KR20070095038A

KR20070095038A - 레이저를 이용한 전자부품의 접속 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20070095038A
Application number: KR1020060025205A
Authority: KR
Inventors: 곽노흥; 남기중
Original assignee: 주식회사 젯텍
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2007-09-28
Also published as: JP2007258699A; KR100777575B1; US20070215584A1; TW200735991A

Abstract

본 발명은 평판표시소자 등의 유리기판 또는 필름 등의 표면에 전자칩을 포함하는 전자부품, 필름 등의 전자부품을 접속하는 기술에 관한 것으로, 특히 C.O.G(Chip On Glass), F.O.G(Film On Glass), C.O.F(Chip On Film), C.O.B(Chip On Board), A.C.F(Anisotropic Conductive Film)에 의한 접속 등 다양한 분야에서 적용하여 활용할 수 있는 레이저를 이용한 전자부품의 접속 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 레이저 빔을 발생시키고 기판과 시료에 조사하여 시료를 용융시키며 전자부품을 가압하여 접속하되, 레이저 빔을 라인(Line) 또는 에어리어(Area) 빔(Beam) 형태로서 호모지나이저(Homogenizer)에 의한 고른 품질의 빔을 제공하고 레이저의 출력을 초기와 용융시를 구분하여 펄스형태로 조절하는 접속방법과 이를 구체화하기 위한 접속장치를 제공한다.

평판표시소자, 기판, 필름, 전자부품, 레이저, 빔

Description

레이저를 이용한 전자부품의 접속 방법 및 장치{A Bonding Method and Apparatus for Electronic Elements Using Laser Beam}

도 1은 종래의 접속기술을 설명하기 위한 개략적인 계통도,

도 2는 종래의 접속기술로서 공정별로 구분하여 나타낸 계통도,

도 3은 본 발명에 의한 접속기술로서 그 개념을 설명하기 위한 개념도,

도 4는 본 발명에 의한 접속기술을 적용하는 경우 시간의 변화에 따른 접속부위의 온도분포를 예시한 그래프도,

도 5는 도 4에 있어서 레이저의 출력 변화를 예시한 그래프도,

도 6은 본 발명에 의한 장치의 개념을 바람직한 일례의 형태로 나타낸 계통도,

도 7은 본 발명에 의한 장치의 개념을 바람직한 일례의 형태로서 다른 예를 나타낸 계통도,

도 8은 본 발명에 의한 접속기술에 대하여 응용된 다른 일례를 나타내는 계통도,

도 9는 도 8의 변형된 일례를 보여주는 계통도,

도 10은 본 발명인 장치에 채택하는 마스크의 일례를 보여주는 평면 계통도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 전자부품, 12: 기판,

14: 접속매체, 20: 레이저 드라이버,

30: 레이저 모듈, 40: 렌즈 광학계,

50: 레이저 빔, 60: 빔 전달수단,

62: 마스크, 70: 상부 가압지그수단,

80: 하부 가압지그수단, 90: 제어수단

본 발명은 평판표시소자 등의 유리기판 또는 필름 등의 표면에 전자칩을 포함하는 전자부품, 필름 등의 전자부품을 접속하는 기술에 관한 것으로, 특히 C.O.G, F.O.G, C.O.F, C.O.B, A.C.F 등 다양한 분야에서 적용하여 활용할 수 있는 레이저를 이용한 전자부품의 접속 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 평판표시소자의 실장에 사용하는 이방전도성 필름은 열에 의하여 경화되는 접착제와 미세한 도전볼을 혼합시킨 양면테이프 상태의 재료를 활용하여 외부에서 열을 가하고 가압하여 접착하는 기술이 알려져 있다.

