WO2021100960A1 - 레이저 리플로우 장치 및 레이저 리플로우 방법 - Google Patents

레이저 리플로우 장치 및 레이저 리플로우 방법 Download PDF

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WO2021100960A1
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reflow device
laser reflow
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bonding object
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최재준
김병록
김재구
진기철
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레이저쎌 주식회사
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    • H01L2224/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips

Definitions

  • the present invention relates to a laser reflow apparatus and a laser reflow method, and more particularly, a pressurization of simultaneously bonding electronic parts by irradiating a laser in a state in which a plurality of electronic parts arranged on a substrate are pressed with a light-transmitting press member. It relates to a laser reflow apparatus of the method and a laser reflow method using the apparatus.
  • Micro laser processing is an application field with micron ( ⁇ m) precision in industrial laser processing, and 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 a technology that minimizes the circuit spacing in order to realize the integration, performance and ultra-high communication speed, but now the required technology level is achieved simply by reducing the circuit line width and line width interval. It was difficult to do so, so it became the level of stacking memory chips in a vertical direction.
  • the stacking technology up to 128 layers has already been developed by TSMC, and the technology of stacking up to 72 layers is being applied to mass production at Samsung Electronics and SK Hynix.
  • Fan-in Wafer-Level-Package FIWLP
  • FIWLP Fan-in Wafer-Level-Package
  • a method referred to as Fan-Out BGA or Fan-Out Wafer-Level-Package (FOWLP) or Fan-Out Panel-Level-Package
  • Fan-Out BGA Fan-Out Wafer-Level-Package
  • FOWLP Fan-Out Wafer-Level-Package
  • Fan-Out Panel-Level-Package Fan-Out Panel-Level-Package
  • a laser head module presses a bonding object (semiconductor chip or integrated circuit IC) for several seconds and irradiates a laser for bonding.
  • IC bonding is performed by irradiating a laser in the form of a surface light source corresponding to the size.
  • the flip chip is heated by irradiating a laser on the rear surface of the flip chip.
  • a configuration of a flip-chip heat-pressing module for compressing a chip to the carrier substrate is disclosed.
  • the conventional pressurized laser reflow apparatus disclosed in Prior Document 1 has a means for adsorbing a chip and moving it to a bonding position, and heating the back surface of the chip through a laser and simultaneously pressing the chip onto a carrier substrate.
  • a means for adsorbing a chip and moving it to a bonding position and heating the back surface of the chip through a laser and simultaneously pressing the chip onto a carrier substrate.
  • the configuration of the laser reflow device mentioned in the patent is in a state in which the pressure head presses several flip chips at the same time, and the laser head is horizontal. It is mentioned that the bonding process is possible by transferring in the direction and irradiating a laser to each flip chip sequentially one by one, or by a single laser head irradiating a laser to several flip chips at the same time.
  • an object of the present invention is to provide a laser pressurizing head module of a laser reflow apparatus in which a plurality of electronic parts can be simultaneously pressed and mass-processed by laser reflow, while a defect rate is greatly improved.
  • Another object of the present invention is to provide a laser pressurizing head module of a laser reflow apparatus in which a large amount of processing is possible and a defect rate is significantly improved by irradiating a homogenized laser beam while simultaneously pressing a plurality of electronic parts.
  • an object of the present invention is to provide a laser pressurizing head module of a laser reflow apparatus in which a plurality of electronic parts are simultaneously pressed and a laser beam is irradiated to perform reflow processing at a time, thereby enabling mass processing and significantly improving a defect rate.
  • an object of the present invention is to provide a laser reflow apparatus in which a plurality of electronic components are simultaneously pressed and a laser beam is irradiated to reflow at a time, so that mass processing is possible and a defect rate is greatly improved.
  • the present invention detects and compensates for temperature imbalance of substrates and electronic components constituting the object to be bonded by precisely monitoring the area where multi-laser beams are overlapped and irradiated with a plurality of temperature sensors to prevent bonding failures of specific electronic components. It is structured to prevent on. Accordingly, it is intended to provide a multi-laser module of a laser reflow device that enables mass processing by simultaneously pressing a plurality of electronic parts and irradiating a laser beam to reflow them at once, while significantly improving the bonding defect rate due to temperature imbalance. do.
  • an object of the present invention is to provide a laser reflow method of a laser reflow apparatus in which a plurality of electronic components are simultaneously pressed and a laser beam is irradiated to perform reflow processing at a time, thereby enabling mass processing and significantly improving a defect rate.
