KR20110026671A

KR20110026671A - 솔더 리플로우 장치

Info

Publication number: KR20110026671A
Application number: KR1020090084426A
Authority: KR
Inventors: 김성욱
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2011-03-16

Abstract

본 발명은 솔더 리플로우 장치를 제공함에 있다. 상기 솔더 리플로우 장치는 기판이 안착되는 스테이지; 및 상기 기판 상에 칩이 놓여지며, 상기 기판과 상기 칩의 사이에 개재되는 솔더 범프를 상기 칩의 외부에서 레이저 빔을 조사함을 통하여 일정 온도로 가열하여 상기 기판과 상기 칩을 서로 열 접합하는 열 접합부를 포함한다. 따라서, 본 발명은 기판과 칩의 사이에 개재되는 솔더 범프를 일정 길이 이상의 리플로우 장치를 사용하지 않고, 칩에 레이저 빔을 직접적으로 조사 및 가열하여 기판과 칩을 열 접합할 수 있다.

Description

솔더 리플로우 장치{SOLDER REFLOW APPARATUS}

본 발명은 솔더 리플로우 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판과 칩의 사이에 개재되는 솔더 범프를 일정 길이 이상의 리플로우 장치를 사용하지 않고, 칩에 레이저 빔을 직접적으로 조사 및 가열하여 기판과 칩을 열 접합할 수 있는 솔더 리플로우 장치에 관한 것이다.

전형적으로, 종래의 표면 실장형 반도체 조립 공정에서는 대류형 리플로우(Reflow) 장치를 사용하여 플립칩(Flip Chip)과 기판의 범프와 리드를 구성하고 있는 물질 간의 접합을 일괄적으로 수행하거나, 스팟(Spot) 형태의 집광된 레이저 빔(Laser beam)을 사용하여 반도체 칩 패키지와 기판의 범프와 리드를 구성하고 있는 물질 간의 접합을 각각 하나씩 가열하여 수행하는 방식이 채택되고 있다.

전자의 경우에 있어서, WLP(Wafer Level Package) 또는 DCA(Direct Chip Attatch)로 불리는 일반적인 플립칩 형태의 패키지 접합과 관련된 기술이다.

여기서, 상기 대류형 리플로우 방식은 기판 위에 올려진 칩이 컨베이어 벨트를 통해 고온의 분위기가 형성된 챔버들의 구간을 이동되면서 가열 되어 칩의 범프와 기판의 리드를 구성하는 물질이 융점에 도달하게 하여 접합이 이루어지도록 한 다.

그러나 상기 전자의 방법은 장시간 동안 칩과 기판이가 고온의 챔버들을 통과하게 되므로 상당한 열적 스트레스를 받게 된다. 또한 칩과 기판의 열팽창 차이로 인하여 기판의 휨(warpage)이 발생됨과 아울러, 접합부에서 집중 응력이 발생되는 등의 문제가 있다. 이는 생산성의 문제와 패키지의 신뢰성에 큰 문제점이 된다. 또한 클린 룸내의 열 공정을 부가적으로 더 설치하여 함에 따르는 설비 비용 증가와 리플로우 설비의 크기로 인한 공간 상에 제약이 따르는 문제가 있다.

후자의 경우, 즉, 레이저 스팟 빔(Laser Spot Beam)을 사용한 방식은 레이저가 투과할 수 있는 투명 또는 반투명의 기판 쪽에서 스팟 형태의 레이저 빔을 범프와 리드 접합면에 초점을 맞추어 가열함으로써 접합이 이루어지도록 한다.

