TW202415480A - 雷射回焊裝置 - Google Patents

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野村哲平
吉元宏充
陳之文
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日商迪思科股份有限公司
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Abstract

[課題]提供一種可以抑制由接合時產生之煙氣所造成之不良影響的雷射回焊裝置。 [解決手段]一種雷射回焊裝置1，具備：保持工作台10；雷射光束照射單元20，對已保持在保持工作台10之板狀物照射雷射光束21；移動單元60，使保持工作台10與雷射光束照射單元20相對地移動；及控制單元90， 前述雷射回焊裝置1更具備：排煙單元30，在包含雷射光束21的被照射區域之預定的區域形成負壓，且將因為雷射光束21的照射而從板狀物產生之煙排出， 於一面具有凸塊之半導體晶片是搭載在於上表面形成有和凸塊對應之電極的基板，且對凸塊已隔著助焊劑而載置在電極之板狀物，從半導體晶片的另一面側照射雷射光束，來對凸塊進行回焊而使其熔接於基板的電極。

Description

雷射回焊裝置
本發明是有關於一種雷射回焊裝置。
在半導體器件的製造步驟中，於將晶片與外部端子電連接的其中一個方法，有將助焊劑塗布在封裝基板上，並將晶片的電極與封裝基板上的電極設成面對面並隔著凸塊來連接之倒裝晶片(flip chip)組裝方式。
一般而言，在倒裝晶片組裝中，可採用：對基板整體進行加熱來接合之大量回焊(Mass Reflow)製程、或是藉由對各晶片進行加熱並加壓來接合之TCB(Thermo-Compression Bonding，熱壓接)製程等。然而，大量回焊製程會因為對基板整體進行加熱之作法所造成之熱應力而成為課題，TCB製程則是在焊接頭冷卻上較耗費時間等生產性變差之情形已成為課題。
作為對如上述之製程具有優越性之製程，已提出有一種藉由雷射照射將晶片連接於基板上的電極之雷射回焊製程(參照專利文獻1、2)。在雷射回焊製程中具有以下優點，因為不會對基板整體施加熱，所以可以減低熱應力，又，可藉由對複數個晶片照射雷射光束而獲得比TCB製程更高之生產性。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2008-177240號公報 專利文獻2：日本特開2021-102217號公報
發明欲解決之課題
然而，在雷射回焊製程中，會因為在接合時所使用之助焊劑被加熱而產生煙氣(Fume，煙)，因此會有以下可能性：煙氣附著、堆積於所使用之光學零件，而導致透鏡破損或光學性能降低。又，也有因為所產生之煙氣，而不小心污染設置有雷射回焊裝置之無塵室之可能性。
本發明是有鑒於所述之問題點而作成的發明，其目的在於提供一種可以抑制由接合時產生之煙氣所造成之不良影響的雷射回焊裝置。 用以解決課題之手段
為了解決上述之課題並達成目的，本發明之雷射回焊裝置的特徵在於：具備：保持工作台，保持板狀物；雷射光束照射單元，對已保持在該保持工作台之板狀物照射雷射光束；移動單元，使已保持在該保持工作台之板狀物與該雷射光束照射單元相對地移動；及控制單元，控制各構成要素， 前述雷射回焊裝置更具備：排煙單元，在包含該雷射光束的被照射區域之預定的區域形成負壓，且將因為該雷射光束的照射而從該板狀物產生之煙排出， 於一面具有凸塊之半導體晶片是搭載在於上表面形成有和該凸塊對應之電極的基板，且對該凸塊已隔著助焊劑而載置在該電極之板狀物，從該半導體晶片的另一面側照射雷射光束，來對包含於該雷射光束的被照射範圍之該凸塊進行回焊而使其熔接於該基板的該電極。
又，在本發明之雷射回焊裝置中，亦可為：該排煙單元包含：罩蓋構件，界定出在將已保持在該保持工作台之板狀物定位在該雷射光束的被照射區域之狀態下，讓該保持工作台包含在內之區域；雷射光束通過部，形成於該罩蓋構件，且容許要照射於已保持在該保持工作台之板狀物的該雷射光束的通過；及排氣導管，從被該罩蓋構件所界定出之該區域連通到吸引源，而從該區域排氣。
又，在本發明之雷射回焊裝置中，亦可為：該罩蓋構件更包含板狀物用開口部，前述板狀物用開口部容許該板狀物的搬入以及搬出之時的該板狀物的通過。
又，在本發明之雷射回焊裝置中，亦可為：該排煙單元更包含可開閉該板狀物用開口部之閘門(shutter)， 該控制單元是執行以下控制： 在將該板狀物往該罩蓋構件的內部搬入時、以及從該罩蓋構件的內部搬出時，將該閘門設成開啟狀態； 在已將該板狀物定位在該罩蓋構件的內部之狀態下，將該閘門維持在關閉狀態。
又，在本發明之雷射回焊裝置中，亦可為：該雷射光束通過部是藉由可讓該雷射光束穿透之波長的素材來形成。
又，在本發明之雷射回焊裝置中，亦可為：該雷射光束照射單元包含：雷射光源，射出雷射光束；及空間光調變器，將已從該雷射光源射出之雷射光束因應於相位圖案來調變並射出。 發明效果