이와 같이 이방전도성 필름을 이용하여 두 매체를 접속할 경우에 종래에는 도 1에 예시한 바와 같이 열경화성 수지의 특성상 일정한 시간 동안 일정한 온도와 압력으로 유지하여야 하기 때문에 히터가 구비된 핫바(Hot Bar)(1)가 부착된 장치를 이용하여 가압접촉면에 핫바(1)로 가압하며 열융착이 이루어지는 방법을 활용하 고 있다. 즉, 유리기판(2)과 전자부품(3) 사이에 이방전도성 필름(4)을 위치시킨 후에 핫바(1)로 화살표 방향으로 가열 및 가압을 하여 유리기판(2)과 전자부품(3)을 서로 접속하는 방식을 활용하고 있다.

이러한 종래의 접속방식은 도 2에 예시한 바와 같이, 유리기판(2)을 준비하는 단계(S1)와 유리기판(102)에 이방전도성 필름(4)을 예비적으로 부착하는 프리본딩(Prebonding) 단계(S2), 이방전도성 필름(4)으로부터 보호필름(4a)을 벗기는 단계(S3), 접속하고자 하는 전자부품(3)을 정위치에 위치시키는 단계(S4), 핫바(1)를 가압하여 열융착을 행하는 주 본딩(Main Bonding)단계(S5), 그리고 완성하는 단계(S6)로 이루어지게 된다.

이와 같이, 종래에는 접속시키고자 하는 유리기판(2)과 전자부품(3) 사이에 이방전도성 필름(4)을 부착하고 상부에 위치하는 전자부품(3)의 표면에 핫바(1)를 일정한 압력으로 가압하면서 가열하게 되면 열경화성 수지가 시간이 경과함에 따라 경화되어 두 접속면이 서로 접속이 이루어지는 효과를 가져오고, 이방전도성 필름(4) 내부에 분산되어 존재하는 전도성 입자에 의하여 한 방향으로만 전기가 흐르는 특성을 갖도록 하였던 것이다.

이러한 열전달은 상부에 위치하는 전자부품(3)을 통하여 이방전도성 필름(4)에까지 전달되기 때문에 일정한 열전달 특성을 갖도록 하는 것이 아주 중요하다.

그런데, 기존에는 핫바(1)를 이용하여 가열 및 가압방식으로 열융착이 이루어지고 이방전도성 필름(4)의 열융착에 필요한 열은 핫바(1)에 내장된 히터를 통하여 핫바(1)를 가열하고 조절하도록 이루어져 있기 때문에 내장된 전기히터와 핫바 (1)의 구조적인 특성상 핫바(1)의 전체 온도가 균일한 분포를 갖도록 하기가 어렵고, 접속부위까지 가열을 위한 열이 전달되는데 많은 시간이 소요되어 생산성이 떨어지는 주요 요인이 되고 있으며, 접속부위 이외에도 열소모성이 크게 되어 열효율이 크게 떨어지게 되며, 핫바(1)의 지속적인 사용시에는 핫바(1)의 표면이 쉽게 오염되어 재현성의 확보가 어렵게 되는 문제가 발생되고 있다.

더욱이, 접속대상이 되는 용도에 따라 접속조건을 최적화하는 데에는 어려움이 있으며, 수작업 또는 반자동인 경우에도 작업자의 경험이나 숙련도에 따라 품질의 차이가 크게 되는 문제점이 발생되고 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해소하면서 다음과 같은 목적을 달성하기 위하여 연구 개발이 이루어졌다.

