KR20210132384A - Laser reflow device for power semiconductors - Google Patents

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KR20210132384A
KR20210132384A KR1020200050687A KR20200050687A KR20210132384A KR 20210132384 A KR20210132384 A KR 20210132384A KR 1020200050687 A KR1020200050687 A KR 1020200050687A KR 20200050687 A KR20200050687 A KR 20200050687A KR 20210132384 A KR20210132384 A KR 20210132384A
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김남성
최재준
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레이저쎌 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a laser reflow device for pressing a plurality of electronic components arranged on a substrate with a light-transmitting pressing member while bonding the electronic components to the substrate by irradiating a laser beam through a pressing member. The light-transmitting pressing member comprises: a material having an overall rectangular panel shape; and a pressing part formed to protrude from the bottom surface of the material to correspond to a plurality of electronic components. The side surface of the pressing part comprises a vertical or inclined shape.

Description

파워 반도체용 레이저 리플로우 장치{Laser reflow device for power semiconductors}Laser reflow device for power semiconductors

본 발명은 레이저 리플로우 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 전자부품을 동시에 눌러 가압할 수 있도록 가압면을 구성하는 쿼츠(Quartz)등의 제이저빔을 투과하는 재질의 형상이 레이저빔이 입사하는 상부에선 넓고 레이저빔이 출사하는 하부에서는 좁아지는 다중 경사직육면체 형상이며 결과적인 하부면은 떨어져 배치되는 다중 격자 모양으로 이루어지는데 단일부품 또는 다중부품으로 구성할 수 있어서 다수의 전자부품 접합을 동시에 수행할 수 있도록 해 주는 파워 반도체용 레이저 리플로우 장치에 관한 것이다. 하지만 이러한 장치의 응용은 파워 반도체뿐만 아니라 다양한 종류의 메모리, 비메모리 반도체, 전자부품 등에서도 널리 적용할 수 있다.The present invention relates to a laser reflow device, and more particularly, the shape of the material that transmits the Jayr beam, such as quartz, constituting the pressing surface so that a plurality of electronic components can be simultaneously pressed and pressed, the laser beam is incident on. It has a multi-slanted rectangular parallelepiped shape that is wide at the upper part and narrows at the lower part where the laser beam is emitted, and the resulting lower surface is made up of multiple grids arranged apart. It relates to a laser reflow device for power semiconductors that makes it possible. However, applications of these devices can be widely applied not only to power semiconductors, but also to various types of memories, non-memory semiconductors, and electronic components.

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.In industrial laser processing, an application field with micron (㎛) level precision is micro laser processing, which is widely used in the semiconductor industry, the display industry, the printed circuit board (PCB) industry, and the smartphone industry. Memory chips used in all electronic devices have developed technologies to reduce the circuit spacing to a minimum to realize the degree of integration, performance, and ultra-high-speed communication speed. It has become difficult to stack memory chips in a vertical direction. The stacking technology up to 128 layers has already been developed by TSMC, and the stacking technology up to 72 layers is being applied to mass production by 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, technology development for mounting a memory chip, a microprocessor chip, a graphic processor chip, a wireless processor chip, a sensor processor chip, etc. in one package is intensely researched and developed, and a considerable level of technology is 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 developing the above-mentioned technology, more and more electrons have to participate in the signal processing process inside the ultra-high-speed/ultra-high-capacity semiconductor chip, so the power consumption increases, and the issue of cooling processing for heat 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 that large amounts of electrical signals must be transmitted at high speed has been raised. In addition, since the number of signal lines has to be increased, it is no longer possible to process the signal interface lines to the outside of the semiconductor chip using a one-dimensional lead wire method, but a ball grid array (BGA) method (Fan-In BGA) that processes two-dimensionally at the bottom of the semiconductor chip. Or Fan-in Wafer-Level-Package (FIWLP)) and a signal layout redistribution layer under the ultra-fine BGA layer under the chip, and a second fine BGA layer is installed under it. The method (referred to as Fan-Out BGA or Fan-Out Wafer-Level-Package (FOWLP) or Fan-Out Panel-Level-Package) is being 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. As such, in order to attach micron-level ultra-thin semiconductor chips with a thickness of only several hundred microns to ultra-thin PCBs, the same mass reflow (SMT) standard process, Thermal Reflow Oven technology, is used. When the MR) process is applied, the semiconductor chip is exposed to an air temperature environment of 100 to 300 degrees (℃) for a period of several hundred seconds. - Various types of soldering bonding defects, such as PCB-Boundary Warpage and Random-Bonding Failure by Thermal Shock, may occur.

또한 전기자동차와 일반자동차의 전력계통의 전력제어, 배터리 기반 전기구동장치의 인버터, 컨버터 등의 전력제어에 사용되는 반도체는 전력반도체 또는 파워반도체 (Power Semiconductor)라고 불리우고 있으며 광범위하게 사용되고 있다. 전력 반도체는 일반 반도체에 비하여 고내압화/고신뢰성이 요구되며, 자동차 외에 휴대폰, 노트북, 태양광 발전, 풍력 발전, 고속열차 등에 널리 쓰이는 핵심 전략부품이다. 미래형 자동차는 고연비 달성을 위한 엔진 전자제어 및 각종 편의 사양의 증가로 각종 전자 부품이 많이 부착되는 추세이며, 자동차 운행에 있어서 자율주행의 발달 및 전기 자동차 보급 확대로 전자 부품의 성능 향상이 경쟁력으로 대두되고 있다. 특히 전기 자동차의 성능을 향상시키기 위하여 1회충전시 주행거리를 증가시키기 위하여 고용량 전기배터리가 장착되고 있다 (3~5년전 평균 배터리용량: 20~30kW, 향후: 60~100kW). 고용량의 배터리 장착에 따른 화재/단전/고온 불량 없이 안정적인 동작 및 고용량에서 고속 제어하는 전력 반도체 수요가 급증하고 있다. In addition, semiconductors used for power control of power systems of electric vehicles and general vehicles, and inverters and converters of battery-based electric drive devices are called power semiconductors or power semiconductors and are widely used. Power semiconductors require high voltage resistance and high reliability compared to general semiconductors, and are core strategic components widely used in mobile phones, laptops, solar power generation, wind power generation, and high-speed trains, in addition to automobiles. In future cars, a lot of electronic parts are attached due to the increase in engine electronic control and various convenience specifications to achieve high fuel efficiency. is becoming In particular, to improve the performance of electric vehicles, high-capacity electric batteries are being installed to increase the mileage per charge (average battery capacity 3-5 years ago: 20-30kW, future: 60-100kW). The demand for power semiconductors for stable operation and high-capacity high-speed control without fire/power failure/high temperature failure due to the installation of high-capacity batteries is rapidly increasing.

전기 자동차는 이제 연간 수백만대가 판매되고 있어서 핵심 미래 먹거리라는 것이 시장성/기술성에 있어서 이미 증명되었으며, 전기자동차에서 전력반도체는 파워 콘트롤 유닛 및 파워 모듈장치로 나눌 수 있으며, 이는 배터리의 DC전원을 파워 콘트롤 유닛 내에 공급하면서 DC를 3상 AC로 변환시켜 모터를 구동하게 된다. 전기차의 전기 저장장치 (Battery)의 핵심부품인 전기차 파워모듈은 교류전원을 직류로 (배터리 충전시), 직류전원을 교류로 (모터 구동시), 고전압직류를 저전압직류로 (자동차 전장제품 구동시) 변환할 때 필요한 전기차와 모든 전기구동 장치들의 핵심 부품이다. 파워 콘트롤 유닛의 경우 안정적인 고속 제어뿐만 아니라 출력 손실을 최소로 하기 위하여 기존 Si 칩 기반 파워 모듈 대신에 고속제어 및 출력손실을 최소로 할 수 있는 SiC 기반 파워 모듈이 적용되고 있다. SiC 기반 파워 모듈의 경우 소형화가 가능하므로 자동차 설계 시 유리한 장점을 가지고 있으며, Si 전력반도체에 비하여 효율이 4~5배가 좋아서 크기를 1/5로 감소시킬 수 있으며 고주파 동작특성 등 여러 특성들이 우수한 탄화규소 (SiC) 전력반도체에 대한 수요가 지난 수년 전부터 꾸준히 증가하고 있으며 향후 폭발적인 성장이 전망되고 있다. As electric vehicles are now sold in millions of units annually, it has already been proven in terms of marketability/technology that they are a key future food source. In electric vehicles, the power semiconductor can be divided into a power control unit and a power module device, which can It drives the motor by converting DC to 3-phase AC while supplying it to the unit. The electric vehicle power module, which is a core component of the battery of electric vehicles, converts AC power to DC (when charging the battery), DC power to AC (when driving a motor), and high-voltage DC to low-voltage DC (when driving automotive electronic products) ), which is a key component of electric vehicles and all electric drives required for conversion. In the case of the power control unit, in order to minimize output loss as well as stable high-speed control, a SiC-based power module that can minimize high-speed control and output loss is applied instead of the existing Si chip-based power module. In the case of SiC-based power modules, miniaturization is possible, so it has advantages in automotive design. Its efficiency is 4-5 times better than Si power semiconductors, so the size can be reduced to 1/5, and carbonization with excellent characteristics such as high frequency operation characteristics Demand for silicon (SiC) power semiconductors has been steadily increasing for the past several years, and explosive growth is expected in the future.

