KR20210130509A - 기판에 배치된 디바이스 모듈 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 상에 배치된 기판패드와 디바이스 모듈에 배치된 디바이스패드의 사이에 배치된 솔더를 용융시키는 레이저빔을 조사하는 빔조사부, 및 솔더를 소정 온도로 가열하기 위해 디바이스 모듈에 조사되는 레이저빔을 복수의 펄스로 모듈레이션(변조)하는 빔제어부를 포함하여 솔더를 신속하게 용융시키면서, 디바이스 모듈의 파열을 방지하고, 생산성이 증대될 수 있다.

Description

기판에 배치된 디바이스 모듈 처리 장치{THE PROCESSING APPARATUS OF A DEVICE MODULE PLACED ON SUBSTRATE}
본 발명은 기판에 배치된 디바이스 모듈 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 신속하고 안정적으로 디바이스 모듈을 기판에 접합 또는 기판으로부터 분리할 수 있는 기판에 배치된 디바이스 모듈 처리 장치에 관한 것이다.
전자소자 및 반도체 제품의 원활한 동작을 위해서는 전자소자 등의 내부 칩이 외부 기판의 회로 단자와 전기적으로 연결되어야 한다. 여기서, 전자소자를 기판에 전기적으로 연결 및 고정하는 것을 본딩 또는 솔더링이라고 한다. 본딩 또는 솔더링의 경우, 전자소자의 소형화 등으로 미세한 금속선을 이용하여 접합된다. 따라서, 미세한 금속선을 통한 전자소자와 기판의 정확한 접합이 중요하며, 이를 신속하게 수행하여 생산성을 증대시키는 것이 중요하다.
한편, 전자소자가 불량인 경우, 전자소자를 기판으로부터 떼어내야 한다. 이를 리워크(REWORK)이라고 한다. 리워크의 경우에도, 전자소자를 신속하게 기판으로부터 떼어내기 어려운 문제점이 있다. 특히, 기판은 수많은 미세한 전자소자와 회로팬턴을 포함하기 때문에, 불량인 전자소자만을 빠르고, 다른 소자 등에 영향없이 떼어내는 것도 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시 예는, 신속하고 안정적으로 디바이스 모듈을 기판에 접합 또는 기판으로부터 제거할 수 있는 기판에 배치된 디바이스 모듈 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판에 배치된 디바이스 모듈 처리 장치는 기판 상에 배치된 기판패드와 디바이스 모듈에 배치된 디바이스패드의 사이에 배치된 솔더를 용융시키는 레이저빔을 조사하는 빔조사부, 및 솔더를 소정 온도로 가열하기 위해 디바이스 모듈에 조사되는 레이저빔을 복수의 펄스로 모듈레이션(변조)하는 빔제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 빔제어부에 의해 레이저빔은, 솔더의 온도를 제 1 온도 이상으로 가열하는 제 1 변조부와 디바이스 모듈의 상면을 제 1 온도 보다 높은 제 2 온도 이하로 유지하는 제 2 변조부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1 변조부는 복수의 제 1 펄스(P1)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 복수의 제 1 펄스(P1) 중 어느 하나는 다른 하나에 대하여 펄스세기 및 펄스폭 중 적어도 하나 상이한 것을 특징으로 한다.
또한, 제 2 변조부는 복수의 제 2 펄스를 포함하며, 복수의 제 2 펄스 중 어느 하나와 다른 하나는 동일한 세기를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1 변조부 동안 디바이스 모듈의 상면 온도는 적어도 2회의 상승과 적어도 1회의 하강을 거치는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 2 변조부 동안 디바이스 모듈의 상면 온도는 제 1 온도와 제 2 온도 사이의 제 3 온도와 제 2 온도의 사이에서 상승 또는 하강하는 것을 특징으로 한다.
또한, 레이저빔은 제 3 변조부를 더 포함하며, 제 3 변조부 동안 디바이스 모듈의 상면 온도는 제 3 온도 보다 낮은 제 4 온도와 제 4 온도 보다 높고 제 3 온도 보다 낮은 제 5 온도의 사이에서 상승 또는 하강하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 소정 두께를 가지는 디바이스 모듈의 하면에 배치된 솔더와 상면의 온도 제한을 고려하면서 신속하게 솔더를 용융시킬 수 있다. 따라서, 생산성이 증대될 수 있다.
또한, 솔더를 신속하고, 충분히 용융시키는 동안 디바이스 모듈의 파열(열화)을 방지할 수 있다.
또한, 불량인 디바이스 모듈의 주위 소자에 영향 없이 불량 디바이스 모듈만을 신속하고 안정적으로 기판으로부터 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판에 배치된 디바이스 모듈 처리 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에서 A에 대한 확대도이다.