  • An object of the present invention is to provide a laser reflow method of a laser reflow device.
  • the present invention for achieving the above object is to press the bonding object consisting of a plurality of electronic components arranged on the substrate with a light-transmitting pressing member and irradiating a laser beam through the pressing member to transfer the electronic component to the substrate.
  • a bonding object transfer module that transfers the bonding object to be carried out from one side of the laser pressurizing head module to the other side through reflow processing of the laser pressurizing head module.
  • the laser pressure head module a holder unit for mounting the translucent pressure member to be replaced; And a probe unit provided above the holder unit to inspect the flatness of the pressing member mounted on the holder unit.
  • the laser beam is a square laser beam homogenized by a beam shaper.
  • the laser beam is irradiated by overlapping laser beams from two or more laser modules.
  • the holder unit is composed of a lower plate having a through hole formed in the central portion so that the light-transmitting pressing member can be inserted, caught, and seated.
  • the light-transmitting pressing member is implemented in any one of quartz, sapphire, fused silica glass, or diamond.
  • the holder unit further includes a mask plate having a through hole formed at a center portion to allow the laser beam to pass therethrough, and coupled to an upper portion of the lower plate while the translucent pressing member is seated on the lower plate.
  • the through hole of the mask plate has a square shape having an area larger than or equal to the pressing surface of the light-transmitting pressing member.
  • the bottom surface of the lower plate has a shape in which left and right corner portions are gently rounded.
  • a flatness adjusting means for adjusting the flatness of the light-transmitting pressing member by finely moving the corner of the lower plate in the vertical direction is further provided.
  • the flatness adjusting means a press bracket installed at each corner of the light-transmitting pressing member and the holder unit; And a vertical driving part installed on one side of the press bracket and transferring the press bracket in a vertical direction according to the driving of the motor.
  • the vertical drive unit may include a ball screw and a motor for vertical transfer of the press bracket; And a guide member for guiding the linear motion of the press bracket.
  • the probe unit may include a probe for measuring flatness by piercing at least one or more points on the upper surface of the light-transmitting pressing member; Moving means for horizontally or vertically moving the probe; And a probe bracket for fixing the probe and the moving means.
  • the probe is a total of four or more, including the square corner points of the upper surface of the light-transmitting pressing member to be probed.
  • a protective film is further included under the translucent pressurizing member to prevent fumes generated during laser bonding from sticking to the bottom surface of the translucent pressurizing member.
  • the protective film is implemented with polytetrafluoroethylene resin (PTFE) or perfluoroalkoxy resin (PFA).
  • PTFE polytetrafluoroethylene resin
  • PFA perfluoroalkoxy resin
  • the protective film is supplied by a reel-to-reel type protective film transfer unit that unwinds the roll-shaped protective film and transports it to one side.
  • the light-transmitting pressing member may include a substrate having a rectangular panel shape as a whole; And a pressing surface protruding from a bottom surface of the substrate and formed in a planar shape such that the bottom surface corresponds to a plurality of electronic components.
  • the substrate and the pressing surface further includes at least one stepped portion recessed inward so that the area of the pressing surface is narrower than that of the substrate.
  • a laser light blocking layer is formed on the side surface and the bottom and side surfaces of the stepped portion of the substrate.
  • the pressing surface is divided into two or more by a grating groove having a predetermined depth.
  • a laser light blocking layer is further formed on the inner side and bottom of the grating groove.
  • the laser light blocking layer is composed of one of an Inconel coating layer, a diffuse reflection processing layer, or a high reflection (HR) coating layer, or a composite layer of two or more.
  • the pressing surface has a square shape.
  • both corners of the pressing surface are chamfered or rounded.
  • an elastic damper layer is further provided on the pressing surface.
  • the elastic damper layer is made of silicon.
  • the laser pressurizing head module may include a rectangular holder unit for mounting the translucent pressurizing member to be replaceable; A pressure balancer for initializing the self-weight of the holder unit and the light-transmitting pressing member to zero by applying pressure in the opposite direction by the weight of the holder unit and the light-transmitting pressing member while supporting the lower end of each corner of the holder unit; And a press unit provided in a non-contact state above each corner of the holder unit to independently press each corner of the holder unit by a set pressure.
  • the pressure balancer is composed of an air cylinder.
  • the pressure balancer is composed of an elastic spring.
  • the press unit is divided and arranged one by one for each corner so as to independently press each corner of the holder unit by a set pressure.
