WO2017213465A1 - 릴-투-릴 레이저 리플로우 장치 및 방법 - Google Patents

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reel
laser beam
laser
solder
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김병록
조완기
최재준
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    • H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector

Definitions

  • the present invention relates to a reel-to-reel laser reflow apparatus and method.
  • a reflow process is performed to fix a semiconductor device to a substrate.
  • the mass reflow process involves placing a substrate on which a solder material is attached onto a conveyor belt and passing a heating section equipped with an infrared heater or a ceramic heater by the conveyor belt.
  • An infrared heater or a ceramic heater is installed above and below the conveyor belt, and attaches a semiconductor device to the substrate by applying heat to the solder material on the substrate.
  • the mass reflow process is not economical because it takes a minimum of a few minutes for the infrared heater or the ceramic heater to heat the solder material to bond the semiconductor device to the substrate.
  • a semiconductor device such as a passive device or an IC device, is attached to one substrate.
  • thermal deformation (expansion and damage) of the film substrate occurs, which makes it difficult for the IC device to be normally bonded to a predetermined position after the mass reflow process.
  • an air gap may occur between the bottom surface of the substrate and the top surface of the conveyor belt. Therefore, thermal deformation may occur in the substrate because part of the heat applied from the infrared heater remains trapped in the air gap.
  • Korean Unexamined Patent Publication No. 2012-0037543 discloses a reflow apparatus and method using a laser module.
  • a printed circuit board on which a solder ball is formed is preheated using an IR lamp, and the solder ball is melted by irradiating a laser square beam to the preheated substrate.
  • a semiconductor device such as a passive device, an IC device, etc. is attached to one substrate. The element is thermally shocked and a defect occurs.
  • Chinese Patent Laid-Open No. 101533482 discloses a method of bonding a chip using a laser. According to Chinese Patent Laid-Open No. 101533482, a cutting piece of an anisotropic conductive film is bonded to a recess of a substrate using a laser, and then a chip is loaded into a recess of the substrate, and then a chip and a substrate are bonded using a laser.
  • Chinese Patent Laid-Open No. 101533482 describes no method for adjusting the laser beam irradiation area.
  • US Patent Publication No. 2003-0084563 discloses a bonding apparatus comprising a loading reel and an unloading reel for conveying a workpiece.
  • U.S. Patent Publication No. 2003-0084563 also describes no method for adjusting the laser beam irradiation area.
  • the present invention is to provide a reel-to-reel laser reflow technology capable of bonding the irradiated device to the substrate by irradiating the substrate with a uniform laser beam.
  • the present invention provides a reel-to-reel laser reflow technology capable of adjusting the shape and size of the irradiation area of the laser beam uniformed according to the shape and position of the device to be irradiated.
  • a reel-to-reel laser reflow method comprises the steps of: a) transferring to one side while releasing the rolled substrate; b) forming a solder portion on the substrate; c) mounting the element to be irradiated on a solder portion formed on the substrate and mounting the non-irradiated element on the substrate; d) irradiating a laser square beam to the solder portion on which the element to be irradiated is attached to attach the element to the substrate to the substrate; e) inspecting the substrate structure produced through step d); And f) winding the substrate structure in the form of a roll.
  • Reel-to-reel laser reflow apparatus comprises a first reel for releasing the rolled substrate; A transfer unit for transferring the substrate released by the first reel; A second reel for controlling movement of the substrate; A solder forming part forming a solder part on the substrate; An element seating part for seating an element to be irradiated on the solder portion and for mounting an unirradiated element on the substrate; An optical unit for adjusting an irradiation area of the laser beam such that the uniform laser beam is irradiated only on the element to be irradiated seated on the solder part; An inspection unit for inspecting a substrate structure having the element to be irradiated on the solder unit by the optical unit; And a third reel wound around the substrate structure having passed through the inspection unit in a roll form.
  • the reel-to-reel laser reflow process of the present invention can easily adjust the shape and size of the irradiation area of the laser beam according to the shape and position of the element to be irradiated.
  • reel-to-reel laser reflow process of the present invention can be attached to a substrate by irradiating a laser beam toward the element to be irradiated for a time of 1 to 2 seconds. The process time is shortened.
  • FIG. 1 is a flowchart of a reel-to-reel laser reflow method according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is an exemplary view showing the overall process flow of the reel-to-reel laser reflow method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is an exemplary view showing a main configuration in which the substrate on which the irradiation target element and the non-irradiation element are seated is brought into close contact with the transfer member.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a step of attaching a device to be irradiated onto a substrate.
  • FIG. 5 is an exemplary view showing a main configuration of attaching a device to be irradiated to a substrate.
  • 6 and 7 are exemplary views illustrating a first cylindrical lens and a second cylindrical lens.
  • the reel-to-reel laser reflow method includes a step (S110) for releasing the rolled substrate wound to one side.
  • the substrate 210 may be provided with a flexible printed circuit board (FPCB) in a roll form.
  • the thickness of the substrate 210 may be 0.03 mm to 0.15 mm.
  • the first reel 220a releases the substrate 210, and the substrate 210 released by the first reel 220a is transferred to the third reel 220c.
  • the reel-to-reel laser reflow method includes forming a solder S on the substrate 210 (S120).
  • the solder part S includes solder balls, solder pastes, and the like.
  • S120 may be implemented by screen printing solder paste on the substrate 210. Screen printing may be performed on the substrate 210 in the section B1 of FIG. 2.
  • a reel-to-reel laser reflow method allows a device to be irradiated to be seated on a solder portion S, and a device to be irradiated to a non-irradiated device 212 on a substrate.
  • Step S140 is included.
  • the irradiation target device 211 refers to a semiconductor device to which a laser beam is to be attached to the substrate 210.
  • the irradiation target device 211 may include a passive device.
  • the non-irradiation target device 212 may cause thermal deformation by a laser beam, and may refer to a semiconductor device attached to the substrate 210 by a separate device.
  • the non-irradiation target device 212 may include an IC device.
  • IC devices include a touch IC and a driver IC.
  • the irradiated element 211 and the non-irradiated element 212 may be mounted on the substrate 210 by an element mounting part (not shown) in the section B2 of FIG. 2.
  • the reel-to-reel laser reflow method according to the present invention is to contact the lower surface of the substrate 210 and the upper surface of the transfer member 231 for transporting the substrate 210 before or after step S140.
  • Step S130 may be further included.
  • an air gap may exist between the bottom surface of the substrate 210 and the top surface of the carrier 231.
  • the second reel 220b illustrated in FIGS. 3 and 5 is installed at both sides of the transfer member 231 in the section B3 of FIG. 2 and used to control the movement of the substrate 210.
  • the second reel 220b may be linked with the transfer module 232 to be described later to move or stop the substrate 210 so that the laser beam sequentially irradiates the irradiation target element 211.
  • the second reel 220b may be implemented to move in conjunction with the first reel 220a and the third reel 220c. Since the substrate 210 is pressed by the second reels 220b on both sides of the conveying member 231, the substrate 210 and the conveying member 231 are not completely in contact with each other, and the substrate 210 and the conveying member 231 are not.
  • Air gaps may occur between).
  • the laser beam is irradiated onto the solder portion S, some of the energy of the laser beam that has passed through the substrate 210 does not completely pass through the substrate 210 and remains in the air gap.
  • the substrate 210 may be thermally deformed by residual energy.