本發明可以抑制由接合時產生之煙氣所造成之不良影響。
用以實施發明之形態
針對用於實施本發明之形態(實施形態)，一面參照圖式一面詳細地說明。本發明並非因以下的實施形態所記載之內容而受到限定之發明。又，在以下所記載之構成要素中，包含所屬技術領域中具有通常知識者可以容易地設想得到的構成要素、實質上相同的構成要素。此外，以下所記載之構成是可合宜組合的。又，只要在不脫離本發明之要旨的範圍內，可進行構成的各種省略、置換或變更。
[實施形態] 依據圖式來說明本發明的實施形態之雷射回焊裝置1。圖1是顯示實施形態之雷射回焊裝置1之構成例的立體圖。圖2是顯示圖1所示之雷射回焊裝置1的加工對象即板狀物100之一例的立體圖。圖3是圖2所示之板狀物100的主要部分剖面圖。圖4是顯示正在照射雷射光束21之狀態的板狀物100的主要部分剖面圖。圖5是顯示圖1所示之雷射光束照射單元20之構成例的概略圖。圖6是顯示圖1所示之排煙單元30之構成例的剖面圖。
實施形態之雷射回焊裝置1是可藉由對已保持在保持工作台10之板狀物100的已載置在基板110上之半導體晶片120照射雷射光束21，來對凸塊130進行回焊而將半導體晶片120連接於基板110之裝置。
首先，使用圖2、圖3以及圖4，針對加工對象即板狀物100來說明。實施形態之板狀物100包含基板110、與具有凸塊130之半導體晶片120。
基板110在實施形態中為矩形狀。基板110可為例如PCB基板(印刷電路板，Printed Circuit Board)、或分割成晶片之前的器件晶圓等。在基板110的正面111(上表面)側配置有複數個半導體晶片120。在基板110的正面111側，形成有和半導體晶片120的凸塊130(參照圖3以及圖4)對應之電極。
半導體晶片120是在基板110的正面111側配置複數個。半導體晶片120於一面(正面121)具有1個以上的凸塊130。凸塊130是設置於半導體晶片120的正面121之突起狀的端子。半導體晶片120是在已讓具有凸塊130之正面121向下之狀態下，載置於已讓正面111側向上之基板110的正面111側。
此時，各個凸塊130是隔著助焊劑131而載置於基板110的電極。助焊劑131具有以下作用：去除基板110的電極以及凸塊130的表面的氧化物，並且抑制接合部的氧化，且使表面張力更降低。助焊劑131是藉由例如包含松脂等天然樹脂或合成樹脂之基材、溶劑、活性劑、觸變劑等所構成。助焊劑131會因為被加熱而產生煙氣31(參照圖6等)。
圖2、圖3以及圖4所示之板狀物100，是預定藉由以雷射光束21(參照圖4)對凸塊130進行回焊，來將半導體晶片120對基板110倒晶組裝之構成。亦即，首先，如圖3所示，於基板110的正面111(上表面)側，隔著助焊劑131以及凸塊130來配置複數個半導體晶片120。此時，半導體晶片120是凸塊130被配置在和基板110的電極對應之位置。
其次，如圖4所示，從半導體晶片120的和具有凸塊130之一面(正面121)為相反側的另一面(背面122)，來對半導體晶片120照射雷射光束21。此時，例如雷射光束21的被照射區域是對應於半導體晶片120的背面122整個面，且將雷射光束21對被照射區域照射1sec期間。半導體晶片120是因為助焊劑131以及凸塊130被加熱而熔解，而連接於基板110上的電極。
再者，亦可將雷射光束21對複數個半導體晶片120同時照射，亦可一個個地進行照射。又，板狀物100除了實施形態中的半導體晶片120隔著凸塊130而配置排列於基板110之構成以外，亦可為積層複數個半導體晶片120，且在各個半導體晶片120之間存在凸塊130之構成等。
其次，使用圖1、圖5以及圖6針對雷射回焊裝置1的具體的構成來說明。實施形態之雷射回焊裝置1具備保持工作台10、雷射光束照射單元20、排煙單元30、吸引源50、移動單元60、拍攝單元70、顯示單元80與控制單元90。再者，在以下的說明中，X軸方向是水平面上的一個方向。Y軸方向是在水平面上正交於X軸方向之方向。Z軸方向是正交於X軸方向以及Y軸方向之方向。
圖1所示之保持工作台10是以保持面11來保持板狀物100。保持面11是由多孔陶瓷等所形成之圓板形狀。保持面11在實施形態中是和水平方向平行之平面。保持面11例如透過真空吸引路徑而和真空吸引源連接。保持工作台10會吸引保持已載置在保持面11上之板狀物100。
保持工作台10藉由旋轉單元13而繞著和Z軸方向平行的軸心旋轉。旋轉單元13被X軸方向移動板14所支撐。旋轉單元13以及保持工作台10是透過X軸方向移動板14，而藉由移動單元60的X軸方向移動單元61在X軸方向上移動。旋轉單元13以及保持工作台10是透過X軸方向移動板14、X軸方向移動單元61以及Y軸方向移動板15，而被移動單元60的Y軸方向移動單元62在Y軸方向上移動。