그러나 상기 후자의 방법은 주로 필름(Film) 형태의 기판에 제한적으로 적용이 가능한 방식이며, 한 번에 하나의 접합부 만을 녹여서 접합을 할 수 있기 때문에 생산성이 하락하는 문제 및 레이저 빔이 투과할 수 있는 기판에 한하여 적용됨에 따라 기판 종류에 대한 제한성을 갖는다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기판과 칩의 사이에 개재되는 솔더 범프를 일정 길이 이상의 리플로우 장치를 사용하지 않고, 칩에 레이저 빔을 직접적으로 조사 및 가열하여 기판과 칩을 열 접합할 수 있는 솔더 리플로우 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 일정 길이 이상의 리플로우 장치를 사용하지 않음으로써 리플로우 공정에 소요되는 공정 시간을 효율적으로 줄일 수 있는 솔더 리플로우 장치를 제공함에 있다.

본 발명은 솔더 리플로우 장치를 제공함에 있다.

상기 솔더 리플로우 장치는 기판이 안착되는 스테이지; 및 상기 기판 상에 칩이 놓여지며, 상기 기판과 상기 칩의 사이에 개재되는 솔더 범프를 상기 칩의 외부에서 레이저 빔을 조사함을 통하여 일정 온도로 가열하여 상기 기판과 상기 칩을 서로 열 접합하는 열 접합부를 포함한다.

여기서, 상기 열 접합부는, 상기 레이저 빔을 빔 조사 경로를 따라 조사하는 광원과, 상기 스테이지의 상부에 배치되며 상기 레이저 빔의 빔 조사 경로를 빔 반사 경로로 가변하여 상기 칩의 상면 영역을 순차적으로 스캔하여 조사되도록 하는 스캔 모듈과, 상기 광원과 상기 스캔 모듈과 전기적으로 연결되어 상기 광원 및 상기 스캔 모듈의 작동을 제어하는 제어부를 구비하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 열 접합부는 플랫탑 광학계를 더 구비할 수도 있다.

여기서, 상기 플랫탑 광학계는, 상기 광원으로부터 조사되며 가우시안 분포를 이루는 레이저 빔을 플랫탑 형태로 변환시키는 빔 쉐이퍼(beam shaper)인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 스캔 모듈은, 상기 빔 조사 경로를 따르는 레이저 빔을 반사시키어 상기 빔 반사 경로를 따르도록 하는 다수의 미러들과, 상기 미러들 각각과 연결되며 상기 제어부로부터 전기적 신호를 전달 받아 상기 빔 반사 경로를 가변시키기 위하여 상기 미러들의 회전 각도를 조절하는 구동 모터들을 구비한다.

여기서, 상기 제어부에는 상기 칩의 상면 영역을 순차적으로 스캔하여 조사되는 빔 반사 경로가 미리 설정되며, 상기 제어부는 상기 미리 설정되는 빔 반사 경로를 이루도록 상기 구동 모터들의 작동을 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부에는 상기 솔더 범프를 가열하는 가열 온도가 미리 설정되고, 상기 제어부는 상기 미리 설정된 온도를 이루도록 상기 광원으로부터 조사되는 레이저 빔의 광량을 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스테이지 상부에는 비젼 검사부가 더 설치되되, 상기 비젼 검사부는, 상기 스테이지 상부에 배치되어 상기 칩의 상면에 대한 영상을 취득하는 화상 취득기와, 상기 화상 취득기와 전기적으로 연결되며 상기 화상 취득기로부터 상기 취득된 칩의 영상을 전달 받아 상기 취득된 칩의 영상이 미리 설정되는 기준 칩 실장 위치 좌표에 포함되면, 상기 열 접합부를 통하여 상기 기판과 상기 칩을 열 접합시키도록 하는 비젼 제어기를 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 열 접합부는, 플랫한 레이저 빔을 조사하는 광원과, 상기 스테이지의 상부에 배치되며 상기 조사되는 플랫한 레이저 빔을 상기 칩의 상면 영역을 포함하도록 상기 칩에 조사하는 광학계와, 상기 광원과 전기적으로 연결되고 상기 솔더 범프를 가열하는 가열 온도가 미리 설정되며, 상기 미리 설정된 온도를 이루도록 상기 광원으로부터 조사되는 플랫한 레이저 빔의 광량을 제어하는 제어부를 구비할 수도 있다.

