KR20200104674A - Method for joining using laser - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 접합 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 레이저를 이용한 접합 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a bonding method, and more particularly, to a bonding method using a laser.
개인용 스마트 폰 기기뿐만 아니라 서버, 게임용 콘솔, 네트워크용 서버 등 하이 엔드(high-end)용 제품 및 광 통신용 모듈, 레이더용 모듈, 디스플레이, 태양전지에 이르기까지 다양한 산업에 대해, 작고 가볍고 얇고 고성능 다기능 모듈에 대한 요구가 증가되는 경향이다. 이에 따라 칩이 점점 얇아지고 있고 칩과 기판을 연결하는 인터커넥션(interconnection)의 크기와 피치(pitch)도 미세화되고 있다.Small, light, thin, high-performance multifunctional for various industries, including not only personal smartphone devices, but also high-end products such as servers, game consoles, and network servers, and optical communication modules, radar modules, displays, and solar cells. The demand for modules tends to increase. Accordingly, chips are getting thinner, and the size and pitch of the interconnections connecting the chips and the substrates are getting smaller.
이러한 산업계의 기술 동향에 발맞추어 개발되고 있는 공정은, 기판상에 NCP(non-conductive paste) 혹은 NCF(non-conductive film)를 도포하고, 접합하고자 하는 칩이나 기판을 기판상에 위치시킨 후 레이저를 가하여 접합부에 접합에 필요한 열을 가하여 접합 공정을 완성한다. 경우에 따라, 접합하고자 하는 칩이나 기판을 하부에 위치시킬 수도 있다. 이때, 칩 혹은 기판이 평평하지 않고 휨(warpage) 현상을 보일 경우, 석영(quartz)과 같이 레이저를 거의 흡수하지 않는 물체를 통해 칩 혹은 기판에 압력을 가하여 접합이 안정적으로 수행될 수 있도록 한다. 이때, 스테이지(stage) 상에 있는 기판에 적절한 온도를 가할 수 있다. 이러한 칩 혹은 기판의 휨 현상은, 칩이나 기판의 두께가 200μm 이하 정도로 얇고, 여러 가지 소재 예를 들어 금속, 유전체로 이루어질 경우 이들 소재의 열팽창계수 차이로 인해 발생하게 된다.The process being developed to keep pace with the technological trends of this industry is to apply a non-conductive paste (NCF) or a non-conductive film (NCF) on a substrate, place the chip or substrate to be bonded on the substrate, and then laser The bonding process is completed by applying heat required for bonding to the bonding portion by applying. In some cases, a chip or a substrate to be bonded may be placed underneath. In this case, when the chip or substrate is not flat and exhibits a warpage phenomenon, pressure is applied to the chip or substrate through an object that hardly absorbs laser, such as quartz, so that bonding can be stably performed. In this case, an appropriate temperature may be applied to the substrate on the stage. The warpage of the chip or substrate occurs due to the difference in thermal expansion coefficient of the chip or substrate when the thickness of the chip or substrate is as thin as 200 μm or less, and is made of various materials such as metal and dielectric.
그런데 이러한 공정에서, 접합부의 온도가 레이저에 의해 상승된다. 이는 레이저가 칩 혹은 기판에 열에너지의 형태로 흡수되고 이 흡수된 열에너지가 전도(conduction) 현상에 의해 접합부로 전달되기 때문이다. However, in this process, the temperature of the junction is raised by the laser. This is because the laser is absorbed by the chip or substrate in the form of thermal energy, and the absorbed thermal energy is transferred to the junction by a conduction phenomenon.
폴리머 기반의 센서인 경우 열 전도율이 매우 떨어지는데, 열이 제대로 접합부로 빠지지 않아서 폴리머 기반 센서의 국부적인 영역에서 온도가 지나치게 상승하여 열 변형이 일어나거나 심지어 센서가 열에 의한 손상을 받을 수 있다. 이러한 문제로 인해 센서가 오작동하거나 불량이 발생할 수 있다.In the case of polymer-based sensors, the thermal conductivity is very low, but heat is not properly dissipated into the junction, causing excessive temperature rise in the localized area of the polymer-based sensor, causing thermal deformation or even thermal damage to the sensor. Due to this problem, the sensor may malfunction or cause defects.
또한, 서로 다른 크기의 센서 또는 칩, 또는 패키지 또는 기판과 같은 여러 종류의 부품들을 동일한 기판에 집적하는 경우, 소자 혹은 아래 기판에 손상이 발생할 가능성이 있으며, 작은 부품 또는 접합부 또는 그 아래 기판에 레이저 또는 열로 인한 손상이 발생할 수 있다. In addition, when various types of components such as sensors or chips of different sizes, or packages or substrates are integrated on the same substrate, damage to the device or the underlying substrate may occur. Or heat damage may occur.
