곡률반지름(R)은 최소 1mm ~ 최대 50mm 이내일 수 있다.In addition, the radius of curvature (R) of the lenticular lens may be within a minimum of 1mm to a maximum of 50mm.

한편, 적층된 렌티큘러렌즈는 외곽 테두리를 보호하는 지지부(미도시)와 지지부를 둘러싸고 상기 바디부 내부에서 고정 및 이동가능하도록 하우징(미도시)을 포함할 수 있다. 좀더 자세히는 하우징이 레일을 통해 이동하거나 고정될 수 있는데, 레일과의 고정은 리벳이나, 볼트, 등으로 구현될 수 있으며, 레일에서의 이동은 레일의 형상에 대응되는 모양인 바퀴등으로 구현될 수 있다.On the other hand, the stacked lenticular lens may include a support (not shown) that protects the outer edge and a housing (not shown) that surrounds the support and is fixed and movable inside the body. In more detail, the housing can be moved or fixed through the rail, and the fixing with the rail can be implemented with rivets, bolts, etc., and the movement on the rail can be implemented with wheels, which are a shape corresponding to the shape of the rail. can

한편, 가변 빔쉐이핑 옵티 모듈(500)은 빔쉐이퍼(530)로 출력된 레이저 빔을 반사하여 광 경로를 조절하는 광학부(540)를 포함할 수 있다. 여기서, 광학부는 제품과의 거리로부터 배율 등을 최종적으로 결정할 수 있다.Meanwhile, the variable beam shaping opti module 500 may include an optical unit 540 that reflects the laser beam output to the beam shaper 530 to adjust the optical path. Here, the optical unit may finally determine the magnification and the like from the distance to the product.

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 있으므로 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 the same effect can be created even when the detailed configuration, number, and arrangement of the device are changed, those of ordinary skill in the art will It is specified that addition, deletion, and modification of various configurations are possible within the scope of the technical idea.

500 : 가변 빔쉐이핑 옵틱 모듈 510 : 바디부
520 : 광원 530 : 빔쉐이퍼
540 : 광학부 550 : 구동조절부
500: variable beam shaping optic module 510: body part
520: light source 530: beam shaper
540: optical unit 550: driving control unit

Claims (10)