또한, 상기 스테이지의 내부에는 히터가 내설되고, 상기 히터는 상기 히터로 전원을 인가하는 전원부와 전기적으로 연결되고, 상기 전원부는 상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 제어부는 상기 히터를 미리 설정되는 온도로 가열되도록 상기 전원부의 작동을 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명은 기판과 칩의 사이에 개재되는 솔더 범프를 일정 길이 이상의 리플로우 장치를 사용하지 않고, 칩에 레이저 빔을 직접적으로 조사 및 가열하여 기판과 칩을 열 접합할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 일정 길이 이상의 리플로우 장치를 사용하지 않음으로써 리플로우 공정에 소요되는 공정 시간을 효율적으로 줄일 수 있는 효과를 갖는다.

이하, 첨부되는 도면들을 참조로 하여, 본 발명의 솔더 리플로우 장치를 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예를 따르는 솔더 리플로우 장치를 보여주는 도면 이다. 도 2는 도 1의 광원에서 조사되는 레이저 빔의 분포를 보여주는 그래프이다. 도 3a 내지 도 3f는 도 1의 솔더 리플로우 장치를 사용한 리플로우 공정 과정을 보여주는 도면들이다. 도 4a 내지 도 4c는 도 1의 솔더 리플로우 장치를 사용하여 칩의 상면에 스캔되는 레이저 빔의 스캔 경로를 보여주는 도면들이다. 도 5는 도 1의 솔더 리플로우 장치가 비젼 검사부를 더 구비한 것을 보여주는 도면이다.

먼저, 본 발명의 제 1실시예를 따르는 솔더 리플로우 장치의 구성을 설명하도록 한다.

도 1을 참조 하면, 본 발명의 솔더 리플로우 장치는 인쇄 회로 기판(이하, 기판 이라함)이 안착되는 스테이지(100)와, 상기 기판(60) 상에 칩(50)이 놓여지며, 상기 기판(60)과 상기 칩(50)의 사이에 개재되는 솔더 범프(51,61)를 상기 칩(50)의 외부에서 레이저 빔을 조사함을 통하여 일정 온도로 가열하여 상기 기판(5060)과 상기 칩(50)을 서로 열 접합하는 열 접합부(200)를 갖는다.

상기 열 접합부(200)의 구성을 설명하도록 한다.

상기 열 접합부(200)는 크게 광원(210)과, 스캔 모듈(230)로 구성된다.

상기 광원(210)은 레이저 빔을 빔 조사 경로(a)를 따라 조사할 있는 광원이며, 상기 레이저 빔은 가우시안 분포를 이루는 형태의 웨이브를 이루는 빔이다.

상기 스캔 모듈(230)은 회전 각도가 조절되는 미러들(231)과, 미러들(231) 각각을 회전 시킬 수 있도록 미러들(231) 각각과 연결되는 구동 모터들(232)과, 상기 광원(210)과 상기 구동 모터들(232)과 전기적으로 연결되는 제어부(220)로 구성된다.

상기 미러들(231)은 상기 스테이지(100)의 상부에 위치되며, 상기 빔 조사 경로(a)를 따라 조사되는 레이저 빔을 빔 반사 경로(b)를 이루도록 레이저 빔을 반사하여 안내하는 역할을 한다.

여기서, 상기 구동 모터들(232)은 상기 제어부(220)로부터 구동 신호를 전송 받아 미러들(231)을 일정 회전 각도를 이루도록 회전 조절하며, 이로 인하여 상기 미러들(231)에 의하여 반사되는 레이저 빔의 빔 반사 경로(b)는 가변되어 칩(50)의 상면에 전달된다.

여기서, 상기 미러들(231)의 회전 각도의 조절은 빔 반사 경로(a)를 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같은 스캔 경로(s)를 따르도록 하며, 이로 인하여 레이저 빔은 스캔 경로(s)를 따라 칩(50)의 상면에 전달될 수 있다. 여기서, 상기 스캔 경로(S)는 도 4a에 도시된 바와 같이 수평 경로를 이룰 수도 있고, 도 4b에 도시된 바와 같이 수직 경로를 이룰 수도 있으며, 도 4c에 도시된 바와 같이 수평과 수직 경로가 서로 겹치는 경로를 형성할 수도 있다.