  • the substrate 210 may be transferred to the irradiation position of the laser beam by the transfer unit 230 while being in close contact with the transfer body 231.
  • the transfer unit 230 provides a transfer module for providing power to the transfer body 231 on which the substrate 210 may be seated and the second reel 220b to move the substrate 210 to one side. And 232.
  • the transfer member 231 may refer to a main body of the transfer unit 230 on which the substrate 210 is mounted, and transfers the substrate 210 to the irradiation position of the laser beam.
  • the transfer unit 230 may further include a vacuum module 233 that provides a vacuum pressure to bring the lower surface of the substrate 210 into close contact with the upper surface of the transfer body 231.
  • the vacuum module 233 may be connected to the transfer body 231 to provide a vacuum pressure so that the bottom surface of the substrate 210 may be in close contact with the transfer body 231.
  • the conveying member 231 may be implemented as a porous vacuum chuck made of a ceramic material.
  • the conveying member 231 made of a porous vacuum chuck has a plurality of microcracks, when the inside of the conveying member 231 is in a vacuum state by the vacuum module 233, the air on the upper surface of the conveying member 231. May move downward through the inside of the conveying member 231.
  • the substrate 210 may be in close contact with the upper surface of the carrier 231 by the flow of air.
  • the substrate 210 may be deformed, such as warpage, during the manufacturing process. Therefore, when the substrate 210 is seated on the conveyer 231, a part of the lower surface of the substrate 210 on which deformation has occurred may not be completely in contact with the conveyer 231.
  • the pressure contact portion 240 may be installed such that the substrate 210 is in close contact with the transfer member 231.
  • the pressure contact part 240 includes a pressure rod 241 and a pressure control module 242.
  • the pressure rod 241 may be installed in one or more on the upper portion of the conveying member 231, the pressure rod 241 may be formed in a column shape extending up and down. The shape of the pressure rod 241 is not limited to one embodiment.
  • the pressure control module 242 may move the pressure rod 241 in a horizontal direction so that the pressure rod 241 is positioned above the portion where the substrate 210 and the transfer member 231 are not in close contact.
  • the pressure control module 242 is connected to the pressure rod 241 to move the pressure rod 241 downward.
  • the pressure control module 242 may move the pressure rod 241 upward after closely contacting the substrate 210 and the transfer member 231.
  • the pressure rod 241 may apply pressure to the upper surface of the substrate 210, but may apply pressure to a portion where the solder part S is not located.
  • the transfer unit 230 may further include a heater module 234 and a cooling module 235 provided in the transfer body 231.
  • the heater module 234 and the cooling module 235 may effectively prevent the thermal deformation of the substrate 210 by adjusting the temperature of the transfer member 231.
  • the heater module 234 may be implemented as an infrared heater, and the cooling module 235 may be implemented as a cooler having a refrigerant.
  • the cooling module 235 may be implemented with a TEelectric cooler.
  • the transfer module 232 moves the transfer body 231 so that each substrate 210 is sequentially positioned at the irradiation position.
  • the transfer module 232 may control the second reel 220b so that the substrate 210 positioned at the irradiation position stays at the irradiation position for a predetermined time irradiated by the laser beam.
  • the reel-to-reel laser reflow method irradiates a rectangular laser beam to the solder portion S on which the irradiation target element 211 is seated, thereby irradiating the irradiation element 211.
  • Step S160 may be performed in section B3 of FIG. 2.
  • step S160 includes step S161 of equalizing energy of the laser beam.
  • the laser beam has a Gaussian distribution in which the energy decreases away from the center of the irradiation area.
  • step S161 the energy in the irradiation area to which the laser beam is irradiated can be made homogeneous.
  • a beam shaper (reference numeral 250 of FIG. 5) is used to convert a Gaussian type laser light into a surface light source having a uniform energy distribution.
  • An embodiment of a beam shaper is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1017848.
  • the beam shaper may include a square light pipe for forming a rectangular laser beam uniform with the optical fiber.
  • step S162 of adjusting the irradiation area of the laser beam may be performed.
  • the size and shape of the irradiation target element 211 fixed to the substrate 210 may be changed according to the semi-finished product.
  • the non-irradiation target element 212 is mounted on the substrate 210 in addition to the irradiation element 211, and the non-irradiation element 212 may easily undergo thermal deformation on energy of the laser beam. Therefore, in operation S162, the irradiation area of the laser beam may be adjusted to irradiate a laser beam corresponding to the shape and size of the irradiation target element 211 mounted on the substrate 210.
  • the irradiation area may refer to an area to which the laser beam is to be irradiated when the laser beam is irradiated onto the element to be irradiated.
  • a method of adjusting the irradiation area of the laser beam by using the optical unit 260 will be described.
  • the optical unit 260 may include a convex lens 261, a circumferential lens 262, and a focusing lens 265.
  • the optical unit 260 may be positioned at the exit side of the beam shaper 250 to adjust the irradiation area when the laser beam is irradiated onto the solder unit S in which the irradiation target element 211 is located.
  • the convex lens 261 may be provided adjacent to an exit side of a beam shaper 250 that uniforms the laser beam to focus the laser beam irradiated on the surface. When the laser beam passes through the exit side of the beam shaper 250, it may diverge and scatter.
  • the convex lens 261 may collect the uniform beam so that it does not diverge, and may transmit the focused laser beam to the circumferential lens 262.
  • the irradiation area of the laser beam focused by the convex lens 261 may be formed in the same shape as that of the core 251 through which the laser beam is uniformized.
  • An irradiation area of the laser beam passing through the convex lens 261 may form the first irradiation area A1.
  • the convex lens 261 may be replaced as long as the lens can condense the laser beam emitted from the exit side of the beam shaper 250.
  • the cylindrical lens 262 may include a first cylindrical lens 263 and a second cylindrical lens 264, and may adjust the irradiation area of the laser beam passing through the convex lens 261 to have a predetermined shape.
  • the first cylindrical lens 263 may adjust the length in the first axial direction of the laser beam passing through the convex lens 261.
  • the first cylindrical lens 263 may be installed in a shape cut in the longitudinal axis in a state in which the cylinder is upright, and the first cylindrical lens 263 is provided below the convex lens 261, and the first cylindrical lens 263 is provided. Can be arranged so that the convex side of the side faces upward.
  • the irradiation area of the laser beam that passes through the first cylindrical lens 263 may be provided to reduce the length in the first axial direction.
  • the laser beam transmitted through the first cylindrical lens 263 may be reduced in length in the first axial direction of the irradiation area to deform the irradiation area from the first irradiation area A1 to the second irradiation area A2.
  • the second cylindrical lens 264 may adjust the length in the second axial direction of the laser beam passing through the first cylindrical lens 263.
  • the second axial length may be perpendicular to the first axial length, and the second cylindrical lens 264 may have the same shape as the first cylindrical lens 263.
  • the second cylindrical lens 264 is installed below the first cylindrical lens 263 and is disposed so that the convex surface faces the image, and may be disposed to be perpendicular to the first cylindrical lens 263.
  • the irradiation area of the laser beam passing through the second cylindrical lens 264 may be implemented such that the length in the second axial direction is reduced.
  • the laser beam transmitted through the second cylindrical lens 264 may be reduced in length in the second axial direction of the irradiation area to deform the irradiation area from the second irradiation area A2 to the third irradiation area A3.