관련 선행문헌으로는 대한민국 특허출원 등록 번호 제1187112호에 기재된 "레이저를 이용한 염료감응 태양전지의 제조 방법 및 염료감응 태양 전지"가 있다. As a related prior document, there is a "method of manufacturing a dye-sensitized solar cell using a laser and a dye-sensitized solar cell" described in Korean Patent Application Registration No. 1187112.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 폴리머 기반의 부품을 레이저를 이용하여 기판에 접합할 때 폴리머 기판의 부품의 열 손상을 방지할 수 있는 접합 방법을 제공하는 것이다. The problem to be solved by the present invention is to provide a bonding method capable of preventing thermal damage to a component of a polymer substrate when bonding a polymer-based component to a substrate using a laser.
본 발명의 특징에 따른 접합 방법은, 기판 상에 접합하고자 하는 접합 부품을 위치시키는 단계; 상기 접합 부품 위에 레이저 흡수 물체를 위치시키는 단계; 및 상기 접합 부품에 레이저를 조사하는 단계를 포함하고, 상기 레이저 흡수 물체는 상기 접합 부품의 일부와 접촉되는 형태로 구성된다. A bonding method according to a feature of the present invention includes: positioning a bonding component to be bonded on a substrate; Placing a laser absorbing object on the bonded part; And irradiating a laser to the bonded component, wherein the laser absorbing object is configured to come into contact with a part of the bonded component.
본 발명의 실시 예에 따르면, 폴리머 기반 부품을 레이저를 이용하여, 열 변형 혹은 열 손상 없이 기판에 접합할 수 있다. 또한, 다양한 크기 혹은 부피의 다양한 부품들을 하나의 기판에 접합할 때, 부품들이나 기판 혹은 접합 소재의 손상 혹은 변형 없이 접합할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a polymer-based component can be bonded to a substrate without thermal deformation or thermal damage using a laser. In addition, when various components of various sizes or volumes are bonded to a single substrate, they can be bonded without damage or deformation of the components, the substrate, or the bonding material.
도 1은 레이저를 이용한 접합 공정을 나타낸 도이다.
도 2는 폴리머 기반의 센서를 레이저를 이용하여 접합하는 공정을 나타낸 도이다.
도 3은 다양한 크기의 센서 또는 칩 또는 패키지 또는 기판을 레이저를 이용하여 접합하는 공정을 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 레이저를 이용한 접합 방법을 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 레이저를 이용한 접합 방법을 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 레이저를 이용한 접합 방법을 나타낸 도이다. 1 is a diagram showing a bonding process using a laser.
2 is a diagram showing a process of bonding a polymer-based sensor using a laser.
3 is a diagram showing a process of bonding sensors or chips of various sizes or packages or substrates using a laser.
4 is a diagram showing a bonding method using a laser according to the first embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing a bonding method using a laser according to a second embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing a bonding method using a laser according to a third embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element interposed therebetween. . In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.
본 명세서에서 단수로 기재된 표현은 "하나" 또는 "단일" 등의 명시적인 표현을 사용하지 않은 이상, 단수 또는 복수로 해석될 수 있다.Expressions described in the singular in this specification may be interpreted as the singular or plural unless an explicit expression such as "one" or "single" is used.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 레이저를 이용한 접합 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a bonding method using a laser according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 레이저를 이용한 접합 공정을 나타낸 도이다.1 is a diagram showing a bonding process using a laser.
첨부한 도 1의 (a)에서와 같이, 기판상에 NCP(non-conductive paste) 혹은 NCF (non-conductive film)을 도포한다. 경우에 따라서는 NCP나 NCF를 접합하고자 하는 칩이나 기판의 하부에 형성시킬 수도 있다. 이후, 도 1의 (b)에서와 같이, 접합하고자 하는 칩이나 기판을 픽 앤 플레이스(pick & place) 공정을 통해 기판상에 위치시킨다. 다음, 도 1의 (c)에서와 같이, 기판상에 위치된 칩이나 기판으로 레이저를 가하여 접합부에 접합에 필요한 열을 가하여 접합 공정을 완성한다. 이때 칩 또는 기판이 평평하지 않고 휨(warpage) 현상을 보일 경우, 석영(quartz)과 같이 레이저를 거의 흡수하지 않는 물체를 통해 칩 혹은 기판에 압력을 가하여 접합이 안정적으로 수행될 수 있도록 한다. As shown in Fig. 1(a), a non-conductive paste (NCP) or a non-conductive film (NCF) is applied on the substrate. In some cases, NCP or NCF may be formed under the chip or substrate to be bonded. Thereafter, as shown in (b) of FIG. 1, a chip or a substrate to be bonded is placed on the substrate through a pick & place process. Next, as shown in (c) of FIG. 1, a laser is applied to a chip or a substrate positioned on the substrate to apply heat required for bonding to the bonding portion to complete the bonding process. In this case, when the chip or substrate is not flat and exhibits a warpage phenomenon, pressure is applied to the chip or substrate through an object that hardly absorbs laser, such as quartz, so that bonding can be stably performed.