雷射光束照射單元20是對已保持在保持工作台10之板狀物100照射雷射光束21之單元。如圖5所示，雷射光束照射單元20包含雷射光源22、均勻照射單元23、導光單元24、空間光調變器25與成像組件26。
雷射光源22會射出雷射光束21。雷射光源22包含例如光纖雷射、具有單一的雷射二極體(LD)之單一光源、或配置有複數個雷射二極體之多光源等。從雷射光源22射出之雷射光束21是對板狀物100(半導體晶片120)具有吸收性之波長的連續波(CW)。
均勻照射單元23配置於雷射光源22的後段。均勻照射單元23是用於藉由從均勻照射單元23所射出之雷射光束21，來形成對後述之空間光調變器25的均勻照射面之單元。在此均勻照射面上，雷射光束21的功率密度會成為均勻的密度。
均勻照射單元23特別宜在雷射光源22為多光源的情況下設置。即使在單一光源的情況下，均勻照射單元23仍宜為了在光源呈高斯分布的情況下，使其成為完全的頂帽(top hat)型分布而設置，又，即使在光源呈頂帽型分布的情況下，也宜為了使其成為更完全的頂帽型分布而設置。
作為均勻照射單元23，可以利用例如藉由準直透鏡與非球面透鏡的組合來形成均勻照射面之構成、藉由準直透鏡、DOE(Diffractive Optical Element，繞射光學元件)以及聚光透鏡的組合來形成均勻照射面之構成、藉由棒狀透鏡(rod lens)(由玻璃所構成之筒狀構件)或光導管(light pipe)(被鏡子所包圍之中空的筒狀構件，也稱為均質化棒)與導光單元24(中繼透鏡或光纖)的組合來形成均勻照射面之構成、藉由準直透鏡、第一透鏡陣列以及第二透鏡陣列(將複數個棒狀透鏡捆束而形成為陣列狀之構成、或對透鏡以形成陣列狀的方式進行面加工之構成)與聚光透鏡的組合來形成均勻照射面之構成等。
導光單元24是用於將藉由均勻照射單元23所形成之均勻照射面之光轉印至空間光調變器25之單元。再者，在雷射光束照射單元20不包含均勻照射單元23的情況下，導光單元24是將直接來自雷射光源22之光轉印至空間光調變器25。導光單元24是藉由例如光纖或中繼透鏡(組合透鏡)所構成。
空間光調變器25配設在雷射光源22與成像組件26之間。空間光調變器25包含空間光調變元件，並因應於所要顯示之相位圖案，來將從雷射光源22所射出之雷射光束21調變並射出。空間光調變器25是藉由控制所射出之雷射光束21的空間密度分布，來調變雷射光束21之被稱為所謂的SLM(Spatial Light Modulator)之調變器。
空間光調變器25會藉由變更所要顯示之相位圖案，來變更對板狀物100照射雷射光束21時的板狀物100的被照射範圍的形狀。可以利用例如習知的反射型液晶LCOS(液晶覆矽，Liquid-Crystal on Silicon)、穿透型液晶LCP(液晶面板，Liquid Crystal Panel)、Deformable Mirror(可形變反射鏡)、DMD(數位微鏡器件，Digital Micro-mirror Device)等之習知的SLM器件，來作為空間光調變器25。實施形態之空間光調變器25是LCOS。
成像組件26將所入射之雷射光束21成像於板狀物100的被照射面。實施形態之雷射光束照射單元20藉由成像組件26，將雷射光束21成像在保持工作台10上的板狀物100中的和半導體晶片120的背面122對應之區域。再者，在雷射光束照射單元20中，亦可設成對複數個半導體晶片120同時照射。實施形態之成像組件26包含成像系統27、放大成像透鏡28與遠心透鏡(telecentric lens)29。
成像系統27是以單一的透鏡、或由組合透鏡所構成之成像透鏡所構成，在圖5所示之一例中，是依序配置雙凸透鏡與雙凹透鏡來構成。再者，在根據空間光調變元件而使空間光調變器25也兼具成像系統27(成像透鏡)的功能之情況下，成像系統27亦可被省略。
放大成像透鏡28是將以成像系統27所成像之影像(共軛影像)放大且成像於板狀物100的被照射面之構成。再者，放大成像透鏡28亦可被省略。
遠心透鏡29是用於使雷射光束21相對於板狀物100的被照射面垂直地入射，亦即和光軸平行地入射之構成。再者，亦可將成像系統27構成為遠心透鏡29，又，亦可設成省略遠心透鏡29來構成光學系統。
圖1以及圖6所示之排煙單元30是在包含雷射光束21的被照射區域之預定的區域33形成負壓，來將因雷射光束21的照射而從板狀物100產生之煙氣31(煙)排出之單元。如圖6所示，排煙單元30包含罩蓋構件32、雷射光束通過部34與排氣導管40。
罩蓋構件32界定出在已將保持在保持工作台10之板狀物100定位在雷射光束21的被照射區域的狀態下，讓保持工作台10包含在內之區域33。實施形態的罩蓋構件32是具有覆蓋保持工作台10的上方之頂板部、與覆蓋側邊之側壁部的箱形狀。區域33是上方以及側邊被罩蓋構件32所覆蓋，且下方被Y軸方向移動板15所覆蓋，藉此形成為相對於罩蓋構件32的外部為封閉之構造。
