KR20200145187A - laser module of laser debonding device - Google Patents

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최재준
김남성
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레이저쎌 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a laser module of a laser debonding device for debonding a metal component from a substrate. The laser module comprises: a laser light source radiating a laser beam; a converter receiving the laser beam radiated from the laser light source and outputting energy generated by displacement of the laser beam; an optical unit reflecting the laser beam output from the converter to adjust a light path; and a scanning unit allowing the laser beam passing through the optical unit to be selectively radiated to only a soldering area of the metal component.

Description

레이저 디본딩 장치의 레이저모듈{laser module of laser debonding device}Laser module of laser debonding device

본 발명은 레이저 디본딩 장치의 레이저모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저 조사에 의해 솔더링이 용융된 금속콤포넌트를 기판의 오염없이 제거할 수 있는 레이저 디본딩 장치의 레이저모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a laser module of a laser debonding apparatus, and more particularly, to a laser module of a laser debonding apparatus capable of removing a metal component in which soldering is melted by laser irradiation without contamination of a substrate.

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.Micro laser processing is an application field with micron (㎛) precision in industrial laser processing, and 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 a technology that minimizes the circuit spacing in order to realize the integration, performance and ultra-high communication speed, but now the required technology level is achieved simply by reducing the circuit line width and line width interval. It is difficult to do so, so 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 technology of stacking up to 72 layers is being applied to mass production at 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, technological developments for mounting memory chips, microprocessor chips, graphic processor chips, wireless processor chips, and sensor processor chips in one package are being intensively researched and developed, and a considerable level of technologies are 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 development of the aforementioned technology, since more and more electrons have to participate in the signal processing process inside the ultra-high-speed/ultra-high-capacity semiconductor chip, the power consumption increases, and the issue of cooling treatment for heat generation 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 has been raised that a large amount of electrical signals must be transmitted at ultra-high speed. In addition, since the number of signal lines must be increased, the signal interface lines to the outside of the semiconductor chip can no longer be processed with a one-dimensional lead wire method, but the Fan-In BGA method is processed in a two-dimensional manner under the semiconductor chip. Or Fan-in Wafer-Level-Package (FIWLP)), and a Signal Layout Redistribution Layer under the ultrafine BGA layer under the chip, and a second fine BGA layer under the chip. The method (referred to as Fan-Out BGA or Fan-Out Wafer-Level-Package (FOWLP) or Fan-Out Panel-Level-Package) has been successfully 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. In order to attach a micron-class ultra-thin semiconductor chip with a thickness of only a few hundred microns to an ultra-thin PCB, mass reflow is the same as the conventional surface mount technology (SMT) standard process, Thermal Reflow Oven technology. When applying MR) process, semiconductor chips are exposed in an air temperature environment of 100 to 300 degrees Celsius (℃) for hundreds of seconds, so chip-boundary warpage, PCB due to differences in coefficient of thermal expansion (CTE) -Various types of soldering bonding defects such as PCB-Boundary Warpage and Random-Bonding Failure by Thermal Shock may occur.

이에 따라 종래에는 상기한 원인을 포함하여 솔더링 공정 상에서 발생되는 다양한 형태의 전자부품의 솔더링 불량을 리웍하기 위해 국부적인 가열(Localized Heating) 기술이 개발되었는데, 그 중 최근에 가장 활발하게 연구되고 있는 분야가 레이저 빔 조사에 의한 솔더링 디본딩 기술이다.Accordingly, in the past, localized heating technology has been developed to rework soldering defects of various types of electronic components that occur during the soldering process, including the above causes, among which the most actively studied field. Is a soldering debonding technology by laser beam irradiation.