상기 칩(50)의 상면 영역은 레이저 빔이 전달되어 스캔 경로(s)를 이루는 영역이며, 이 영역은 상기 제어부(220)에 미리 설정될 수 있다. 따라서, 상기 제어부(220)는 상기 영역에서 스캔 경로(s)를 따라 빔 반사 경로(b)가 순차적으로 가변될 수 있도록 구동 모터들(232)을 구동시킬 수 있다. 따라서, 미러들(231)은 상기 구동 모터들(232)의 구동에 따라 회전 각도가 조절될 수 있다.

이를 바꾸어 말하면, 상기 제어부(220)에는 상기 칩(50)의 상면 영역을 순차적으로 스캔하여 조사되는 빔 반사 경로(b)가 미리 설정되는 것이며, 상기 제어 부(220)는 상기 미리 설정되는 빔 반사 경로(b)를 이루도록 상기 구동 모터들(232)의 작동을 제어하는 것이다.

또한, 상기 제어부(220)에는 상기 솔더 범프(51,61)를 가열하는 가열 온도가 미리 설정되고, 상기 제어부(220)는 상기 미리 설정된 온도를 이루도록 상기 광원(210)으로부터 조사되는 레이저 빔의 광량을 제어할 수 있다. 여기서, 상기 레이저 빔의 광량에 따르는 온도는 제어부(220)에 미리 설정되기 때문에, 상기 제어부(220)는 가열 온도를 설정하는 경우에 이 설정된 온도에 해당되는 광량을 이루는 레이저 빔이 조사되도록 상기 광원(210)을 제어할 수 있다.

이에 더하여, 상기 스테이지(100)의 내부에는 히터(110)가 내설되고, 상기 히터(110)는 상기 히터(110)로 전원을 인가하는 전원부(120)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 전원부(120)는 상기 제어부(220)와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 제어부(220)는 상기 히터(110)를 미리 설정되는 온도로 가열되도록 상기 전원부(120)의 작동을 제어할 수 있다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제 1실시예를 따르는 솔더 리플로우 장치를 사용한 리플로우 공정을 도 3a 내지 도 3f를 참조 하여 설명하도록 한다.

먼저, 도 3a를 참조 하면, 픽업 헤드(10)는 칩(50)을 흡착하여 플럭스 공급 장치(20)의 상부로 이동한다. 여기서, 상기 픽업 헤드(10)는 도시되지 않은 XYZ방향으로 상기 픽업 헤드(10)를 이동시킬 수 있는 이동 장치와 연결된다. 그리고, 상기 플럭스 공급 장치(20)에는 상면이 노출되며 일정 깊이를 이루는 플럭스 저장홀(21)이 형성되고, 상기 플럭스 저장홀(21)에는 일정량의 플럭스(22)가 저장된다. 또한, 상기 칩(50)의 저면에는 솔더 범프(51)가 형성된다.

이어, 도 3b를 참조 하면, 상기 픽업 헤드(10)는 상기 솔더 범프(51)를 포함한 상기 칩(50)의 하면이 플럭스(22)에 닿을 수 있도록 상기 이동 장치에 의하여 하강 동작된다.

따라서, 상기 솔더 범프(51)를 포함한 칩(50)의 하면에는 플럭스(22)가 도포될 수 있다.

그리고, 도 3c를 참조 하면, 상기 픽업 헤드(10)는 상기 플럭스(22)가 도포된 칩(50)을 스테이지(100)의 상부로 이동한다. 따라서, 상기 픽업 헤드(10)에 흡착된 칩(50)은 스테이지(100)에 안착된 인쇄 회로 기판(60)의 상부에 위치된다. 이 위치되는 인쇄 회로 기판(60)의 상면에는 칩(50)의 솔더 범프(51)와 접합될 다른 솔더 범프들(61)이 형성된다.