如圖1所示，實施形態之罩蓋構件32是設置在Y軸方向移動板15上。罩蓋構件32在內部配置有X軸方向移動單元61、X軸方向移動板14以及保持工作台10。亦即，實施形態的罩蓋構件32可藉由Y軸方向移動單元62而和Y軸方向移動板15一起朝Y軸方向移動。又，在實施形態中，保持工作台10可藉由X軸方向移動單元61而和X軸方向移動板14一起在罩蓋構件32的內部朝X軸方向移動。
圖6所示之雷射光束通過部34形成在雷射光束照射單元20的照射口與保持工作台10上的板狀物100的加工點之間的罩蓋構件32的頂板部。雷射光束通過部34是在對已保持在保持工作台10之板狀物100照射雷射光束21時，罩蓋構件32的供雷射光束21從外部通過到內部的區域33之部分。雷射光束通過部34亦可為例如比形成於罩蓋構件32的頂板部之雷射光束21的光束形狀更大的開口，亦可具有由可讓雷射光束21穿透之波長的素材來將開口堵塞之窗。
排氣導管40包含連接由罩蓋構件32所界定出之區域33與吸引源50之空氣的流路。區域33透過排氣導管40而和吸引源50連通。排氣導管40是藉由吸引源50會讓負壓作用，而從區域33進行排氣。
排煙單元30亦可在罩蓋構件32與排氣導管40的交界部即區域33之排氣口具備有如圖6的排氣風扇41。又，亦可例如在區域33的和排氣導管40為相反之側的罩蓋構件32的側壁部設置有吸氣口。藉此，因為可形成從吸氣口朝向排氣導管40之空氣的流動，所以可促進區域33內之煙氣31往排氣導管40之排出，而可有效率地進行排煙。
圖1以及圖6所示之吸引源50連通於排氣導管40的下游側。吸引源50是藉由使負壓作用，而透過排氣導管40將區域33內設成負壓。藉此，煙氣31會從區域33往排氣導管40排氣。
圖1所示之移動單元60是使保持工作台10與雷射光束照射單元20的成像點相對地移動之單元。移動單元60包含X軸方向移動單元61、Y軸方向移動單元62與Z軸方向移動單元63。
X軸方向移動單元61是使保持工作台10與雷射光束照射單元20的成像點在X軸方向上相對地移動之單元。在實施形態中，X軸方向移動單元61使保持工作台10在X軸方向上移動。在實施形態中，X軸方向移動單元61是設置在雷射回焊裝置1的裝置本體2上。
X軸方向移動單元61是將X軸方向移動板14支撐成在X軸方向上移動自如。在實施形態中，X軸方向移動單元61包含習知的滾珠螺桿、習知的脈衝馬達與習知的導軌。滾珠螺桿設置成繞著軸心旋轉自如。脈衝馬達使滾珠螺桿繞著軸心旋轉。導軌將X軸方向移動板14支撐成在X軸方向上移動自如。導軌是固定在Y軸方向移動板15來設置。
Y軸方向移動單元62是使保持工作台10與雷射光束照射單元20的成像點在Y軸方向上相對地移動之單元。在實施形態中，Y軸方向移動單元62使保持工作台10在Y軸方向上移動。在實施形態中，Y軸方向移動單元62是設置在雷射回焊裝置1的裝置本體2上。
Y軸方向移動單元62將Y軸方向移動板15支撐成在Y軸方向上移動自如。在實施形態中，Y軸方向移動單元62包含習知的滾珠螺桿、習知的脈衝馬達與習知的導軌。滾珠螺桿設置成繞著軸心旋轉自如。脈衝馬達使滾珠螺桿繞著軸心旋轉。導軌將Y軸方向移動板15支撐成在Y軸方向上移動自如。導軌是固定在裝置本體2來設置。
Z軸方向移動單元63是使藉由圖5所示之成像組件26所成像之雷射光束21的成像點在光軸方向上移動之單元。光軸方向是和保持工作台10的保持面11正交之方向即Z軸方向。Z軸方向移動單元63使保持工作台10與雷射光束照射單元20的至少成像組件26在Z軸方向上相對地移動。在實施形態中，Z軸方向移動單元63是設置在雷射回焊裝置1的自裝置本體2豎立設置之柱3上。
Z軸方向移動單元63在雷射光束照射單元20當中，至少將成像組件26支撐成在Z軸方向上移動自如。在實施形態中，Z軸方向移動單元63包含習知的滾珠螺桿、習知的脈衝馬達與習知的導軌。滾珠螺桿設置成繞著軸心旋轉自如。脈衝馬達使滾珠螺桿繞著軸心旋轉。導軌將雷射光束照射單元20支撐成在Z軸方向上移動自如。導軌是固定在柱3上來設置。
拍攝單元70對已保持在保持工作台10的保持面11之板狀物100進行拍攝。拍攝單元70包含對已保持在保持面11之板狀物100進行拍攝之CCD(電荷耦合器件，Charge Coupled Device)相機或紅外線相機。拍攝單元70是例如以相鄰於雷射光束照射單元20的成像組件26(參照圖5)的方式固定。拍攝單元70是拍攝板狀物100，並將所得到之拍攝圖像輸出至控制單元90。
顯示單元80是藉由液晶顯示裝置等所構成之顯示部。顯示單元80可使例如加工條件的設定畫面、拍攝單元70所拍攝到之拍攝圖像、加工動作的狀態等顯示於顯示面。在顯示單元80的顯示面包含觸控面板的情況下，顯示單元80亦可包含輸入部。輸入部可受理操作人員登錄加工內容資訊等之各種操作。輸入部亦可為鍵盤等的外部輸入裝置。顯示單元80可藉由來自輸入部等的操作而切換顯示於顯示面之資訊或圖像。顯示單元80亦可包含通報裝置。通報裝置會發出聲音以及光的至少一者來向雷射回焊裝置1的操作人員通報事先規定之通報資訊。通報裝置亦可為揚聲器或發光裝置等之外部通報裝置。