  • the first cylindrical lens 263 and the second cylindrical lens 264 can easily adjust the shape of the irradiation area of the laser beam.
  • the first cylindrical lens 263 and the second cylindrical lens 264 are not limited to one embodiment, and any configuration that can easily adjust the first axial length and the second axial length of the laser beam irradiation area may be used. It may be included in one embodiment.
  • the first cylindrical lens 263 and the second cylindrical lens 264 may be disposed so that the convex surface faces downward, and the concave lens is positioned at the position of the first cylindrical lens 263 and the second cylindrical lens 264. It can also be installed in.
  • the irradiation area of the laser beam may be adjusted such that the first axial length and the second axial length are extended.
  • first cylindrical lens 263 and the second cylindrical lens 264 can adjust the length ratio of the horizontal and vertical lengths of the irradiation area by adjusting the first axial length and the second axial length of the irradiation area of the laser beam. It may be included in one embodiment.
  • the position of the first cylindrical lens 263 and the second cylindrical lens 264 may be changed. That is, the laser beam transmitted through the convex lens 261 passes through the second cylindrical lens 264 before the first cylindrical lens 263, so that the first axis after the second axis direction length of the irradiation area is adjusted. The direction length may be adjusted.
  • the focusing lens 265 may be adjusted so that the irradiation area of the laser beam passing through the circumferential lens 262 has a predetermined width.
  • the focusing lens 265 may maintain the shape of the irradiation area formed by the circumferential lens 262, but increase or decrease the width of the irradiation area.
  • the focusing lens 265 may increase or decrease the area of the irradiation area while maintaining the shape by maintaining the ratio of the first axis direction length to the second axis direction length of the irradiation area formed by the circumferential lens 262. .
  • the third irradiation area A3, which is the irradiation area of the laser beam transmitted through the second cylindrical lens 264, may be enlarged using the focusing lens 265 to have an area of the fourth irradiation area A4.
  • the focusing lens 265 may reduce the width of the third irradiation area A3.
  • the focusing lens 265 may be installed to be replaceable.
  • the optical unit 260 further includes a lifting module 266, and the lifting module 266 separately stores the first cylindrical lens 263, the second cylindrical lens 264, and the focusing lens 265.
  • the irradiation area of the laser beam can be adjusted by raising or lowering.
  • the lifting module 266 may adjust the length in the first axial direction when the first irradiation area A1 is deformed into the second irradiation area A2 by raising or lowering the first cylindrical lens 263.
  • the first cylindrical lens 263 is raised, the first axial length of the second irradiation area A2 is greatly reduced.
  • the second axis of the second irradiation area A2 is decreased. Direction length is reduced less.
  • the lifting module 266 may adjust the length in the second axial direction when the second irradiation area A2 is deformed into the third irradiation area A3 by raising or lowering the second cylindrical lens 264.
  • the lifting module 266 may adjust the width of the fourth irradiation area A4 when the third irradiation area A3 is deformed into the fourth irradiation area A4 by raising or lowering the focusing lens 265.
  • the adjustment of the length of the second axial direction according to the rising or falling of the second cylindrical lens 264 and the adjustment of the width of the irradiation area according to the rising or falling of the focusing lens 265 are similar to those of the first cylindrical lens 263 described above. .
  • step S162 the solder part S positioned in the irradiation area is reflowed by the laser beam, and thus the step S163 of fixing the irradiation target element 211 to the substrate 210 may be performed.
  • the laser beam uniformed in step S161 passes through the optical unit 260 in step S162 and the irradiation area is adjusted, and the laser beam in which the irradiation area is adjusted is the solder part S on which the irradiation target element 211 is seated in step S163. Is irradiated to fix the substrate 210 and the element to be irradiated.
  • the laser beam irradiated onto the irradiated element 211 passes through the irradiated element 211 and the substrate 210, and may reflow the solder part S.
  • the irradiation element 211 and the substrate 210 may be attached, and the substrate 210 and the irradiation element 211 may be electrically connected to each other.
  • the irradiation element 211 may be attached to the substrate 210. have. It is possible to produce the substrate structure 280 faster than before, thereby increasing productivity.
  • the irradiation target element 211 and the non-irradiation element 212 are separated and attached to different substrates 210, and the substrate and the non-irradiation element 212 to which the irradiation element 211 is attached are attached. Since the substrates had to be joined, there was a problem in that the thickness of the substrate structure 280 became thick and the thickness of the semi-finished product also became thick. However, in the reel-to-reel laser reflow method according to the present invention, it is possible to attach the irradiated element 211 and the non-irradiated element 212 to one substrate 210, thereby reducing the thickness of the substrate structure 280. Can be reduced.
  • one or more measurement locations may be specified in the irradiation area.
  • the solder portion S located at the measurement location may be measured in real time.
  • the solder portion S may be measured in real time by the temperature measuring unit 270 positioned above the transfer unit 230, and the temperature measuring unit 270 may be an infrared camera or a thermal sensing camera. Can be implemented.
  • the temperature measuring unit 270 may control the energy irradiation intensity of the laser beam so that the solder ball S located in the measurement location maintains a preset normal temperature range.
  • the failure rate of the semi-finished product may be lowered by notifying the user that a failure has occurred.
  • the step S150 of attaching the non-irradiation element 212 to the substrate 210 may be further performed.
  • a conventional mass reflow process when the laser beam is irradiated onto the substrate 210 while the non-irradiation element 212 is attached to the substrate 210, thermal deformation occurs in the non-irradiation element 212. There was.
  • the non-irradiation target element 212 is attached after the irradiation element 211 is attached to the substrate 210, the non-irradiation element 212 is optimally pitched due to thermal deformation occurring in the substrate 210. There was a problem that is attached to the substrate 210 in the state not having.
  • step S150 may be performed by a separate bonding device (not shown) before or after step S160 according to a situation.
  • the non-irradiation target device 212 may be implemented to be attached to the substrate 210 at the same time when the irradiation target element 211 is attached to the substrate 210.
  • the present invention may perform the step S170 of inspecting the substrate structure 280 manufactured through the step S160.
  • the substrate structure 280 includes a substrate 210, an irradiation target element 211 and a non-irradiation element 212 attached to the substrate 210.
  • a test may be performed to determine whether thermal deformation has occurred. A check may be made to see if the attachment has been made.
  • the substrate structure 280 determined to be defective may be marked. The marked substrate structure 280 may then be prepared to exclude in subsequent processing.
  • the present invention may include a step S180 of winding the substrate structure 280 in a roll form after step S170.
  • the third reel 220c may be installed downstream of the section B4 of FIG. 2, and the third reel 220c may wind the substrate structure 280 in a roll form.
  • each step is performed continuously from the first reel 220a to the third reel 220c, so that the substrate structure 280 is formed in a roll shape. It is economical in that time is shortened and transportation is easy.
  • Techniques according to the present disclosure are available in laser reflow apparatus.