도 3은 도 1에 도시된 디바이스 모듈의 열 전도를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 디바이스 모듈의 일 실시 예를 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 레이저빔에 의한 모듈레이션의 일 실시 예를 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 모듈레이션에 의한 디바이스 모듈의 상면 온도 변화를 도시한 그래프이다.
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 기판에 배치된 디바이스 모듈 처리 장치(10)를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판에 배치된 디바이스 모듈 처리 장치(10)를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2는 도 1에서 A에 대한 확대도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판에 배치된 디바이스 모듈 처리 장치(10)는 기판 상에 디바이스 모듈을 접하거나 기판으로부터 떼어내는 공정을 신속하고 안정적으로 수행하여 생산성을 증대시키기 위해, 빔조사부(11)와 빔제어부(12)를 포함한다. 빔조사부(11)는 기판(100) 상에 배치된 디바이스 모듈(200)에 레이저빔을 조사한다.
여기서, 디바이스 모듈(200)은 디바이스패드(210)를 가지고, 기판(100)은 기판패드(110)를 가진다. 솔더(300)가 기판패드(110)와 디바이스패드(210)의 사이에 배치된다. 솔더(300)는 레이저빔에 의해 소정 온도로 가열되어 용융된다. 솔더(300)가 용융될 때, 디바이스 모듈(200)이 기판(100)에 접합되거나, 기판(100)으로부터 분리될 수 있다.
빔제어부(12)는 솔더(300)를 소정 온도로 가열하기 위해 디바이스 모듈(200)에 조사되는 레이저빔을 복수의 펄스로 모듈레이션(변조)한다. 빔제어부(12)에 의해 디바이스 모듈(200)의 상면 온도와 솔더(300)의 온도는 특정 온도 범위로 가열 및 유지될 수 있다. 또한, 빔제어부(12)는 레이저빔을 모듈레이션하여 솔더를 신속하게 용융시키면서, 디바이스 모듈의 파손(열화)를 방지할 수 있다. 이에 의해, 생산성이 증대된다.
디바이스 모듈(200)은 베이스층(230), 회로패턴(250) 및 몰딩층(270)을 포함할 수 있다. 베이스층(230)의 하면에는 디바이스패드(210)가 배치된다. 회로패턴(250)은 베이스층(230) 상에 배치된다. 몰딩층(270)은 베이스층(230)과 회로패턴(250)을 덮어 보호한다. 여기서, 몰딩층(270)은 에폭시 몰딩을 포함한다. 몰딩층(270)은 레이저빔의 조사 시 가열되어 파열될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 디바이스 모듈(200)의 열 전도를 도시한 도면이며, 도 4는 도 3에 도시된 디바이스 모듈(200)의 일 실시 예를 도시한 도면이다.
도 3 및 4를 참조하면, 디바이스 모듈(200)은 소정의 두께(t)를 가진다. 따라서, 레이저빔이 디바이스 모듈(200)의 상면에 조사되면, 디바이스 모듈(200)의 상면에서 솔더(300)를 향하여 열이 전도된다. 여기서, 솔더(300)의 용융을 위해 열 전도 되는 동안, 디바이스 모듈(200)의 상면의 온도는 급격히 상승된다. 따라서, 레이저빔의 조사 시, 디바이스 모듈(200)의 상면 파열(열화)를 주의하여야 한다. 한편, 디바이스 모듈(200)의 파열(열화)를 방지하기 위해 온도 상승이 완만하게 레이저빔을 조사하는 경우, 생산성이 떨어지는 문제점이 있다. 본 발명에 따른 빔제어부(12)는 위 문제점들을 모두 해결 가능하도록 레이저빔을 모듈레이션할 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 레이저빔에 대한 모듈레이션의 일 실시 예를 도시한 도면이며, 도 6은 도 5에 도시된 모듈레이션에 의한 디바이스 모듈(200)의 상면 온도 변화를 도시한 그래프이다.
도 3 내지 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔제어부(12)는 레이저빔을 제 1 변조부(M1)와 제 2 변조부(M2)를 포함하도록 모듈레이션한다. 즉, 빔제어부(12)는 레이저빔의 펄스폭, 세기, 펄스간 간격을 조절할 수 있다. 제 1 변조부(M1)와 제 2 변조부(M2)는 레이저빔의 조사 시간에 따라 정의될 수 있다. 예컨대, 제 1 변조부(M1)는 레이저빔의 조사 시작에서 소정 시간 동안의 구간이다. 즉, 제 1 변조부(M1)는 시간에 따른 시점과 종점을 가진다. 제 2 변조부(M2)는 제 1 변조부(M1)의 종점에서 소정 시간 동안의 구간이다. 따라서, 제 2 변조부(M2)는 제 1 변조부(M1)의 종점과 동일한 시점 및 이로부터 소정 시간 이격된 종점을 가진다.