控制單元90會分別控制雷射回焊裝置1的上述之各構成要素，並使雷射回焊裝置1執行對板狀物100之加工動作等。控制單元90會控制雷射光束照射單元20、吸引源50、移動單元60、拍攝單元70以及顯示單元80。控制單元90是包含作為運算組件之運算處理裝置、作為記憶組件之記憶裝置、與作為通訊組件之輸入輸出介面裝置之電腦。運算處理裝置包含例如CPU(中央處理單元，Central Processing Unit)等之微處理器。記憶裝置具有ROM(唯讀記憶體，Read Only Memory)或RAM(隨機存取記憶體，Random Access Memory)等之記憶體。運算處理裝置依據已保存於記憶裝置之預定的程式來進行各種運算。運算處理裝置依照運算結果，透過輸入輸出介面裝置將各種控制訊號輸出至上述之各構成要素，來進行雷射回焊裝置1之控制。
控制單元90例如為了對已保持在保持工作台10之加工前的板狀物100與雷射光束21的成像點進行對位，而執行驅動移動單元60之控制。控制單元90可例如執行驅動排氣風扇41以及吸引源50之控制，而在區域33形成負壓，並且在區域33內形成朝向排氣導管40之空氣流動。控制單元90會例如依據加工條件，來執行驅動雷射光束照射單元20以及移動單元60之控制。藉此，如圖4所示，可藉由對板狀物100照射雷射光束21，而將凸塊130對基板110回焊，並將半導體晶片120對基板110倒晶組裝。
[第1變形例] 其次，說明第1變形例之排煙單元30-1。圖7是第1變形例之排煙單元30-1的立體圖。有關於第1變形例之排煙單元30-1，針對和實施形態的排煙單元30相同或實質上相同的構成，會附上相同的符號並省略說明。
第1變形例之排煙單元30-1和實施形態之排煙單元30相比較，在以下之點不同：保持工作台10可朝罩蓋構件32-1的內外移動。亦即，實施形態之排煙單元30的罩蓋構件32是將保持工作台10之相對於罩蓋構件32的可移動的範圍全部覆蓋之構成，但第1變形例之罩蓋構件32-1是覆蓋位於照射雷射光束21之加工位置的保持工作台10(位於圖7的中央所示之位置的保持工作台10)，而不覆蓋位於搬入搬出位置的保持工作台10(位於圖7的左右所示之位置的保持工作台10)。
罩蓋構件32-1包含板狀物用開口部35、36。板狀物用開口部35、36是容許在罩蓋構件32-1的內部與外部之間搬入以及搬出之板狀物100的通過之開口。第1變形例之板狀物用開口部35形成於罩蓋構件32-1的1個側壁部，且容許板狀物100以及保持有板狀物100之保持工作台10的通過。板狀物用開口部36是例如形成在和形成有板狀物用開口部35之側壁部相向之側壁部。
保持有板狀物100之保持工作台10是通過板狀物用開口部35，來搬入到罩蓋構件32-1的內部的區域33。在已將保持有板狀物100之保持工作台10定位在罩蓋構件32-1的內部的狀態下，可藉由如圖4所示地對板狀物100照射雷射光束21，而將凸塊130對基板110回焊，並將半導體晶片120對基板110倒晶組裝。
此時，所產生之煙氣31會因為吸引源50對區域33形成負壓，而通過排氣風扇41以及排氣導管40，從罩蓋構件32-1的內部的區域33被排氣。在結束雷射光束21的照射後，保持有板狀物100之保持工作台10會通過板狀物用開口部36被搬出到罩蓋構件32-1的外部。
[第2變形例] 其次，說明第2變形例之排煙單元30-2。圖8是第2變形例之排煙單元30-2的立體圖。圖9是顯示圖8所示之排煙單元30-2的閘門37、38已關閉之狀態的立體圖。有關於第2變形例之排煙單元30-2，針對和第1變形例之排煙單元30-1相同或實質上相同的構成，會附上相同的符號並省略說明。
第2變形例之排煙單元30-2和第1變形例之排煙單元30-1相比較，在以下之點不同：更包含閘門37、38。閘門37是以可將板狀物用開口部35開閉的方式設置。閘門38是以可將板狀物用開口部36開閉的方式設置。
在將保持板狀物100之保持工作台10往罩蓋構件32-1的內部的區域33搬入時(圖8所示之左側的保持工作台10以及板狀物100的位置)，控制單元90(參照圖1)會執行將閘門37設成開啟狀態之控制。保持有板狀物100之保持工作台10是通過板狀物用開口部35，來搬入到罩蓋構件32-1的內部的區域33。
在保持工作台10已被定位在罩蓋構件32-1的內部的區域33的狀態下(圖8所示之中央的保持工作台10以及板狀物100的位置)，控制單元90會執行將閘門37、38維持在關閉狀態之控制。其次，控制單元90會驅動吸引源50，而在區域33形成負壓。在已將保持工作台10定位在罩蓋構件32-1的內部的狀態下，如圖4所示，可藉由對板狀物100照射雷射光束21，而將凸塊130對基板110回焊，並將半導體晶片120對基板110倒晶組裝。