이때, 스테이지(stage) 상에 있는 기판에 적절한 온도를 가할 수 있다. 그런데 칩 혹은 기판의 휨 현상이 발생한다. 이러한 칩 혹은 기판의 휨 현상은 칩이나 기판의 두께가 200μm 이하 정도로 얇으며, 여러 가지 소재 예를 들어 금속, 유전체로 이루어질 경우, 이들 소재의 열팽창계수 차이로 인해 발생하게 된다.In this case, an appropriate temperature may be applied to the substrate on the stage. However, warpage of the chip or substrate occurs. Such a warpage of a chip or substrate occurs because the thickness of the chip or substrate is as thin as 200 μm or less, and when it is made of various materials, such as metals and dielectrics, the difference in thermal expansion coefficients of these materials.
이러한 접합 공정에서, 접합부의 온도가 레이저에 의해 상승되는 원인은 레이저가 칩 혹은 기판에 열에너지의 형태로 흡수되고 이 흡수된 열에너지가 전도 (conduction) 현상에 의해 접합부로 전달되기 때문이다. 레이저가 흡수되는 것을 식으로 표현하면 다음과 같다. In such a bonding process, the reason why the temperature of the junction is increased by the laser is that the laser is absorbed by the chip or the substrate in the form of thermal energy, and the absorbed thermal energy is transferred to the junction by a conduction phenomenon. The absorption of the laser is expressed as an equation as follows.
여기서 x는 레이저가 흡수되는 깊이이고 Io는 표면의 레이저 세기(intensity)이다. α는 소재의 흡수 계수이며, 파장과 온도 및 물질의 함수이다. Where x is the depth at which the laser is absorbed and I o is the laser intensity of the surface. α is the absorption coefficient of the material and is a function of wavelength and temperature and the material.
도 2는 폴리머 기반의 센서를 레이저를 이용하여 접합하는 공정을 나타낸 도이다.2 is a diagram showing a process of bonding a polymer-based sensor using a laser.
첨부한 도 2에서와 같이, 기판상에 NCP 혹은 NCF를 도포하고, 접합하고자 하는 폴리머 기반 센서를 기판상에 위치시킨다. 이 경우, 석영(quartz)과 같이 레이저를 거의 흡수하지 않는 물체를 폴리머 기반 센서 위에 위치시킬 수 있다. 그리고 기판 상에 위치된 폴리머 기반 센서로 레이저를 가하여 접합부에 접합에 필요한 열을 가하여 접합 공정을 완성한다. As shown in FIG. 2, NCP or NCF is coated on a substrate, and a polymer-based sensor to be bonded is placed on the substrate. In this case, an object that hardly absorbs laser, such as quartz, can be placed on the polymer-based sensor. Then, a laser is applied to the polymer-based sensor located on the substrate to apply heat required for bonding to the bonding portion to complete the bonding process.
그런데 폴리머 기반의 센서인 경우 열 전도율이 매우 떨어진다. 이로 인해 레이저가 기판 전면을 비추고, 기판과 연결되는 전극이 센서 아래 면에 불균일하게 배치되는 경우, 열이 제대로 접합부로 빠지지 않아 폴리머 기반 센서의 국부적인 영역에서 온도가 지나치게 상승하여, 열 변형이 일어나거나 심지어 센서가 열에 의한 손상을 받을 수 있다. 이에 따라 폴리머 기반 센서가 오작동하거나 불량이 발생할 수 있다.However, in the case of a polymer-based sensor, the thermal conductivity is very low. As a result, if the laser illuminates the entire surface of the substrate and the electrode connected to the substrate is unevenly disposed on the lower surface of the sensor, the heat does not flow properly into the junction, causing excessive temperature rise in the local area of the polymer-based sensor, causing thermal deformation. Or even the sensor can be damaged by heat. As a result, the polymer-based sensor may malfunction or cause defects.