  • the press unit includes: a press bracket for non-contacting each corner portion of the holder unit; And a pressurizing cylinder mounted on an upper end of the press bracket to press the holder unit downward by a set pressure, respectively.
  • the pressurizing cylinder adopts a precision pneumatic cylinder capable of finely setting and adjusting the pressing force in kgf.
  • the pressurizing cylinder is further provided with a pressure sensing sensor for measuring the pressure during pressurization and feeding back at all times.
  • an ionizer unit is further provided above the holder unit for cleaning the upper surface of the light-transmitting pressing member from dust adsorption of dust due to static electricity.
  • the bonding object transfer module may include an input conveyor on which a bonding object comprising a plurality of electronic components arranged on a substrate is mounted for carrying; Vacuum chucking means for vacuum-adsorbing and fixing the bonding object transferred from the input conveyor; And an output conveyor on which the bonding object, which has been subjected to laser reflow processing, is seated for carrying out.
  • the input and output conveyor the conveyor frame;
  • a pair of wire track means provided on both sides of the conveyor frame; It is provided on one side of the conveyor frame and includes a horizontal transfer means for linearly moving the conveyor frame in a horizontal direction.
  • a width adjusting means is further provided on one side of the conveyor frame of the input and output conveyors to expand or reduce the width of the conveyor frame in order to accommodate bonding objects having different sizes.
  • a preheating stage for preheating the bonding object to a predetermined temperature is further provided on the conveyor frame of the input conveyor.
  • a vision unit for monitoring whether or not the bonding object is normally loaded is further provided.
  • a picker unit for transferring a bonding object is further provided in a section between the input and output conveyors and the vacuum chucking means, respectively.
  • the picker unit may include a vacuum suction pad on a flat plate; And a vertical driving unit for transporting the vacuum adsorption pad in a vertical direction.
  • the vacuum chucking means may include a porous adsorption plate for adsorbing and fixing a bonding object; And a horizontal moving means for reciprocating the porous adsorption plate and the heating block from the input area of the bonding object to the output area through the laser reflow processing area.
  • the porous adsorption plate may include a rectangular central adsorption plate for adsorbing a central portion of the bottom of the bonding object; And an edge adsorption plate disposed so as to surround the circumference of the central adsorption plate to adsorb a lower edge portion of the bonding object.
  • a suction hole for adsorbing the edge portion of the bottom surface of the bonding object is further formed in the edge adsorption plate.
  • the edge adsorption plate is formed of an aluminum material.
  • a heating block is further provided under the porous adsorption plate.
  • the laser pressurizing head module may include a multi-laser module for overlapping and irradiating a plurality of laser beams on the bonding object in a state of being divided and arranged with each other; And a temperature sensor that is provided in an area between the multi-laser modules and senses the temperatures of multiple points of the bonding object by irradiating the beam through the translucent pressing member.
  • the multi-laser module is composed of a pair of multi-laser modules facing each other.
  • the temperature sensing sensor is composed of a single infrared temperature sensing sensor, and the single infrared temperature sensing sensor sequentially irradiates infrared rays to a plurality of points of the bonding object.
  • the single infrared temperature sensor sequentially irradiates infrared rays to a plurality of points of a circumference and a center portion within an area in which a plurality of laser beams are overlapped and irradiated.
  • the temperature sensing sensor is composed of a plurality of infrared temperature sensing sensors, and the plurality of infrared temperature sensing sensors simultaneously irradiate infrared rays to a plurality of points of the bonding object.
  • the plurality of infrared temperature sensors simultaneously irradiate infrared rays to a plurality of points of a circumference and a center portion within an area in which a plurality of laser beams are overlapped and irradiated.
  • the multi-laser module further includes a beam profiler for measuring the power and intensity of each laser beam.
  • laser reflow of a laser reflow apparatus that bonds electronic components to the substrate by pressing and pressing a bonding object in which a plurality of electronic components are disposed on a rectangular substrate with a light-transmitting pressing member and irradiating a laser beam through the pressing member.
  • a method comprising the steps of: a) photographing a shape in which electronic components in a predetermined range located directly below a pressing surface of the light-transmitting pressing member are arranged by a vision unit before the light-transmitting pressing member presses the bonding object; b) determining whether a shape in which the photographed electronic components in a predetermined range are arranged is positioned to correspond to a pressing surface; c) if it is determined that the electronic components are positioned to correspond to the pressing surface, the translucent pressing member is moved downward to press the bonding object and irradiating a laser beam to the bonding object through the translucent pressing member; d) releasing the pressurized state by stopping the irradiation of the laser beam and moving the light-transmitting pressurizing member upward; And e) horizontally moving the light-transmitting pressing member upwards in a predetermined range of electronic components to be reflowed in the next order.