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Abstract

본 발명은 균일화된 레이저빔을 조사하고, 조사 영역을 용이하게 조절할 수 있으며, 생산성을 높이기 위한 릴-투-릴 레이저 리플로우 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일실시예는 a) 롤 형태로 감긴 기판을 풀어주면서 일측으로 이송시키는 단계; b) 상기 기판에 솔더부를 형성하는 단계; c) 상기 솔더부상에 조사대상소자를 안착시키고, 상기 기판상에 비조사대상소자를 안착시키는 단계; d) 상기 조사대상소자가 안착된 솔더부에 레이저빔을 면 조사하여 상기 조사대상소자를 상기 기판에 부착시키는 단계; e)상기 d) 단계를 통해 제조된 기판구조체를 검사하는 단계; 및 f) 상기 기판구조체를 롤 형태로 감는 단계를 포함하는 릴-투-릴 레이저 리플로우 방법을 제공한다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 21.08.2017]　릴-투-릴 레이저 리플로우 장치 및 방법
본 발명은 릴-투-릴 레이저 리플로우 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체소자를 기판에 고정하기 위해 리플로우 공정이 실시된다. 매스 리플로우(mass reflow) 공정은 솔더 물질이 부착된 기판을 컨베이어 벨트 상에 안착하고, 컨베이어 벨트에 의해 적외선 히터(infrared heater) 또는 세라믹 히터가 구비된 가열 구간을 통과시키는 것을 포함한다. 적외선 히터 또는 세라믹 히터는 컨베이어 벨트의 상측과 하측에 설치되며, 기판상의 솔더 물질에 열을 가하여 반도체소자를 기판에 부착시킨다. 매스 리플로우 공정은 적외선 히터 또는 세라믹 히터가 솔더 물질에 열을 가해 반도체소자를 기판에 결합하는데 최소 수분 정도의 시간이 소요되어 경제적이지 못하다.
최근에는 기판과 반도체소자가 결합된 기판구조체의 두께를 얇게 하고, 또한 Film기판을 활용하게 되는데 하나의 기판에 수동소자, IC소자 등의 반도체소자를 부착한다. 매스 리플로우 공정 동안에, Film기판의 열변형(팽창 및 손상)이 발생 하게 되어 매스 리플로우 공정 이후 IC소자가 정해진 위치에 정상적으로 본딩되기 어렵다. 또한, 매스 리플로우 공정은 기판의 하면과 컨베이어 벨트의 상면 사이에 에어 갭(air gap)이 발생할 수 있다. 따라서, 적외선 히터로부터 가해지는 열의 일부가 에어 갭에 갇혀 잔류하기 때문에 기판에 열 변형이 발생할 수 있다.
대한민국 공개특허 제2012-0037543호에는 레이저 모듈을 이용한 리플로우 장치 및 방법이 개시되어 있다. 대한민국 공개특허 제2012-0037543호에 따르면, 솔더볼(Solder Ball)이 형성된 인쇄 회로 기판을 IR 램프를 이용하여 예열하고, 예열된 기판에 레이저 스퀘어 빔을 조사하여 솔더볼을 용융시킨다. 대한민국 공개특허 제2012-0037543호에 개시된 레이저 모듈을 이용한 리플로우 장치 및 방법은 레이저빔 조사 영역을 조절하는 것이 불가능하기 때문에, 하나의 기판에 수동소자, IC소자 등의 반도체소자를 부착한 경우 IC소자가 열 충격을 받아 불량이 발생한다.
중국공개특허 제101533482호에는 레이저를 이용하여 칩을 본딩하는 방법이 개시되어 있다. 중국공개특허 제101533482호에 따르면, 이방성 도전 필름의 커팅 편을 기재의 요홈부에 레이저를 이용하여 본딩한 후 기재의 요홈부에 칩을 로딩한 후 레이저를 이용하여 칩과 기재를 본딩한다. 그러나 중국공개특허 제101533482호에는 레이저빔 조사 영역을 조절하는 방법에 대해 전혀 기재되어 있지 않다.
미국공개특허 제2003-0084563에는 가공물을 반송하기 위한 로딩 릴 및 언로딩 릴을 포함하는 본딩장치를 개시하고 있다. 그러나 미국공개특허 제2003-0084563호 역시 레이저빔 조사 영역을 조절하는 방법에 대해 전혀 기재되어 있지 않다.
본 발명은 기판에 균일화된 레이저빔을 조사하여 조사대상소자를 기판에 본딩할 수 있는 릴-투-릴 레이저 리플로우 기술을 제공하는 것이다.
나아가 본 발명은 조사대상소자의 형상 및 위치에 따라 균일화된 레이저빔의 조사 영역의 형상 및 크기 조절이 가능한 릴-투-릴 레이저 리플로우 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 릴-투-릴 레이저 리플로우 방법은 a) 롤 형태로 감긴 기판을 풀어주면서 일측으로 이송시키는 단계; b) 기판에 솔더부를 형성하는 단계; c) 기판에 형성된 솔더부에 조사대상소자를 안착시키고, 기판에 비조사대상소자를 안착시키는 단계; d) 조사대상소자가 안착된 솔더부에 레이저 스퀘어 빔을 조사하여 조사대상소자를 기판에 부착시키는 단계; e) d) 단계를 통해 제조된 기판구조체를 검사하는 단계; 및 f) 기판구조체를 롤 형태로 감는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 릴-투-릴 레이저 리플로우 장치는 롤 형태로 감긴 기판을 풀어주는 제1 릴과; 상기 제1 릴에 의해 풀어진 기판을 이송하는 이송부와; 상기 기판의 이동을 제어하는 제2 릴과; 상기 기판상에 솔더부를 형성하는 솔더형성부와; 상기 솔더부상에 조사대상소자를 안착하고, 상기 기판에 비조사대상소자를 안착하는 소자 안착부와; 상기 솔더부상에 안착된 조사대상소자에만 균일화된 레이저 빔이 조사되도록 레이저빔의 조사 영역을 조절하는 광학부와; 상기 광학부에 의해 솔더부상에 조사대상소자가 부착된 기판구조체를 검사하는 검사부와; 상기 검사부를 통과한 기판구조체를 롤 형태로 감는 제3 릴을 포함한다.
본 발명의 릴-투-릴 레이저 리플로우 공정은 조사대상소자의 형상 및 위치에 따라 레이저빔의 조사 영역의 형상 및 크기를 용이하게 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 릴-투-릴 레이저 리플로우 공정은 1∼2초의 시간 동안 조사대상소자를 향해 레이저빔을 조사함으로써, 조사대상소자를 기판에 부착시킬 수 있기 때문에 종래의 매스 리플로우 공정에 비해 공정 시간이 단축된다.
또한, 이송체와 기판 사이에 에어 갭(air gap)이 발생하지 않기 때문에 기판이 잔류 열에너지에 의해 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 릴-투-릴 레이저 리플로우 방법의 순서도이다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 릴-투-릴 레이저 리플로우 방법의 전체 공정 흐름을 나타낸 예시도이다.
도 3 은 조사대상소자 및 비조사대상소자가 안착된 기판을 이송체에 밀착시키는 주요구성을 나타낸 예시도이다.
도 4 는 조사대상소자를 기판에 부착시키는 단계를 나타낸 순서도이다.
도 5 는 조사대상소자를 기판에 부착시키는 주요구성을 나타낸 예시도이다.
도 6 및 도 7 은 제1 원기둥렌즈 및 제2 원기둥렌즈를 나타낸 예시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 릴-투-릴 레이저 리플로우 방법은 롤 형태로 감긴 기판을 풀어주면서 일측으로 이송시키는 단계(S110)를 포함한다. 기판(210)은 연성인쇄회로기판(FPCB)이 롤 형태로 제공될 수 있다. 기판(210)의 두께는 0.03mm 내지 0.15mm일 수 있다. 제1 릴(220a)은 기판(210)을 풀어주고, 제1 릴(220a)에 의해 풀어진 기판(210)은 제3 릴(220c)로 이송된다.