그리고, 도 3d를 참조 하면, 상기 픽업 헤드(10)는 상기 칩(50)의 하면에 형성된 솔더 범프(51)가 인쇄 회로 기판(60)의 상면에 형성된 솔더 범프(61)와 접촉되도록 하강된다. 이어, 상기 픽업 헤드(10)는 칩(50)을 흡착하는 진공을 해제할 수 있도록 하여 상기 칩(50)을 인쇄 회로 기판(60) 상에 위치시키고 대기 위치로 이동할 수 있다.

이러한 상태에서, 본 발명에 따르는 열 접합부(200)는 레이저 빔을 칩(50)으로 순차적으로 조사하여 칩(50)을 가열하고 이로 인하여 칩(50)과 기판(60)의 사이에 개재되는 솔더 범프들(51,61)이 용융되어 칩(50)과 인쇄 회로 기판(60)을 서로 열 접합 할 수 있게 한다.

도 3e를 참조 하면, 제어부(220)는 광원(210)을 사용하여 레이저 빔을 빔 조사 경로(a)를 따르도록 조사한다. 이때, 상기 제어부(220)는 미리 설정되는 가열 온도에 해당되는 광량을 갖는 레이저 빔을 조사할 수 있도록 광원(210)을 제어한다.

이어, 빔 조사 경로(a)를 따르는 레이저 빔은 미러들(231)에 의하여 반사되어 빔 반사 경로(b)를 따라 칩(50)의 상면에 전달된다. 이때, 상기 제어부(220)는 칩(50)의 상면 영역에서의 스캔 경로(s)를 따라 빔 반사 경로(b)가 순차적으로 가변될 수 있도록 구동 모터들(232)의 구동을 제어하여 미러들(231)의 회전 각도를 제어한다.

따라서, 레이저 빔은 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같은 스캔 경로(s)를 따라 순차적으로 칩(50)의 상면에 전달될 수 있다. 그리고, 상기 칩(50)은 상기 순차적으로 전달되는 레이저 빔에 의하여 가열될 수 있다.

이에 따라, 도 3f를 참조 하면, 칩(50)과 인쇄 회로 기판(60)의 사이에 개재된 솔더 범프들(51,61)은 일정 가열 온도로 가열되어 용융되고, 이에 따라 상기 인쇄 회로 기판(60)과 칩(50)은 서로 열 접합될 수 있다.

이에 더하여, 상기 제어부(220)는 전원부(120)를 구동하고, 상기 전원부(120)는 스테이지(100)의 내부에 설치되는 히터(110)로 전원을 인가한다. 따라서, 상기 히터(110)는 일정 온도로 발열되어 스테이지(100)를 가열할 수 있다.

이에 따라, 상기 레이저 빔에 의하여 솔더 범프(51,61)에 가해지는 열 에너지가 스테이지(100)를 통하여 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있다.

상기 제 1실시예를 통하여 살펴본 본 발명은 종래의 별도 대류형 리플로우 공정을 통하여 기판(60)과 칩들(50)을 서로 접합시키지 않아도 되며, 레이저 빔을 사용하여 기판(60)과 칩(50)의 사이에 개재된 솔더 범프들(51,61)을 일괄적으로 용융시키어 기판(60)과 칩(50)을 접합시킴으로써 리플로우 공정의 소요 시간을 용이하게 단축할 수 있다.

한편, 도 5를 참조 하면, 상기 스테이지(100) 상부에는 비젼 검사부(400)가 더 설치될 수도 있다.

상기 비젼 검사부(400)는 상기 스테이지(100) 상부에 배치되어 상기 칩(50)의 상면에 대한 영상을 취득하는 화상 취득기(410)와, 상기 화상 취득기(410)와 전기적으로 연결되며 상기 화상 취득기(410)로부터 상기 취득된 칩(50)의 영상을 전달 받아 상기 취득된 칩(50)의 영상이 미리 설정되는 기준 칩 실장 위치 좌표에 포함되면, 상기 열 접합부(200)를 통하여 상기 기판(60)과 상기 칩(50)을 열 접합시키도록 하는 비젼 제어기(420)를 구비할 수 있다.