종래 레이저 빔 조사에 의한 디본딩 기술은 비접촉식이라는 장점을 가지고 있고, 레이저광이 직접 반도체칩에 흡수되는 방법이 1차적인 열흡수메카니즘이므로 열팽창계수의 차이에 의한 열충격이 없다는 장점이 있으며, 매우 국부적인 가열을 꼭 필요한 시간만 수행하므로 저전력소비, 총 입열량 최소화, 열충격 최소화, 프로세스 시간 최소화 등 여러가지 장점들을 가지고 있다.Conventional debonding technology by laser beam irradiation has the advantage of being non-contact, and since the method in which the laser light is directly absorbed by the semiconductor chip is the primary heat absorption mechanism, it has the advantage that there is no thermal shock due to the difference in the thermal expansion coefficient, and is very local. Since phosphorus heating is performed only for the necessary time, it has several advantages such as low power consumption, minimization of total heat input, minimization of thermal shock, and minimization of process time.

한편, 통상적으로 알려진 레이저 본딩 장치의 레이저 헤드 모듈은 본딩대상물(반도체 칩 또는 집적회로 IC)을 수 초 동안 눌러주면서 레이저를 조사하여 본딩하는 방식으로, 반도체 칩 또는 집적회로(IC) 사이즈에 대응하는 면 광원형태의 레이저를 조사하여 본딩을 수행한다.On the other hand, the laser head module of a conventionally known laser bonding device is a method of bonding by irradiating a laser while pressing the bonding object (semiconductor chip or integrated circuit IC) for several seconds, and corresponding to the size of the semiconductor chip or integrated circuit (IC). Bonding is performed by irradiating a surface light source type laser.

이러한 가압방식의 레이저 헤드 모듈에 대해서는 한국등록특허 제10-1245356호(이하, '선행문헌'이라 함)을 참조하면, 반도체 칩을 진공에 의해 흡착하면서 면 광원 형태의 레이저가 반도체 칩으로 조사되도록 하는 흡착모듈과 그를 포함하는 가압 헤드 구성이 기술되어 있다.For such a pressurized laser head module, referring to Korean Patent No. 10-1245356 (hereinafter referred to as'priority literature'), a surface light source type laser is irradiated to the semiconductor chip while adsorbing the semiconductor chip by vacuum. The adsorption module and the pressure head configuration including the same are described.

그러나, 상기와 같은 종래 가압방식의 레이저 헤드 모듈은 가압 헤드와 레이저 조사부가 하나의 모듈로 제작되어 구동되기 때문에 반도체 스트립과 같이 복수의 반도체 칩을 본딩하는 경우 하나의 반도체 칩을 가압하면서 면 광원 형태의 레이저를 조사하는 동작을 복수의 반도체 칩 개수만큼 반복적으로 수행해야 한다.However, in the conventional pressurized laser head module as described above, since the pressurizing head and the laser irradiation unit are manufactured and driven as one module, when bonding a plurality of semiconductor chips such as a semiconductor strip, a surface light source is formed while pressing one semiconductor chip. The operation of irradiating the laser of a must be repeatedly performed as many as the number of semiconductor chips.

이로 인해 복수의 반도체 칩을 본딩하기 위한 전체 작업시간이 증가될 뿐만 아니라, 가열헤드를 추가 탑재함에 따라 전체 장비의 가격이 급격히 증가되는 문제점이 있었다.Due to this, not only the total working time for bonding a plurality of semiconductor chips is increased, but also the cost of the entire equipment is rapidly increased as the heating head is additionally mounted.