이 전력반도체는 전기자동차가 등장하기 이전에는 실리콘(Si) 계열의 반도체를 사용하였고 일반적인 무연납 240도 접합공정을 사용할 주 있다는 장점이 있으나, 고속/고용량 제어를 할 때는 크기가 커지고 발열이 많아진다는 단점이 있었다. 최근에 전기자동차가 등장하면서 배터리용량이 일반자동차의 3kWH급보다 훨씬 대용량인 60~100kWH가 적용되어 1회충전시 300~600km까지 주행이 가능해지고 있다. 이러한 전기자동차용 배터리에 대한 충전과 방전을 고속/고용량으로 제어하기에는 이전의 실리콘 전력반도체로 충분하지 않아서 실리콘카바이드(SiC) 계열의 전력반도체를 신규로 개발하여 사용하기 시작하고 있다. 또한 고속/고용량의 제어시엔 발열이 많아져서 동작온도가 300도 내외까지 올라가므로 이보다 고온으로 SiC반도체칩을 기판에 접합해야 하는데, 기존의 일반적인 무연납 접합공정으로는 300도 이상의 접합공정을 수행할 수 없으므로 은소결접합(Ag Sintering) 또는 구리소결접합(Cu Sintering) 공정을 도입하여 350도 이상의 접합공정을 적용해야 한다. 특히 고온에서의 동작이 이루어지는 SiC/GaN 소자의 경우 칩접합 재료의 경우 200℃ 이상의 고온에서 동작되므로 기존의 저융점 솔더 접합으로는 접합특성 유지 및 접합강도 확보에 있어서 불리하여 은(Ag), 구리(Cu) 등 고융점의 나노소재 금속을 소결 (Sintering)하여 접합하는 방향으로 기술발전이 이루어지고 있다. 소결 접합 기술은 250도 이상의 고온에서도 고신뢰성을 확보하는 접합으로 Al 기반/Cu 기반 소결접합 페이스트(Sintering Paste)를 이용하는 가압접합 기술로서, 특히 SiC 전력 반도체의 경우에 좀 더 고온에서 사용시 만족하는 접합기술이다. 소결접합시 접합후 재용융 온도는 원래의 금속용융점이 되므로 Ag 기반 소결접합의 경우엔 961.8℃, Cu 기반 소결접합인 경우에는 1085℃ 가 된다. This power semiconductor used silicon (Si)-based semiconductors before the advent of electric vehicles, and has the advantage of using a general lead-free 240 degree bonding process. There were downsides. With the recent advent of electric vehicles, the battery capacity of 60 to 100 kWH, which is much larger than the 3 kWH class of general vehicles, is applied, making it possible to drive up to 300 to 600 km on a single charge. Silicon carbide (SiC)-based power semiconductors are newly developed and used because the previous silicon power semiconductors are not sufficient to control the charging and discharging of these electric vehicle batteries at high speed/high capacity. In addition, during high-speed/high-capacity control, heat is generated and the operating temperature rises to around 300 degrees. Therefore, it is necessary to apply a bonding process of more than 350 degrees by introducing Ag sintering or Cu sintering process. In particular, in the case of SiC/GaN devices that operate at high temperatures, since the chip bonding material operates at high temperatures of 200°C or higher, it is disadvantageous in maintaining bonding characteristics and securing bonding strength with conventional low-melting solder bonding, so silver (Ag), copper Technological development is progressing in the direction of bonding by sintering nano-material metals with high melting points such as (Cu). The sintering bonding technology is a bonding technology that secures high reliability even at a high temperature of 250°C or higher. It is a pressure bonding technology that uses an Al-based/Cu-based sintering paste. In particular, in the case of SiC power semiconductors, it is a bonding that is satisfactory when used at a higher temperature. it's technology During sintering bonding, the remelting temperature after bonding becomes the original melting point of the metal, so it is 961.8°C for Ag-based sintered bonding and 1085°C for Cu-based sintered bonding.

Ag 기반 소결접합의 경우 SiC 기반의 전력반도체 접합소재로 신뢰성 검증 및 일부 제품화 되었으나 낮은 양산성 및 고가의 모듈 재료 비용(귀금속 원재료) 확대의 어려움이 있어, 현재 양산 적용이 많이 이루어지지 않은 상황임. Cu 기반 소결접합은 재료비용에서 양산 단가를 낮추어 줄 수 있어 Ag 기반 소결접합의 대안으로 제시되었으나 여전히 열소결에 의한 생산성 개선문제를 가지고 있음. 동종의 Cu 방열판 사용시 접착 강도에서 유사한 수준의 신뢰성 확보가 가능하며, 각종 전기적 특성이 우수한 것으로 알려져 있다.In the case of Ag-based sintered junctions, reliability has been verified and some products have been commercialized as SiC-based power semiconductor junction materials. Cu-based sintered bonding has been suggested as an alternative to Ag-based sintered bonding as it can lower the mass production cost in terms of material cost, but it still has a problem of improving productivity by thermal sintering. When using the same type of Cu heat sink, it is possible to secure a similar level of reliability in adhesive strength and is known to have excellent various electrical properties.

소결접합공정은 미세한 서브마이크론 크기인 입자들을 가압하여 일정 시간 이상의 고온에서 굽는 공정이라서 반드시 가압공정이 필요하므로, 전통 공정 기술은 300 ~ 400 도의 온도에서 사용하는 열가압소결 장비이나 공정시간이 타입에 따라서 변동사항이 있지만 대체로 30 ~ 90분 정도의 열가압소결 시간을 필요로 하며 생산성이 낮은 편이다. 이러한 낮은 생산성 문제를 극복하기 위한 기술이 레이저를 사용한 레이저가압접합장비이며 레이저빔이 조사되는 위치의 칩만이 레이저빔에너지를 흡수하여 열로 변환되어 고온으로 가열되어 접합되는데, 전력반도체는 모듈기판 위에 배치되는 칩크기보다 칩간 거리가 큰 편이라서 대면적을 한 번에 누르고 레이저빔을 조사할 때는 칩이 없는 공간에 조사되는 레이저파워가 모두 접합공정에 기여하지 못하고 낭비되는 에너지가 된다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 본 특허에서는 레이저빔을 투과하면서 가압하는 기능을 가진 가압모듈을 다중화하여 제작하는데, 다중화 가압모듈의 핵심 특징은 레이저빔이 입사되는 다중화 가압모듈의 상부면은 입사되는 레이저빔과 유사한 크기를 가지고, 레이저빔이 출사되는 다중화 가압모듈의 하부면은 접합하려는 파워반도체 개별칩에 대응하는 크기로 면적이 감소하는 테이퍼직육면체(Tapered Rectangular Parallelepiped) 형상으로 제작하면 통상의 경우라면 칩간 공간을 조사하여 낭비되는 레이저빔 에너지가 경사면을 타고 전반사되어 하부면에서 모여 균일모드빔을 형성하여 칩을 가열하여 효율적으로 소결접합기능을 수행할 수 있게 된다. Since the sintering bonding process is a process of pressing fine sub-micron-sized particles and baking them at a high temperature for a certain period of time or more, a pressurization process is absolutely necessary. Therefore, although there are variations, it generally requires a heat press sintering time of 30 to 90 minutes, and the productivity is low. The technology for overcoming this low productivity problem is laser pressure bonding equipment using a laser, and only the chip at the position where the laser beam is irradiated absorbs the laser beam energy, is converted into heat, and is heated to a high temperature for bonding. The power semiconductor is placed on the module substrate Since the distance between chips is larger than the chip size, when pressing a large area at once and irradiating a laser beam, all of the laser power irradiated to the space without chips does not contribute to the bonding process and is wasted energy. In order to overcome this problem, the present patent multiplexes and manufactures a pressing module having a function of pressurizing while passing through a laser beam. The lower surface of the multiplexed pressurization module, which has a size similar to that of The laser beam energy wasted by irradiating it is totally reflected on the inclined surface, gathers at the lower surface to form a uniform mode beam, and heats the chip to efficiently perform the sintering and bonding function.