도 3은 다양한 크기의 센서 또는 칩 또는 패키지 또는 기판을 레이저를 이용하여 접합하는 공정을 나타낸 도이다.3 is a diagram showing a process of bonding sensors or chips of various sizes or packages or substrates using a laser.
첨부한 도 3에서와 같이, 서로 다른 크기의 센서 또는 칩 또는 패키지 또는 기판과 같은 여러 종류의 부품들을(예를 들어 마이크로 LED와 구동 IC 접합 또는 센서의 접합) 동일한 기판에 집적할 수 있다. 이 경우, 각 부품들의 높이가 상이해서, 석영과 같이 레이저를 거의 흡수하지 않는 물체를 부품들 위에 위치시키기 어렵다. 또한, 레이저를 사용하여 상이한 크기의 부품들을 동시에 접합할 경우, 부피가 작은 부품의 경우 지나치게 높은 세기의 레이저를 받아서, 부품 또는 부품 아래의 기판에 손상이 발생할 가능성이 있다. 또한, 크기가 작은 부품을 먼저 레이저로 접합하고 그 이후에 부피가 큰 부품을 레이저로 접합할 경우, 먼저 접합된 부품에 레이저가 추가적으로 가해질 수 있으며, 이에 따라 작은 부품 또는 접합부 또는 그 아래 기판에 레이저 혹은 열로 인한 손상이 발생할 수 있다.As shown in FIG. 3, various types of components such as sensors or chips of different sizes, or packages or substrates (eg, bonding of micro LEDs and driver ICs or bonding of sensors) may be integrated on the same substrate. In this case, the height of each component is different, so it is difficult to place an object that hardly absorbs laser, such as quartz, on the components. In addition, when parts of different sizes are bonded at the same time using a laser, a component having a small volume may receive an excessively high intensity laser, causing damage to the component or the substrate under the component. In addition, when small-sized parts are first bonded with a laser and then bulky parts are bonded with a laser, a laser may be additionally applied to the first-bonded part, and accordingly, a laser may be applied to the small part or the bonded part or the substrate below it. Or heat damage may occur.
전술한 설명에서, 기판은 PCB, 실리콘, backplane, 유연 및 stretching 기판, 유기 기판, 세라믹 기판 등 응용에 따라 다양한 소재와 공정이 적용된 기판이 될 수 있다.In the above description, the substrate may be a substrate to which various materials and processes are applied depending on applications such as PCB, silicon, backplane, flexible and stretching substrate, organic substrate, and ceramic substrate.
본 발명의 실시 예에서는, 폴리머 기반의 부품을 기판에 접합하는 경우, 레이저를 기반으로 국부적인 열을 전달하여 접합을 수행하는 접합 방법을 제공한다. In an embodiment of the present invention, when a polymer-based component is bonded to a substrate, a bonding method is provided in which local heat is transferred based on a laser to perform bonding.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 레이저를 이용한 접합 방법을 나타낸 도이다. 4 is a diagram showing a bonding method using a laser according to the first embodiment of the present invention.