도 1에서 S110 단계 이후, 릴-투-릴 레이저 리플로우 방법은 기판(210)에 솔더부(S)를 형성하는 단계(S120)를 포함한다. 솔더부(S)는 솔더볼, 솔더페이스트 등을 포함한다. S120 단계는 기판(210)상에 솔더 페이스트를 스크린 프린팅하는 단계로 구현될 수 있다. 도 2의 B1 구간에서 기판(210)상에 스크린 프린팅이 이루어질 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 릴-투-릴 레이저 리플로우 방법은 솔더부(S)상에 조사대상소자(211)를 안착시키고, 기판상에 비조사대상소자(212)를 안착시키는 단계(S140)를 포함한다. 조사대상소자(211)는 레이저빔이 조사되어 기판(210)에 부착될 반도체소자를 지칭하며, 일 예로, 수동소자를 포함할 수 있다. 비조사대상소자(212)는 레이저빔에 의해 열 변형이 발생할 수 있어, 별도의 장치에 의해 기판(210)에 부착되는 반도체소자를 지칭하며, 일 예로, IC소자를 포함할 수 있다. IC소자는 터치IC(Touch IC), 드라이버 IC(Driver IC)를 포함한다. 조사대상소자(211) 및 비조사대상소자(212)는 도 2의 B2 구간에서 소자 안착부(미도시)에 의해 기판(210)상에 안착될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 릴-투-릴 레이저 리플로우 방법은 S140 단계 이전 또는 이후에는 기판(210)의 하면과 기판(210)을 이송하는 이송체(231)의 상면을 밀착시키는 단계(S130)를 더 포함할 수 있다. 기판(210)이 이송체(231)에 밀착되지 않은 경우, 기판(210)의 하면과 이송체(231)의 상면 사이에는 에어 갭이 존재할 수 있다.
일 예로, 도 3 및 도 5에 도시된 제2 릴(220b)은 도 2의 B3 구간에서, 이송체(231)의 양측에 설치되며, 기판(210)이 이동하는 것을 제어하기 위해 사용된다. 제2 릴(220b)은 후술할 이송모듈(232)과 연동되어 레이저빔이 순차적으로 조사대상소자(211)를 조사하도록 기판(210)을 이동 또는 정지시킬 수 있다. 제2 릴(220b)은 제1 릴(220a) 및 제3 릴(220c)과 움직임이 연동되어 동일하게 움직이도록 구현될 수 있다. 기판(210)은 이송체(231)의 양측에서 제2 릴(220b)에 의해 눌려지기 때문에, 기판(210)과 이송체(231)는 완전히 밀착되지 못하고, 기판(210)과 이송체(231) 사이에 에어 갭이 발생할 수 있다. 솔더부(S)에 레이저빔이 조사되면 기판(210)를 통과한 레이저빔의 에너지 중 일부가 기판(210)을 완전히 통과하지 못하고 에어 갭에 잔류하게 된다. 기판(210)은 잔류 에너지에 의해 열 변형이 발생할 수 있다.
도 1의 S130 단계에서, 기판(210)은 이송체(231)에 밀착된 상태로 이송부(230)에 의해 레이저빔의 조사 위치로 이송될 수 있다. 도 3을 참고하면, 이송부(230)는 상면에 기판(210)이 안착될 수 있는 이송체(231) 및 기판(210)이 일측으로 이동하도록 제2 릴(220b)에 동력을 제공하는 이송모듈(232)을 포함한다.
이송체(231)는 기판(210)이 안착되며, 기판(210)을 레이저 빔의 조사 위치로 이송하는 이송부(230)의 본체를 지칭할 수 있다. 이송부(230)는 이송체(231)의 상면에 기판(210)의 하면이 밀착되도록 진공압을 제공하는 진공모듈(233)을 더 포함할 수 있다. 진공모듈(233)은 이송체(231)와 연결되어 기판(210)의 하면이 이송체(231)에 밀착되도록 진공압을 제공할 수 있다. 이송체(231)는 세라믹(Ceramic) 소재로 이루어진 다공성 진공척(porous vaccum chuck)으로 구현될 수 있다. 다공성 진공척으로 이루어진 이송체(231)는 다수의 미소크랙이 존재하기 때문에, 진공모듈(233)에 의해 이송체(231)의 내부가 진공상태가 될 경우, 이송체(231)의 상면의 공기가 이송체(231)의 내부를 통과하여 하부로 이동할 수 있다. 기판(210)은 공기의 흐름에 의해 이송체(231)의 상면에 더욱 밀착될 수 있다.
기판(210)은 제조 과정에서 휨 등의 변형이 발생할 수 있다. 따라서, 기판(210)이 이송체(231)에 안착되었을 때, 변형이 발생한 기판(210)의 하면 중 일부가 이송체(231)에 완전히 밀착되지 않을 수 있다. 가압밀착부(240)는 기판(210)이 이송체(231)와 밀착되도록 설치될 수 있다. 가압밀착부(240)는 가압로드(241) 및 가압제어모듈(242)을 포함한다. 가압로드(241)는 이송체(231)의 상부에 하나 이상으로 설치될 수 있으며, 가압로드(241)는 상하로 연장된 기둥 형상으로 형성될 수 있다. 가압로드(241)의 형상은 일실시예에 한정되지 않는다. 기판(210)의 상면에 일시적으로 압력을 가해 기판(210)이 이송체(231)에 밀착되도록 할 수 있는 형상이라면 사용 가능하다. 가압제어모듈(242)은 기판(210)과 이송체(231)가 밀착되지 않은 부분의 상측에 가압로드(241)가 위치하도록 가압로드(241)를 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 가압제어모듈(242)은 가압로드(241)와 연결되어 가압로드(241)를 하측으로 이동시킨다. 가압제어모듈(242)은 기판(210)과 이송체(231)를 밀착시킨 후 가압로드(241)를 상측으로 이동시킬 수 있다. 가압제어모듈(242)은 가압로드(241)가 기판(210)의 상면에 압력을 가하되, 솔더부(S)가 위치하지 않는 부분에 압력을 가하도록 할 수 있다.
기판(210)의 하면이 이송체(231)의 상면에 밀착된 상태에서 솔더부(S)에 레이저빔이 조사될 경우, 이송체(231)와 기판(210) 사이에 에어 갭이 발생하지 않기 때문에 잔류 에너지에 의해 기판(210)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이송부(230)는 이송체(231)에 마련되는 히터모듈(234) 및 냉각모듈(235)을 더 포함할 수 있다. 히터모듈(234) 및 냉각모듈(235)은 이송체(231)의 온도를 조절하여 기판(210)에 열 변형이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 히터모듈(234)은 적외선 히터로 구현될 수 있으며, 냉각모듈(235)은 냉매를 갖는 쿨러로 구현될 수 있다. 냉각모듈(235)은 TE쿨러(Thermoelectric Cooler)로 구현될 수도 있다.