이에 따라 최근들어 각광받고 있는 레이저 리플로우 장치의 구성을 살펴보면, 레이저 헤드 모듈이 본딩대상물인 반도체 칩 또는 집적회로 IC 등의 전자부품을 수 초 동안 눌러주면서 레이저를 조사하여 본딩하는 방식으로, 반도체 칩 또는 집적회로(IC) 사이즈에 대응하는 면 광원 형태의 레이저를 조사하여 본딩을 수행한다.Accordingly, looking at the configuration of a laser reflow device, which has been in the spotlight recently, a laser head module is bonded by irradiating a laser while pressing an electronic component such as a semiconductor chip or an integrated circuit IC, which is a bonding object, for a few seconds. Alternatively, bonding is performed by irradiating a laser in the form of a surface light source corresponding to the size of the integrated circuit (IC).

이러한 가압방식의 레이저 헤드 모듈에 대해서는 한국등록특허 제0662820호(이하, '선행문헌1'이라 함)를 참조하면, 플립칩의 후면에 레이저를 조사하여 상기 플립칩을 가열하는 한편, 상기 플립칩을 상기 캐리어 기판에 압착하기 위한 플립칩 가열압착모듈의 구성이 개시되어 있다.For such a pressurized laser head module, referring to Korean Patent Registration No. 0662820 (hereinafter referred to as 'Prior Document 1'), the flip chip is heated by irradiating a laser to the rear surface of the flip chip, while the flip chip is A configuration of a flip-chip hot-pressing module for compressing the substrate to the carrier substrate is disclosed.

그러나, 상기와 같은 종래 가압방식의 레이저 헤드 모듈은 칩을 흡착하여 본딩 포지션으로 이동시키기 위한 수단과, 상기 칩의 이면을 레이저를 통해 가열함과 동시에 상기 칩을 캐리어 기판에 압착시키기 위한 수단으로 분리되기 때문에 반도체 스트립과 같이 복수의 반도체 칩을 본딩하는 경우 하나의 반도체 칩을 가압하면서 레이저를 조사하는 동작을 복수의 반도체 칩 개수만큼 반복적으로 수행해야 하기 때문에 작업시간이 증대될 수밖에 없었다.However, the conventional pressing type laser head module as described above is separated into a means for adsorbing the chip and moving it to the bonding position, and a means for heating the back surface of the chip through a laser and pressing the chip to the carrier substrate at the same time. Therefore, in the case of bonding a plurality of semiconductor chips such as a semiconductor strip, the operation of irradiating a laser while pressurizing one semiconductor chip must be repeatedly performed as many as the number of the plurality of semiconductor chips, thereby increasing the working time.

한편 한국공개특허 2017-0077721(이하, '선행문헌2'이라 함)을 참조하면, 동 특허에 언급된 가압 헤드 구성은 가압 헤드가 여러 개의 플립칩을 동시에 가압한 상태에서 레이저 헤드가 수평 방향으로 이송하며 각 플립칩을 순차적으로 하나씩 레이저를 조사하거나 또는 단일의 레이저 헤드가 여러 개의 플립칩에 레이저를 동시에 조사하는 방식으로 본딩 처리가 가능함에 대해 개괄적으로 언급하고 있다. On the other hand, referring to Korean Patent Application Laid-Open No. 2017-0077721 (hereinafter referred to as 'Prior Document 2'), the pressure head configuration mentioned in the patent is a state in which the pressure head presses several flip chips at the same time, and the laser head moves in the horizontal direction. It is generally mentioned that the bonding process is possible by irradiating each flip chip sequentially one by one while transporting, or by simultaneously irradiating lasers on several flip chips by a single laser head.

그러나, 상술한 선행문헌2의 종래 가압 헤드 구성에 따르면 단일의 레이저 소스를 이용하여 복수의 플립칩에 단일의 레이저 빔을 여러 각도에서 동시에 조사함에 따라 균질화된 레이저 빔을 조사 및 리플로우하기는 기술적인 어려움이 예상된다.However, according to the conventional pressure head configuration of the above-mentioned Prior Document 2, it is technically difficult to irradiate and reflow a homogenized laser beam by simultaneously irradiating a single laser beam to a plurality of flip chips from various angles using a single laser source. difficulties are expected.

그러므로 단일의 레이저 소스를 이용하여 플립칩을 하나씩 순차적으로 처리할 경우 전체 작업시간이 여전히 증가될 수밖에 없고, 단일의 레이저 소스를 복수의 플립칩에 동시에 조사하는 경우에도 균질화된 레이저 처리가 어려울 수 있다.Therefore, if the flip-chip is sequentially processed one by one using a single laser source, the total working time is still inevitably increased, and even when a single laser source is simultaneously irradiated to a plurality of flip-chips, homogenized laser processing may be difficult. .

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 발명된 것으로, 본 발명은 복수의 전자부품을 동시에 가압하면서 균질화된 레이저 빔을 조사함으로써 대량 처리가 가능하면서도 불량률이 대폭 개선된 레이저 리플로우 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention was invented to solve the above problems, and the present invention provides a laser reflow device with a significantly improved defect rate while allowing mass processing by irradiating a homogenized laser beam while simultaneously pressing a plurality of electronic components. intended to provide

본 발명은 기판 상에 배열된 복수의 전자부품을 투광성 가압부재로 가압함과 동시에 상기 가압부재를 통해 레이저 빔을 조사함으로써 전자부품을 기판에 본딩하는 레이저 리플로우 장치에 있어서,상기 투광성 가압부재는,전체적으로 사각형 패널 형상을 갖는 기재; 상기 기재의 저면에 돌출 형성되어 복수의 전자부품에 대응되도록 형성된 가압부;를 포함하고,상기 가압부의 측면은 수직 또는 경사진 형상을 포함한다.The present invention is a laser reflow apparatus for bonding electronic components to a substrate by pressing a plurality of electronic components arranged on a substrate with a light-transmitting pressing member and simultaneously irradiating a laser beam through the pressing member, wherein the light-transmitting pressing member comprises: , A substrate having an overall rectangular panel shape; and a pressing part protruding from the bottom surface of the substrate and formed to correspond to a plurality of electronic components, and a side surface of the pressing part has a vertical or inclined shape.

상술한 바와 같은 본 발명은, 복수의 전자부품을 동시에 가압하면서 균질화된 레이저 빔을 조사함으로써 대량 처리가 가능하여 생산성이 크게 개선된다.According to the present invention as described above, mass processing is possible by irradiating a homogenized laser beam while simultaneously pressing a plurality of electronic components, thereby greatly improving productivity.

도 1은 본 발명 레이저 리플로우 장치의 가압 헤드 구성을 전체적으로 보인 예시도
도 2는 도 1의 블록 구성도
도 3은 본 발명 가압 헤드의 일 실시예에 따른 싱글 레이저 빔 모듈의 개념도
도 4는 본 발명 가압 헤드의 다른 실시예에 따른 듀얼 레이저 빔 모듈의 개념도
도 5는 본 발명 가압 헤드의 다른 실시예에 따른 듀얼 레이저 빔 모듈의 구성도
도 6 내지 도 9는 본 발명 가압 헤드의 다른 실시예에 따른 듀얼 레이저 빔 모듈에 적용가능한 레이저 광학계의 구성도
도 10은 본 발명 가압 헤드의 투광성 가압부재를 보인 단면도
도11은 바디부를 포함한 투광성 가압부재의 단면도
도12는 바디부를 포함한 투광성 가압부재의 요부사시도
1 is an exemplary view showing the overall configuration of the pressure head of the laser reflow device of the present invention
Figure 2 is a block diagram of Figure 1
3 is a conceptual diagram of a single laser beam module according to an embodiment of the pressing head of the present invention;
4 is a conceptual diagram of a dual laser beam module according to another embodiment of the pressing head of the present invention;
5 is a configuration diagram of a dual laser beam module according to another embodiment of the pressing head of the present invention;
6 to 9 are diagrams of a laser optical system applicable to a dual laser beam module according to another embodiment of the pressing head of the present invention;
10 is a cross-sectional view showing a light-transmitting pressing member of the pressing head of the present invention;
11 is a cross-sectional view of a light-transmitting pressing member including a body portion;
12 is a partial perspective view of a light-transmitting pressing member including a body portion;

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.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" to "include" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the present specification exist, but one It should be understood that it does not preclude the existence or addition of other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof, or other features or more.

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

이하, 첨부된 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 리플로우 장치를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, a reflow apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying FIGS. 1 and 2 .