상기의 구성을 참조 하면, 도 3e에서 레이저 빔이 광원(210)으로부터 조사되기 이전에, 비젼 검사부(400)는 칩(50)이 기판(60) 상에 정상적으로 안착됨의 여부를 판단한다.

즉, 비젼 검사부(400)의 화상 취득기(410)는 카메라와 같은 장치로서, 칩(50)의 상면에 대한 영상을 취득하여, 비젼 제어기(420)로 이를 전송한다. 여기서, 상기 비젼 제어기(420)에는 칩(50)이 기판(60) 상에 정상 안착됨을 판단할 수 있는 기준 칩 실장 위치 좌표가 설정된다.

상기 비젼 제어기(420)는 상기 영상에서의 칩(50)의 모서리부의 좌표를 리딩할 수 있다. 이 리딩된 좌표들이 상기 기준 칩 실장 위치 좌표에 포함되는지의 여부를 판단한다.

이어, 상기 비젼 제어기(420)는 상기 리딩된 좌표가 상기 기준 칩 실장 위치 좌표에 포함되면, 칩(50)이 정상적으로 안착됨으로 판단하여 상기 열 접합부(200)의 제어부(220)로 전기적 신호를 전송한다.

따라서, 상기와 같이 솔더 리플로우 장치가 상기 비젼 검사부(400)를 더 포함하는 경우에, 본 발명은 칩(50)이 기판(60) 상에 정상적으로 안착되면 도 3e와 도 3f와 같은 리플로우 공정을 실시할 수 있도록 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제 2실시예를 따르는 솔더 리플로우 장치를 보여주는 도면이다. 도 7은 도 6의 광원에서 조사되는 레이저 빔의 분포를 보여주는 그래프이다.

다음은, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 제 2실시예를 따르는 솔더 리플로우 장치의 구성을 설명하도록 한다.

본 발명의 제 2실시예를 따르는 솔더 리플로우 장치는 제 1실시예에서와 같은 스테이지(100)와, 다른 열 접합부(300)를 구비한다.

상기 열 접합부(300)는 플랫한 레이저 빔을 조사하는 광원(310)과, 상기 스테이지(100)의 상부에 배치되며 상기 조사되는 플랫한 레이저 빔을 상기 칩(50)의 상면 영역을 포함하도록 상기 칩(50)에 조사하는 광학계(330)와, 상기 광원(310)과 전기적으로 연결되고 상기 솔더 범프(51,61)를 가열하는 가열 온도가 미리 설정되 며, 상기 미리 설정된 온도를 이루도록 상기 광원(310)으로부터 조사되는 플랫한 레이저 빔의 광량을 제어하는 제어부(320)로 구성된다.

여기서, 상기 광원(310)은 도 7에 도시되 바와 같은 플랫 탑(flat top) 분포를 가지는 레이저 빔을 칩(50)의 상면 영역에 상기 광학계(330)를 통하여 직접적으로 조사한다. 여기서, 상기 광학계(330)는 경통으로서 상하로의 길이 조절이 가능하며, 이를 통하여 레이저 빔의 초점을 조절할 수 있음과 아울러 칩(50)의 상면 영역에 조사되는 빔의 조사 영역을 조절할 수 있는 장치이다. 즉, 상기 광학계(330)는 다양한 칩(330)의 사이즈에 대응될 수 있도록 칩(50)의 상면에 대한 레이저 빔의 조사 영역을 가변적으로 조절할 수 있다.

이에 더하여, 상기 제 2실시예를 따르는 솔더 리플로우 장치는 제 1실시예에서 언급된 비젼 검사부(400)를 더 구비할 수 있다.