기판에 전자부품을 본딩 또는 디본딩하기 위한 레이저 리플로우 장치에 있어서,
내부에 수용 공간이 구비된 바디부;
상기 바디부 내부에 구비되며, 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원;
상기 레이저 광원으로부터 조사된 레이저 빔을 수광하고, 레이저 빔의 형상을 조절하는 빔쉐이퍼;
상기 광원으로부터 출력된 레이저 빔을 반사하여 광 경로를 조절하는 광학부;를 포함하고,
상기 빔쉐이퍼는, 복수개의 렌티큘러렌즈로 분리적층하여 구성되고, 분리적층된 렌티큘러렌즈 중 일부를 이동 가변하여 출력되는 빔사이즈를 조정하며,
상기 분리적층된 렌티큘러렌즈는, 적층판형원통렌즈어레이 모듈로 구성되며,
동일 방향으로 배치된 X1모듈과 X2모듈 내부의 대응하는 각 판형원통렌즈 간에 결맞춤을 할 수 있는 소정의 조절장치를 구비하며,
상기 X1, X2 모듈과 다른 방향으로 배치된 Y1모듈과 Y2모듈 내부의 대응하는 각 판형원통렌즈 간에도 결맞춤을 할 수 있는 소정의 조절장치를 구비하는,
레이저 리플로우 장치의 가변 빔쉐이핑 옵틱 모듈.
A laser reflow apparatus for bonding or debonding an electronic component to a substrate, the laser reflow apparatus comprising:
a body portion having an accommodating space therein;
a laser light source provided inside the body and irradiating a laser beam;
a beam shaper for receiving the laser beam irradiated from the laser light source and adjusting the shape of the laser beam;
Includes; an optical unit for adjusting the optical path by reflecting the laser beam output from the light source;
The beam shaper is configured by separately stacking a plurality of lenticular lenses, and adjusts the output beam size by moving and variable some of the separately stacked lenticular lenses,
The separately laminated lenticular lens is composed of a laminated plate-type cylindrical lens array module,
and a predetermined adjustment device capable of coherence between the corresponding plate-shaped cylindrical lenses in the X1 module and the X2 module disposed in the same direction,
and a predetermined adjusting device capable of coherence between the respective plate-shaped cylindrical lenses in the Y1 module and the Y2 module disposed in a different direction from the X1 and X2 modules,
The tunable beamshaping optics module of the laser reflow device.
제1항에 있어서,
상기 적층된 렌티큘러렌즈의 이동 가변은 최상단의 렌티큘러렌즈와 최하단의 렌티큘러렌즈에 의해 수행되는,
레이저 리플로우 장치의 가변 빔쉐이핑 옵틱 모듈.
According to claim 1,
The variable movement of the stacked lenticular lenses is performed by the uppermost lenticular lens and the lowermost lenticular lens,
Variable beamshaping optics module in laser reflow device.
제1항에 있어서,
상기 적층된 렌티큘러렌즈는 동일방향으로 배치된 X1,X2 렌즈 및 이들 렌즈와 다른 방향으로 배치된 Y1,Y2 렌즈로 각각 이루어지는,
레이저 리플로우 장치의 가변 빔쉐이핑 옵틱 모듈.
According to claim 1,
The stacked lenticular lenses consist of X1 and X2 lenses arranged in the same direction and Y1 and Y2 lenses arranged in different directions from these lenses, respectively,
Variable beamshaping optics module in laser reflow device.
제1항에 있어서,
상기 적층된 렌티큘러렌즈의 이동 가변을 위해 구동조절부를 더 포함하고,
상기 구동조절부는 DC MOTOR, CORELESSD MOTOR, UNIVERSAL MOTOR, STEPPING MOTOR, GEARED MOTOR 중 어느 하나를 포함하는,
레이저 리플로우 장치의 가변 빔쉐이핑 옵틱 모듈.
According to claim 1,
Further comprising a driving control unit for variable movement of the stacked lenticular lenses,
The drive control unit includes any one of DC MOTOR, CORELESSD MOTOR, UNIVERSAL MOTOR, STEPPING MOTOR, GEARED MOTOR,
Variable beamshaping optics module in laser reflow device.
제1항에 있어서,
상기 빔쉐이퍼를 통한 레이저 빔의 형상은 사각면인,
레이저 리플로우 장치의 가변 빔쉐이핑 옵틱 모듈.
According to claim 1,
The shape of the laser beam through the beam shaper is a rectangular plane,
Variable beamshaping optics module in laser reflow device.
제1항에 있어서,
상기 렌티큘러렌즈의 이동 가변의 간격은 렌티큘러렌즈 높이를 기준으로 최소 0.1배 ~ 최대 20배 이내인,
레이저 리플로우 장치의 가변 빔쉐이핑 옵틱 모듈.
According to claim 1,
The interval of variable movement of the lenticular lens is within a minimum of 0.1 times to a maximum of 20 times based on the height of the lenticular lens,
Variable beamshaping optics module in laser reflow device.
제1항에 있어서,
상기 렌티큘러렌즈의 곡률반지름은 최소 1mm ~ 최대 50mm 이내인,
레이저 리플로우 장치의 가변 빔쉐이핑 옵틱 모듈.
The method of claim 1,
The radius of curvature of the lenticular lens is within a minimum of 1mm to a maximum of 50mm,
The tunable beamshaping optics module of the laser reflow device.
제1항에 있어서,
상기 분리적층된 렌티큘러렌즈는 외곽 테두리를 보호하는 지지부와 상기 지지부를 둘러싸고 상기 바디부 내부에서 고정 및 이동가능하도록 하우징을 포함하는,
레이저 리플로우 장치의 가변 빔쉐이핑 옵틱 모듈.
According to claim 1,
The separately stacked lenticular lens includes a support for protecting an outer edge and a housing to surround the support and to be fixed and movable within the body,
Variable beamshaping optics module in laser reflow device.
제1항에 있어서,
중심부의 레이저빔 투과용 투과홀 직경이 10mm 내지 50mm 인 레이저빔용 마스크가 입력단에 설치된,
레이저 리플로우 장치의 가변 빔쉐이핑 옵틱 모듈.
According to claim 1,
A laser beam mask having a diameter of 10 mm to 50 mm in the through hole for transmitting the laser beam in the center is installed at the input end,
Variable beamshaping optics module in laser reflow device.
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