첨부한 도 4에서와 같이, 기판(1)상에 비도전성층(2)을 위치시킨다. 기판(1)의 상부에 패드(11)가 복수개 형성되어 있다. 기판(1)은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board), 실리콘 기판 또는 인터포저 기판일 수 있다. 패드(11)는 구리 또는 금과 같은 UBM(Underbump metallization)을 포함할 수 있다. 여기서 비도전성층(2)은 NCP(non-conductive paste) 혹은 NCF(non-conductive film)로 이루어질 수 있다. NCP/NCF는 수지(base resin), 경화제, 환원제를 포함할 수 있으며, 실리카와 같은 필러(filler)를 포함할 수도 있다. 경우에 따라서는 비도전성층(2)을 위한 NCP나 NCF를 접합하고자 하는 폴리머 기반 부품의 하부에 형성시킬 수도 있다. As shown in FIG. 4, a
그리고, 접합하고자 하는 폴리머 기판 부품(3)을 기판(1) 상에 위치시킨다. 기판(1) 상에 위치되는 접합하고자 하는 폴리머 기판 부품은 설명의 편의상, "접합 부품"이라고 명명한다. Then, the
접합 부품(3)을 기판(1) 상에 위치시키는 것은, 접합 부품(3)의 하부면상에 배치된 솔더 범프(solder bump)(31)를 패드(11) 상에 배치하는 것을 포함할 수 있다. 솔더 범프(31)는 접합 부품(3)의 하부면 상에 배치된 하부 패드(32)에 부착된 것일 수 있다. 접합 부품(3)의 하부에 형성된 솔더 범프(31)는 패드(11)에 접촉될 수 있다. 하부 패드(32)는 구리 또는 금과 같은 UBM을 포함할 수 있다. 솔더 범프(31)는 예를 들어, Sn, In, SnBi, SnAgCu, SnAg, AuSn, InSn, BiInSn 또는 InSn을 포함할 수 있으며, 기타 Sn이나 In 합금으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 솔더 범프(31)의 크기는 0.1um에서 300um일 수 있다. Placing the bonded
비도전성층(2)은 기판(1)과 접합 부품(3) 사이의 빈 공간을 채울 수 있으며, 비도전성층(2)은 패드(11), 하부 패드(32) 및 솔더 범프(31)의 표면과 접촉할 수 있다. 비도전성 층(2)은 빈 공간을 채우기 위하여 소정의 점도를 가질 수 있다. The
다음, 본 발명의 실시 예에서는 접합 부품(3) 위에, 레이저를 흡수하는 물질로 이루어지는 레이저 흡수 물체(4)를 위치시킨다. 레이저 흡수 물체(4)는 레이저 흡수층이라고도 명명될 수 있으며, 예를 들어 레이저를 흡수할 수 있는 금속, 실리콘, 세라믹, 유전체 등으로 이루어질 수 있다. 레이저 흡수 물체(4)는 레이저를 흡수할 수 있는 하나의 물질로 구성되거나 여러 개의 층 또는 부분으로 구성될 수 있다. 또한, 레이저 흡수 물체(4)는 80W/m·K이상의 열전도도를 가지는 물질을 포함할 수 있다. 레이저 흡수 물체(4)는 3mm에서 10μm이내의 두께를 가질 수 있다. Next, in the embodiment of the present invention, a
특히, 본 발명의 실시 예에서, 레이저 흡수 물체(4)가 폴리머 기반 센서와 같은 접합 부품(3)에서 접합부에 가까운 부분에만 접촉되도록, 레이저 흡수 물체(4)가 설계된다. 예를 들어, 도 4에서와 같이, 접합 부품(3)에서 접합부에 가까운 부분을 제1 부분(P1)과 제2 부분(P2)이라고 하면, 레이저 흡수 물체(4)가 접합 부품(3)의 제1 부분(P1)과 제2 부분(P2)에만 닿도록, 레이저 흡수 물체(4)가 접합 부품(3)의 상부 전체를 덮는 형태로 구성되면서 일측 및 타측에 제1 돌출부(41)와 제2 돌출부(42)를 포함하는 형태로 구성된다. 즉, 접합 부품(3)의 제1 부분(P1)과 제2 부분(P2)에 대응하는 레이저 흡수 물체(4)의 해당 위치에 제1 돌출부(41)와 제2 돌출부(42)가 형성되어, 레이저 흡수 물체(4) 전체가 접합 부품(3)의 상측에 접촉되지 않고, 레이저 흡수 물체(4)의 제1 돌출부(41)와 제2 돌출부(42)만이 접합 부품(3)에 접촉된다. 여기서, 접합부는 기판(1)과 접합 부품(3)이 접합되는 부분으로, 솔더 범프(31) 및 패드(11)를 포함할 수 있다. In particular, in an embodiment of the present invention, the
이후, 레이저가 가해진다. 레이저는 예를 들어, helium-neon 레이저, Argon 레이저, UV 레이저, IR 레이저 또는 Excimer 레이저일 수 있으며, 예를 들어, 500nm 내지 2μm의 파장을 가질 수 있다.Then, a laser is applied. The laser may be, for example, a helium-neon laser, an Argon laser, a UV laser, an IR laser, or an Excimer laser, and may have a wavelength of 500 nm to 2 μm, for example.