이송모듈(232)은 각각의 기판(210)이 순차적으로 조사 위치에 위치하도록 이송체(231)를 이동시킨다. 이송모듈(232)은 조사 위치에 위치한 기판(210)이 레이저 빔에 의해 조사되는 기설정된 시간 동안 조사 위치에 머무르도록 제2 릴(220b)을 제어할 수 있다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 릴-투-릴 레이저 리플로우 방법은 조사대상소자(211)가 안착된 솔더부(S)에 사각형의 레이저빔을 조사하여 조사대상소자(211)를 기판(210)에 부착시키는 단계(S160)를 포함한다. S160 단계는 도 2의 B3 구간에서 실시될 수 있다. 도 4에서, S160 단계는 레이저빔의 에너지를 균일화하는 단계(S161)를 포함한다. 일반적으로, 레이저빔은 조사 영역의 중심에서 멀어질수록 에너지가 감소하는 가우시안 분포를 갖는다. 따라서, 조사대상소자(211)가 안착된 솔더부(S)를 향해 가우시안 함수 분포를 갖는 레이저빔을 조사할 경우, 조사 영역의 중심부는 과도한 열에너지에 의해 열 변형이 발생하고, 조사 영역의 가장자리는 리플로우에 필요한 에너지가 부족하여 기판(210)에 조사대상소자(221)가 고정되지 않을 수 있다. 따라서, S161단계에서, 레이저빔이 조사되는 조사 영역 내의 에너지가 균질해지도록 할 수 있다. 이하, 가우시안 함수 분포를 갖는 레이저빔의 에너지를 균일화하는 방법을 설명하도록 한다.
본 발명에서는 가우시안 형태의 레이저 광을 균일화된 에너지 분포를 갖는 면 광원으로 변환시키기 위해 빔 셰이퍼(beam shaper)(도 5의 참조부호 250)를 사용한다. 빔 셰이퍼(beam shaper)의 실시예는 대한민국 특허등록번호 제10-1017848호에 개시되어 있다. 일례로, 빔 셰이퍼(beam shaper)는 광섬유와 균일화된 사각형 레이저빔을 형성하기 위한 사각 광 파이프(Square Light Pipe)를 포함하여 구현될 수 있다.
도 4에서, S161 단계 이후에는 레이저빔의 조사 영역을 조절하는 단계(S162)가 실시될 수 있다. 기판(210)에 고정되는 조사대상소자(211)의 크기 및 형상은 반제품에 따라 변경될 수 있다. 기판(210)상에는 조사대상소자(211) 외에도 비조사대상소자(212)가 안착되며, 비조사대상소자(212)는 레이저빔의 에너지에 쉽게 열 변형이 발생할 수 있다. 따라서, S162 단계에서는 기판(210)상에 안착된 조사대상소자(211)의 형상 및 크기에 대응되는 레이저빔을 조사하기 위하여 레이저빔의 조사 영역을 조절할 수 있다. 조사 영역은 레이저빔이 조사대상소자(211)에 조사될 때, 레이저빔이 조사될 면적을 지칭할 수 있다. 이하, 광학부(260)를 사용하여 레이저빔의 조사 영역을 조절하는 방법을 설명하도록 한다.
도 5를 참조하면, 광학부(260)는 볼록렌즈(261), 원주렌즈(262) 및 포커싱렌즈(265)를 포함할 수 있다. 광학부(260)는 빔 셰이퍼(beam shaper)(250)의 출구측에 위치하여 레이저빔이 조사대상소자(211)가 위치한 솔더부(S)에 조사될 때 조사 영역을 조절할 수 있다. 볼록렌즈(261)는 면 조사되는 레이저빔을 집광하도록 레이저빔을 균일화하는 빔 셰이퍼(beam shaper)(250)의 출구측에 인접하여 설치될 수 있다. 레이저빔은 빔 셰이퍼(beam shaper)(250)의 출구측을 통과할 때, 발산되어 흩어질 수 있다. 따라서, 볼록렌즈(261)는 균일화된 빔이 발산하지 못하도록 집광하고, 집광된 레이저빔을 원주렌즈(262)로 전달할 수 있다. 볼록렌즈(261)에 의해 집광된 레이저빔의 조사 영역은 레이저빔이 균일화되기 위해 통과한 코어(251)의 형상과 동일하게 형성될 수 있다. 볼록렌즈(261)를 통과한 레이저빔의 조사 영역은 제1 조사 영역(A1)을 이룰 수 있다. 볼록렌즈(261)는 빔 셰이퍼(beam shaper)(250)의 출구측에서 발산되는 레이저빔을 집광할 수 있는 렌즈라면 대체 가능하다.
원주렌즈(262)는 제1 원기둥렌즈(263) 및 제2 원기둥렌즈(264)를 포함하며, 볼록렌즈(261)를 통과한 레이저빔의 조사 영역이 기설정된 형상을 갖도록 조절할 수 있다. 제1 원기둥렌즈(263)는 볼록렌즈(261)를 통과한 레이저빔의 제1축 방향 길이를 조절할 수 있다. 제1 원기둥렌즈(263)는 원기둥을 세운 상태에서, 종축으로 절단한 형상으로 설치될 수 있으며, 제1 원기둥렌즈(263)는 볼록렌즈(261)의 하부에 마련되되, 제1 원기둥렌즈(263)의 볼록한 면이 상측을 향하도록 배치될 수 있다. 제1 원기둥렌즈(263)를 투과하는 레이저빔의 조사 영역은 제1축 방향 길이가 축소되도록 설치될 수 있다. 제1 원기둥렌즈(263)를 투과한 레이저 빔은 조사 영역의 제1축 방향 길이가 축소되어 제1 조사 영역(A1)에서 제2 조사영역(A2)으로 조사 영역이 변형될 수 있다.
제2 원기둥렌즈(264)는 제1 원기둥렌즈(263)를 통과한 레이저빔의 제2축 방향 길이를 조절할 수 있다. 제2축 방향길이는 제1축 방향길이와 서로 직교하고, 제2 원기둥렌즈(264)는 제1 원기둥렌즈(263)와 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 제2 원기둥렌즈(264)는 제1 원기둥렌즈(263)의 하부에 설치되며, 볼록한 면이 상측을 향하도록 배치되되, 제1 원기둥렌즈(263)와 방향이 직교하도록 배치될 수 있다. 제2 원기둥렌즈(264)를 투과하는 레이저빔의 조사 영역은 제2축 방향 길이가 축소되도록 구현될 수 있다. 제2 원기둥렌즈(264)를 투과한 레이저빔은 조사 영역의 제2축 방향 길이가 축소되어 제2 조사영역(A2)에서 제3 조사 영역(A3)으로 조사 영역이 변형될 수 있다.
제1 원기둥렌즈(263) 및 제2 원기둥렌즈(264)는 레이저빔의 조사 영역의 형상을 용이하게 조절할 수 있다. 제1 원기둥렌즈(263) 및 제2 원기둥렌즈(264)는 일실시예에 한정되지 않으며, 레이저빔의 조사 영역의 제1축 방향 길이 및 제2축 방향 길이를 용이하게 조절할 수 있는 구성이라면 모두 일실시예에 포함할 수 있다. 제1 원기둥렌즈(263) 및 제2 원기둥렌즈(264)는 볼록한 면이 하부로 향하도록 배치될 수도 있고, 상면이 오목한 렌즈가 제1 원기둥렌즈(263) 및 제2 원기둥렌즈(264)의 위치에 설치될 수도 있다. 레이저빔의 조사 영역은 제1축 방향 길이와 제2축 방향 길이가 늘어나도록 조절될 수 있다. 제1 원기둥렌즈(263) 및 제2 원기둥렌즈(264)는 레이저빔의 조사 영역의 제1축 방향 길이와 제2축 방향 길이를 조절하여 조사 영역의 가로 및 세로의 길이 비율을 조절할 수 있다면 모두 일실시예에 포함될 수 있다.