본 발명의 목적은 중간에 위치하게 되는 접속매체로서 이방전도성 필름, 폴리이미드 필름 등을 이용하여 기판에 전자부품을 열융착에 의한 접속작업을 행할 경우에 열융착의 열원으로 사용하는 핫바의 대체수단으로서 레이저 빔이 접속부위만을 가열하여 접속에 필요한 온도 상승시간을 단축하고 레이저 출력을 정밀하게 자동제어하여 공정의 신뢰성과 재현성을 향상시키고 전체적으로 공정시간도 단축시켜 작업의 효율을 향상시키고자 함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 레이저 빔의 경우 스폿 스캔(Spot Scan) 방식으로부터 라인 빔(Line Beam) 또는 에어리어 빔(Area Beam) 방식으로 전환하면서 필요시에 호모지나이저(Homogenizer)를 채택하고 직접 조사하여 보다 품질이 우수한 상태 의 레이저 빔을 발생시키고 작동시에 보다 정교하게 제어할 수 있도록 하고자 함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 레이저 빔의 조사에 의하여 중간에 위치하게 되는 접속매체의 용융 후 경화온도에 도달하게 되면, 일정한 경화온도를 지속적으로 유지하도록 레이저의 출력을 연속적인 형태로부터 펄스 형태로 전환하여 온도의 상승을 억제하도록 제어가 이루어져 작업효율을 극대화시킬 수 있도록 하고자 함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 빔 전달수단에 사이즈의 조절이 가능한 마스크를 채택하여 접속이 이루어지게 되는 기판과 전자부품에 대한 접속부위의 사이즈에서 요구되는 크기에 알맞게 레이저 빔의 크기를 조절하여 활용할 수 있게 하거나 레이저 빔을 발생시키는 레이저모듈 조립체를 동시에 여러 개를 설치하여 기판과 전자부품에 대한 접속부위의 수효에 따라 전체 또는 일부를 선택적으로 작동시켜 레이저 빔을 조사시켜 동시에 여러 접속부위에 적용할 수 있도록 하고자 함에 있다.

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 기판과 전자부품 사이에 접속매체를 위치시켜 상기 기판과 전자부품을 접속매체에 의하여 접속하기 위한 방법에 있어서, 소정 파장의 레이저 빔을 발생시키는 제1단계, 상기 기판과 상기 전자부품을 서로 가압하는 제2단계, 상기 제1단계에서 발생된 레이저 빔을 상기 기판과 상기 전자부품에 조사하여 상기 접속매체를 용융시키면서 가압하여 상기 접속매체의 용융 접속에 의하여 도전성을 가진 상태로 상기 기판과 상기 전자부품의 접속이 이루어지는 제3단계를 포함하고, 상기 제3단계는 상기 기판이나 상기 전자부품 재질 의 투과성과 흡수성에 따라 레이저 빔의 조사방향을 선택적으로 결정하는 레이저를 이용한 전자부품의 접속 방법을 제공한다.

또한, 상기 제1단계 내지 제3단계에서 사용되는 레이저 빔을 라인 빔 또는 에어리어 빔 형태로 하여 사용하는 레이저를 이용한 전자부품의 접속 방법을 제공한다.

또한, 상기 제1단계 내지 제3단계에서 사용되는 레이저 빔을 상기 접속매체의 경화온도에 도달한 후에는 일정한 경화온도를 지속적으로 유지하도록 레이저의 출력을 연속적인 형태로부터 펄스형태로 전환하여 온도의 상승을 억제하도록 제어가 이루어지도록 하는 레이저를 이용한 전자부품의 접속 방법을 제공한다.

또한, 상기 제1단계 내지 제3단계에서 사용되는 레이저 빔을 다수의 레이저모듈을 동시에 설치하고 기판에 다수의 전자부품을 접속하는 경우에 각각의 전자부품의 접속부위와 각각의 레이저모듈을 대응시켜 레이저 빔의 조사가 이루어지도록 하여 동시에 접속작업이 가능하도록 하는 레이저를 이용한 전자부품의 접속 방법을 제공한다.

또한, 상기 제1단계 내지 제3단계에서 사용되는 레이저 빔이 상기 접속매체에 도달하는 중간 위치에 사이즈의 조절이 가능한 마스크를 채택하여 기판 상부 전자부품의 접속부위에 도달하게 되는 레이저 빔의 크기를 전자부품의 접속부위 크기에 맞게 사전에 조절이 가능하도록 하는 레이저를 이용한 전자부품의 접속 방법을 제공한다.