레이저는 접합 부품(3)의 상부 및/또는 하부로 조사될 수 있다. 레이저의 일부는 접합 부품(3), 솔더 범프(31) 및 패드(11)에 흡수되어 열로 바뀔 수 있다. 열은 솔더 범프(31)와 패드(11) 쪽으로 전달되어, 솔더 범프(31)와 패드(11)를 부착시킬 수 있다. 아울러, 열로 인해 비도전성층(2)이 경화될 수 있다. The laser can be irradiated to the top and/or bottom of the bonded
위에 기술된 바와 같이 레이저 흡수 물체(4)이 접합 부품(3) 위에 위치되면서 레이저 흡수 물체(4)의 일부 즉, 제1 돌출부(41)와 제2 돌출부(42)만이 접합 부품(3)의 제1 부분(P1)과 제2 부분(P2)에 접촉되는 구조로 이루어짐으로써, 레이저가 조사될 때, 레이저가 폴리머 기반 부품인 접합 부품(3)의 대부분에 전달되지 않고, 혹은 전달된다고 하더라도 레이저의 강도를 매우 줄일 수 있으며, 특히, 접합 부품(3)의 접합부에 대응하는 위치인 제1 부분(P1)과 제2 부분(P2)에만 전달된다. As described above, with the
접합 부품(3)의 접합부에 대응하는 위치의 상부에만 접촉된 레이저 흡수 물체(4)의 제1 및 제2 돌출부(41, 42)를 통해서만 접합에 필요한 열 에너지가 공급된다. 그러므로 레이저 기반 접합 공정 동안 발생할 수 있는 폴리머 기판 부품의 열 변형 혹은 열 손상을 방지할 수 있다.Thermal energy required for bonding is supplied only through the first and
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 레이저를 이용한 접합 방법을 나타낸 도이다. 5 is a diagram showing a bonding method using a laser according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 제2 실시 예에서는 접합하고자 하는 서로 다른 크기의 센서 또는 칩 또는 패키지 또는 기판과 같은 여러 종류의 부품(접합 부품이라고 명명됨)들이 배열 형태를 가지는 경우의 레이저 접합 공정을 나타낸다. 즉, 접합해야 할 서로 다른 크기의 접합 부품들이 복수개 있으면서 배열 형태를 이루는 경우의 접합 공정을 나타낸다. In the second embodiment of the present invention, a laser bonding process is described when various types of components (referred to as bonding components) such as sensors or chips of different sizes to be bonded, or packages or substrates have an arrangement form. In other words, it represents a bonding process in the case of forming an array with a plurality of bonding parts of different sizes to be bonded.
여기서는 접합해야 할 서로 다른 크기나 부피를 가지는 접합 부품들이 제1 크기(또는 제1 부피)를 가지는 접합 부품들과 제2 크기(또는 제2 부피)를 가지는 제2 접합 부품들이 복수개 있으면서 배열 형태를 이루는 것을 예로 들어 설명하며, 여기서 제1 크기(또는 제1 부피)는 제2 크기(또는 제2 부피)보다 작다. 이는 하나의 예를 뿐이며, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 여기서, 제1 실시 예와 유사하게 수행되는 공정에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다. In this case, there are a plurality of bonding parts having a first size (or first volume) and a second bonding part having a second size (or second volume), and the arrangement form of the bonding parts having different sizes or volumes to be bonded. The configuration will be described as an example, where the first size (or first volume) is smaller than the second size (or second volume). This is only an example, and the present invention is not limited thereto. Here, a detailed description of a process performed similarly to the first embodiment will be omitted.
먼저, 첨부한 도 5의 (a)에서와 같이, 제1 크기의 접합 부품들(3a)을 기판(1) 상에 위치시킨다. 이때, 제1 크기의 접합 부품들(3a)의 하부면상에 배치된 솔더 범프가 기판(1)의 패드 상에 배치될 수 있다. 비도전성층이 기판(1)과 제1 크기의 접합 부품들(3a) 사이의 빈 공간을 채울 수 있다. First, as shown in the accompanying FIG. 5 (a), the
다음, 제1 크기의 접합 부품들(3a) 위에 레이저를 흡수하는 물질로 이루어지는 레이저 흡수 물체(4)를 위치시킨다. 특히, 본 발명의 실시 예에서, 레이저 흡수 물체(4)는 제1 크기의 접합 부품들(3a)의 상부 전체에 닿거나 또는 제1 크기의 접합 부품들(3a)의 상부 일부에 닿는 형태(예를 들어, 제1 실시 예와 같이, 레이저 흡수 물체가 제1 크기의 접합 부품들(3a)의 접합부에 가까운 부분에만 접촉되도록 구성될 수 있음)로 이루어진다. 이때, 레이저 흡수 물체(4)가 제1 크기의 접합 부품들(3a)을 제외한 기판(1) 상에는 닿지 않는 형태로 이루어진다. 즉, 레이저 흡수 물체(4)가 기판(1)을 덮는 형태로 이루어지나 제1 크기의 접합 부품들(3a)을 제외한 부분에는 닿지 않는 형태로 이루어진다. Next, a
이후, 레이저가 가해진다. 이때, 레이저 흡수 물체가 물리적으로 닿아 있는 접합하고자 하는 접합 부품의 온도만 올라가서 접합 공정이 이루어진다. 기판상 모든 패드에 접합에 필요한 플럭스, NCP, NCF와 같은 접합 소재가 기판 상에 도포되어 있더라고 접합하고자 하는 접합 부품 아래에 있는 접합 소재에만 열 에너지가 공급됨으로써, 열로 인한 접합 소재의 특성 변화가 발생하지 않는다. 따라서 기판의 손상 혹은 변형도 최소화할 수 있다.Then, a laser is applied. At this time, only the temperature of the bonded part to be bonded to which the laser absorbing object physically touches is raised to perform the bonding process. Even if a bonding material such as flux, NCP, and NCF required for bonding is applied to all pads on the substrate, heat energy is supplied only to the bonding material under the bonding component to be bonded, resulting in a change in the properties of the bonding material due to heat. I never do that. Therefore, damage or deformation of the substrate can be minimized.
