TW202034413A - 電子部件的回流及返工裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及電子部件的回流及返工裝置。本發明包括：工作臺，用於配置基板，在上述基板安裝有作為回流或返工對象的電子部件；加熱部，通過對包括上述電子部件的區域進行加熱來對設置於上述電子部件的電連接圖案進行加熱；雷射照射部，通過向上述電子部件照射雷射來對設置於上述電子部件的電連接圖案進行加熱；控制指令輸入部，用於接收作業控制指令；以及控制部，根據通過上述控制指令輸入部接收的作業控制指令來使上述加熱部和上述雷射照射部進行工作，以使得上述電子部件向上述基板回流或使向上述基板回流的電子部件進行返工的方式進行控制。

Description

電子部件的回流及返工裝置
本發明涉及電子部件的回流及返工裝置。更具體地，本發明涉及如下的電子部件的回流及返工裝置：在不影響其他電子部件的同時僅使目標電子部件穩定地向基板回流及返工，減少為了使如目標電子部件的焊球的電連接圖案達到熔點所需的時間，使得減少整體的回流及返工工序時間，並提高產品收益率。
並且，涉及如下的電子部件的回流及返工裝置：為了去除安裝於印刷電路基板的電子部件，僅向作為去除對象的電子部件區域照射雷射光束來使熱量不會向相鄰的電子部件傳遞，使得僅可去除作為去除對象的電子部件。
通常，包括積體電路晶片（IC）、手動元件等的電子部件通過回流（reflow）工序來以焊接（soldering）方式向印刷電路基板回流，在發現所回流的電子部件中的缺陷的情況下，可在通過返工（rework）工序去除缺陷部件之後更換為正常的電子部件。當然，為了回流和返工，在印刷電路基板設置有焊盤，在電子部件設置有與焊盤相對應的焊球。
另一方面，如圖1所示，以往，為了回流工序及返工工序，將供給熱風的方式用作使設置於電子部件的焊球加熱至熔點的方法。
但是，這種現有技術具有如下的問題。
第一，在執行與特定電子部件有關的返工或回流工序的過程中供給的熱風不可避免地還向與上述特定部件相鄰的其他電子部件供給，因此，對並不是作為返工或回流工序的對象的其他電子部件具有惡劣影響。
對此的具體說明如下。
如圖1所示，根據現有技術，在返工的目標為電子部件A的情況下，用於對設置於電子部件A的焊球進行熔融的熱風不僅向電子部件A供給，還向與電子部件A相鄰的電子部件B、C供給，因此，使正常的設置於電子部件B、C的多個焊球被熔融等無意地對電子部件B、C起到惡劣影響。
第二，如上所述的熱風方式等以往的方法從非接觸方式的熱源向作為加熱對象的電子部件的全部的面施加輻射熱且電子部件安裝及焊接部位的溫度通過輻射熱逐漸升高，因此，從加熱部至焊接熔融為止的時間過長。即，為了使焊球達到熔點，供給熱風的時間過長，因此，整體的工序時間增加，從而使產品收益率降低。
第三，最近，在基板上以高密度安裝很小尺寸的部件，因此，例如，在小晶片部件（統稱為0201尺寸，即，0.2mm×0.1mm或0402尺寸，即，0.4mm×0.2mm等）的情況下，僅對相應部件範圍進行加熱等局部加熱成為必要條件，以往的使用熱風或者鹵素或氙燈等的熱源的方式無法取出對象部件。
另一方面，在厚度為1000μm以上的厚的半導體晶片等電子部件中，為了確保自身重量和可靠性特性，不在半導體晶片下部配置焊球而在電子部件的側面配線厚的鉛電極線（或引線）的情況較多，這種部件通常為排出較多熱量的電子部件，因此，使用散熱性能非常優秀的厚的鉛電極線，為了提高散熱性能，印刷電路基板也以寬且厚的方式形成印刷電路基板內部配線，還在印刷電路基板的下部附著具有1mm以上的厚度的散熱板來同時使用。因此，若同時對半導體晶片等的電子部件和鉛電極線進行加熱，則由於電子部件自身的散熱性能，大部分的熱量容易地被散熱，使得不易對接觸部進行熔融，若為了使鉛電極線和基板的基礎部充分地熔融而充分地加熱，反而使半導體晶片等的電子部件的溫度過於高，由於過長時間的加熱，柔性印刷電路板（PCB）和散熱板吸收的熱量甚至對周圍電子部件進行加熱，從而使不必要去除且需要避免破損的周圍電子部件產生故障。
發明所欲解決之問題
本發明的目的在於，提供如下的電子部件的回流及返工裝置：在不影響其他電子部件的同時僅使目標電子部件穩定地向基板回流及返工。
並且，本發明的目的在於，提供如下的電子部件的回流及返工裝置：減少使目標電子部件的焊球等的電連接圖案達到熔點所需的時間來減少整體的回流及返工工序時間，並可提高產品收益率。
並且，本發明的目的在於，提供如下的回流及返工裝置：僅向安裝於印刷電路基板的電子部件中的受損的電子部件照射紅外線雷射光束來使熱量不向相鄰的正常電子部件傳遞，並可僅去除受損的電子部件。