可以藉由控制單元90的控制，來讓閘門37、38維持關閉狀態，藉此，可以抑制在雷射光束21照射時產生之煙氣31從板狀物用開口部35、36洩漏。在結束雷射光束21的照射，且煙氣31已充分地被排氣之後，控制單元90接著使吸引源50停止。
在將保持工作台10從罩蓋構件32-1的內部搬出時(圖8所示之右側的保持工作台10以及板狀物100的位置)，控制單元90會執行將閘門38設成開啟狀態之控制。保持有板狀物100之保持工作台10是通過板狀物用開口部36，而被搬出到罩蓋構件32-1的外部。
[第3變形例] 其次，說明第3變形例之排煙單元30-3。圖10是顯示在第3變形例之排煙單元30-3中搬入板狀物100之動作的剖面圖。圖11是顯示已將板狀物100搬入圖10所示之排煙單元30-3後之狀態的剖面圖。有關於第3變形例之排煙單元30-3，針對和實施形態之排煙單元30以及第2變形例之排煙單元30-2相同或實質上相同的構成，會附上相同的符號並省略說明。
第3變形例之排煙單元30-3，和實施形態之排煙單元30同樣，罩蓋構件32是將保持工作台10-3之相對於罩蓋構件32的可移動的範圍全部覆蓋之構成。板狀物100是在從排煙單元30-3的外部搬入到內部後，保持在保持工作台10。又，第3變形例之排煙單元30-3在罩蓋構件32具有和第2變形例中的排煙單元30-2的板狀物用開口部35、36同樣地形成之板狀物用開口部35-3(另一個為未圖示)。板狀物用開口部35-3(另一個為未圖示)是用於僅供板狀物100搬入以及搬出之開口部。在板狀物用開口部35-3，設有和第2變形例同樣之閘門37。再者，在圖10以及圖11中，省略了供板狀物100搬出之板狀物用開口部以及閘門38的描繪。
又，第3變形例之排煙單元30-3為：移動單元60-3更包含搬送板狀物100之板狀物搬送單元64。板狀物搬送單元64亦可包含例如支撐並搬送板狀物100的下表面之複數個輸送機。板狀物搬送單元64可將板狀物100從罩蓋構件32的外部搬送到內部的保持工作台10-3上。又，板狀物搬送單元64可將板狀物100從保持工作台10-3上搬送到罩蓋構件32的外部。
再者，第3變形例之排煙單元30-3為：保持工作台10-3可朝上下升降。在保持工作台10-3位於已下降到最下面之位置的狀態下，保持工作台10-3的保持面11會位於比被板狀物搬送單元64搬送之板狀物100的下表面更下方。又，在保持工作台10-3位於已上升到最上面之位置的狀態下，保持工作台10-3的保持面11會位於比被板狀物搬送單元64搬送之板狀物100的下表面更上方。在如第3變形例所示，為保持工作台10-3可朝上下升降的情況下，亦可不藉由Z軸方向移動單元63來調整雷射光束照射單元20的成像組件26(成像點)，而是藉由保持工作台10-3的升降來調整。
如圖10所示，在將板狀物100往設置在罩蓋構件32的內部的區域33之保持工作台10-3上搬入時，控制單元90(參照圖1)會執行將閘門37設成開啟狀態之控制。控制單元90接著會驅動板狀物搬送單元64。加工前的板狀物100可藉由板狀物搬送單元64，通過板狀物用開口部35-3來搬入到罩蓋構件32的內部的區域33。當將板狀物100搬送到保持工作台10-3上時，控制單元90會接著執行使保持工作台10-3上升之控制。當保持工作台10-3朝圖11所示之箭頭的方向上升時，板狀物100的下表面會被載置到保持工作台10-3的保持面11。
在板狀物100已被定位到罩蓋構件32的內部的區域33的狀態下，控制單元90會執行將閘門37、38(閘門38請參照圖8以及圖9)維持在關閉狀態之控制。其次，控制單元90會驅動吸引源50，而在區域33形成負壓。在已將板狀物100定位在罩蓋構件32的內部之保持工作台10-3上之狀態下，如圖4所示，可藉由對板狀物100照射雷射光束21，來將凸塊130對基板110回焊，並將半導體晶片120對基板110倒晶組裝。
可以藉由控制單元90的控制，來讓閘門37、38(閘門38請參照圖8以及圖9)維持關閉狀態，藉此，可以抑制在雷射光束21照射時產生之煙氣31從板狀物用開口部35-3(另一者為未圖示)洩漏。在結束雷射光束21的照射，且煙氣31已充分地被排氣之後，控制單元90接著使吸引源50停止。
在要將板狀物100從罩蓋構件32的內部搬出時，控制單元90會執行將閘門38設為開啟狀態之控制。板狀物100可藉由板狀物搬送單元64，通過板狀物用開口部(未圖示)來搬出到罩蓋構件32的外部。
[第4變形例] 其次，說明第4變形例之排煙單元30-4。圖12是第4變形例之排煙單元30-4的剖面圖。圖13是從其他的方向觀看圖12所示之排煙單元30-4的剖面圖。圖14是顯示從圖13所示之排煙單元30-4搬出板狀物100之狀態的剖面圖。有關於第4變形例之排煙單元30-4，針對和實施形態之排煙單元30以及第3變形例之排煙單元30-3相同或實質上相同的構成，會附上相同的符號並省略說明。