더욱이, 위와 같은 접속방법을 가장 바람직하게 실시할 수 있도록 기판에 전 자부품을 접속하기 위한 장치에 있어서, 레이저 모듈에 전기출력을 제공하고 작동을 제어하는 레이저드라이버와, 특정 파장을 방출하는 다이오드 레이저모듈과, 호모지나이저를 채택하여 품질이 우수하고 일정한 크기의 빔을 형성시키는 렌즈 광학계와, 상기 렌즈 광학계를 거치면서 소정의 폭을 갖도록 조사가 이루어지는 레이저 빔과, 사이즈의 조절이 가능한 마스크를 채택하고 상기 레이저 빔을 접속부위로 유도하여 조사하기 위한 빔 전달수단과, 상기 기판과 접속매체와 전자부품을 적층하고 상기 빔 전달수단을 통하여 입사된 레이저 빔을 하부로부터 상기 기판 측으로 통과시키며 가압하는 상,하부 가압지그수단과, 그리고 상기 레이저광원의 세기, 조사방식 및 가압력을 설정하고 상기 레이저 빔과 상기 가압지그수단을 제어하기 위한 제어신호를 제공하는 제어수단을 포함하여 이루어지는 레이저를 이용한 전자부품의 접속 장치를 제공한다.

또한, 상기 상부 가압지그수단은 투명부재로 구성하고 상기 상,하부 가압지그수단은 상기 기판과 접속매체와 전자부품을 적층하고 상기 빔 전달수단을 통하여 입사된 레이저 빔을 상부로부터 상기 전자부품 측으로 통과시키며 가압하도록 이루어지는 레이저를 이용한 전자부품의 접속 장치를 제공한다.

또한, 상기 상,하부 가압지그수단에 별도의 냉각수단을 마련하여 이루어지는 레이저를 이용한 전자부품의 접속 장치를 제공한다.

또한, 상기 레이저드라이버, 상기 레이저모듈, 상기 렌즈 광학계, 상기 빔 전달수단, 상기 상,하부 가압지그수단, 그리고 상기 제어수단을 갖춘 조립체를 다수 병설하여 기판과 전자부품의 접속부위 다수를 동시에 접속작업을 수행할 수 있 게 이루어지는 레이저를 이용한 전자부품의 접속 장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 살펴보기로 한다.

먼저, 본 발명의 개념에 의하면, 도 3에 예시한 바와 같이 전자부품(10)을 기판(12)에 직접 접속 및 접합이 이루어지도록 하는 기술로서, 하부에 위치하게 되는 기판(12)의 전극(12a)과 전자부품(10)의 범프전극(10a) 사이를 접속매체(14)에 의하여 접합시키는 기술이다. 레이저 빔이 투명한 유리판으로 구성되는 기판(12)을 통과하여 일부가 전극(12a)의 코팅막에서 일부 흡수되고 대부분의 레이저빔 에너지는 중간에 위치하게 되는 접속매체(14)에서 흡수가 이루어지게 되는데, 이때 접속매체(14)에서 흡수된 레이저빔 에너지는 열로서 전환되고 이 열은 접속매체(14)를 용융, 경화시켜 기판(12)의 전극(12a)과 전자부품(10)의 범프전극(10a)은 서로 접속이 이루어지게 되며, 이와 같은 접속 및 접합기술은 기판(12)의 전극(12a)에 대한 레이저빔 흡수성, 접속매체(14) 자체의 레이저빔 흡수성, 그리고 유리기판(12)을 대부분 투과하게 되는 특성에 의하여 중간에 위치하게 되는 접속매체(14)에서 레이저빔의 흡수에 의하여 대부분이 발생하게 되는 열에 의하여 접합 및 접속이 이루어지게 되는 원리를 응용한 것이다.