도 1은 본 발명 레이저 리플로우 장치의 가압 헤드 구성을 전체적으로 보인 예시도이고, 도 2는 도 1의 블록 구성도이다.1 is an exemplary view showing the overall configuration of the pressure head of the laser reflow apparatus of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of FIG.

본 발명에 따른 레이저 리플로우 장치의 가압 헤드는, 도 1에 도시한 바와 같이, 하부에 열을 가할 수 있는 구조를 갖추고 있는 다공성 물질 혹은 진공 구멍이 형성된 스테이지(111)에 지지되면서 이송되는 본딩대상물(11)에 면 광원 형태의 레이저를 조사하는 레이저 조사부(120)와, 레이저 조사부(120)와 분리되어 독립적으로 설치되며 면 광원 형태의 레이저를 투과시키는 투광성 가압부재(100)를 포함하는 가압부로 구성된다.As shown in FIG. 1, the pressure head of the laser reflow apparatus according to the present invention is a porous material having a structure capable of applying heat to the lower portion or a bonding object transferred while being supported by a stage 111 having a vacuum hole formed therein. A pressing unit including a laser irradiation unit 120 that irradiates a laser in the form of a surface light source to 11, and a transmissive pressing member 100 that is installed independently from the laser irradiation unit 120 and transmits a laser in the form of a surface light source is composed

먼저, 레이저 조사부(120)는 레이저 발진기에서 발생되어 광섬유(121)를 통해 전달되는 레이저를 면 광원으로 변환시켜서 본딩대상물(11)에 조사한다. 레이저 조사부(120)는 스폿(spot) 형태의 레이저를 면 광원 형태로 변환하는 빔 쉐이퍼(122)와, 빔 쉐이퍼(122)의 하부에 배치되며 빔 쉐이퍼(122)에서 출사되는 면 광원이 본딩대상물(11)의 조사영역에 조사되도록 복수의 렌즈모듈이 경통 내부에 서로 적당한 간격을 두고 이격되어 장착되는 광학부(123)를 포함하여 구현될 수 있다.First, the laser irradiator 120 converts the laser generated by the laser oscillator and transmitted through the optical fiber 121 into a surface light source to irradiate the bonding object 11 . The laser irradiation unit 120 includes a beam shaper 122 that converts a spot type laser into a surface light source type, and a surface light source disposed under the beam shaper 122 and emitted from the beam shaper 122 to the bonding object. A plurality of lens modules to be irradiated to the irradiation area of (11) may be implemented including an optical unit 123 that is mounted to be spaced apart from each other at an appropriate distance inside the barrel.

레이저 조사부(120)는 본딩대상물(11)과의 정렬을 위해, 본딩대상물(11)과 투광성 가압부재(100)와의 평탄도 조절 및 높이 조절을 위해, z 축을 따라 상승 또는 하강하거나 x 축을 따라 좌, 우 이동하거나 y 축을 따라 이동될 수 있다.The laser irradiation unit 120 rises or falls along the z-axis or left along the x-axis for alignment with the bonding object 11, for flatness adjustment and height adjustment between the bonding object 11 and the light-transmitting pressing member 100 , can be moved right or along the y-axis.

본 발명에 따른 레이저 리플로우 장치의 가압 헤드는 본딩대상물(11)을 눌러주는 투광성 가압부재(100)와 본딩대상물(11)에 면 광원 형태의 레이저를 조사하는 레이저 조사부(120)를 서로 독립적으로 분리하여 형성함으로써, 투광성 가압부재(100)로 본딩대상물(11)을 눌러준 상태에서 레이저 조사부(120)를 본딩대상물(11)의 복수의 조사 위치로 이동시킨 후 구동함에 의해 하나의 본딩대상물(11)에 대한 택트 타임(tact time)의 단축 및 복수의 본딩대상물 전체에 대한 본딩 작업의 고속화를 실현할 수 있다.The pressure head of the laser reflow apparatus according to the present invention includes a light-transmitting pressure member 100 for pressing the bonding object 11 and a laser irradiation unit 120 for irradiating a laser in the form of a surface light source to the bonding object 11 independently of each other. By separating and forming, one bonding object ( 11) shortening of the tact time and speeding up the bonding operation for the plurality of bonding objects as a whole can be realized.

본 발명에 따른 레이저 리플로우 장치의 가압 헤드는 투광성 가압부재(100)에 압력을 가하는 1개 이상의 액추에이터와 투광성 가압부재(100)에 미치는 압력을 감지하는 적어도 하나의 압력감지센서와 투광성 가압부재의 높이를 검출하는 하나 이상의 높이센서를 포함하여 구현될 수 있다. 압력감지센서를 통하여 본딩대상물에 가해지는 압력을 조정하여 대면적의 경우 다수의 액추에이터와 다수의 압력감지센서를 통하여 동일한 압력이 본딩대상물에 전달될 수 있도록 제어할 수 있으며 또한 하나 이상 혹은 다수의 높이 센서를 통하여 본딩대상물이 본딩되어지는 순간의 높이 위치값을 확인하거나 더 정확한 본딩 높이의 수치를 찾을 수 있는 기술적 데이타를 제공하며 일정한 높이의 간격을 유지해야 하는 공정을 수행할 경우에 정확한 높이를 제어할 수 있는 기능을 수행한다. The pressure head of the laser reflow device according to the present invention includes at least one actuator for applying pressure to the light-transmitting pressure member 100 and at least one pressure sensor for sensing the pressure applied to the light-transmitting pressure member 100 and the light-transmitting pressure member. It may be implemented including one or more height sensors for detecting the height. By adjusting the pressure applied to the bonding object through the pressure sensor, in the case of a large area, it is possible to control so that the same pressure is transmitted to the bonding object through a plurality of actuators and a plurality of pressure sensors. Provides technical data to check the height position value at the moment the bonding object is bonded through the sensor or to find a more accurate bonding height value, and controls the correct height when performing a process that requires maintaining a constant height interval perform the functions it can.

투광성 가압부재(100)는 레이저 조사부(120)로부터 출력되는 레이저를 투과시키는 모재로 구현될 수 있다. 투광성 가압부재(100)의 모재는 모든 빔투과성 재질로 구현 가능하다. 투광성 가압부재(100)의 모재는 예를 들어 쿼츠(Quartz), 사파이어(sapphire), 용융실리카유리(Fused Silica Glass) 또는 다이아몬드 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 그러나 쿼츠(Quarts)재질로 구현된 투광성 가압부재의 물리적 특성은 사파이어(sapphire)로 구현된 투광성 가압부재의 물리적 특성과 다르다. 예컨대 980㎚ Laser를 조사할 경우, 쿼츠(Quarts)재질로 구현된 투광성 가압부재의 투과율은 85%∼99%이며 본딩대상물에서 측정된 온도는 100℃이다. 반면에 사파이어(sapphire)로 구현된 투광성 가압부재의 투과율은 80%∼90%이며 본딩대상물에서 측정된 온도는 60℃이다.The light-transmitting pressing member 100 may be implemented as a base material that transmits the laser output from the laser irradiation unit 120 . The base material of the light-transmitting pressing member 100 can be implemented with any beam-transmitting material. The base material of the light-transmitting pressing member 100 may be implemented with, for example, any one of quartz, sapphire, fused silica glass, or diamond. However, the physical properties of the light-transmitting pressing member made of quartz are different from the physical properties of the light-transmitting pressing member made of sapphire. For example, when irradiating a 980 nm laser, the transmittance of the light-transmitting pressing member made of quartz material is 85% to 99%, and the temperature measured at the bonding object is 100°C. On the other hand, the transmittance of the light-transmitting pressing member made of sapphire is 80% to 90%, and the temperature measured at the bonding object is 60°C.

즉, 광 투과율과 본딩에 필요한 열 손실 측면에서 쿼츠(Quarts)는 사파이어(sapphire)보다 우수한 성능을 보인다. 그러나 본 출원 발명자는 레이저 리플로우 장치를 개발하면서 투광성 가압부재(100)를 반복적으로 테스트해 본 결과, 쿼츠(quartz)재질로 구현되는 투광성 가압부재(100)는 레이저 본딩 시 크랙(crack)이 발생하거나 바닥면에서 연소(burning)가 발생하여 본딩품질 불량이 발생하는 문제점이 발견되었다. 이는 레이저 본딩 시 발생하는 가스(fumes)가 투광성 가압부재(100)의 바닥면에 달라붙고, 가스(fumes)가 달라붙은 부분에 레이저의 열원이 집중되어 열적 스트레스를 높이는 것으로 분석되었다.That is, in terms of light transmittance and heat loss required for bonding, quartz exhibits superior performance than sapphire. However, the inventor of the present application repeatedly tested the light-transmitting pressing member 100 while developing the laser reflow device. As a result, the light-transmitting pressing member 100 made of a quartz material is cracked during laser bonding. It was found that there was a problem in that the bonding quality was poor due to burning or the occurrence of burning on the bottom surface. It was analyzed that the gas (fumes) generated during laser bonding adheres to the bottom surface of the light-transmitting pressing member 100 , and the heat source of the laser is concentrated on the part to which the gas (fumes) is adhered, thereby increasing thermal stress.