이러한 경우에, 비젼 검사부(400)는 제 1실시예에서와 같이 기판(60)에 안착되는 칩(50)이 정상적으로 안착되는 경우에만 열 접합부(300)를 통하여 플랫 레이저 빔을 칩(50)의 상면에 전달할 수 있도록 할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제 3실시예를 따르는 솔더 리플로우 장치를 보여주는 도면이다.

다음은, 도 8을 참조하여 본 발명의 제 3실시예를 따르는 솔더 리플로우 장치의 구성을 설명하도록 한다.

본 발명의 제 3실시예를 따르는 솔더 리플로우 장치는 제 1실시예에서의 스 테이지(100)와, 열 접합부(200)와, 상기 열 접합부(200)의 스캔 모듈(230)에 장착되는 플랫탑 광학계(500)를 구비할 수 있다.

여기서, 상기 플랫탑 광학계(500)는 상기 광원(210)으로부터 조사되며 가우시안 분포를 이루는 레이저 빔을 플랫탑 형태로 변환시키는 빔 쉐이퍼(beam shaper)인 것이 좋다.

따라서, 광원(210)에서는 가우시안 분포의 형태를 이루는 레이저 빔을 빔 조사 경로(a)를 따라 조사한다. 상기 조사된 레이저 빔은 상기 플랫탑 광학계(500)에 의하여 플랫탑 분포의 형태를 이루는 레이저 빔으로 변환된다. 그리고, 상기 플랫탑 분포의 형태를 이루는 레이저 빔은 미러들(231)에 의하여 반사되고 빔 반사 경로(b)를 따라 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같은 스캔 경로(s)를 따라 칩(50)의 상면 영역에 순차적으로 전달된다.

여기서, 상기 미러들(231)의 회전 각도의 조절은 제 1실시예에서 언급된 바와 동일하기 때문에, 이하에서는 생략하기로 한다.

따라서, 상기 칩(50)의 상면 영역에 전달되는 레이저 빔의 분포는 가우시안 분포와 플랫탑 분포가 서로 혼합된 분포의 형태를 이룰 수 있다.

즉, 본 발명의 제 3실시예를 따르면, 스캔 모듈(s)을 갖는 열 접합부(200)에 플랫탑 광학계(330)를 더 구비하도록 함으로써, 칩(50)의 상면에 조사되는 레이저 빔으로 인하여 칩(50)에 발생되는 열 충격은 최소화될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가 진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형 가능함은 물론이다.

따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐만 아니라, 이 특허 청구 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예를 따르는 솔더 리플로우 장치를 보여주는 도면이다.

도 2는 도 1의 광원에서 조사되는 레이저 빔의 분포를 보여주는 그래프이다.

도 3a 내지 도 3f는 도 1의 솔더 리플로우 장치를 사용한 리플로우 공정 과정을 보여주는 도면들이다.

도 4a 내지 도 4c는 도 1의 솔더 리플로우 장치를 사용하여 칩의 상면에 스캔되는 레이저 빔의 스캔 경로를 보여주는 도면들이다.

도 5는 도 1의 솔더 리플로우 장치가 비젼 검사부를 더 구비한 것을 보여주는 도면이다.

도 6은 본 발명의 제 2실시예를 따르는 솔더 리플로우 장치를 보여주는 도면이다.

도 7은 도 6의 광원에서 조사되는 레이저 빔의 분포를 보여주는 그래프이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호설명*

100 : 스테이지

110 : 히터

120 : 전원부

200, 300 : 열 접합부

210, 310 : 광원

220, 320 : 제어부

230 : 스캔 모듈

231 : 미러들

232 : 구동 모터들

330 : 광학계

400 : 비젼 검사부

500 : 플랫탑 광학계

Claims

기판이 안착되는 스테이지; 및

상기 기판 상에 칩이 놓여지며, 상기 기판과 상기 칩의 사이에 개재되는 솔더 범프를 상기 칩의 외부에서 레이저 빔을 조사함을 통하여 일정 온도로 가열하여 상기 기판과 상기 칩을 서로 열 접합하는 열 접합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 리플로우 장치.
제 1항에 있어서,