우선 접속장치에 대하여 먼저 살펴보면, 공통적으로 기판(12)에 전자부품(10)을 접속하기 위한 장치에 있어서, 레이저 모듈(30)에 전기출력을 제공하고 작동을 제어하는 레이저드라이버(20)와, 특정 파장을 방출하는 다이오드 레이저모듈(30)과, 호모지나이저(Homogenizer)를 채택하여 품질이 우수하고 일정한 크기의 빔 을 형성시키는 렌즈 광학계(40)와, 상기 렌즈 광학계(40)를 거치면서 소정의 폭을 갖도록 조사가 이루어지는 레이저 빔(50)과, 사이즈의 조절이 가능한 마스크(62)를 채택하고 상기 레이저 빔(50)을 접속부위로 유도하여 조사하기 위한 빔 전달수단(60)과, 상기 기판(12)과 접속매체(14)와 전자부품(10)을 적층하고 상기 빔 전달수단(60)을 통하여 입사된 레이저 빔을 하부로부터 상기 기판(12) 측으로 통과시키며 가압하는 상,하부 가압지그수단(70,80)과, 그리고 상기 레이저광원의 세기, 조사방식 및 가압력을 설정하고 상기 레이저 빔(50)과 상기 가압지그수단(70,80)을 제어하기 위한 제어신호를 제공하는 제어수단(90)을 포함하여 이루어지게 된다.

또한, 도 7에 예시한 바와 같이 상기 상부 가압지그수단(70)은 투명부재로 구성하고 상기 상,하부 가압지그수단(70,80)은 상기 기판(12)과 접속매체(14)와 전자부품(10)을 적층하고 상기 빔 전달수단(60)을 통하여 입사된 레이저 빔을 상부로부터 상기 전자부품(10) 측으로 통과시키며 가압하도록 구성할 수도 있다.

더욱이, 상기 상,하부 가압지그수단(70,80)의 경우 반복적인 작동시에 레이저 빔(50)에 의하여 발생되는 열이 전달되고 축적되어 과열되는 현상을 사전에 방지하기 위하여 별도의 냉각수단을 마련하되, 예를 들면 공냉방식의 냉각라인(72)을 구축하여 활용할 수 있다.

또한, 도 8 및 도 9에 예시한 바와 같이 상기 레이저드라이버(20), 상기 레이저모듈(30), 상기 렌즈 광학계(40), 상기 빔 전달수단(60), 상기 상,하부 가압지그수단(70,80), 그리고 상기 제어수단(90)을 갖춘 조립체를 다수 병설하여 기판과 전자부품의 접속부위 다수를 동시에 또는 그 중 일부를 선택적으로 작동시켜 접속 작업을 수행할 수 있도록 구성할 수도 있다.

이때, 상기 조립체는 도 8에 예시한 바와 같이 레이저 빔이 서로 분리된 상태로 조사가 이루어지도록 하여 동시 또는 선택적으로 작동이 이루어지게 할 수도 있고, 도 9에 예시한 바와 같이 레이저 빔이 서로 연이어져 길게 형성된 레이저 빔 형태로 조사가 이루어져 광범위하게 동시에 작동이 이루어질 수 있게 구성할 수도 있다.

이때, 빔 전달수단(60)에 설치되게 되는 마스크(62)의 경우, 도 10에 예시한 바와 같이 레이저 빔(50)의 크기보다 작게 가로 방향 또는 세로 방향으로 화살표와 같이 슬라이드시켜 각각 그 크기를 조절할 수 있게 구성하여, 기판(12)과 전자부품(10)의 접속부위에서 요구되는 사이즈에 맞게 미리 조절하여 사용할 수 있도록 함이 바람직하다.

위와 같이 이루어지게 되는 접속장치의 경우 다음과 같이 그 작동이 이루어지게 되는데, 이를 요약하여 본 발명인 접속방법을 토대로 하여 먼저 살펴보면 다음과 같다.