쿼츠(quartz)재질로 구현되는 투광성 가압부재의 손상을 막고 내구성 향상을 위해, 쿼츠(quartz)재질로 구현되는 투광성 가압부재의 바닥면에 박막 코팅층을 형성할 수 있다. 투광성 가압부재의 바닥면에 형성되는 박막 코팅층은 통상의 광학코팅인 유전체코팅 또는 SiC코팅 또는 금속물질코팅으로 구현될 수 있다.In order to prevent damage to the light-transmitting pressing member made of a quartz material and to improve durability, a thin film coating layer may be formed on the bottom surface of the light-transmitting pressure member made of a quartz material. The thin film coating layer formed on the bottom surface of the light-transmitting pressing member may be implemented by a dielectric coating, a SiC coating, or a metallic material coating, which is a conventional optical coating.

투광성 가압부재 이송부(140)는 투광성 가압부재(100)를 작업 위치 또는 대기 위치로 이동시킨다. 일례로, 투광성 가압부재 이송부(140)는 투광성 가압부재(100)를 하강 또는 상승시키거나 좌, 우로 이동시킨 후 하강 또는 상승시킬 수 있다.The light-transmitting pressing member transfer unit 140 moves the light-transmitting pressing member 100 to a working position or a standby position. For example, the light-transmitting pressure member transfer unit 140 may lower or raise the light-transmitting pressure member 100 , or move it left or right to lower or raise the light-transmitting pressure member 100 .

투광성 가압부재 이송부(140)는 투광성 가압부재(100)에 미치는 압력을 감지하는 적어도 하나의 압력감지센서와 투광성 가압부재의 높이를 검출하는 높이센서를 포함하여 구현될 수 있다. 압력감지센서는 일례로 적어도 하나의 로드셀로 구현될 수 있다. 높이센서는 리니어 엔코더로 구현될 수 있다.The light-transmitting pressure member transfer unit 140 may include at least one pressure sensor for detecting the pressure applied to the light-transmitting pressure member 100 and a height sensor for detecting the height of the light-transmitting pressure member. The pressure sensor may be implemented as, for example, at least one load cell. The height sensor may be implemented as a linear encoder.

본 발명에 따른 레이저 리플로우 장치의 가압 헤드는, 도 1에 도시한 바와 같이, 투광성 가압부재(100) 하부로, 레이저 본딩시 발생하는 가스(fumes)가 투광성 가압부재(100)의 바닥면에 달라붙는 것을 막아주는 보호필름(211)을 이송시키는 보호필름 이송부(210)를 더 포함하여 구현될 수 있다.The pressure head of the laser reflow apparatus according to the present invention is, as shown in FIG. 1 , the light-transmitting pressure member 100 under the light-transmitting pressure member 100 , and gas (fumes) generated during laser bonding is applied to the bottom surface of the light-transmitting pressure member 100 . It may be implemented by further including a protective film transfer unit 210 for transferring the protective film 211 to prevent sticking.

보호필름 이송부(210)는 롤 형태로 감긴 보호필름을 풀어주면서 일측으로 이송시키는 릴-투-릴(reel to reel) 방식으로 구현될 수 있다. 보호필름(211)은 일례로, 최고 사용온도가 섭씨 300도 이상이고, 연속 최고 사용온도가 260도 이상으로 내열성이 우수한 재질로 구현되는 것이 좋다. 에컨대 보호필름(211)은 폴리테트라플루오로에틸렌수지(통상적으로 테플론수지라고도 부름; Polytetrafluoroethylene, PTFE) 또는 퍼플로로 알콕시 수지로 구현될 수 있다. 퍼플루오로알콕시수지(Per Fluoro Alkylvinyether copolymer; PFA)는 불소화 에틸렌 프로필렌 수지의 내열성을 개선하는 제품으로, 연속 최고 사용온도가 폴리테트라플루오로에틸렌수지와 같은 섭씨 260도로 기록되어 고기능성 수지이다.The protective film transfer unit 210 may be implemented in a reel-to-reel manner in which the protective film wound in a roll shape is released and transferred to one side. The protective film 211 is, for example, preferably implemented with a material having excellent heat resistance such that the maximum use temperature is 300 degrees Celsius or more, and the continuous maximum use temperature is 260 degrees or more. For example, the protective film 211 may be implemented with a polytetrafluoroethylene resin (commonly referred to as a Teflon resin; Polytetrafluoroethylene, PTFE) or a purple alkoxy resin. Perfluoroalkoxy resin (Per Fluoro Alkylvinyether copolymer; PFA) is a product that improves the heat resistance of fluorinated ethylene propylene resin.

도 2를 참조하면, 본 발명 레이저 리플로우 장치의 가압 헤드는 레이저 조사부(120)와, 투광성 가압부재(100)와, 투광성 가압부재 이송부(140)와, 지지부(150)와, 보호필름 이송부(210)를 포함하여 구현될 수 있다.2, the pressure head of the laser reflow apparatus of the present invention includes a laser irradiation unit 120, a light-transmitting pressure member 100, a light-transmitting pressure member transfer unit 140, a support unit 150, and a protective film transfer unit ( 210) may be implemented.

레이저 조사부(120)는 레이저 발진기에서 발생되어 광섬유(121)를 통해 전달되는 스폿(spot) 형태의 레이저를 면 광원 형태로로 변환시켜서 본딩대상물에 조사한다. 레이저 조사부(120)는 스폿(spot) 형태의 레이저를 면 광원 형태로 변환하는 빔 쉐이퍼(122)와, 빔 쉐이퍼(122)의 하부에 배치되며 빔 쉐이퍼(122)에서 출사되는 면 광원이 본딩대상물의 조사영역에 조사되도록 복수의 렌즈모듈이 경통 내부에 서로 이격되게 장착되는 광학부(123)를 포함하여 구현될 수 있다.The laser irradiator 120 converts a spot type laser generated from a laser oscillator and transmitted through an optical fiber 121 into a surface light source type to irradiate the bonding object. The laser irradiation unit 120 includes a beam shaper 122 that converts a spot type laser into a surface light source type, and a surface light source disposed under the beam shaper 122 and emitted from the beam shaper 122 to the bonding object. A plurality of lens modules may be implemented to include an optical unit 123 mounted to be spaced apart from each other inside the barrel so as to be irradiated to the irradiation area of the .

레이저 조사부(120)는 일례로, 복수의 렌즈모듈을 개별적으로 상승 또는 하강시켜서 면 광원의 조사영역의 범위와 가열온도를 조절하는 경통 구동부를 더 포함하여 구현될 수 있다. 이 같은 실시예에 따라 본딩대상물에 레이저를 선택적으로 조사하여 본딩할 수 있다.For example, the laser irradiation unit 120 may further include a barrel driving unit for adjusting the range and heating temperature of the irradiation area of the surface light source by individually raising or lowering the plurality of lens modules. According to this embodiment, bonding can be performed by selectively irradiating a laser to the bonding object.

또한 도 2에는 도시하지 않았으나, 본 발명의 가압 헤드는 압력감지센서와 높이센서로부터 입력되는 데이터를 이용하여 투광성 가압부재 이송부(140)의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다. 압력감지센서와 높이센서는 투광성 가압부재(100)와 투광성 가압부재 이송부(140)와 본딩대상물을 지지하는 스테이지(111)에 설치될 수 있다. 예컨대, 제어부는 압력감지센서로부터 데이터를 입력받아 압력이 목표치에 도달하도록 투광성 가압부재 이송부(140)를 제어하고 또한, 높이센서로부터 데이터를 입력받아 높이의 목표치에 도달하도록 투광성 가압부재 이송부(140)를 제어할 수 있다.In addition, although not shown in FIG. 2, the pressure head of the present invention includes a control unit for controlling the operation of the light-transmitting pressure member transfer unit 140 using the data input from the pressure sensor and the height sensor. The pressure sensor and the height sensor may be installed on the stage 111 supporting the light-transmitting pressure member 100 and the light-transmitting pressure member transfer unit 140 and the bonding object. For example, the control unit receives data from the pressure sensor and controls the light-transmitting pressing member transfer unit 140 so that the pressure reaches a target value, and also receives data from the height sensor and receives data from the height sensor to reach the target value of the height. can control

지지부(150)는 투광성 가압부재 이송부(140)가 이동가능하도록 지지한다. 일례로, 지지부(150)는 스테이지(111)와 나란하게 연장형성되는 한 쌍의 겐트리로 구현될 수 있다. 그러나 지지부(150)는 투광성 가압부재 이송부(140)를 x 축, y 축, 또는 z 축으로 이동가능하도록 지지하는 구성이 포함되는 것으로 해석되어져야 한다.The support part 150 supports the light-transmitting pressing member transfer part 140 to be movable. For example, the support 150 may be implemented as a pair of gantry extending in parallel with the stage 111 . However, the support 150 should be interpreted as including a configuration that supports the light-transmitting pressing member transfer unit 140 to be movable in the x-axis, y-axis, or z-axis.