並且，本發明的目的在於，提供如下的回流及返工裝置：在印刷電路基板安裝互不相同的尺寸的電子部件的情況下，通過調節雷射光束照射部與安裝的部件之間的距離來改變雷射光束照射面積，使得單獨去除互不相同的尺寸的電子部件。
並且，本發明的目的在於，提供如下的回流及返工裝置：在印刷電路基板安裝互不相同的尺寸的電子部件的情況下，利用與最小尺寸的部件相對應的面積的雷射光束來去除各種尺寸的部件。
並且，本發明的目的在於，提供如下的回流及返工裝置：在由於電子部件的厚度厚而在紅外線雷射光束的透射功率少或散熱特性優秀的印刷電路基板安裝電子部件的情況下，以電子部件周圍的鉛電極線為主施加紅外線雷射光束，使得不向電子部件施加過多的熱衝擊，並可在基板去除電子部件。
並且，本發明的目的在於，提供如下的回流及返工裝置：僅向安裝於印刷電路基板的電子部件中的受損的電子部件照射紅外線雷射光束，在如球珊陣列（BGA，Ball Grid Array）的在安裝的下部面形成有多個焊球的情況下，也可減少分離作為去除對象的電子部件所需的時間。
並且，本發明的目的在於，提供如下的回流及返工裝置：包括紅外線雷射光束照射部和照射用於分解樹脂粘結劑的紫外線的紫外線照射部，在使半導體晶片與焊球一同利用樹脂粘結劑粘結於印刷電路基板的情況下，也可對焊球進行熔融並分解樹脂粘結劑來在基板去除電子部件。
解決問題之技術手段
用於實現上述技術目的的本發明的電子部件的回流及返工裝置包括；工作臺，用於配置基板，在上述基板安裝有作為回流或返工對象的電子部件；加熱部，通過對包括上述電子部件的區域進行加熱來對設置於上述電子部件的電連接圖案進行加熱；雷射照射部，通過向上述電子部件照射雷射來對設置於上述電子部件的電連接圖案進行加熱；控制指令輸入部，用於接收作業控制指令；以及控制部，根據通過上述控制指令輸入部接收的作業控制指令來使上述加熱部和上述雷射照射部進行工作，以使得上述電子部件向上述基板回流或使向上述基板回流的電子部件進行返工的方式進行控制。
並且，本發明的特徵在於，上述電子部件的電連接圖案通過從上述加熱部及上述雷射照射部傳遞的各自的熱量來單獨被加熱，由此減少用於回流或返工的加熱時間，在用於回流或返工的加熱過程中，防止作為雷射照射面的上述電子部件的表面的受損。
並且，本發明的特徵在於，在上述作業控制指令為依次工作模式的情況下，上述控制部以使上述加熱部和上述雷射照射部依次進行工作的方式進行控制。
並且，本發明的特徵在於，在上述作業控制指令為同時工作模式的情況下，上述控制部以使上述加熱部和上述雷射照射部同時進行工作的方式進行控制。
並且，本發明的特徵在於，在上述作業控制指令為重疊工作模式的情況下，上述控制部以使上述加熱部和上述雷射照射部在至少一部分區域重疊工作的方式進行控制。
並且，本發明的特徵在於，上述加熱部以空氣對流加熱方式或光輻射加熱方式對包括上述電子部件的區域進行加熱。
並且，本發明的特徵在於，上述加熱部通過向包括上述電子部件的區域供給熱風來對包括上述電子部件的區域進行加熱。
並且，本發明的特徵在於，上述加熱部向包括上述電子部件的區域照射包括紫外線或紅外線中的一種以上的光來對包括上述電子部件的區域進行加熱。
並且，本發明的特徵在於，通過上述雷射照射部供給的光源為同時照射屬於雷射照射區域的所有地方的同時照射面光源。
並且，本發明的特徵在於，通過上述雷射照射部供給的光源為依次照射屬於雷射照射區域的多個個別地方的依次照射面光源。
並且，本發明的特徵在於，通過上述雷射照射部供給的光源為點光源，上述點光源通過高速鏡掃描來以上述雷射照射區域為基準獲取面光源照射效果。
並且，本發明的特徵在於，從上述雷射照射部照射的雷射光束中，所入射的雷射光束的光學功率部分性地透射作為去除對象的電子部件來對焊接部進行加熱而進行熔融，上述焊接部對上述基板和上述電子部件進行焊接。
並且，本發明的特徵在於，上述雷射照射部包括：光束整形器，將從雷射振盪器產生並通過光纖維傳遞的紅外線雷射轉換為面光源形態；光學透鏡模組，使在上述光束整形器轉換為面光源形態的紅外線雷射光束向作為去除對象的上述電子部件照射；驅動裝置，以使上述紅外線雷射光束的面積與作為去除對象的上述電子部件的表面積相對應或小於上述電子部件的表面積的方式驅動上述光學透鏡模組；以及控制裝置，對上述驅動裝置的工作進行控制。
並且，本發明的特徵在於，從上述雷射照射部照射的雷射光束具有能夠以相當的比率透射作為去除對象的上述電子部件的碳酸甲乙酯（EMC）模具層和矽晶片的波長範圍。
並且，本發明的特徵在於，上述雷射光束具有800nm至1200nm的範圍、1400nm至1600nm的範圍、1800nm至2200nm的範圍及2500nm至3200nm的範圍中的一個波長範圍，上述電子部件的碳酸甲乙酯模具層具有1000μm以下的厚度。