第4變形例之排煙單元30-4，和實施形態的排煙單元30相比較，在以下之點不同：包含罩蓋構件32-4以及空氣噴射口39，來取代罩蓋構件32。又，和第3變形例同樣，移動單元60-3更包含板狀物搬送單元64，前述板狀物搬送單元64將板狀物100搬送到罩蓋構件32的內外。又，和第3變形例同樣地，保持工作台10-3可朝上下升降。
罩蓋構件32-4是具有覆蓋比保持工作台10-3更上方的區域33的側邊之側壁部的箱形狀。如圖13所示，在板狀物100已保持在保持工作台10-3上，且保持工作台10-3位於上升到最上方之位置的狀態下，區域33是側邊被罩蓋構件32-4覆蓋，且下方被板狀物100覆蓋。再者，實施形態的罩蓋構件32-4雖然為不具有底之方形筒形狀，但只要具有可被板狀物100覆蓋之開口，亦可為具有底之形狀。
另一方面，如圖14所示，排煙單元30-4在保持工作台10-3位於下降到最下方之位置的狀態下，在罩蓋構件32-4的下端與板狀物搬送單元64的上表面之間具有間隙。板狀物100可通過此間隙，藉由板狀物搬送單元64來搬送到罩蓋構件32-4的內外。
空氣噴射口39是在罩蓋構件32-4的上端部設置成從其中1個側壁部朝向相向之側壁部噴射空氣。可藉由從空氣噴射口39所噴射之空氣的流動，形成覆蓋罩蓋構件32-4的上端部之氣簾。亦即，區域33可藉由從空氣噴射口39所噴射之空氣的流動所形成之氣簾來覆蓋上方。
在將板狀物100往設置在罩蓋構件32-4的內部的區域33之保持工作台10-3上搬入時，控制單元90(參照圖1)首先會執行使保持工作台10-3下降之控制。藉此，如圖14所示，可在罩蓋構件32-4的下端與板狀物搬送單元64的上表面之間形成間隙。
控制單元90接著會驅動板狀物搬送單元64。加工前的板狀物100可藉由板狀物搬送單元64通過間隙來搬入到罩蓋構件32-4的內部的區域33。當將板狀物100搬送到保持工作台10-3上時，控制單元90會接著執行使保持工作台10-3上升之控制。當保持工作台10-3上升時，板狀物100的下表面會被載置到保持工作台10-3的保持面11。又，藉此，如圖13所示，區域33的下方被板狀物100所覆蓋。
其次，控制單元90會執行從空氣噴射口39噴射空氣之控制。藉此，可形成覆蓋罩蓋構件32-4的上端部之氣簾，而覆蓋區域33的上方。其次，控制單元90會驅動吸引源50，而在區域33形成負壓。在已將板狀物100定位在罩蓋構件32-4的內部的保持工作台10-3上之狀態下，如圖4所示，對板狀物100照射雷射光束21，藉此可將凸塊130對基板110回焊，並將半導體晶片120對基板110倒晶組裝。
藉由以氣簾覆蓋區域33的上方，可以抑制雷射光束21照射時產生之煙氣31從罩蓋構件32-4的上端部洩漏。在結束雷射光束21的照射，且煙氣31已充分地被排氣之後，控制單元90接著使吸引源50停止。
在要將板狀物100從罩蓋構件32的內部搬出時，控制單元90會執行使保持工作台10-3下降之控制。藉此，可在罩蓋構件32-4的下端與板狀物搬送單元64的上表面之間形成間隙，並且將加工完畢之板狀物100載置到板狀物搬送單元64的上表面。控制單元90接著會驅動板狀物搬送單元64。板狀物100可藉由板狀物搬送單元64通過間隙來搬出到罩蓋構件32-4的外部。
如以上所說明，實施形態以及各變形例之雷射回焊裝置1可以藉由配置覆蓋由雷射光束21所形成之加工點的罩蓋構件32、32-1、32-4，且從此罩蓋構件32、32-1、32-4的內部的區域33排氣，而抑制加工時產生之煙氣31遍布到加工點以外的區域之情形。從而，發揮如下之效果：可以抑制由接合時產生之煙氣31造成之無塵室或光學零件的污染等的不良影響。
再者，本發明並非限定於上述實施形態以及變形例之發明。亦即，在不脫離本發明之要點的範圍內，可以進行各種變形來實施。例如，在實施形態中，成像組件26雖然包含和空間光調變器25分開地設置之成像系統27、放大成像透鏡28以及遠心透鏡29而構成，但成像組件26亦可為空間光調變器25所具有之成像功能。
又，亦可在雷射光束通過部34或板狀物用開口部35、36、板狀物用開口部35-3(還有一個為未圖示)形成如第4變形例的排煙單元30-4之氣簾，來抑制煙氣31之洩漏，亦可藉由控制罩蓋構件32、32-1、32-4內部的氣流，來抑制煙氣31之洩漏。
又，在上述各實施形態中，雖然是形成為在將板狀物100搬入罩蓋構件32、32-1、32-4後，驅動吸引源50，並在煙氣已充分地被排氣後，使吸引源50停止，但吸引源50的驅動停止之時間點並不限定於實施形態。亦即，較佳的是罩蓋構件32、32-1、32-4的內部為始終在排氣中，且吸引源50亦可在例如啟動雷射回焊裝置1之期間為始終在啟動中。又，吸引源50並不限定於為設置在雷射回焊裝置1本身之構成，亦可為設置在配備有雷射回焊裝置1之工廠設備等之構成。在此情況下，即使在雷射回焊裝置1未被啟動的狀態下，吸引源50亦可被驅動。