  • the step b) may include: b1) determining whether the electronic components are positioned symmetrically with respect to the center line of the pressing surface of the light-transmitting pressing member when the shape in which the photographed electronic components in a predetermined range are arranged is viewed from the side; And b2) if the shape in which the photographed electronic components are arranged is positioned symmetrically with respect to the center line of the pressing surface of the translucent pressing member, it is determined that they are positioned to correspond to the pressing surface. And adjusting the horizontal position of the light-transmitting pressing member so that the shape in which the parts are arranged is symmetrically positioned with respect to the center line of the pressing surface of the light-transmitting pressing member.
  • the laser beam is irradiated by overlapping laser beams from two or more laser modules.
  • each of the laser modules is disposed symmetrically to each other, and each of the laser beams has the same beam irradiation angle.
  • a laser beam is simultaneously irradiated from each of the laser modules.
  • laser beams are sequentially irradiated from each of the laser modules.
  • preheating the bonding object from the bottom is further included.
  • the surface temperature of the bonding object is maintained below 200°C.
  • step c) the surface temperature of the bonding object is heated to 200°C or higher as the laser beam is irradiated to the bonding object through the light-transmitting pressing member.
  • laser reflow of a laser reflow apparatus that bonds electronic components to the substrate by pressing and pressing a bonding object in which a plurality of electronic components are disposed on a rectangular substrate with a light-transmitting pressing member and irradiating a laser beam through the pressing member.
  • the pressing surface of the light-transmitting pressing member is moved downward to contact the bonding object in a state in which a pressing force is not applied; b) irradiating a laser beam to a bonding object through the translucent pressing member; And c) releasing the irradiation of the laser beam and moving the translucent pressing member upward.
  • step a further comprising the step of fixing the vertical movement of the light-transmitting pressing member.
  • step a the step of applying a predetermined predetermined pressure to the light-transmitting pressing member after step a), but not fixing the vertical movement of the light-transmitting pressing member after step b).
  • step a the step of fixing the vertical movement of the light-transmitting pressing member after step a), but not fixing the vertical movement of the light-transmitting pressing member after step b).
  • step b) the laser beam is irradiated with overlapping laser beams from two or more laser modules.
  • a laser beam is simultaneously irradiated from each of the laser modules.
  • laser beams are sequentially irradiated from each of the laser modules.
  • step b the step of preheating the bonding object from the bottom is further included.
  • the surface temperature of the bonding object is maintained below 200°C.
  • the defect rate is significantly reduced by uniformly reflowing all of the various substrates.
  • the pressure applied to the respective corners of the holder unit on which the translucent pressing member is mounted can be independently set and adjusted, so that the pressure acting on a plurality of electronic components disposed on the substrate is insufficient or overpressure is generated. There is an effect of greatly improving the defective rate that can be used.
  • the defect rate is greatly improved due to the pressure acting on a plurality of electronic parts disposed on the substrate. It works.
  • the pressure by the translucent pressing member and the laser beam irradiation by the laser module are sequentially and precisely controlled according to the set reference values, so that the pressing force acting on a plurality of electronic parts disposed on the substrate is insufficient or overpressure is generated.
  • 1 is an exemplary view showing the overall configuration of the laser reflow apparatus of the present invention
  • FIG. 1 is a block diagram of FIG. 1
  • FIG. 3 is a conceptual diagram of a single laser beam module according to an embodiment of the present invention laser reflow apparatus
  • FIG. 4 is a conceptual diagram of a dual laser beam module according to another embodiment of the laser reflow apparatus of the present invention
  • FIG. 5 is a block diagram of a dual laser beam module according to another embodiment of the present invention laser reflow apparatus
  • 6 to 9 are configuration diagrams of a laser optical system applicable to a dual laser beam module according to another embodiment of the laser reflow apparatus of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view of a main part schematically showing the configuration of a holder unit of the laser pressurizing head module according to the present invention
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a main part schematically showing the configuration and operation state of the holder unit of the laser pressurizing head module according to the present invention
  • FIG. 12 is a perspective view of a main part schematically showing the configuration and operation state of the probe unit of the laser pressurizing head module according to the present invention
  • FIG. 13 is a side view schematically showing the configuration and operation of the vertical transfer unit of the laser pressurizing head module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a perspective view of a main part schematically showing the configuration and operation of a vertical transfer part of a laser pressurizing head module according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 15 is a side cross-sectional view of the main part of FIG. 14
  • 16A is a plan view of a main part formed in an octagonal shape of a holder unit of the laser pressurizing head module according to an embodiment of the present invention
  • 16B is a plan view of a main part formed in a circular shape according to another embodiment of the holder unit of the laser pressurizing head module of the present invention
  • FIG. 17 is a perspective view of a main part showing a light-transmitting pressing member of the laser pressing head module according to the present invention
  • (a) is an illustration of the shape of a light-transmitting pressing member having a single pressing surface according to an embodiment
  • (b) is another implementation Depending on the example, the shape of a translucent pressing member having a divided pressing surface to correspond to each electronic component is illustrated.