並且，本發明的特徵在於，上述雷射照射部將焊接部的加熱溫度控制在220℃至260℃的範圍內，將作為去除對象的上述電子部件的表面溫度控制在300℃至350℃的範圍或以下，將雷射光束的照射時間控制在1毫秒以上且30秒以下。
並且，本發明的特徵在於，在基板為易受高溫影響的聚合物材料的情況下，上述雷射照射部將基板溫度控制在200℃範圍或以下，將雷射光束的照射時間控制在1毫秒以上且30秒以下。
並且，本發明的特徵在於，本發明還包括雷射光束阻隔用罩，上述雷射光束阻隔用罩設置於上述雷射照射部與作為去除對象的電子部件之間，以從上述雷射照射部照射的雷射光束無法透射作為去除對象的上述電子部件的方式進行阻隔，上述雷射照射部照射具有包括在作為去除對象的上述電子部件的側面配線的引線區域為止在內的照射面積的雷射光束。
並且，本發明的特徵在於，本發明還包括以各種角度和方向照射用於對附加於作為去除對象的電子部件與上述基板之間的焊接部的樹脂粘結劑進行分解的紫外線的紫外線照射部。
並且，本發明的特徵在於，上述紫外線照射部為生成紫外線雷射光束的紫外線雷射振盪器或生成高輸出紫外線光束的高輸出紫外線發光二極體（LED）模組。
對照先前技術之功效
根據本發明，提供如下的電子部件的回流及返工裝置：在不影響其他電子部件的同時僅使目標電子部件穩定地向基板回流及返工。
並且，根據本發明，提供如下的電子部件的回流及返工裝置：減少使如目標電子部件的焊球的電連接圖案達到熔點所需的時間來減少整體的回流及返工工序時間，並可提高產品收益率。
並且，根據本發明，提供如下的電子部件的回流及返工裝置：在使如目標電子部件的焊球的電連接圖案達到熔點的過程中，上述加熱部使整體電子部件和整體上述基板的溫度加熱至低於熔點的特定溫度為止，之後使為了或同時或在時域部分重疊（partially overlapped in time domain）地對焊接部加熱至熔點以上而所需的電子部件的上部面的溫度維持在低溫，在執行回流及返工的過程中，可完全去除電子部件的損傷。
並且，根據本發明，提供如下的電子部件的回流及返工裝置：在使如目標電子部件的焊球的電連接圖案達到熔點的過程中，即使與電子部件的雷射有關的吸收率過低或過高，也可使雷射有效地到達至焊球，並可調節雷射的追加溫度上升幅度，因此，可對具有與各種雷射有關的吸收率的電子部件執行回流及返工。
並且，根據本發明，提供如下的回流及返工裝置：僅向安裝於印刷電路基板的電子部件中的受損的電子部件照射紅外線雷射光束來使熱量不向相鄰的正常電子部件傳遞，並可僅去除受損的電子部件。
並且，根據本發明，提供如下的回流及返工裝置：在印刷電路基板安裝互不相同的尺寸的電子部件的情況下，通過調節雷射光束照射部與安裝的部件之間的距離來改變雷射光束照射面積，使得單獨去除互不相同的尺寸的電子部件。
並且，根據本發明，提供如下的回流及返工裝置：在印刷電路基板安裝互不相同的尺寸的電子部件的情況下，利用與最小尺寸的部件相對應的面積的雷射光束來去除各種尺寸的部件。
並且，根據本發明，提供如下的回流及返工裝置：在由於電子部件的厚度厚而在紅外線雷射光束的透射功率小或散熱性能優秀的印刷電路基板安裝電子部件的情況下，也在以電子部件周圍的鉛電極線為主施加紅外線雷射光束，從而不向電子部件施加過多的熱衝擊，並可在基板去除電子部件。
並且，根據本發明，提供如下的回流及返工裝置：僅向安裝於印刷電路基板的電子部件中的受損的電子部件照射紅外線雷射光束，在如球珊陣列（BGA，Ball Grid Array）的在安裝的下部面形成有多個焊球的情況下，也可減少分離作為去除對象的電子部件所需的時間。
並且，根據本發明，提供如下的回流及返工裝置：包括紅外線雷射光束照射部和照射用於分解樹脂粘結劑的紫外線的紫外線照射部，在使半導體晶片與焊球一同利用樹脂粘結劑粘結於印刷電路基板的情況下，也可對焊球進行熔融並分解樹脂粘結劑來在基板去除電子部件。
對於在本說明書中公開的根據本發明的概念的實施例，特定的結構或功能性說明僅用於說明根據本發明的概念的實施例，根據本發明的概念的實施例能夠以多種形態實施，在本說明書中說明的實施例並不局限於此。
根據本發明的概念的實施例可進行多種變更並可具有各種形態，因此，在附圖例示實施例並在本說明書中進行詳細說明。但是，並不將根據本發明的概念的實施例局限於特定公開形態，包括在本發明的思想及技術範圍所包括的所有變更、等同技術方案或代替技術方案。
以下，參照附圖對本發明的優選實施例進行詳細說明。
圖2為本發明一實施例的電子部件的回流及返工裝置的功能框圖，圖3為示出本發明一實施例的電子部件的回流及返工裝置的例示結構的圖。
參照圖2及圖3，本發明一實施例的電子部件的回流及返工裝置包括工作臺10、加熱部20、雷射照射部30、控制指令輸入部40以及控制部50。