한편 상술한 가압헤드 방식 대신에 레이저 빔 조사에 의한 레이저 헤드 모듈을 디본딩 장치에 적용하더라도, 현재로선 레이저에 의해 분리된 전자부품을 작업자가 공구를 이용하여 일일이 수작업으로 제거하거나 또는 별도의 이젝터 장치를 이용하여 제거하고 있어 가열 및 용융된 솔더액에 의해 기판이 오염되는 문제점이 있을 뿐만 아니라 레이저 헤드 모듈의 고열에 작업자가 안전사고를 입을 수 있는 위험도 상존하였다.On the other hand, even if the laser head module by laser beam irradiation is applied to the debonding device instead of the above-described pressurization head method, at present, the electronic parts separated by the laser are manually removed by the operator using a tool or a separate ejector device As it is removed by using, there is a problem that the substrate is contaminated by the heated and melted solder liquid, and there is also a risk that the operator may suffer a safety accident due to the high heat of the laser head module.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 발명된 것으로, 본 발명은 레이저 조사에 의해 용융된 금속콤포넌트를 기판의 오염없이 그 자리에서 즉시 제거할 수 있도록 된 레이저 디본딩 장치을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention was invented to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a laser debonding device capable of immediately removing a metal component melted by laser irradiation on the spot without contamination of a substrate. To do.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기판으로부터 금속콤포넌트를 디본딩하기 위한 레이저 디본딩 장치에 있어서,레이저 빔을 조사하는 레이저 광원;상기 레이저 광원으로부터 조사된 레이저 빔을 수광하고, 레이저 빔의 변위에 따른 에너지를 출력하는 컨버터;상기 컨버터로부터 출력된 레이저 빔을 반사하여 광 경로를 조절하는 광학부; 및 상기 광학부를 통과한 레이저 빔을 금속콤포넌트의 솔더링영역에만 선택 조사될 수 있도록 스캐닝부;를 포함한다.The present invention for achieving the above object is, in a laser debonding device for debonding a metal component from a substrate, A laser light source for irradiating a laser beam; Receiving the laser beam irradiated from the laser light source, and Converter for outputting energy according to the displacement of the; Optical unit for adjusting the optical path by reflecting the laser beam output from the converter; And a scanning unit so that the laser beam passing through the optical unit is selectively irradiated only to the soldering area of the metal component.

컨버터로 출력된 레이저 빔은 면광원 또는 스팟 광원 중 어느 하나 일 수 있다.The laser beam output to the converter may be either a surface light source or a spot light source.

스캐닝부에서 출사된 레이저 빔은 면광원 또는 스팟 광원 중 어느 하나 일 수 있다.The laser beam emitted from the scanning unit may be either a surface light source or a spot light source.

캐닝부에서 출사된 레이저 빔은 금속콤포넌트의 솔더링역역을 순차적으로 회전하면서 조사될 수 있다.The laser beam emitted from the canning unit may be irradiated while sequentially rotating the soldering area of the metal component.

스캐닝부는 레이저 빔의 출사방향을 복수의 미러 회전에 의해 결정될 수 있다.The scanning unit may determine the emission direction of the laser beam by rotating a plurality of mirrors.

상술한 바와 같은 본 발명은, 레이저를 금속콤포넌트의 솔더링 영역을 반복 순차적으로 조사하여 주변에 실장된 다른 소자의 영향없이 금속콤포넌트를 제거할 수 있다. 즉, 레이저의 빔이 솔더링 영역에 집중하여 발생된 열이 다른 곳으로 전이되는 것을 방지하는 효과가 있다.According to the present invention as described above, the metal component can be removed without the influence of other elements mounted around it by repeatedly and sequentially irradiating the soldering region of the metal component with a laser. That is, there is an effect of preventing the heat generated by focusing the laser beam on the soldering area from being transferred to other places.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 디본딩 장치의 싱글 빔 모듈의 개념도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 디본딩 장치에 의해 싱글 레이저 빔이 조사되는 FPCB 기판의 이미지
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 디본딩 장치의 구성 개념도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광학계의 구성 개념도
도 5는 본 발명의 일 실싱예에 따른 레이저 디본딩 장치의 예시도
1 is a conceptual diagram of a single beam module of a laser debonding apparatus according to an embodiment of the present invention
2 is an image of an FPCB substrate irradiated with a single laser beam by a laser debonding device according to an embodiment of the present invention
3 is a conceptual diagram of a configuration of a laser debonding apparatus according to an embodiment of the present invention
4 is a conceptual diagram of the configuration of a laser optical system according to an embodiment of the present invention
5 is an exemplary view of a laser debonding apparatus according to an example 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.Terms used in the present specification are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as "include" or "have" to "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or a combination thereof described herein, but one It is to be understood that the possibility of the presence or addition of other features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, or other features beyond that is not preliminarily excluded.