도 3은 본 발명 가압 헤드의 일 실시예에 따른 싱글 레이저 빔 모듈의 개념도이고, 도 4는 본 발명 가압 헤드의 다른 실시예에 따른 듀얼 레이저 빔 모듈의 개념도이다.3 is a conceptual diagram of a single laser beam module according to an embodiment of the pressing head of the present invention, and FIG. 4 is a conceptual diagram of a dual laser beam module according to another embodiment of the pressing head of the present invention.

상기 도 3을 참조하면, 본 발명은 일실시예에 따라 단일의 레이저 모듈(310)을 구비하며, 이에 따라 FPCB 기판 상에 싱글 레이저 빔을 조사하게 된다. 이 때 도 3을 참조하면 상기 제 1 레이저 모듈(310)에 의해 조사된 레이저 빔은 레이저 빔의 세기가 균질화된 스퀘어 빔 형상으로 변형된 상태로 기판 상에서 조사된다. Referring to FIG. 3, the present invention is provided with a single laser module 310 according to an embodiment, thereby irradiating a single laser beam on the FPCB substrate. At this time, referring to FIG. 3 , the laser beam irradiated by the first laser module 310 is irradiated on the substrate in a state in which the intensity of the laser beam is transformed into a homogenized square beam shape.

한편 상기 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 빔 모듈은 제1 레이저 빔 모듈(210)과 제2 레이저 빔 모듈(220)로 구성되며, 리플로우 대상 전자부품 부착위치에서는 제1, 2 레이저 빔이 중첩된 상태로 조사됨으로써 균질화된 중첩 레이저 빔이 조사된다.Meanwhile, referring to FIG. 4 , the dual beam module according to another embodiment of the present invention includes a first laser beam module 210 and a second laser beam module 220, and the By irradiating 1 and 2 laser beams in an overlapping state, a homogenized overlapping laser beam is irradiated.

도 4에서는 제1 레이저 빔이 스퀘어 형상이고 제2 레이저 빔이 원형인 것으로 도시되었으나, 두 레이저 빔이 모두 스퀘어 형상일 수도 있다. 또한, 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔은 동시에 조사될 수도 있고, 제1 레이저 빔에 의한 기판의 예열 후에 제2 레이저 빔이 순차적으로 조사될 수도 있다.4 shows that the first laser beam has a square shape and the second laser beam has a circular shape, but both laser beams may have a square shape. Also, the first laser beam and the second laser beam may be simultaneously irradiated, or the second laser beam may be sequentially irradiated after the substrate is preheated by the first laser beam.

도 5는 본 발명 가압 헤드의 다른 실시예에 따른 듀얼 레이저 빔 모듈의 구성도이다.5 is a configuration diagram of a dual laser beam module according to another embodiment of the pressing head of the present invention.

도 5에서, 레이저 조사부의 각 레이저 모듈(310, 320, ... 330)은 각기 냉각장치(316, 326, 336)를 구비한 레이저 발진기(311, 321, 331), 빔 쉐이퍼(312, 322, 332), 광학렌즈모듈(313, 323, 333), 구동장치(314, 424, 334), 제어장치(315, 325, 335) 및 전원공급부(317, 327, 337)를 포함하여 구성된다.In FIG. 5, each laser module (310, 320, ... 330) of the laser irradiation unit has a laser oscillator (311, 321, 331), beam shapers (312, 322) provided with cooling devices (316, 326, 336), respectively. , 332), optical lens modules (313, 323, 333), driving devices (314, 424, 334), control devices (315, 325, 335) and the power supply (317, 327, 337) is configured to include.

이하에서는, 필요한 경우를 제외하고는, 중복 설명을 피하기 위해 동일 구성을 갖는 각 레이저 모듈 중 제1 레이저 모듈(310)을 위주로 설명한다.Hereinafter, except where necessary, the first laser module 310 among laser modules having the same configuration will be mainly described in order to avoid overlapping description.

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

빔 쉐이퍼(beam shaper)(312)는 레이저 발진기에서 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 type laser generated from a laser oscillator and transmitted through an optical fiber into an area beam type 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 구성하는데, 이러한 광학계의 구체적 구성에 대해서는 도 6 내지 도 9를 통해 구체적으로 후술하기로 한다.The optical lens module 313 adjusts the shape and size of the laser beam converted from the beam shaper to the surface light source shape to irradiate the electronic component mounted on the PCB board or the irradiation area. The optical lens module constitutes an optical system by combining a plurality of lenses, and the detailed configuration of such an optical system will be described later in detail with reference to FIGS. 6 to 9 .

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 irradiated surface, and the controller 315 controls the driving 314 to form a beam when the laser beam reaches the irradiated surface and the size of the beam area. , adjust the beam sharpness and beam irradiation angle. The control device 315 may also integrally control the operation of each part 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 각 레이저 모듈(310, 320, 330)에 대응하는 전원 공급부(317, 327, 337)에서 각 레이저 모듈로 공급되는 전력량을 제어한다. 레이저출력조정부(370)는 하나 이상의 카메라 모듈(350)로부터 조사면 상에서의 부품별, 구역별 또는 전체 리플로우 상태 정보를 수신하여 이를 토대로 각 전원 공급부(317, 327, 337)를 제어한다. 이와 달리, 레이저출력조정부(370)로부터의 제어정보가 각 레이저 모듈(310, 320, 330)의 제어장치(315, 325, 335)로 전달되고, 각 제어장치(315, 325, 335)에서 각기 대응하는 전원공급부(317)를 제어하기 위한 피드백 신호를 제공하는 것도 가능하다. 또한, 도 6과 달리, 하나의 전원 공급부를 통해 각 레이저 모듈로 전력을 분배하는 것도 가능한데, 이 경우에는 레이저출력조정부(370)에서 전원공급부를 제어해야 한다.On the other hand, the laser power adjustment unit 370 is supplied to each laser module from the power supply unit 317, 327, 337 corresponding to each laser module (310, 320, 330) according to a program received through the user interface or a preset program. control the amount of power The laser output adjusting unit 370 receives information about each part, each area, or the entire reflow state on the irradiation surface from one or more camera modules 350 and controls each power supply unit 317 , 327 , 337 based on the received information. On the other hand, the control information from the laser power adjusting unit 370 is transmitted to the control devices 315, 325, 335 of each laser module 310, 320, 330, and in each of the control devices 315, 325, 335, respectively. It is also possible to provide a feedback signal for controlling the corresponding power supply 317 . In addition, unlike FIG. 6 , it is also possible to distribute power to each laser module through one power supply unit. In this case, the laser output adjusting unit 370 needs to control the power supply unit.

레이저 중첩 모드를 구현하는 경우, 레이저출력조정부(370)는 각 레이저 모듈(310, 320, 33)로부터의 레이저 빔이 필요한 빔 형상, 빔 면적 크기, 빔 선명도 및 빔 조사 각도를 갖도록 각 레이저 모듈 및 전원공급부(317, 327, 337)를 제어한다. 레이저 중첩 모드는 제1 레이저 모듈(310)을 이용하여 디본딩 대상 위치 주변 영역까지를 예열하고 제2 레이저 모듈(320)을 이용하여 보다 좁은 리플로우 대상 영역을 추가 가열하는 경우 외에도, 예열 기능 내지 추가 가열 기능을 제1, 2, 3 레이저 모듈(310, 320, ... 330) 간에 적절하게 분배하여 필요한 온도 프로파일을 갖도록 각 레이저 모듈을 제어하는 경우에도 적용된다.When implementing the laser overlap mode, the laser output adjustment unit 370 is configured so that the laser beam from each laser module 310, 320, 33 has a required beam shape, beam area size, beam sharpness and beam irradiation angle to each laser module and Controls the power supply (317, 327, 337). The laser overlap mode uses the first laser module 310 to preheat the area around the debonding target position and uses the second laser module 320 to further heat the narrower reflow target area, as well as the preheating function to It also applies when controlling each laser module to have a required temperature profile by properly distributing the additional heating function between the first, second, and third laser modules 310, 320, ... 330.