소정 파장의 레이저 빔(50)을 발생시키는 제1단계, 상기 기판(12)과 상기 전자부품(10)을 서로 가압하는 제2단계, 상기 제1단계에서 발생된 레이저 빔(50)을 상기 기판(12)과 상기 전자부품(10)에 조사하여 상기 접속매체(14)를 용융시키면서 가압하여 상기 접속매체(14)의 용융 접속에 의하여 도전성을 가진 상태로 상기 기판(12)과 상기 전자부품(10)의 접속이 이루어지는 제3단계를 포함하고, 상기 제3단계는 상기 기판(12)이나 상기 전자부품(10) 재질의 투과성과 흡수성에 따라 레이저 빔(50)의 조사방향을 선택적으로 결정하는 단계를 포함하여 그 작동이 이루어지게 된다.

상기 제1단계 내지 제3단계를 포함하게 되는 과정을 각 단계별로 나누어 보다 상세하게 살펴보기로 한다.

제1단계(레이저 빔 발생단계)

제어수단(90)에 의하여 제어가 이루어지는 상태에서 레이저드라이버(20)에 의하여 작동이 제어되는 레이저모듈(30)에 의하여 특정 파장의 레이저를 발생시키고, 렌즈광학계(40)를 경유하면서 품질이 우수하고 일정한 크기의 빔을 발생시킨다.

이때, 렌즈광학계(40)를 경유하면서 발생된 레이저 빔(50)은 빔 전달수단(60)에 있어서 마스크(62)의 가로 및 세로 방향 폭을 사전에 조절하여 전자부품(10)과 기판(12)의 접속부위의 크기에 맞도록 하고 기판(12)의 상부에 위치하게 되는 전자부품(10)의 접속부위에 도달하게 되는 레이저 빔(50)의 크기를 다양한 크기를 갖게 되는 전자부품(10)의 접속부위 크기에 맞게 사전에 조절하여 다양한 크기에 공용으로 활용할 수 있도록 한다.

또한, 이때 발생되는 레이저 빔(50)은 라인 또는 에어리어 빔 형태로 하여 생성시키게 된다.

물론, 상기 제1단계에서 사용되는 레이저 빔(50)은 도 9에 예시한 바와 같이, 다수의 레이저모듈(30)을 동시에 설치하고 기판(12)에 다수의 전자부품(10)을 접속하는 경우에 각각 전자부품(10)의 접속부위와 각각의 레이저모듈(30)을 대응시 켜 각각 레이저 빔(50)의 조사가 이루어지도록 하여 동시에 접속작업이 이루어질 수 있도록 행할 수도 있다.

제2단계(전자부품과 기판의 가압단계)

제2단계는 상,하부 가압지그수단(70,80)의 사이에 하부로부터 기판(12), 접속매체(14) 및 전자부품(10) 순으로 접속하고자 하는 위치에 서로 적층시켜 정위치시킨 다음, 상,하부 가압지그수단(70,80)을 하향 및 상향으로 동시에 가압작동을 미리 수행하도록 하여 제3단계에서 레이저 빔(50)을 조사시키면 곧바로 용융접속이 이루어질 수 있도록 미리 가압작동을 수행하는 단계이다.

제3단계(전자부품과 기판의 접속완성단계)

제3단계는 상기 제1단계에서 생성된 레이저 빔(50)을 조사시키되, 도 7에 예시한 바와 같이 기판(12)의 저부로부터 기판(12)을 투과하여 접속매체(14)에 도달하도록 하거나, 도 8에 예시한 바와 같이 투명부재로 구성된 상부 가압지그수단(70)을 투과하고 전자부품(12)을 거쳐 접속매체(14)에 도달하도록 하여 접속매체(14)에서 흡수된 레이저 빔의 에너지는 열로서 전환되고 이 열은 접속매체(14)를 용융, 경화시키면서 상,하부 가압지그수단(70,80)의 가압작동이 동시에 이루어져 이러한 용융접속에 의하여 도전성을 가진 상태로 상기 기판(12)과 상기 전자부품(10)의 접속이 이루어져 완성되는 단계이다.