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 otherwise defined in the specification, all terms including technical or scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present 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 of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in this specification. Shouldn't.

이하, 첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 디본딩 장치의 싱글빔 모듈의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 시시예에 따른 디본딩 장치에 의해 실긍 레이저 빔이 조사되는 FPCB 기판의 이미지이다.Hereinafter, the attached FIG. 1 is a conceptual diagram of a single beam module of a laser debonding apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an FPCB in which a laser beam is irradiated by a debonding apparatus according to an embodiment of the present invention. It is an image of the substrate.

상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 레이저 디본딩 장치는 일실시예에 따라 단일의 레이저 모듈(310)을 구비하며, 이에 따라 FPCB 기판 상에 싱글 레이저 빔을 조사하게 된다. 이때, 도 2를 참조하면 상기 제1레이저 모듈(310)에 의해 조사된 레이저 빔은 스퀘어 빔 형상으로 변형된 상태로 기판 상에서 조사된다.Referring to FIG. 1, the laser debonding apparatus of the present invention includes a single laser module 310 according to an embodiment, and thus, irradiates a single laser beam onto an FPCB substrate. In this case, referring to FIG. 2, the laser beam irradiated by the first laser module 310 is irradiated on the substrate in a state deformed into a square beam shape.

즉, 상기 레이저 모듈(310)에 의해 조사된 레이저 빔이 솔더링 불량부의 온도를 솔더링의 용융이 일어나는 디본딩 온도까지 선택적으로 가열함에 따라 전자부품이 기판에서 제거 가능한 상태가 되고, 이어서 일정 형태의 이젝터 장치(도 5 및 도 6 참조)에 의해 상기 솔더링이 용융된 불량 전자부품을 기판으로부터 흡입 제거하게 되는 것이다.That is, as the laser beam irradiated by the laser module 310 selectively heats the temperature of the defective soldering part to the debonding temperature at which the melting of the soldering occurs, the electronic component becomes a state in which it can be removed from the substrate, and then a certain type of ejector By means of an apparatus (refer to FIGS. 5 and 6), the defective electronic component in which the soldering is melted is sucked and removed from the substrate.

이하, 첨부된 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 듀얼 빔 구성 및 작동 관계를 일실시예에 따라 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, a 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 디본딩 장치의 구성 개념도이다.3 is a schematic diagram of a configuration of a laser debonding 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.3, the laser module 310 of the laser irradiation unit is a laser oscillator 311 having a cooling device 316, respectively, a beam shaper 312, an optical lens module 313, a driving device 314, a control device It is configured to include 315 and a power supply unit 317.

상기 레이저 발진기(310)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 310 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 '750nm to 1200nm' or '1400nm to 1600nm' or '1800nm to 2200nm' or '2500nm to 3200nm', or a rare earth medium fiber laser (Rare-Earth- Doped Fiber Laser) or rare-earth-doped 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) It may be implemented including a medium for emitting laser light.

빔 쉐이퍼(beam shaper)(312)는 레이저 발진기(310)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-shaped laser generated in the laser oscillator 310 and transmitted through an optical fiber into an area beam 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 to the surface light source form by the beam shaper to irradiate the electronic component or the irradiation area mounted on the PCB substrate. 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 irradiation surface, and the control device 315 controls the driving device 314 to control the beam shape and the beam area size when the laser beam reaches the irradiation surface. , Adjust the beam sharpness and beam irradiation angle. The control device 315 may also integrally control the operation of each unit 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 adjustment 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 a user interface or a preset program. The laser output adjustment unit 370 receives information on the state of debonding for each part, area, or all on the irradiation surface from one or more camera modules 350 and controls the power supply unit 317 based thereon.