工作臺10（stage）為用於配置基板3結構要素，在上述基板3安裝有作為回流或返工的對象的電子部件1。例如，基板3可為印刷電路基板，在上述印刷電路基板可設置有用於與電子部件1電連接的多個焊盤。電子部件1可為包括積體電路晶片（IC）、手動元件等來安裝於印刷電路基板的任意元件，在上述電子部件1設置有與設置於如印刷電路基板的基板3的多個焊盤電連接的電連接圖案2。例如，設置於電子部件1的電連接圖案2可以為焊球，但並不限定於此，可以為如引線的可與基板3電連接的任意單元。另一方面，例如，用於配置基板3的工作臺10可以為機械性添加的結構要素，但並不限定於此，還可指常規底面，而不是機械性添加的結構要素。
加熱部20通過對包括安裝於基板3的電子部件1的區域進行加熱來對設置於電子部件1的電連接圖案2進行加熱。例如，加熱部20能夠以空氣對流加熱方式或光輻射加熱方式對包括電子部件1的區域進行加熱。
如具體的一例，加熱部20可向包括電子部件1的區域供給熱風來對包括電子部件1的區域進行加熱。如具體的另一例，加熱部20可向包括電子部件1的區域照射紫外線或紅外線或包括紫外線和紅外線的光來對包括電子部件1的區域進行加熱。在後述內容中，將通過另一實施例對此進行詳細說明。
雷射照射部30通過向電子部件1照射雷射來對設置於電子部件1的電連接圖案2進行加熱。
如一例，通過雷射照射部30供給的光源可以為同時照射屬於雷射照射區域的所有地方的同時照射面光源。如再一例，通過雷射照射部30供給的光源可以為依次照射屬於雷射照射區域的多個個別地方的依次照射面光源。如另一例，通過雷射照射部30供給的光源實際上為點光源，上述點光源可通過高速鏡掃描或下部的工作臺驅動來以雷射照射區域為基準獲取面光源照射效果。
控制指令輸入部40為用於接收作業控制指令的結構要素，作業控制指令可通過操作人員輸入或根據預設的作業程式自動輸入。在以下的其他圖中，將省略控制指令輸入部40的示出及相關說明。
控制部50根據通過控制指令輸入部40接收的作業控制指令使加熱部20和雷射照射部30進行工作，以使得電子部件1向基板3回流（或回流焊接、焊接、接合）或使向基板3回流的電子部件1進行返工（或解鍵合、分離、解除）。
根據這種控制部50的控制，電子部件1的電連接圖案2通過從加熱部20及雷射照射部30傳遞的熱量來單獨被加熱或被重疊加熱，1）由此減少用於回流或返工的加熱時間，2）在用於回流或返工的加熱過程中防止作為雷射的第一照射面的電子部件1的表面的受損，3）不影響除回流或返工的目標電子部件之外的其他電子部件並僅使目標電子部件穩定地向基板3回流或返工。
控制部50的具體且例示性控制工作的說明如下。
第一，在作業控制指令為依次工作模式的情況下，控制部50可使加熱部20和雷射照射部30依次進行工作，而不是在同一時間同時進行工作。如具體例，1）控制部50使加熱部20進行工作來對目標電子部件及其周圍區域進行加熱，將設置於電子部件的電連接圖案2加熱至熔點之前的溫度為止之後，2）使加熱部20停止工作，並使雷射照射部30進行工作來使設置於目標電子部件的電連接圖案2達到熔點。
第二，在作業控制指令為同時工作模式的情況下，控制部50可使加熱部20和雷射照射部30在時間上同時進行工作。據此，1）雖目標電子部件及其周圍區域的溫度通過加熱部20供給的熱量上升，但電連接圖案2無法達到熔點。2）與此同時，雷射加熱部20向目標電子部件照射雷射，因此，設置於目標轉印元件的電連接圖案2達到熔點，但雷射不向在位於目標電子部件周圍的電子部件設置的電連接圖案照射，因此，設置於周圍電子部件的電連接圖案無法達到熔點。
第三，在作業控制指令為重疊工作模式的情況下，控制部50可使加熱部20和雷射照射部30在至少一部分時間區域重疊地進行工作。如具體例，1）控制部50僅使加熱部20在第一時間內進行工作來使目標電子部件及其周圍區域的溫度上升，之後，2）使加熱部20及雷射照射部30在第二時間內進行工作來使目標電子部件的溫度比周圍區域更高，使得設置於目標電子部件的電連接圖案2達到熔點。
圖4為本發明一實施例的電子部件的回流及返工裝置的雷射照射部的結構圖。
如圖4所示，本發明包括紅外線雷射照射部120，上述紅外線雷射照射部120包括用於供電的供電部110和生成紅外線雷射光束的雷射振盪器121。
從雷射照射部120照射的紅外線雷射光束透射作為去除對象的電子部件來對焊接部進行加熱並熔融，上述焊接部對基板和電子部件進行焊接。焊接部意味著形成如焊球（SOLDER BALL）、焊接凸點（SOLDER BUMP）等且通過焊膏（SOLDER PASTE）等的接合部，以下，在本說明書中統稱為焊球。