레이저빔은 제 1 변조부(M1) 동안 솔더(300)를 용융시키기 위해 솔더(300)를제 1 온도(T1) 이상으로 가열한다. 또한, 레이저빔은 제 2 변조부(M2) 동안 디바이스 모듈(200)의 상면을 제 1 온도(T1) 보다 높은 제 2 온도(T2) 이하로 유지한다. 따라서, 제 1 변조부(M1)의 경우, 솔더(300)의 온도를 신속하게 상승시킬 수 있다. 또한, 제 2 변조부(M2)의 경우, 솔더(300)가 용융되는 동안 디바이스 모듈(200)의 상면 온도를 제한하여 디바이스 모듈(200)의 파열(열화)를 방지할 수 있다. 여기서, 제 1 온도(T1)는 섭씨 260도 내지 280도 일 수 있다. 또한, 제 2 온도(T2)는 섭씨 300도 내지 350도 일 수 있다.
일 실시 예로, 제 1 변조부(M1)는 복수의 제 1 펄스(P1)를 포함한다. 제 1 펄스(P1)의 개수는 디바이스 모듈(200)의 특징(두께(t), 열전달 등), 제 1 펄스(P1)의 폭, 제 1 펄스(P1)의 세기 및 제 1 펄스(P1)들 사이의 간격(지연시간)에 의해 결정될 수 있다. 제 1 변조부(M1) 동안 디바이스 모듈(200)의 상면 온도는 적어도 2회의 상승과 적어도 1회의 하강을 거친다. 이에 의해, 디바이스 모듈(200)의 파열을 방지하면서 솔더(300)의 온도를 신속하게 상승시킬 수 있다.
제 1 변조부(M1) 동안 솔더(300)의 용융을 위해 레이저빔이 지속적으로 조사되면, 디바이스 모듈(200)의 상면 온도가 급격히 상승하여 파열될 수 있다. 디바이스 모듈(200)의 파열은 디바이스 모듈(200)의 주변 칩 및 기판에 이물질들을 분산시켜 불량을 유발할 수 있다. 따라서, 복수의 제 1 펄스(P1)는 디바이스 모듈(200)의 상면에서 솔더(300)까지의 열전도와 디바이스 모듈(200)의 파열을 모두 고려한 것으로 신속하고 안정적인 작업이 가능하다.
복수의 제 1 펄스(P1) 중 어느 하나는 다른 하나에 대하여 펄스세기 및 펄스폭 중 적어도 하나 상이할 수 있다. 복수의 제 1 펄스(P1)들의 세기는 시간에 따라 점차 증가할 수 있다. 일 실시 예로, 최초 제 1 펄스(P1)는 100W의 세기 가질 수 있다. 두번째 제 1 펄스(P1)는 150W의 세기를 가질 수 있다. 한편, 제 1 펄스(P1)들은 0.1초 내지 1초의 펄스폭(조사시간, DURATION)과 0.5초 내지 4초의 지연시간(DELAY TIME)을 가질 수 있다. 이에 의해, 디바이스 모듈(200)의 파열을 방지하면서도 신속하게 솔더(300)의 온도가 용융온도(제 1 온도(T1))까지 상승될 수 있다.
제 2 변조부(M2)는 하나 또는 2 이상의 제 2 펄스(P2)를 포함한다. 여기서, 제 2 변조부(M2)가 복수의 제 2 펄스(P2)를 포함하는 경우, 복수의 제 2 펄스(P2) 중 어느 하나와 다른 하나는 동일한 세기를 가질 수 있다. 즉, 복수의 제 2 펄스(P2)들은 동일한 세기를 가질 수 있다. 제 2 변조부(M2) 동안 디바이스 모듈(200)의 상면 온도는 제 2 온도(T2)와 제 3 온도(T3)의 사이에서 상승 또는 하강할 수 있다. 제 3 온도(T3)는 제 1 온도(T1)와 제 2 온도(T2)의 사이의 온도이다. 이에 의해, 디바이스 모듈(200)의 상면 파열을 방지하면서, 솔더(200)의 충분한 용융을 위해 지속적인 에너지 공급이 가능하다. 한편, 제 2 펄스(P2)의 세기는 최종 제 1 펄스(P1)와 동일할 수 있다. 또한, 제 2 펄스(P2)의 세기는 최종 제 1 펄스(P1)의 세기 보다 크거나, 작을 수 있다. 제 2 펄스(P2)의 세기는 디바이스 모듈(200)의 특성(두께, 열전달 등), 제 2 펄스(P2)의 폭, 제 2 펄스(P2)간 지연시간 등에 의해 결정될 수 있다. 여기서, 제 2 펄스(P2)들은 0.1초 내지 1초의 펄스폭(조사시간, DURATION)과 0.5초 내지 4초의 지연시간(DELAY TIME)을 가질 수 있다.