상기 열 접합부는,

상기 레이저 빔을 빔 조사 경로를 따라 조사하는 광원과, 상기 스테이지의 상부에 배치되며 상기 레이저 빔의 빔 조사 경로를 빔 반사 경로로 가변하여 상기 칩의 상면 영역을 순차적으로 스캔하여 조사되도록 하는 스캔 모듈과, 상기 광원과 상기 스캔 모듈과 전기적으로 연결되어 상기 광원 및 상기 스캔 모듈의 작동을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 솔더 리플로우 장치.
제 2항에 있어서,

상기 스캔 모듈은, 상기 빔 조사 경로를 따르는 레이저 빔을 반사시키어 상기 빔 반사 경로를 따르도록 하는 다수의 미러들과, 상기 미러들 각각과 연결되며 상기 제어부로부터 전기적 신호를 전달 받아 상기 빔 반사 경로를 가변시키기 위하 여 상기 미러들의 회전 각도를 조절하는 구동 모터들을 구비하되,

상기 제어부에는 상기 칩의 상면 영역을 순차적으로 스캔하여 조사되는 빔 반사 경로가 미리 설정되며, 상기 제어부는 상기 미리 설정되는 빔 반사 경로를 이루도록 상기 구동 모터들의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 솔더 리플로우 장치.
제 2항에 있어서,

상기 제어부에는 상기 솔더 범프를 가열하는 가열 온도가 미리 설정되고,

상기 제어부는 상기 미리 설정된 온도를 이루도록 상기 광원으로부터 조사되는 레이저 빔의 광량을 제어하는 것을 특징으로 하는 솔더 리플로우 장치.
제 1항에 있어서,

상기 스테이지 상부에는 비젼 검사부가 더 설치되되,

상기 비젼 검사부는, 상기 스테이지 상부에 배치되어 상기 칩의 상면에 대한 영상을 취득하는 화상 취득기와, 상기 화상 취득기와 전기적으로 연결되며 상기 화상 취득기로부터 상기 취득된 칩의 영상을 전달 받아 상기 취득된 칩의 영상이 미리 설정되는 기준 칩 실장 위치 좌표에 포함되면, 상기 열 접합부를 통하여 상기 기판과 상기 칩을 열 접합시키도록 하는 비젼 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 리플로우 장치.
제 2항에 있어서,

상기 레이저 빔은 가우시안 분포를 갖는 빔인 것을 특징으로 하는 솔더 리플로우 장치.
제 1항에 있어서,

상기 열 접합부는,

플랫한 레이저 빔을 조사하는 광원과, 상기 스테이지의 상부에 배치되며 상기 조사되는 플랫한 레이저 빔을 상기 칩의 상면 영역을 포함하도록 상기 칩에 조사하는 광학계와, 상기 광원과 전기적으로 연결되고 상기 솔더 범프를 가열하는 가열 온도가 미리 설정되며, 상기 미리 설정된 온도를 이루도록 상기 광원으로부터 조사되는 플랫한 레이저 빔의 광량을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 솔더 리플로우 장치.
제 2항에 있어서,

상기 열 접합부는 플랫탑 광학계를 더 구비하되,

상기 플랫탑 광학계는,

상기 광원으로부터 조사되며 가우시안 분포를 이루는 레이저 빔을 플랫탑 형태로 변환시키는 빔 쉐이퍼(beam shaper)인 것을 특징으로 하는 솔더 리플로우 장치.
제 2항과 제 7항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,

상기 스테이지의 내부에는 히터가 내설되고, 상기 히터는 상기 히터로 전원을 인가하는 전원부와 전기적으로 연결되고, 상기 전원부는 상기 제어부와 전기적으로 연결되며,

상기 제어부는 상기 히터를 미리 설정되는 온도로 가열되도록 상기 전원부의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 솔더 리플로우 장치.