從紅外線雷射光束照射部120照射的紅外線雷射光束透射電子部件的碳酸甲乙酯模具層和矽晶片來向焊球照射，為此，可具有有效透射碳酸甲乙酯模具層的紅外線波長範圍，例如，“800nm至1200nm”或“1400nm至1600nm”或“1800nm至2200nm”或“2500nm至3200nm”。雷射光束的一部分根據雷射光束各波長的透射率不透射碳酸甲乙酯模具層並對其表面進行加熱來使熱量向電子部件的下部的焊接部傳遞。
在以往的半導體晶片的情況下，碳酸甲乙酯模具層厚度為數mm以上，因此，通過半導體晶片的紅外線雷射光束的透射量少，但最近的半導體晶片的碳酸甲乙酯模具層的厚度變得很薄，1000μm至600μm以下稱為主流產品。因此，在設置有如上所述的薄膜型碳酸甲乙酯模具層的半導體晶片的情況下，本發明的紅外線雷射光束的透射量可充分地對配置於半導體晶片的下部的焊接部的焊球進行加熱並熔融為液體狀態。並且，作為半導體晶片的主要材料的矽的雷射光束透射率也在紅外線波長範圍內急劇增加，雷射光束透射率隨著紅外線波長的增加急劇增加，因此，在向矽晶片照射本發明的紅外線雷射光束的情況下，可以確認優秀的透射率。
圖5為本發明一實施例的電子部件的回流及返工裝置的雷射照射部的工作示意圖。
如圖4和圖5所示，如一例，紅外線雷射光束照射部120包括：光束整形器122，將從雷射振盪器121產生並通過光纖維100傳遞的點（spot）形態的紅外線雷射轉換為面光源形態；光學透鏡模組123，向作為去除對象的電子部件照射轉換為面光源形態的紅外線雷射光束；驅動裝置124，以使從雷射振盪器121輸出的紅外線雷射光束的面積與作為去除對象的電子部件的表面積相對應或小於相應電子部件的表面積的方式驅動光學透鏡模組123；以及控制裝置（未圖示），控制驅動裝置124的工作。控制裝置還可用於控制除驅動裝置124之外的雷射光束照射部結構要素，在此情況下，其功能合併於控制部50。
例如，光束整形器122（beam shaper）將高斯形態的雷射光束轉換為在截面上具有均勻的能源分佈的面光源。光束整形器122可包括光纖維100和用於形成均勻的四邊形雷射的方形光管（Square Light Pipe）。或者，光束整形器還能夠以衍射光學器件（Diffractive Optical Element）型或不是衍射光學器件的折射光學元件（Refractive Optical Element）型或在入射面或出射面設置多個微透鏡的微透鏡陣列（Micro Lens Array）型等實現。
另一方面，控制部50可對驅動裝置124進行控制來使通過光學透鏡模組123照射的紅外線雷射光束的面積與作為去除對象的多個電子部件141中表面積最小的電子部件的表面積相對應或小於電子部件141的表面積。
根據實施例，使用人員可手動控制驅動裝置124，在此情況下，也可任意調節，以使通過光學透鏡模組123照射的紅外線雷射光束的面積與作為去除對象的多個電子部件141中的表面積最小的電子部件的表面積相對應或小於電子部件141的表面積。
如上所述，可通過使雷射光束的面積最小化來使通過雷射光束的熱量向位於基板140的相鄰的其他電子部件或正常電子部件施加的現象最小化，由此，僅可去除作為去除對象的電子部件。
並且，在紅外線雷射光束的面積小於電子部件141的表面積的情況下，若通過向電子部件照射的雷射光束加熱電子部件的一部分區域，則熱量從上述一部分區域向該電子部件的其他區域擴散，因此，除雷射光束的照射區域之外，還可對需要進行脫焊（De-soldering）或解鍵合（De-boding）的電子部件的剩餘區域進行熔融。
根據情況，在半導體晶片的周圍配置多個元件，例如，以非常窄的間隔高密度地配置200μm×100μm尺寸的電容器或1004（1000μm×400μm）尺寸的電容器，在所要去除其中的受損的一個電容器時，若根據對象元件的尺寸改變雷射光束的面積，則需要可以改變雷射光束的截面積的光學儀器，因此，設備的整體價格的提高幅度相當大。
因此，當利用可變型光學透鏡模組時，若代替避免持續更換透鏡來安裝的麻煩而適用固定型光學透鏡模組來使雷射光束的截面積根據最小的電子部件的面積且表面積稍大於最小的電子部件的電子部件利用通過雷射光束形成的照射熱的熱傳導，則無需更換透鏡也可去除小型元件。
如一例，這種方式的光學透鏡模組123由至少一個固定透鏡構成，控制部50以光學透鏡模組123沿著紅外線雷射光束照射的光軸方向移動的方式控制驅動裝置124，以使調整通過光學透鏡模組123照射的紅外線雷射光束到達電子部件時的面積。
為了配置互不相同的倍率的多個透鏡，在透鏡板以規則的環形陣列（例如，圓柱形）排列至少一個固定透鏡，以使根據使用人員的手動操作適用互不相同的倍率的透鏡。
如上所述的具有固定透鏡結構的光學透鏡模組123和用於使光學透鏡模組123直線驅動的驅動裝置124的結合結構整體上簡單，因此，故障可能性低且可充分執行實現本發明的目的所需的面積調整功能。