다음에, 도 5의 (b)에서와 같이, 제2 크기의 접합 부품들(3b)을 기판(1)에 위치시킨다. 이때에도, 비도전성층이 기판(1)과 제2 크기의 접합 부품들(3b) 사이의 빈 공간을 채울 수 있다. Next, as shown in FIG. 5B, the
다음, 제2 크기의 접합 부품들(3b) 위에 레이저를 흡수하는 물질로 이루어지는 레이저 흡수 물체(4)를 위치시킨다. 특히, 본 발명의 실시 예에서, 레이저 흡수 물체(4)는 제2 크기의 접합 부품들(3b)의 상부 전체에 닿거나 또는 제2 크기의 접합 부품들(3b)의 상부 일부에 닿는 형태(예를 들어, 제1 실시 예와 같이, 레이저 흡수 물체가 제2 크기의 접합 부품들(3b)의 접합부에 가까운 부분에만 접촉되도록 구성될 수 있음)로 이루어진다. 이때, 레이저 흡수 물체(4)가 제2 크기의 접합 부품들(3b)을 제외한 기판(1) 상에는 닿지 않는 형태로 이루어진다. 즉, 레이저 흡수 물체(4)가 기판(1)을 덮는 형태로 이루어지나 제2 크기의 접합 부품들(3b)을 제외한 부분에는 닿지 않는 형태로 이루어진다. Next, a
이후, 레이저가 가해진다. 이때, 레이저 흡수 물체가 물리적으로 닿아 있는 접합하고자 하는 접합 부품의 온도만 올라가서 접합 공정이 이루어지며, 특히, 이미 기판에 접합되어 있는 제1 크기의 접합 부품에 레이저가 전달되지 않아 접합된 부품 혹은 접합부 혹은 기판을 보호할 수 있다.Then, a laser is applied. At this time, the bonding process is performed by only raising the temperature of the bonded part to be bonded to which the laser absorbing object is physically contacted.In particular, the bonded part or bonded part because the laser is not transmitted to the bonded part of the first size already bonded to the substrate Or you can protect the substrate.
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 레이저를 이용한 접합 방법을 나타낸 도이다. 6 is a diagram showing a bonding method using a laser according to a third embodiment of the present invention.
본 발명의 제3 실시 예에서 제1 실시 예와 유사하게 수행되는 공정에 대해서는 상세한 설명을 생략한다. In the third embodiment of the present invention, a detailed description of a process performed similarly to the first embodiment will be omitted.
본 발명의 제3 실시 예에서는 접합해야 할 서로 다른 크기의 접합 부품들이 복수개 있으면서 배열 형태를 이루는 경우에, 서로 다른 크기의 접합 부품들을 동시에 기판에 접합하는 공정을 나타낸다. In the third embodiment of the present invention, when there are a plurality of bonding parts having different sizes to be bonded and forming an arrangement, a process of simultaneously bonding bonding parts having different sizes to a substrate is shown.