한편, 하나의 레이저 광원을 분배하여 각 레이저 모듈에 입력하는 경우에는 분배된 각 레이저 빔의 출력과 위상을 동시에 조절하기 위한 기능이 레이저출력조정부(370)에 구비될 수 있다. 이러한 경우에는, 각 레이저 빔 간에 상쇄 간섭을 유도하도록 위상을 제어하여 빔 평탄도를 현저하게 개선할 수 있으며 이에 따라 에너지 효율이 더욱 증가하게 된다.Meanwhile, when one laser light source is distributed and input to each laser module, a function for simultaneously adjusting the output and the phase of each distributed laser beam may be provided in the laser power adjusting unit 370 . In this case, the beam flatness can be significantly improved by controlling the phase to induce destructive interference between the respective laser beams, thereby further increasing the energy efficiency.

한편, 복수 위치 동시 가공 모드를 구현하는 경우에는, 레이저출력조정부(370)가 각 레이저 모듈로부터의 레이저 빔의 일부 또는 전부가 상이하도록 각 레이저 빔의 빔 형상, 빔 면적 크기, 빔 선명도, 빔 조사 각도 및 빔 파장 중 하나 이상을 제어한다. 이때에도, 하나의 레이저 광원을 분배하여 각 레이저 모듈에 입력하는 경우에는 분배된 각 레이저 빔의 출력과 위상을 동시에 조절하기 위한 기능이 레이저출력조정부(370)에 구비될 수 있다.On the other hand, when implementing a multi-position simultaneous processing mode, the laser power adjusting unit 370 makes a part or all of the laser beams from each laser module different so that the beam shape, beam area size, beam clarity, and beam irradiation of each laser beam are different. Controls one or more of angle and beam wavelength. Even at this time, when one laser light source is distributed and input to each laser module, a function for simultaneously adjusting the output and phase of each distributed laser beam may be provided in the laser power adjusting unit 370 .

이러한 기능을 통해서, 레이저 빔 크기와 출력을 조정함에 의해 조사면 내의 전자부품들과 기판 간의 접합을 수행하거나 접합을 제거할 수 있다. 특히, 기판 상에서 손상된 전자부품을 제거하는 경우에는 레이저 빔의 면적을 해당 전자부품 영역으로 최소화함에 따라 기판에 존재하는 인접한 다른 전자부품 내지 정상적인 전자부품에 레이저 빔에 의한 열이 인가되는 것을 최소화할 수 있으며, 이에 따라 제거 대상인 손상된 전자부품만을 제거하는 것이 가능하다.Through this function, bonding between the electronic components and the substrate in the irradiation surface can be performed or bonding can be removed by adjusting the laser beam size and output. In particular, when a damaged electronic component is removed from the substrate, the application of heat by the laser beam to other adjacent or normal electronic components existing on the substrate can be minimized by minimizing the area of the laser beam to the corresponding electronic component area. Thereby, it is possible to remove only the damaged electronic component to be removed.

한편, 복수의 레이저 모듈 별로 서로 다른 파장을 가진 레이저 빔을 방출하도록 하는 경우에는, 레이저 조사부는 전자부품에 포함된 복수의 재료층(예: EMC층, 실리콘층, 솔더층)이 각기 잘 흡수하는 파장을 갖는 개별 레이저 모듈로 구성될 수 있다. 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. 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.On the other hand, in the case where a plurality of laser modules emit laser beams having different wavelengths, the laser irradiator is capable of absorbing a plurality of material layers (eg, EMC layer, silicon layer, solder layer) included in the electronic component well. It can consist of individual laser modules with wavelengths. Accordingly, the laser debonding apparatus 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 connecting material between the printed circuit board or the electrode of the electronic component, to be optimized for bonding (attaching or bonding). Bonding) or separation (Detaching or Debonding) process may be performed. Specifically, it penetrates both the EMC mold layer and the silicon layer of the electronic component so that all energy of each laser beam is absorbed by the solder layer, or the laser beam does not penetrate the EMC mold layer and heats the surface of the electronic component to lower the electronic component It is also possible to conduct heat to the bonding portion of the

한편, 이상을 기능을 활용하여 적어도 하나의 제 1 레이저 빔에 의해 리플로우 대상 전자부품 영역과 그 주변을 포함하는 기판의 일정 구역이 소정의 예열 온도까지 예열된 후, 적어도 하나의 제 2 레이저 빔에 의해 리플로우 대상 전자부품 영역의 온도가 솔더의 용융이 일어나는 리플로우 온도까지 선택적으로 가열되어진다.On the other hand, by utilizing the above function, a predetermined area of the substrate including the electronic component region to be reflowed and its surroundings is preheated to a predetermined preheating temperature by at least one first laser beam, and then, at least one second laser beam Accordingly, the temperature of the electronic component area to be reflowed is selectively heated up to the reflow temperature at which solder melting occurs.

도 6 내지 도 9는 본 발명 가압 헤드의 다른 실시예에 따른 듀얼 레이저 빔 모듈에 적용가능한 레이저 광학계의 구성도이다.6 to 9 are diagrams of a laser optical system applicable to a dual laser beam module according to another embodiment of the pressing head of the present invention.

도 6은 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 플랫 탑(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.6 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 is incident on the beam shaper 430, the beam shaper 430 ), converts a spot-shaped laser beam into a flat-top-shaped surface light source A1, and a square laser beam A1 output from the beam shaper 430 passes through a concave lens 440 to a desired size. It is irradiated to the image-forming surface (S) with the enlarged surface light source (A2).

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 광학계의 구성도이다.7 is a configuration diagram of a laser optical system according to another embodiment of the present invention.

빔 쉐이퍼(430)로부터의 면광원(B1)이 오목 렌즈(440)를 통해 소정의 크기로 확대되어 제1 결상면(S1)에 조사되는 면광원(B2)이 된다. 이 면광원(B2)을 더욱 확대하여 사용하고자 하는 경우에는 추가 확대에 따라 면광원(B2)의 에지(edge) 부분의 경계가 더 불분명해 질 수 있으므로, 최종 조사면이 제2 결상면(S2)에서도 에지가 명확한 조사광을 얻기 위해서, 제1 결상면(S1)에 마스크(450)를 설치하여 에지를 트리밍한다.The surface light source B1 from the beam shaper 430 is enlarged to a predetermined size through the concave lens 440 to become the surface light source B2 irradiated to the first imaging surface S1. If the surface light source B2 is to be further enlarged and used, the boundary of the edge portion of the surface light source B2 may become more unclear according to the additional enlargement, so that the final irradiation surface is the second imaging surface S2 ), the edge is trimmed by installing a mask 450 on the first imaging surface S1 in order to obtain the irradiated light with a clear edge.

마스크(450)를 통과한 면광원은 하나 이상의 볼록렌즈와 오목 렌즈의 조합으로 구성되는 줌 렌즈 모듈(460)을 통과하면서 원하는 크기로 축소(또는 확대) 조정되어 전자부품이 배치된 제2 결상면(S2)에 사각형 조사광(B3)을 형성한다.The surface light source passing through the mask 450 is reduced (or enlarged) to a desired size while passing through the zoom lens module 460 composed of a combination of one or more convex and concave lenses, and the second imaging surface on which electronic components are disposed. A rectangular irradiation light B3 is formed in (S2).

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 광학계의 구성도이다.8 is a block diagram of a laser optical system according to another embodiment of the present invention.

빔 쉐이퍼(430)로부터의 정사각형 면광원(C1)이 오목 렌즈(440)를 통해 소정의 크기로 확대된 후, 적어도 한쌍의 원통형 렌즈(470)를 지나면서 예컨대 x축 방향으로 확대(또는 축소)(C2)되고 다시 적어도 한쌍의 원통형 렌즈(480)를 지나면서 예컨대 y축 방향으로 축소(또는 확대)되어 직사각형 형상의 면광원(C3)으로 변환된다.After the square surface light source C1 from the beam shaper 430 is enlarged to a predetermined size through the concave lens 440, it passes through at least a pair of cylindrical lenses 470 and is enlarged (or reduced) in the x-axis direction, for example. (C2) and again passing through at least a pair of cylindrical lenses 480, for example, is reduced (or enlarged) in the y-axis direction and converted into a rectangular-shaped surface light source C3.