圖6為本發明一實施例的電子部件的回流及返工裝置的雷射照射部的光學透鏡模組的例示性結構圖。
圖6所示的裝置採用具有多個透鏡的可變型光學透鏡模組123。控制部50以由多個透鏡構成的光學透鏡模組123沿著紅外線雷射光束照射的光軸方向移動的方式控制驅動裝置124，由此，調整通過光學透鏡模組123照射的紅外線雷射光束的截面積。
如一例，在光學透鏡模組123中，多個透鏡在規定的鏡筒內部以相互隔開的方式安裝，驅動裝置124使多個透鏡模組單獨上升或下降，來改變面光源的面積和照射範圍。如上所述，相比於設置固定透鏡的情況，設置多個透鏡的光學透鏡模組123容易調節面光源的形狀及面積，從而可進行精密地控制。
參照圖6，構成光學透鏡模組123的多個透鏡包括凸透鏡1231、第一圓柱透鏡1232、第二圓柱透鏡1233以及聚焦透鏡1234。多個透鏡位於光束整形器122的出口側來調節雷射的照射區域的大小和形狀。此時，以使聚焦方向垂直的方式配置第一圓柱透鏡和第二圓柱透鏡來使各透鏡在相互垂直的方向調節光束大小，從而構成各種矩形形狀的光束。
首先，凸透鏡1231可與使雷射均勻的光束整形器122的出口側相鄰來設置，以使面照射的雷射聚光。當通過光束整形器122的出口側時，雷射可發散來擴散。因此，凸透鏡1231以使均勻的光束無法發散的方式進行聚光，並可將聚光的雷射向第一圓柱透鏡1232傳遞。通過凸透鏡1231的雷射可形成第一照射區域A1。
第一圓柱透鏡1232可調節通過凸透鏡1231的雷射的第一軸方向長度。第一圓柱透鏡1232能夠以在使圓柱站立的狀態下沿著縱軸切斷的形狀設置，第一圓柱透鏡1232設置於凸透鏡1231的下部，可使第一圓柱透鏡1232的凸面朝向上側的方式配置。透射第一圓柱透鏡1232的雷射的照射區域能夠以使第一軸方向長度縮小的方式設置。由於照射區域的第一軸方向長度縮小，透射第一圓柱透鏡1232的雷射的照射區域可從第一照射區域A1改變為第二照射區域A2。
第二圓柱透鏡1233可調節通過第一圓柱透鏡1232的雷射的第二軸方向長度。第二軸方向長度與第一軸方向長度相互正交，第二圓柱透鏡1233可呈與第一圓柱透鏡1232相同的形狀。第二圓柱透鏡1233設置於第一圓柱透鏡1232的下部，以凸面朝向上側的方式配置，能夠以方向與第一圓柱透鏡1232正交的方式配置。透射第二圓柱透鏡1233的雷射的照射區域可使第二軸方向長度縮小。由於照射區域的第二軸方向長度縮小，透射第二圓柱透鏡1233的雷射的照射區域可從第二照射區域A2改變為第三照射區域A3。
第一圓柱透鏡1232及第二圓柱透鏡1233可容易調節雷射的照射區域的形狀。第一圓柱透鏡1232及第二圓柱透鏡1233只要是容易調節雷射的照射區域的第一軸方向長度及第二軸方向長度的結構均可包括。第一圓柱透鏡1232及第二圓柱透鏡1233能夠以使凸面朝向下部的方式配置，上部面凹陷的透鏡還可配置於第一圓柱透鏡1232及第二圓柱透鏡1233的位置。能夠以使第一軸方向長度和第二軸方向長度延伸的方式調節雷射的照射區域。第一圓柱透鏡1232及第二圓柱透鏡1233只要可通過調節雷射的照射區域的第一軸方向長度和第二軸方向長度來調節照射區域的橫向及縱向長度比率均可包括於一實施例。
第一圓柱透鏡1232和第二圓柱透鏡1233可互換位置。即，使透射凸透鏡1231的雷射光束比第一圓柱透鏡1232優先透射第二圓柱透鏡1233來調節照射區域的第二軸方向長度之後調節第一軸方向長度。
聚焦透鏡1234可使通過第一圓柱透鏡1232和第二圓柱透鏡1233的雷射的照射區域具有預設的寬度。聚焦透鏡1234維持通過第二圓柱透鏡1233形成的照射區域的形狀，並可增加或減少照射區域的寬度。聚焦透鏡1234可在通過第二圓柱透鏡1233形成的照射區域的第一軸方向長度比第二軸方向長度的比率來維持形狀的狀態下增加或減少照射區域的寬度。可利用聚焦透鏡1234放大作為透射第二圓柱透鏡1233的雷射的照射區域的第三照射區域A3來具有第四照射區域A4的寬度。聚焦透鏡1234還可減少第三照射區域A3的寬度。聚焦透鏡1234能夠以可更換的方式設置。
圖7為吸收從本發明一實施例的電子部件的回流及返工裝置的雷射照射部照射的紅外線雷射光束的半導體晶片的表面溫度曲線圖。
根據本發明人的檢測結果，當焊接層的溫度以高於熔點的220℃至260℃的範圍吸收雷射光束並進行加熱時，能夠以使半導體晶片的表面溫度成為約300℃至350℃的範圍的方式進行控制。在約1毫秒以上且30秒以內的時間內，可通過照射紅外線雷射光束以不影響半導體晶片而對焊料進行熔融。
發明實施方式
圖8為本發明再一實施例的電子部件的回流及返工裝置的工作示意圖。