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.In contrast, control information from the laser output control unit 370 is transmitted to the control device 315 of the laser module 310, and a feedback signal for controlling the corresponding power supply unit 317 in the control device 315 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, the laser irradiation unit absorbs a plurality of material layers (e.g., EMC layer, silicon layer, solder layer) included in the electronic component well. 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 device 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 connection material between the printed circuit board or the electrode of the electronic component. 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, by transmitting both the EMC mold layer and the silicon layer of the electronic component, all the energy of each laser beam is absorbed into the solder layer, or the laser beam does not penetrate the EMC mold layer and heats the surface of the electronic component to It is also possible to conduct heat to the bonding portion of.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광학계의 구성 개념도이다.4 is a conceptual diagram of a configuration of an optical laser system 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 enters the beam shaper 430, the beam shaper ( At 430, the spot-shaped laser beam is converted into a flat-top type surface light source (A1), and the square laser beam (A1) output from the beam shaper 430 is desired through the concave lens 440. The image-forming surface S is irradiated with a surface light source A2 that is enlarged and enlarged in size.

이하 첨부된 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 레이저모듈의 구성 및 작동관계에 대해 자세히 살펴보기로 한다. 먼저 본 발명의 레이저모듈(600)은 앞서 상술한 레이저 모듈에서 레이저 발진기(311)와 냉각장치(316), 구동장치(314) 등을 제외한 일부 구성으로 이하 기술된다.Hereinafter, the configuration and operation relationship of the laser module according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 5. First, the laser module 600 of the present invention will be described below in some configurations excluding the laser oscillator 311, the cooling device 316, and the driving device 314 in the above-described laser module.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 레이저 디본딩 장치의 레이저모듈(500)은 광원, 컨버터, 광학부, 스캐닝부를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 5, the laser module 500 of the laser debonding apparatus of the present invention may include a light source, a converter, an optical unit, and a scanning unit.

광원은 레이저 빔을 조사하게 된다. 이렇게 광원에서 조사된 빔을 수광하고, 레이저 빔의 변위에 따라 에너지를 출력하는 컨버터를 포함할 수 있다. 이때, 컨버터에서 출력되는 레이저 빔은 면광원 또는 스팟광원 중 어느 하나 일 수 있다.The light source irradiates a laser beam. It may include a converter that receives the beam irradiated from the light source and outputs energy according to the displacement of the laser beam. In this case, the laser beam output from the converter may be either a surface light source or a spot light source.

컨버터로 출력된 레이저 빔을 반사하여 광 경로를 조절하는 광학부를 포함할 수 있다. It may include an optical unit for adjusting the optical path by reflecting the laser beam output to the converter.

광학부를 통과한 레이저 빔을 기판(510)에 형성된 금속콤포넌트(520)의 솔더링영역에만 선택조사될 수 있도록 스캐닝부를 포함할 수 있다.A scanning unit may be included so that the laser beam passing through the optical unit is selectively irradiated only to the soldering area of the metal component 520 formed on the substrate 510.

여기서, 스캐닝부는 레이저 빔의 출사방향을 복수의 미러 회전에 의해 결정될 수 있다. 즉, 미러회전에 따라 출사된 빔이 금속콤포넌트의 솔더링영역에만 조사할 수 있게 된다.Here, the scanning unit may determine the emission direction of the laser beam by rotating a plurality of mirrors. That is, the beam emitted by the mirror rotation can be irradiated only to the soldering area of the metal component.

여기서, 스캐닝부에서 출사된 레이저 빔은 순차적으로 회전하면서 금속콤포넌트의 솔더링영역을 조사할 수 있다. 이렇게 회전을 통해 반복 조사하게 되면 기판에 실장된 다른 소자에게는 온도의 영향을 최소화하면서 조사할 수 있다. Here, the laser beam emitted from the scanning unit may sequentially rotate and irradiate the soldering region of the metal component. If irradiation is repeated through rotation in this way, it is possible to irradiate other devices mounted on the substrate while minimizing the effect of temperature.