즉, 전자부품(10)을 기판(12)에 직접 접속 및 접합이 이루어지도록 하는 기술로서, 하부에 위치하게 되는 기판(12)과 전자부품(10) 사이를 접속매체(14)에 의하여 접합이 이루어지게 되는데, 레이저 빔(50)이 투명한 유리판으로 구성되는 기 판(12) 또는 전자부품(10)을 그 특성에 따라 통과하고 상기 접속매체(14)에서 흡수가 이루어지도록 하여 접속매체(14)에서 흡수된 레이저빔 에너지는 열로서 전환되고 이 열은 접속매체(14)를 용융, 경화시켜 기판(12)과 전자부품(10)을 서로 접속하게 되는 것이다.

이때, 레이저 빔(50)을 상기 접속매체(14)의 경화온도에 도달한 후에는 일정한 경화온도를 지속적으로 유지하도록 레이저의 출력을 제어하되, 도 4 및 도 5에 예시한 바와 같이 A구간 동안은 레이저 출력이 연속적으로 이루어짐에 의하여 접속매체(14)에서 온도가 상승하다가 경화온도에 도달하게 되면 일정한 온도를 유지하기 위하여 적절한 데이터출력을 연속적인 형태로부터 펄스 형태로 전환하여 온도상승을 억제하고 B구간에서와 같이 일정한 온도를 유지시키도록 제어가 이루어지도록 하여 접속효과를 보다 향상시킬 수 있도록 함이 바람직하다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 중간에 위치하게 되는 접속매체(14)로서 이방전도성 필름, 폴리이미드 필름 등을 이용하여 기판(12)에 전자부품(10)을 열융착에 의한 접속작업을 행할 경우에 열융착의 열원으로 사용하는 기존의 핫바(1)에 대한 대체수단으로서 레이저 빔(50)이 접속부위만을 가열하여 접속에 필요한 온도 상승시간을 단축하고 레이저 출력을 정밀하게 자동제어하여 공정의 신뢰성과 재현성을 향상시키고 전체적으로 공정시간도 단축시켜 작업의 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 레이저 빔의 경우 라인 빔 또는 에어리어 빔 방식으로 전환 하면서 호모지나이저를 채택하고 직접 조사하여 보다 품질이 우수한 상태의 레이저 빔(50)을 발생시키고 작동시에 보다 정교하게 제어가 가능하게 되고, 레이저 빔(50)의 조사에 의하여 중간에 위치하게 되는 접속매체의 용융 후 경화온도에 도달하게 되면, 일정한 경화온도를 지속적으로 유지하도록 레이저의 출력을 연속적인 형태로부터 펄스 형태로 전환하여 온도의 상승을 억제하도록 제어가 이루어져 작업효율을 극대화시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 빔 전달수단(60)에 사이즈의 조절이 가능한 마스크(62)를 채택하여 접속이 이루어지게 되는 기판(12)과 전자부품(10)에 대한 접속부위의 사이즈에서 요구되는 크기에 알맞게 레이저 빔(50)의 크기를 사전에 조절하여 활용할 수 있고, 레이저 빔(50)을 발생시키는 레이저모듈 조립체를 동시에 여러 개를 설치하여 기판(12)과 전자부품(10)에 대한 접속부위의 수효에 따라 전체 또는 일부를 선택적으로 작동시키고 이에 따라 해당되는 레이저 빔(50)을 조사시켜 동시에 여러 접속부위에 적용할 수 있게 되는 등 우수한 효과를 갖게 된다.