제1 원기둥렌즈(263)와 제2 원기둥렌즈(264)는 서로 위치가 바뀔 수 있다. 즉, 볼록렌즈(261)를 투과한 레이저빔이 제1 원기둥렌즈(263)보다 제2 원기둥렌즈(264)를 먼저 투과하게 함으로써, 조사 영역의 제2축 방향 길이가 조절된 이후에 제1축 방향 길이가 조절되도록 할 수도 있다.
포커싱렌즈(265)는 원주렌즈(262)를 통과한 레이저빔의 조사 영역이 기설정된 넓이를 갖도록 조절될 수 있다. 포커싱렌즈(265)는 원주렌즈(262)에 의해 형성된 조사 영역의 형상을 유지하되, 조사 영역의 넓이를 증가 또는 감소시킬 수 있다. 포커싱렌즈(265)는 원주렌즈(262)에 의해 형성된 조사영역의 제1축 방향 길이 대비 제2축 방향 길이의 비율을 유지하여 형상을 유지한 상태에서 조사 영역의 넓이를 증가 또는 감소시킬 수 있다. 제2 원기둥렌즈(264)를 투과한 레이저빔의 조사 영역인 제3 조사 영역(A3)을 포커싱렌즈(265)를 이용하여 확대함으로써, 제4 조사 영역(A4)의 넓이를 갖도록 할 수 있다. 포커싱렌즈(265)가 제3 조사 영역(A3)의 넓이를 축소할 수도 있음은 물론이다. 포커싱렌즈(265)는 교체 가능하도록 설치될 수 있다.
도 5에서, 광학부(260)는 승강모듈(266)을 더 포함하며, 승강모듈(266)은 제1 원기둥렌즈(263), 제2 원기둥렌즈(264) 및 포커싱렌즈(265)를 개별적으로 상승 또는 하강시켜 레이저빔의 조사 영역을 조절할 수 있다. 승강모듈(266)은 제1 원기둥렌즈(263)를 상승 또는 하강시켜 제1 조사 영역(A1)이 제2 조사 영역(A2)으로 변형될 때, 제1축 방향 길이를 조절할 수 있다. 제1 원기둥렌즈(263)는 상승될수록 제2 조사 영역(A2)의 제1축 방향 길이는 크게 감소되며, 제1 원기둥렌즈(243)가 하강될수록, 제2 조사 영역(A2)의 제2축 방향길이는 적게 감소된다. 승강모듈(266)은 제2 원기둥렌즈(264)를 상승 또는 하강시켜 제2 조사 영역(A2)이 제3 조사 영역(A3)으로 변형될 때, 제2축 방향 길이를 조절할 수 있다. 승강모듈(266)은 포커싱렌즈(265)를 상승 또는 하강시켜 제3 조사 영역(A3)이 제4 조사 영역(A4)으로 변형될 때, 제4 조사 영역(A4)의 넓이를 조절할 수 있다. 제2 원기둥렌즈(264)의 상승 또는 하강에 따른 제2축 방향 길이의 조절과 포커싱렌즈(265)의 상승 또는 하강에 따른 조사 영역의 넓이 조절은 상술한 제1 원기둥렌즈(263)와 유사하다.
도 4에서, S162 단계 이후에는 레이저빔에 의해 조사 영역 내에 위치한 솔더부(S)가 리플로우되어 조사대상소자(211)가 기판(210)에 고정되는 단계(S163)를 실시할 수 있다. S161 단계에서 균일화된 레이저빔은 S162 단계에서 광학부(260)를 통과하며 조사 영역이 조절되고, 조사 영역이 조절된 레이저빔은 S163 단계에서 조사대상소자(211)가 안착된 솔더부(S)에 조사되어 기판(210)과 조사대상소자(211)를 고정시킨다. 조사대상소자(211)에 조사된 레이저빔은 조사대상소자(211)와 기판(210)을 통과하며, 솔더부(S)를 리플로우시킬 수 있다. 솔더부(S)가 리플로우되면, 조사대상소자(211)와 기판(210)이 부착되며, 기판(210)과 조사대상소자(211)는 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 릴-투-릴 레이저 리플로우 방법은 1초 내지 2초의 시간 동안 조사대상소자(211)에 레이저빔을 조사하면, 조사대상소자(211)가 기판(210)에 부착되도록 할 수 있다. 종래보다 신속하게 기판구조체(280)를 생산하는 것이 가능하여 생산성이 높아진다.
종래에는 각기 다른 기판(210)에 조사대상소자(211)와 비조사대상소자(212)를 분리하여 부착하고, 조사대상소자(211)가 부착된 기판과 비조사대상소자(212)를 부착한 기판을 합쳐야 했기 때문에 기판구조체(280)의 두께가 두꺼워지고, 반제품의 두께도 두꺼워지는 문제점이 있었다. 그러나 본 발명에 따른 릴-투-릴 레이저 리플로우 방법은 하나의 기판(210)에 조사대상소자(211)와 비조사대상소자(212)를 부착하는 것이 가능함으로 기판구조체(280)의 두께를 감소시킬 수 있다.
S163 단계에서, 조사 영역 내에는 하나 이상의 측정 로케이션이 지정될 수 있다. 측정 로케이션에 위치하는 솔더부(S)는 실시간으로 온도가 측정될 수 있다. 일 예로, 솔더부(S)는 이송부(230)의 상부에 위치하는 온도측정부(270)에 의해 실시간으로 온도가 측정될 수 있으며, 온도측정부(270)는 적외선 카메라 또는 열 감지 카메라 등으로 구현될 수 있다. 온도측정부(270)는 측정 로케이션에 위치한 솔더볼(S)이 기설정된 정상 온도 범위를 유지하도록 레이저빔의 에너지 조사 세기를 제어할 수 있다. 측정 로케이션에 위치한 솔더부(S)의 온도가 기설정된 정상 온도 범위를 벗어난 경우, 사용자에게 불량이 발생했음을 알려줌으로써, 반제품의 불량률을 낮출 수 있다.
도 1에서, S160 단계 이전 또는 이후에, 비조사대상소자(212)를 기판(210)에 부착시키는 단계(S150)를 더 실시할 수 있다. 종래의 매스 리플로우 공정에서는 비조사대상소자(212)를 기판(210)에 부착한 상태에서 기판(210)에 레이저 빔을 조사할 경우, 비조사대상소자(212)에 열 변형이 발생하는 문제가 있었다. 또한, 기판(210)에 조사대상소자(211)를 부착한 이후에 비조사대상소자(212)를 부착할 경우, 기판(210)에 발생한 열 변형으로 인해 비조사대상소자(212)가 최적 피치를 갖지 못한 상태에서 기판(210)에 부착된다는 문제점이 있었다. 그러나 본 발명에 따른 릴-투-릴 레이저 리플로우 방법은 조사대상소자(211)가 위치한 부분에만 레이저빔을 조사할 수 있기 때문에, 조사대상소자(211)에 레이저빔을 조사하기 이전 또는 이후 어느 시점에 비조사대상소자(212)를 기판(210)에 부착시키더라도 불량이 발생하지 않는다. 따라서, S150 단계는 상황에 따라 S160 단계 이전 또는 이후에 별도의 본딩장치(미도시)에 의해 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 비조사대상소자(212)는 조사대상소자(211)가 기판(210)에 부착될 때, 동시에 기판(210)에 부착되도록 구현될 수도 있다.