如具有1000μm以上的厚度的半導體晶片或功率電晶體的電元件等的電子部件釋放較多的熱量，因此，散熱性能非常優秀的厚鉛電極線在側面配線的情況較多，在此情況下，通常，適用散熱性能優秀的印刷電路基板並在印刷電路基板的下部額外的附著散熱板來同時使用。因此，若向這種電子部件照射雷射光束，則大部分的熱量被釋放，因此，為了對鉛電極線，即，引線的焊膏進行熔融，具有需要過多的雷射照射及其引起的電子部件的溫度過於上升等的問題。
圖8所示的實施例的回流及返工裝置適合如上所述的情況，設置於雷射照射部30與作為去除對象的電子部件之間，包括以使從雷射照射部30照射的紅外線雷射光束無法透射作為去除對象的電子部件的方式進行阻隔的雷射光束阻隔用罩210。
雷射照射部30照射與在作為去除對象的基板3上焊接的電子部件1的側面引線4區域為止在內的區域相對應的面積的雷射光束。
用於選擇性地阻隔及透射雷射光束的雷射光束阻隔用罩210包括使紅外線雷射光束透射的開放部211和阻隔紅外線雷射光束的阻隔部212，阻隔部212用於阻隔向電子部件1照射的紅外線雷射光束，開放部211以使紅外線雷射光束向引線4照射的方式使紅外線雷射光束通過來使引線4附著於基板3並對焊料進行熔融。
圖9為本發明另一實施例的電子部件的回流及返工裝置的工作示意圖。
在如半導體晶片的電子部件1利用焊球（SODLER BALL）4和樹脂粘結劑5粘結固定於基板3的情況下，若為了熔融焊球4而通過雷射照射部30照射紅外線雷射光束，則樹脂粘結劑5通過雷射光束的熱量碳化來更加緊固，因此，即使焊球4被熔融，由於緊固的樹脂粘結劑5，難以去除電子部件1。
因此，通過利用紅外線雷射光束對焊球2進行加熱來熔融及去除，同時，若利用樹脂粘結劑5為高分子化合物的特性通過紫外線照射部510向樹脂粘結劑5照射紫外線雷射光束，則紫外線可切斷樹脂粘結劑5的高分子連接鏈來以非熱（Non-thermal）的方式分解樹脂粘結劑5。
紫外線照射部22可由生成紫外線雷射光束的紫外線雷射振盪器或生成高輸出紫外線雷射光束的高輸出紫外線發光二極體模組實現，如上所述，可通過同時執行紅外線雷射光束和紫外線的照射順暢地去除利用焊球2和樹脂粘結劑5在基板3上焊接的電子部件1。
在此情況下，紫外線照射部22可作為能源代替熱風加熱，與此不同地，可通過額外的加熱單元在對基板3和電子部件1進行預熱的狀態下同時，依次或重疊地進行雷射光束和紫外線的照射。
以上，通過各種實施例說明的本發明並不局限於上述實施例及附圖，可在不超出本發明的技術事項的範圍內進行各種取代、變形及變更，這對本發明所屬技術領域的普通技術人員很明確。因此，本發明的真正的技術保護範圍需通過發明要求保護範圍定義。
A:電子部件 B:電子部件 C:電子部件 1:電子部件 2:電連接圖案 3:基板 4:焊球 5:樹脂粘結劑 10:工作臺 20:加熱部 22:紫外線照射部 30:雷射照射部 40:控制指令輸入部 50:控制部 100:光纖維 110:供電部 121:雷射振盪器 122:光束整形器 123:光學透鏡模組 124:驅動裝置 140:基板 141:電子部件 1231:凸透鏡 1232:第一圓柱透鏡 1233:第二圓柱透鏡 1234:聚焦透鏡 A1:第一照射區域 A2:第二照射區域 A3:第三照射區域 A4:第四照射區域 210:雷射光束阻隔用罩 211:開放部 212:阻隔部
圖1為用於說明以往的利用熱風的回流及返工方式的圖； 圖2為本發明一實施例的電子部件的回流及返工裝置的功能框圖； 圖3為本發明一實施例的電子部件的回流及返工裝置的例示性結構圖； 圖4為本發明一實施例的電子部件的回流及返工裝置的雷射照射部的結構圖； 圖5為在本發明一實施例的電子部件的回流及返工裝置中使用的雷射照射部的工作示意圖； 圖6為在本發明一實施例的電子部件的回流及返工裝置中使用的雷射照射部的光學透鏡模組的結構圖； 圖7為吸收本發明一實施例的電子部件的回流及返工裝置的雷射照射部中照射的紅外線雷射光束的半導體晶片的表面溫度曲線圖； 圖8為本發明再一實施例的電子部件的回流及返工裝置的工作示意圖； 圖9為本發明另一實施例的電子部件的回流及返工裝置的工作意圖。
20:加熱部
30:雷射照射部
40:控制指令輸入部
50:控制部

Claims (20)

  1. 一種電子部件的回流及返工裝置，其中，包括： 工作臺，用於配置基板，在上述基板安裝有作為回流或返工對象的電子部件； 加熱部，通過對包括上述電子部件的區域進行加熱來對設置於上述電子部件的電連接圖案進行加熱； 雷射照射部，通過向上述電子部件照射雷射來對設置於上述電子部件的電連接圖案進行加熱； 控制指令輸入部，用於接收作業控制指令；以及 控制部，根據通過上述控制指令輸入部接收的作業控制指令來使上述加熱部和上述雷射照射部進行工作，以使得上述電子部件向上述基板回流或使向上述基板回流的電子部件進行返工的方式進行控制。