이러한 과정을 통해 금속콤포넌트(520)의 솔더링영역이 달궈지면 별도의 진공 척(미도시) 등이 금속콤포넌트(520)를 디본딩할 수 있다. 금속콤포넌트(520)는 SUS 소재 또는 알루미늄 소재일 수 있다.When the soldering area of the metal component 520 is heated through such a process, a separate vacuum chuck (not shown) or the like may debond the metal component 520. The metal component 520 may be an SUS material or an aluminum material.

언급된 스캐닝부는 갈보스캐너 시스템을 이용하거나, 압전스캐너 시스템을 이용한 것일 수 있으며, 설계사항에 따라 달리 적용될 수 있다.The mentioned scanning unit may use a galvo scanner system or a piezoelectric scanner system, and may be applied differently according to design requirements.

또한, 스캐닝부는 광학부에 포함되어 일체로 구성될 수도 있다.In addition, the scanning unit may be included in the optical unit to be integrally configured.

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 structure of devices are changed, those of ordinary skill in the art It is stated that various configurations can be added, deleted, and modified within the scope of technical ideas.

500 : 레이저 모듈 510 : 기판
520 : 금속콤포넌트
500: laser module 510: substrate
520: metal component

Claims (5)

기판으로부터 금속콤포넌트를 디본딩하기 위한 레이저 디본딩 장치에 있어서,
레이저 빔을 조사하는 레이저 광원;
상기 레이저 광원으로부터 조사된 레이저 빔을 수광하고, 레이저 빔의 변위에 따른 에너지를 출력하는 컨버터;
상기 컨버터로부터 출력된 레이저 빔을 반사하여 광 경로를 조절하는 광학부; 및
상기 광학부를 통과한 레이저 빔을 금속콤포넌트의 솔더링영역에만 선택 조사될 수 있도록 스캐닝부;를 포함하는 레이저 디본딩 장치의 레이저모듈.
In the laser debonding apparatus for debonding metal components from a substrate,
A laser light source that irradiates a laser beam;
A converter for receiving the laser beam irradiated from the laser light source and outputting energy according to the displacement of the laser beam;
An optical unit that reflects the laser beam output from the converter to adjust an optical path; And
A laser module of a laser debonding apparatus comprising: a scanning unit so that the laser beam passing through the optical unit is selectively irradiated only to the soldering area of the metal component.
제1항에 있어서,
상기 컨버터로 출력된 레이저 빔은 면광원 또는 스팟 광원 중 어느 하나 인 것인 레이저 디본딩 장치의 레이저모듈.
The method of claim 1,
The laser module of the laser debonding apparatus, wherein the laser beam output to the converter is either a surface light source or a spot light source.
제1항에 있어서,
상기 스캐닝부에서 출사된 레이저 빔은 면광원 또는 스팟 광원 중 어느 하나 인 것인 레이저 디본딩 장치의 레이저모듈.
The method of claim 1,
The laser module of the laser debonding apparatus, wherein the laser beam emitted from the scanning unit is either a surface light source or a spot light source.
제1항에 있어서,
상기 스캐닝부에서 출사된 레이저 빔은 금속콤포넌트의 솔더링역역을 순차적으로 회전하면서 조사되는 것인 레이저 디본딩 장치의 레이저모듈.
The method of claim 1,
The laser module of the laser debonding apparatus, wherein the laser beam emitted from the scanning unit is irradiated while sequentially rotating the soldering region of the metal component.
제1항에 있어서,
상기 스캐닝부는 레이저 빔의 출사방향을 복수의 미러 회전에 의해 결정되는 것인 레이저 디본딩 장치의 레이저모듈.
The method of claim 1,
The laser module of the laser debonding apparatus, wherein the scanning unit determines the emission direction of the laser beam by rotating a plurality of mirrors.
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