도 1에서, 본 발명은 S160 단계를 통해 제조된 기판구조체(280)를 검사하는 단계(S170)를 실시할 수 있다. 기판구조체(280)는 기판(210)과 기판(210)에 부착된 조사대상소자(211) 및 비조사대상소자(212)를 포함한다. 기판구조체(280)는 레이저빔에 의해 조사될 때, 열 변형이 발생하였는지 검사가 이루어질 수 있고, 기판구조체(280)에 부착된 조사대상소자(211) 및 비조사대상소자(212)가 정해진 위치에 부착이 이루어졌는지 검사가 이루어질 수도 있다. 또한, 불량이 발생한 것으로 판단된 기판구조체(280)에 대해서는 마킹을 실시할 수 있다. 마킹된 기판구조체(280)는 이후 후속 공정에서 배제하도록 마련될 수 있다.
도 1에서, 본 발명은 S170 단계 이후 기판구조체(280)를 롤 형태로 감는 단계(S180)를 포함할 수 있다. 제3 릴(220c)은 도 2의 B4 구간의 하류측에 설치되며, 제3 릴(220c)은 기판구조체(280)를 롤 형태로 감을 수 있다. 본 발명의 릴-투-릴 레이저 리플로우 방법은 제1 릴(220a)부터 제3 릴(220c)까지 연속적으로 각 단계가 수행되어, 최종적으로 기판구조체(280)가 롤 형태로 이루어지기 때문에 공정 시간이 단축되고, 운송이 용이하다는 점에서 경제적이다.
<부호의 설명>
210: 기판
211: 조사대상소자
212: 비조사대상소자
220a: 제1 릴
220b: 제2 릴
220c: 제3 릴
230: 이송부
231: 이송체
232: 이송모듈
233: 진공모듈
234: 히터모듈
235: 히터모듈
240: 가압밀착부
241: 가압로드
242: 가압제어모듈
250: 빔 셰이퍼(beam shaper)
260: 광학부
261: 볼록렌즈
262: 원주렌즈
263: 제1 원기둥렌즈
264: 제2 원기둥렌즈
265: 포커싱렌즈
266: 승강모듈
270: 온도측정부
280: 기판구조체
발명의 실시를 위한 형태는 전술한 바와 같이, 발명의 실시를 위한 최선의 형태로 상술되었다.
본 명세서에 따른 기술은 레이저 리플로우 장치에서 이용 가능하다.

Claims (11)

  1. a) 롤 형태로 감긴 기판을 풀어주면서 일측으로 이송시키는 단계;
    b) 상기 기판에 솔더부를 형성하는 단계;
    c) 상기 솔더부상에 조사대상소자를 안착시키고, 상기 기판상에 비조사대상
    소자를 안착시키는 단계;
    d) 상기 조사대상소자가 안착된 솔더부에 레이저빔을 면 조사하여 상기 조사
    대상소자를 상기 기판에 부착시키는 단계;
    e) 상기 d) 단계를 통해 제조된 기판구조체를 검사하는 단계; 및
    f) 상기 기판구조체를 롤 형태로 감는 단계;
    를 포함하는 릴-투-릴 레이저 리플로우 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 b) 단계는 상기 기판상에 솔더 페이스트를 스크린 프린팅하여 기판에 솔더부를 형성하는 단계인,
    릴-투-릴 레이저 리플로우 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 c) 단계 이전 또는 이후에, 상기 기판의 하면과 상기 기판을 이송하는 이송체의 상면을 밀착시키는 단계;
    를 더 포함하는 릴-투-릴 레이저 리플로우 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 d) 단계 이전 또는 이후에, 상기 비조사대상소자를 상기 기판에 부착시키는 단계;
    를 더 포함하는 것인 릴-투-릴 레이저 리플로우 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 d) 단계는,
    d1) 상기 레이저빔의 에너지를 균일화하는 단계;
    d2) 상기 레이저빔의 조사 영역을 조절하는 단계; 및
    d3) 상기 레이저빔에 의해 상기 조사 영역 내에 위치한 상기 솔더부가 리플로우되어 상기 조사대상소자가 상기 기판에 고정되는 단계;
    를 포함하는 것인 릴-투-릴 레이저 리플로우 방법.
  6. 롤 형태로 감긴 기판을 풀어주는 제1 릴과;
    상기 제1 릴에 의해 풀어진 기판을 이송하는 이송부와;
    상기 기판이 이송부에 밀착되도록 가압하는 가압밀착부와;
    상기 기판의 이동을 제어하는 제2 릴과;
    상기 기판상에 솔더부를 형성하는 솔더형성부와;
    상기 솔더부상에 조사대상소자를 안착하고, 상기 기판에 비조사대상소자를 안착하는 소자 안착부와;
    상기 솔더부상에 안착된 조사대상소자에만 균일화된 레이저 빔이 조사되도록 레이저빔의 조사 영역을 조절하는 광학부와;
    상기 솔더부상에 안착된 조사대상소자가 부착된 기판구조체를 검사하는 검사부와;
    상기 검사부를 통과한 기판구조체를 롤 형태로 감는 제3 릴;
    을 포함하는 릴-투-릴 레이저 리플로우 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 이송부는,
    상기 기판이 안착되는 이송체와;
    상기 기판이 일측으로 이동하도록 상기 제2 릴에 동력을 제공하는 이송모듈과;
    상기 이송체의 상면에 상기 기판의 하면이 밀착되도록 진공압을 제공하는 진공모듈;
    을 포함하는 릴-투-릴 레이저 리플로우 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 이송부는,
    상기 이송체의 온도를 조절하는데 사용되는 히터모듈과 냉각모듈;
    을 더 포함하는 릴-투-릴 레이저 리플로우 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 가압밀착부는,
    상기 이송체의 상부에 설치되는 가압로드와;
    상기 가압로드를 상, 하, 좌, 우로 이동하도록 제어하는 가압제어모듈;
    을 포함하는 릴-투-릴 레이저 리플로우 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 솔더형성부는,
    상기 기판에 솔더 페이스트를 스크린 프린팅하는 스크린 프린터로 구현되는,
    릴-투-릴 레이저 리플로우 장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 광학부는,
    레이저부에서 출사되는 가우시안 형태의 레이저 광을 균일화된 에너지 분포를 갖는 면 광원으로 변환시키는 빔 셰이퍼(beam shaper)와;
    상기 빔 셰이퍼(beam shaper)에서 출력되는 레이저빔을 집광하는 볼록렌즈와;
    상기 볼록렌즈를 통과한 레이저빔의 제1축 방향 길이를 조절하는 제1 원기둥렌즈와;
    상기 제1 원기둥렌즈를 통과한 레이저빔의 제2축 방향 길이를 조절하는 제2 원기둥렌즈와;
    상기 제2 원기둥렌즈를 통과한 레이저빔의 조사 영역이 기설정된 넓이를 갖도록 하는 포커싱렌즈와;
    상기 제1 원기둥렌즈와 제2 원기둥렌즈와 포커싱렌즈를 개별적으로 상승 또는 하강시켜 레이저빔의 조사 영역을 조절하는 승강모듈;
    을 포함하는 릴-투-릴 레이저 리플로우 장치.
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