又，和吸引源50的驅動以及停止同樣，在第4變形例中形成氣簾之時間點，並不限定於板狀物100被搬入罩蓋構件32-4後。亦即，較佳的是始終形成有覆蓋罩蓋構件32-4的上端部之空氣，且控制單元90亦可控制成在雷射回焊裝置1為啟動中之期間，始終從空氣噴射口39噴射空氣。又，形成空氣之機構並不限定於設置在排煙單元30-4之構成，亦可為設置在配備有雷射回焊裝置1之工廠設備等之構成。在此情況下，即使在雷射回焊裝置1為未被啟動之狀態下，氣簾亦可始終在形成中。
1:雷射回焊裝置 2:裝置本體 3:柱 10,10-3:保持工作台 11:保持面 13:旋轉單元 14:X軸方向移動板 15:Y軸方向移動板 20:雷射光束照射單元 21:雷射光束 22:雷射光源 23:均勻照射單元 24:導光單元 25:空間光調變器 26:成像組件 27:成像系統 28:放大成像透鏡 29:遠心透鏡 30,30-1,30-2,30-3,30-4:排煙單元 31:煙氣(煙) 32,32-1,32-4:罩蓋構件 33:區域 34:雷射光束通過部 35,35-3,36:板狀物用開口部 37,38:閘門 39:空氣噴射口 40:排氣導管 41:排氣風扇 50:吸引源 60,60-3:移動單元 61:X軸方向移動單元 62:Y軸方向移動單元 63:Z軸方向移動單元 64:板狀物搬送單元 70:拍攝單元 80:顯示單元 90:控制單元 100:板狀物 110:基板 111:正面 112:背面 120:半導體晶片 121:正面(一面) 122:背面(另一面) 130:凸塊 131:助焊劑 X,Y,Z:方向
圖1是顯示實施形態之雷射回焊裝置之構成例的立體圖。 圖2是顯示圖1所示之雷射回焊裝置的加工對象即板狀物之一例的立體圖。 圖3是圖2所示之板狀物的主要部分剖面圖。 圖4是顯示正在照射雷射光束之狀態的板狀物的主要部分剖面圖。 圖5是顯示圖1所示之雷射光束照射單元之構成例的概略圖。 圖6是顯示圖1所示之排煙單元之構成例的剖面圖。 圖7是第1變形例之排煙單元的立體圖。 圖8是第2變形例之排煙單元的立體圖。 圖9是顯示圖8所示之排煙單元的閘門已關閉之狀態的立體圖。 圖10是顯示在第3變形例之排煙單元中搬入板狀物之動作的剖面圖。 圖11是顯示對圖10所示之排煙單元搬入板狀物後之狀態的剖面圖。 圖12是第4變形例之排煙單元的剖面圖。 圖13是從其他的方向觀看圖12所示之排煙單元的剖面圖。 圖14是顯示從圖13所示之排煙單元搬出板狀物之狀態的剖面圖。
1:雷射回焊裝置
2:裝置本體
3:柱
10:保持工作台
11:保持面
13:旋轉單元
14:X軸方向移動板
15:Y軸方向移動板
20:雷射光束照射單元
21:雷射光束
30:排煙單元
40:排氣導管
50:吸引源
60:移動單元
61:X軸方向移動單元
62:Y軸方向移動單元
63:Z軸方向移動單元
70:拍攝單元
80:顯示單元
90:控制單元
X,Y,Z:方向

Claims (6)

  1. 一種雷射回焊裝置，其特徵在於： 具備： 保持工作台，保持板狀物； 雷射光束照射單元，對已保持在該保持工作台之板狀物照射雷射光束； 移動單元，使已保持在該保持工作台之板狀物與該雷射光束照射單元相對地移動；及 控制單元，控制各構成要素， 前述雷射回焊裝置更具備： 排煙單元，在包含該雷射光束的被照射區域之預定的區域形成負壓，且將因為該雷射光束的照射而從該板狀物產生之煙排出， 將於一面具有凸塊之半導體晶片，搭載在於上表面形成有和該凸塊對應之電極的基板，且對該凸塊已隔著助焊劑而載置在該電極之板狀物，從該半導體晶片的另一面側照射雷射光束，來對包含於該雷射光束的被照射範圍之該凸塊進行回焊，而使其熔接於該基板的該電極。
  2. 如請求項1之雷射回焊裝置，其中該排煙單元包含： 罩蓋構件，界定出在將已保持在該保持工作台之板狀物定位在該雷射光束的被照射區域之狀態下，讓該保持工作台包含在內之區域； 雷射光束通過部，形成於該罩蓋構件，且容許要照射於已保持在該保持工作台之板狀物的該雷射光束的通過；及 排氣導管，從被該罩蓋構件所界定出之該區域連通到吸引源，而從該區域排氣。
  3. 如請求項2之雷射回焊裝置，其中該罩蓋構件更包含板狀物用開口部，前述板狀物用開口部容許該板狀物的搬入以及搬出之時的該板狀物的通過。
  4. 如請求項3之雷射回焊裝置，其中該排煙單元更包含可開閉該板狀物用開口部之閘門， 該控制單元是執行以下控制： 在將該板狀物往該罩蓋構件的內部搬入時、以及從該罩蓋構件的內部搬出時，將該閘門設成開啟狀態； 在已將該板狀物定位在該罩蓋構件的內部之狀態下，將該閘門維持在關閉狀態。
  5. 如請求項2至4中任一項之雷射回焊裝置，其中該雷射光束通過部是藉由可讓該雷射光束穿透之波長的素材來形成。
  6. 如請求項1至4中任一項之雷射回焊裝置，其中該雷射光束照射單元包含： 雷射光源，射出雷射光束；及 空間光調變器，將已從該雷射光源射出之雷射光束因應於相位圖案來調變並射出。
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