구체적으로, 첨부한 도 6에서와 같이, 제1 크기의 접합 부품들(3a)과 제2 크기의 접합 부품들(3b)을 기판(1) 상에 위치시킨다. 이때, 제1 크기의 접합 부품들(3a)과 제2 크기의 접합 부품들(3b)의 하부면상에 배치된 솔더 범프가 기판(1)의 패드 상에 배치될 수 있다. 비도전성층이 기판(1)과 제1 및 제2 크기의 접합 부품들(3a, 3b) 사이의 빈 공간을 채울 수 있다. Specifically, as shown in FIG. 6,
다음, 제1 크기의 접합 부품들(3a)과 제2 크기의 접합 부품들(3b) 위에 레이저를 흡수하는 물질로 이루어지는 레이저 흡수 물체(4)를 위치시킨다. 특히, 본 발명의 실시 예에서, 레이저 흡수 물체(4)는 제1 크기의 접합 부품들(3a)과 제2 크기의 접합 부품들(3b) 각각의 상부 전체에 닿거나 또는 제1 크기의 접합 부품들(3a)과 제2 크기의 접합 부품들(3b)의 각각의 상부 일부에 닿는 형태(예를 들어, 제1 실시 예와 같이, 레이저 흡수 물체가 제1 및 제2 크기의 접합 부품들(3a, 3b)의 접합부에 가까운 부분에만 접촉되도록 구성될 수 있음)로 이루어진다. 이때, 레이저 흡수 물체(4)가 제1 크기의 접합 부품들(3a)과 제2 크기의 접합 부품들(3b)을 제외한 기판(1) 상에는 닿지 않는 형태로 이루어진다. 즉, 레이저 흡수 물체(4)가 기판(1)을 덮는 형태로 이루어지나 제1 및 제2 크기의 접합 부품들(3a, 3b)을 제외한 부분에는 닿지 않는 형태로 이루어진다. Next, a laser-absorbing
이후, 레이저가 가해진다. 이때, 레이저 흡수 물체가 물리적으로 닿아 있는 접합하고자 하는 접합 부품의 온도만 올라가서 접합 공정이 이루어진다. 본 발명의 제3 실시 예에서는 제2 실시 예와는 달리 상이한 크기를 가지는 접합 부품들이 동시에 기판상에 집적될 수 있으며, 접합 부품 아래에 있는 접합 소재에만 열 에너지가 공급됨으로써, 열로 인한 접합 소재의 특성 변화가 발생하지 않는다. 따라서 기판의 손상 혹은 변형도 최소화할 수 있다.Then, a laser is applied. At this time, only the temperature of the bonded part to be bonded to which the laser absorbing object physically touches is raised to perform the bonding process. In the third embodiment of the present invention, unlike the second embodiment, bonding components having different sizes can be simultaneously integrated on the substrate, and heat energy is supplied only to the bonding material under the bonding component, No characteristic change occurs. Therefore, damage or deformation of the substrate can be minimized.
이러한 본 발명의 실시 예에 따른 접합 방법은, RF/아날로그 혹은 디지털 디바이스 혹은 통신용 광 디바이스, 혹은 마이크로 LED 등과 같은 디스플레이용 디바이스, 혹은 전력 반도체, 혹은 바이오 디바이스, 혹은 태양전지 혹은 센서/MEMS(Micro-Electro Mechanical Systems)를 포함하고 있는 전자 기기 혹은 모듈에 적용될 수 있으며, 또한 동종 혹은 이종의 디바이스들을 기판상에 집적할 때도, 적용될 수 있다. The bonding method according to an embodiment of the present invention includes an RF/analog or digital device or an optical device for communication, or a display device such as a micro LED, or a power semiconductor, or a bio device, or a solar cell or sensor/MEMS (Micro- Electro Mechanical Systems) can be applied to electronic devices or modules, and can also be applied when integrating devices of the same or different types on a substrate.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
Claims (1)
상기 접합 부품 위에 레이저 흡수 물체를 위치시키는 단계; 및
상기 접합 부품에 레이저를 조사하는 단계
를 포함하고,
상기 레이저 흡수 물체는 상기 접합 부품의 일부와 접촉되는 형태로 구성되는, 접합 방법.
Positioning a bonded component to be bonded on a substrate;
Placing a laser absorbing object on the bonded part; And
Irradiating a laser to the bonded part
Including,
The laser-absorbing object is configured to be in contact with a part of the bonding component.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190023298A KR102652106B1 (en) | 2019-02-27 | 2019-02-27 | Method for joining using laser |
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KR102652106B1 KR102652106B1 (en) | 2024-03-29 |
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ID=72470955
Family Applications (1)
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KR (1) | KR102652106B1 (en) |
Citations (3)
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KR20070005745A (en) * | 2005-07-06 | 2007-01-10 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor package having dual interconnection form and manufacturing method thereof |
JP2010051989A (en) * | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Sharp Corp | Laser joining method |
JP2014150130A (en) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Denso Corp | Method of manufacturing semiconductor device |
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2019
- 2019-02-27 KR KR1020190023298A patent/KR102652106B1/en active IP Right Grant
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