한편, 빔제어부(12)는 레이저빔을 제 3 변조부(M3)를 더 포함하게 모듈레이션 할 수 있다. 제 3 변조부(M3)는 시간상 제 2 변조부(M2)의 뒤에 배치된다. 제 3 변조부(M3)는 적어도 하나의 제 3 펄스(P3)를 포함할 수 있다. 가장 빠른 제 3 펄스(P3)와 마지막 제 2 펄스(P2)의 사이의 지연시간은 다른 펄스들 사이의 지연 시간 보다 가장 길 수 있다. 제 3 변조부(M3) 동안 다비이스 모듈(200)의 상면 온도는 제 4 온도(T4)와 제 5 온도(T5)의 사이에서 상승 또는 하강하게 제어될 수 있다. 제 4 온도(T4)는 제 3 온도(T3) 보다 낮다. 제 5 온도(T5)는 제 4 온도(T4) 보다 높고, 제 3 온도(T5) 보다 낮을 수 있다. 제 3 변조부(M3)에 의해 디바이스 모듈(200) 및 기판(100)에 열적 손상을 방지하여 우수한 품질을 확보할 수 있다. 한편, 제 3 변조부(M3)는 제 2 변조부(M2)의 종점에서부터 소정 시간 디바이스 모듈(200)의 상면 온도가 하강하는 구간을 가진다. 따라서, 제 3 변조부(M3) 동안 디바이스 모듈(200)의 상면 온도는 적어도 1회의 상승과 적어도 2회의 하강을 거친다. 한편, 제 4 온도(T4)와 제 5 온도(T5)는 제 1 온도(T1)와 동일 또는 상이할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
10 : 기판에 배치된 디바이스 모듈 처리 장치.
11 : 빔조사부
12 : 빔제어부
100 : 기판
110 : 기판패드
200 : 디바이스 모듈
210 : 다바이스패드
230 : 베이스층
250 : 회로패턴
270 : 몰딩층
300 : 솔더
P1 : 제 1 펄스
P2 : 제 2 펄스
P3 : 제 3 펄스
M1 : 제 1 변조부
M2 : 제 2 변조부
M3 : 제 3 변조부

Claims (8)

  1. 기판 상에 배치된 기판패드와 디바이스 모듈에 배치된 디바이스패드의 사이에 배치된 솔더를 용융시키는 레이저빔을 조사하는 빔조사부; 및
    솔더를 소정 온도로 가열하기 위해 디바이스 모듈에 조사되는 레이저빔을 복수의 펄스로 모듈레이션(변조)하는 빔제어부를 포함하는 기판에 배치된 디바이스 모듈 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    빔제어부에 의해 레이저빔은,
    솔더의 온도를 제 1 온도 이상으로 가열하는 제 1 변조부와 디바이스 모듈의 상면을 제 1 온도 보다 높은 제 2 온도 이하로 유지하는 제 2 변조부를 포함하는 기판에 배치된 디바이스 모듈 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    제 1 변조부는 복수의 제 1 펄스(P1)를 포함하는 기판에 배치된 디바이스 모듈 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    복수의 제 1 펄스(P1) 중 어느 하나는 다른 하나에 대하여 펄스세기 및 펄스폭 중 적어도 하나 상이한 기판에 배치된 디바이스 모듈 처리 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    제 2 변조부는 복수의 제 2 펄스를 포함하며,
    복수의 제 2 펄스 중 어느 하나와 다른 하나는 동일한 세기를 가지는 기판에 배치된 디바이스 모듈 처리 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    제 1 변조부 동안 디바이스 모듈의 상면 온도는 적어도 2회의 상승과 적어도 1회의 하강을 거치는 기판에 배치된 디바이스 모듈 처리 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    제 2 변조부 동안 디바이스 모듈의 상면 온도는 제 1 온도와 제 2 온도 사이의 제 3 온도와 제 2 온도의 사이에서 상승 또는 하강하는 기판에 배치된 디바이스 모듈 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    레이저빔은 제 3 변조부를 더 포함하며,
    제 3 변조부 동안 디바이스 모듈의 상면 온도는 제 3 온도 보다 낮은 제 4 온도와 제 4 온도 보다 높고 제 3 온도 보다 낮은 제 5 온도의 사이에서 상승 또는 하강하는 기판에 배치된 디바이스 모듈 처리 장치.
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