여기서, 원통형 렌즈는 원기둥 형상을 길이방향으로 절단한 형태로서 각 렌즈가 상하 방향으로 배치되는 형태에 따라 레이저 빔을 확장 또는 축소시키는 기능을 하며, 원통형 렌즈가 배치된 표면 상에서의 렌즈가 x, y 축 방향으로 배치되는 형태에 따라 레이저 빔을 x축 또는 y축 방향으로 조절한다.Here, the cylindrical lens is a shape in which a cylindrical shape is cut in the longitudinal direction, and functions to expand or reduce the laser beam according to the shape in which each lens is disposed in the vertical direction, and the lens on the surface on which the cylindrical lens is disposed is x, y The laser beam is adjusted in the x-axis or y-axis direction according to the shape arranged in the axial direction.

이어서, 면광원(C3)은 하나 이상의 볼록렌즈와 오목 렌즈의 조합으로 구성되는 줌 렌즈 모듈(460)을 통과하면서 원하는 크기로 확대(또는 축소) 조정되어 전자부품이 배치된 제2 결상면(S2)에 직사각형 조사광(C4)을 형성한다.Then, the surface light source C3 is enlarged (or reduced) to a desired size while passing through the zoom lens module 460 composed of a combination of one or more convex and concave lenses, and the second imaging surface S2 on which electronic components are disposed. ) to form a rectangular irradiation light C4.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 광학계의 구성도이다.9 is a configuration diagram of a laser optical system according to another embodiment of the present invention.

도 9의 광학계는 도 8의 광학계에 마스크를 적용하여 레이저 빔의 에지를 트리밍하는 구성이 추가된 것으로서, 도 8의 경우에 비해 보다 선명한 에지를 가진 최종 면광원(D5)을 얻을 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.The optical system of FIG. 9 has a configuration for trimming the edge of the laser beam by applying a mask to the optical system of FIG. 8, and it is understood that the final surface light source D5 having a sharper edge can be obtained compared to the case of FIG. will be able

도 10은 본 발명 가압 헤드의 투광성 가압부재를 보인 단면도이고, 도11은 바디부를 포함한 투광성 가압부재의 단면도이고, 도12는 바디부를 포함한 투광성 가압부재의 요부사시도이고, 도13은 다른 투광성 가압부재의 요부사시도이다.Fig. 10 is a cross-sectional view showing the light-transmitting pressing member of the pressing head of the present invention, Fig. 11 is a cross-sectional view of the light-transmitting pressing member including the body portion, Fig. 12 is a main perspective view of the light-transmitting pressing member including the body portion, and Fig. 13 is another light-transmitting pressing member It is a nebulous view of

이하 도 10 내지 도13를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 투광성 가압부재(100)의 구조를 살펴보면, 도 10에서 보는 바와 같이 본 발명의 투광성 가압부재(100)는 사각형 판상의 기재(131) 상에 일정 면적의 가압부(133)가 돌출 형성된 구조를 갖는다. 또한, 도11에서와 같이, 기재(131)를 둘러싸도록 바디부(135)를 형성할 수도 있으며, 설계에 따라 바디부(135)는 생략될 수도 있다.Hereinafter, looking at the structure of the light-transmitting pressing member 100 according to an embodiment of the present invention with reference to FIGS. 10 to 13 , the light-transmitting pressing member 100 of the present invention as shown in FIG. 10 is a rectangular plate-shaped substrate 131 . ) has a structure in which the pressing part 133 of a certain area is formed to protrude. In addition, as shown in FIG. 11 , the body part 135 may be formed to surround the substrate 131 , and the body part 135 may be omitted depending on the design.

한편, 가압부(133)의 하부에는 가압면(132)이 형성되어 전자부품과 직접 맞닿는 부분이며, 상기 가압면(132)의 면적은 일정 면적만큼 한번에 레이저 리플로우 처리할 전자부품(11)의 면적을 고려하여 상기 전자부품(11)의 처리 면적에 대응되도록 설계된다. 여기서, 전자부품은 파워 반도체일 수 있다.On the other hand, the pressing surface 132 is formed on the lower portion of the pressing part 133 to be in direct contact with the electronic component, and the area of the pressing surface 132 is a predetermined area of the electronic component 11 to be laser reflowed at one time. In consideration of the area, it is designed to correspond to the processing area of the electronic component 11 . Here, the electronic component may be a power semiconductor.

도 11을 참조하면, 가압면(132)의 면적은 기재(131)의 면적보다 더 좁아지도록 형성되며, 상기 가압부(133)의 둘레는 테이퍼 형태로 경사지게 형성되거나 수직으로 형성될 수도 있다.Referring to FIG. 11 , the area of the pressing surface 132 is formed to be narrower than that of the substrate 131 , and the circumference of the pressing unit 133 may be formed to be inclined in a tapered shape or formed vertically.

도 12와 같은 구조에서는 레이저 리플로우 처리할 각각의 전자부품(11)의 점유 면적에 정확히 대응되도록 가압면(132)을 설계 및 가공할 필요가 있다.In the structure shown in FIG. 12 , it is necessary to design and process the pressing surface 132 so as to accurately correspond to the occupied area of each electronic component 11 to be subjected to laser reflow processing.

한편, 파워 반도체 가공은 페이스트의 특성상 일정시간 누름이 필요할 수 있다. 예를 들어, 은(Ag) 또는 구리(Cu)페이스트가 도포된 파워 반도체를 가압면이 누른 상태로 레이저 빔을 조사하고, 페이스트가 경화될 수 있는 시간까지 누르고 있을 수 있다. 이때의 누름시간은 페이스트의 종류와 레이저빔의 출력 등으로 가변될 수 있다.On the other hand, power semiconductor processing may require pressing for a certain period of time due to the nature of the paste. For example, the power semiconductor coated with silver (Ag) or copper (Cu) paste may be irradiated with a laser beam while the pressing surface is pressed, and pressed until the paste is cured. At this time, the pressing time may be varied depending on the type of paste and the output of the laser beam.

도 13은 도 12와 유사한 구조이나 가압면을 8분할한 형상이다. 즉, 가압면의 분할수는 대응하는 반도체의 설계사항에 따라 다르게 형성될 수 있다.13 is a structure similar to that of FIG. 12, but a shape in which the pressing surface is divided into eight. That is, the number of divisions of the pressing surface may be formed differently depending on the design of the corresponding semiconductor.

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 있는 것이므로 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 it is possible to create the same effect even when changing the detailed configuration or number and arrangement of the device, those of ordinary skill in the art will present the present invention It is specified that various additions, deletions, and modifications are possible within the scope of the technical idea of

100 : 투광성 가압부재 131 : 기재
132 : 가압면 133 : 가압부
135 : 바디부
100: light-transmitting pressing member 131: base material
132: pressing surface 133: pressing part
135: body part

Claims (4)

기판 상에 배열된 복수의 전자부품을 투광성 가압부재로 가압함과 동시에 상기 가압부재를 통해 레이저 빔을 조사함으로써 전자부품을 기판에 본딩하는 레이저 리플로우 장치에 있어서,
상기 투광성 가압부재는,
전체적으로 사각형 패널 형상을 갖는 기재;
상기 기재의 저면에 돌출 형성되어 복수의 전자부품에 대응되도록 형성된 가압부;를 포함하고,
상기 가압부의 측면은 수직 또는 경사진 형상인 것인 파워 반도체용 레이저 리플로우 장치.
A laser reflow apparatus for bonding electronic components to a substrate by pressing a plurality of electronic components arranged on a substrate with a light-transmitting pressing member and simultaneously irradiating a laser beam through the pressing member, the laser reflow apparatus comprising:
The light-transmitting pressing member,
a substrate having an overall rectangular panel shape;
and a pressing part protruding from the bottom surface of the substrate and formed to correspond to a plurality of electronic components;
The side surface of the pressing part is a laser reflow device for a power semiconductor that has a vertical or inclined shape.
제 1 항에 있어서,
상기 가압부의 하부에는 가압면이 형성되어 전자부품과 직접 맞닿는 것인 파워 반도체용 레이저 리플로우 장치.
The method of claim 1,
A laser reflow device for a power semiconductor that is in direct contact with an electronic component by forming a pressing surface under the pressing part.
제 1 항에 있어서,
상기 레이저 빔은 적어도 둘 이상의 레이저 소스가 중첩 조사됨에 따라 형성되는 파워 반도체용 레이저 리플로우 장치.
The method of claim 1,
The laser beam is a laser reflow apparatus for a power semiconductor formed by overlapping irradiating at least two or more laser sources.
제 1 항에 있어서,
상기 투광성 가압부재는 레이저 빔이 조사된 이후 일정시간 가압하고 있는 것인 파워 반도체용 레이저 리플로우 장치.
The method of claim 1,
The light-transmitting pressing member is a laser reflow device for a power semiconductor that is pressed for a predetermined time after the laser beam is irradiated.
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