  2. 如請求項1之電子部件的回流及返工裝置，其中，上述電子部件的電連接圖案通過從上述加熱部及上述雷射照射部傳遞的各自的熱量來單獨被加熱，由此減少用於回流或返工的加熱時間，在用於回流或返工的加熱過程中，防止作為雷射照射面的上述電子部件的表面的受損。
  3. 如請求項1之電子部件的回流及返工裝置，其中，在上述作業控制指令為依次工作模式的情況下，上述控制部以使上述加熱部和上述雷射照射部依次進行工作的方式進行控制。
  4. 如請求項1所述的電子部件的回流及返工裝置，其中，在上述作業控制指令為同時工作模式的情況下，上述控制部以使上述加熱部和上述雷射照射部同時進行工作的方式進行控制。
  5. 如請求項1之電子部件的回流及返工裝置，其中，在上述作業控制指令為重疊工作模式的情況下，上述控制部以使上述加熱部和上述雷射照射部在至少一部分區域重疊工作的方式進行控制。
  6. 如請求項1之電子部件的回流及返工裝置，其中，上述加熱部以空氣對流加熱方式或光輻射加熱方式對包括上述電子部件的區域進行加熱。
  7. 如請求項6之電子部件的回流及返工裝置，其中，上述加熱部通過向包括上述電子部件的區域供給熱風來對包括上述電子部件的區域進行加熱。
  8. 如請求項6之電子部件的回流及返工裝置，其中，上述加熱部向包括上述電子部件的區域照射包括紫外線或紅外線中的一種以上的光來對包括上述電子部件的區域進行加熱。
  9. 如請求項1之電子部件的回流及返工裝置，其中，通過上述雷射照射部供給的光源為同時照射屬於雷射照射區域的所有地方的同時照射面光源。
  10. 如請求項1所述的電子部件的回流及返工裝置，其中，通過上述雷射照射部供給的光源為依次照射屬於雷射照射區域的多個個別地方的依次照射面光源。
  11. 如請求項1之電子部件的回流及返工裝置，其中，通過上述雷射照射部供給的光源為點光源，上述點光源通過高速鏡掃描來以上述雷射照射區域為基準獲取面光源照射效果。
  12. 如請求項1之電子部件的回流及返工裝置，其中，從上述雷射照射部照射的雷射光束中，所入射的雷射光束的光學功率部分性地透射作為去除對象的電子部件來對焊接部進行加熱而進行熔融，上述焊接部對上述基板和上述電子部件進行焊接。
  13. 如請求項1所述的電子部件的回流及返工裝置，其中，上述雷射照射部包括： 光束整形器，將從雷射振盪器產生並通過光纖維傳遞的紅外線雷射轉換為面光源形態； 光學透鏡模組，使在上述光束整形器轉換為面光源形態的紅外線雷射光束向作為去除對象的上述電子部件照射； 驅動裝置，以使上述紅外線雷射光束的面積與作為去除對象的上述電子部件的表面積相對應或小於上述電子部件的表面積的方式驅動上述光學透鏡模組；以及 控制裝置，對上述驅動裝置的工作進行控制。
  14. 如請求項1之電子部件的回流及返工裝置，其中，從上述雷射照射部照射的雷射光束具有能夠以相當的比率透射作為去除對象的上述電子部件的碳酸甲乙酯模具層和矽晶片的波長範圍。
  15. 如請求項14之電子部件的回流及返工裝置，其中，上述雷射光束具有800nm至1200nm的範圍、1400nm至1600nm的範圍、1800nm至2200nm的範圍及2500nm至3200nm的範圍中的一個波長範圍，上述電子部件的碳酸甲乙酯模具層具有1000μm以下的厚度。
  16. 如請求項14之電子部件的回流及返工裝置，其中，上述雷射照射部將焊接部的加熱溫度控制在220℃至260℃的範圍內，將作為去除對象的上述電子部件的表面溫度控制在300℃至350℃的範圍或以下，將雷射光束的照射時間控制在1毫秒以上且30秒以下。
  17. 如請求項14之電子部件的回流及返工裝置，其中，在基板為易受高溫影響的聚合物材料的情況下，上述雷射照射部將基板溫度控制在200℃範圍或以下，將雷射光束的照射時間控制在1毫秒以上且30秒以下。
  18. 如請求項1之電子部件的回流及返工裝置，其中， 還包括雷射光束阻隔用罩，上述雷射光束阻隔用罩設置於上述雷射照射部與作為去除對象的電子部件之間，以從上述雷射照射部照射的雷射光束無法透射作為去除對象的上述電子部件的方式進行阻隔， 上述雷射照射部照射具有包括在作為去除對象的上述電子部件的側面配線的引線區域為止在內的照射面積的雷射光束。
  19. 如請求項1之電子部件的回流及返工裝置，其中，還包括以各種角度和方向照射用於對附加於作為去除對象的電子部件與上述基板之間的焊接部的樹脂粘結劑進行分解的紫外線的紫外線照射部。
  20. 如請求項19之電子部件的回流及返工裝置，其中，上述紫外線照射部為生成紫外線雷射光束的紫外線雷射振盪器或生成高輸出紫外線光束的高輸出紫外線發光二極體模組。
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