Claims

기판과 전자부품 사이에 접속매체를 위치시켜 상기 기판과 전자부품을 접속매체에 의하여 접속하기 위한 방법에 있어서,

소정 파장의 레이저 빔을 발생시키는 제1단계,

상기기판과 상기 전자부품을 서로 가압하는 제2단계,

상기 제1단계에서 발생된 레이저 빔을 상기 기판과 상기 전자부품에 조사하여 상기 접속매체를 용융시키면서 가압하여 상기 접속매체의 용융 접속에 의하여 도전성을 가진 상태로 상기 기판과 상기 전자부품의 접속이 이루어지는 제3단계를 포함하고,

상기 제3단계는 상기 기판이나 상기 전자부품 재질의 투과성과 흡수성에 따라 레이저 빔의 조사방향을 선택적으로 결정하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 전자부품의 접속 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1단계 내지 제3단계에서 사용되는 레이저 빔을 라인 빔 또는 에어리어 빔 형태로 하여 사용하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 전자부품의 접속 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1단계 내지 제3단계에서 사용되는 레이저 빔을 상기 접속매체의 경화온도에 도달한 후에는 일정한 경화온도를 지속적으로 유지하도록 레이저의 출력을 연속적인 형태로부터 펄스 형태로 전환하여 온도의 상승을 억제하도록 제어가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 전자부품의 접속 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1단계 내지 제3단계에서 사용되는 레이저 빔을 다수의 레이저모듈을 동시에 설치하고 기판에 다수의 전자부품을 접속하는 경우에 각각의 전자부품의 접속부위와 각각의 레이저모듈을 대응시켜 레이저 빔의 조사가 이루어지도록 하여 동시에 접속작업이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 전자부품의 접속 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1단계 내지 제3단계에서 사용되는 레이저 빔이 상기 접속매체에 도달하는 중간 위치에 사이즈의 조절이 가능한 마스크를 채택하여 기판 상부 전자부품의 접속부위에 도달하게 되는 레이저 빔의 크기를 전자부품의 접속부위 크기에 맞게 사전에 조절할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 전자부품의 접속 방법.
기판에 전자부품을 접속하기 위한 장치에 있어서,

레이저 모듈에 전기출력을 제공하고 작동을 제어하는 레이저드라이버와,

특정 파장을 방출하는 다이오드 레이저모듈과,

호모지나이저를 채택하고 일정한 크기의 빔을 형성시키는 렌즈 광학계와,

상기 렌즈 광학계를 거치면서 소정의 폭을 갖도록 조사가 이루어지는 레이저 빔과,

사이즈의 조절이 가능한 마스크를 채택하고 상기 레이저 빔을 접속부위로 유도하여 조사하기 위한 빔 전달수단과,

상기 기판과 접속매체와 전자부품을 적층하고 상기 빔 전달수단을 통하여 입사된 레이저 빔을 하부로부터 상기 기판 측으로 통과시키며 가압하는 상,하부 가압지그수단과, 그리고

상기 레이저광원의 세기, 조사방식 및 가압력을 설정하고 상기 레이저 빔과 상기 가압지그수단을 제어하기 위한 제어신호를 제공하는 제어수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 전자부품의 접속 장치.
제6항에 있어서,

상기 상부 가압지그수단은 투명부재로 구성하고 상기 상,하부 가압지그수단은 상기 기판과 접속매체와 전자부품을 적층하고 상기 빔 전달수단을 통하여 입사된 레이저 빔을 상부로부터 상기 전자부품 측으로 통과시키며 가압하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 전자부품의 접속 장치.
제6항 또는 제7항에 있어서,

상기 상,하부 가압지그수단에 별도의 냉각수단을 마련하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 전자부품의 접속 장치.
제1항에 있어서,

상기 레이저드라이버, 상기 레이저모듈, 상기 렌즈 광학계, 상기 빔 전달수단, 상기 상,하부 가압지그수단, 그리고 상기 제어수단을 갖춘 조립체를 다수 병설하여 기판과 전자부품의 접속부위 다수를 동시에 접속작업을 수행할 수 있게 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 전자부품의 접속 장치.