  • 18 is an operational state diagram showing a state in which the translucent pressing member according to the present invention is mounted on the pressing head
  • FIG. 19 is an enlarged view of a main part of FIG. 18
  • FIG. 20A to 20C are schematic diagrams showing various embodiments of the light-transmitting pressing member according to the present invention
  • FIG. 21A is a case where the pressing surface edge is not treated
  • FIG. 21B is a case where the pressing surface edge is chamfered
  • (c) is When the corners of the pressing surface are rounded
  • FIG. 21 is a side cross-sectional view schematically showing the entire device configuration of the laser pressurizing head module according to the embodiment of FIG. 13;
  • Fig. 22 is a plan view of a main part of Fig. 21
  • FIG. 23 is a perspective view showing an enlarged main part of the press unit of the laser pressurizing head module according to the embodiment of FIG. 13
  • 24 is a perspective view showing an input area configuration and operation relationship of a bonding object transfer module according to an embodiment of the present invention, according to an embodiment of the present invention.
  • 25 is a perspective view showing an output area configuration and operation relationship of a bonding object transfer module according to the present invention, according to an embodiment
  • FIG. 26A and 26B are exemplary views showing the configuration and operation relationship of the vacuum chucking means of the bonding object transfer module according to the present invention
  • FIG. 26A is an exemplary configuration of a porous adsorption plate
  • FIG. 26B is an exemplary configuration of a porous adsorption plate.
  • FIG. 27 is a side view schematically showing the configuration and operation relationship of a multi-laser module according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 28 is a perspective view showing an enlarged view of the configuration of the temperature sensor of FIG. 27
  • FIG. 29 is a plan view showing an enlarged view of the configuration of the bonding object of FIG. 28
  • FIG. 30A to 30E are state diagrams showing the operation relationship of each step of the laser reflow method of the present invention
  • FIG. 30A is a state in which the light-transmitting pressing member is moved upward of the center line Cn+1
  • FIG. 30B is the light-transmitting pressing member in the center line Cn+1
  • FIG. 30C is a state in which the translucent pressing member is moved upward of the center line Cn+2
  • FIG. 30D is a state in which the position of the translucent pressing member is corrected to the center line Cn+2'
  • FIG. 30E is a translucent pressing member. Is pressurized and laser irradiated at the center line Cn+2′
  • FIG. 31A to 31D are state diagrams showing the operation relationship of each process step of the laser reflow method of the present invention
  • FIG. 31A is a step in which the translucent pressing member, which has been previously reflowed, moves above the bonding object to be subjected to the next reflow process
  • FIG. 31B Is a step in which the pressing surface of the translucent pressing member moves downward to contact the bonding object without applying a pressing force
  • Fig. 31c is a step of irradiating a laser beam to the bonding object through a translucent pressing member
  • Fig. 31d is irradiation of the laser beam Releasing and moving the translucent pressing member upward
  • FIG. 1 is an exemplary view showing the overall configuration of the laser reflow apparatus of the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram of FIG. 1.
  • the laser pressurizing head module 300 of the laser reflow apparatus of the present invention includes a porous material having a structure capable of applying heat to the lower portion or a stage 111 having a vacuum hole formed thereon.
  • At least one multi-laser module 310 and 320 that irradiates a surface light source type laser to the bonding object 11 that is supported and transported, and is installed independently from the laser modules 310 and 320, and is installed independently of the surface light source. It is configured to include a light-transmitting pressing member 100 for transmitting the laser, and a protective film 200 for protecting the light-transmitting pressing member 100 from contamination.
  • the plurality of multi-laser modules 310 and 320 (for example, it may be implemented as a dual laser module according to an embodiment of the present invention) is a surface light source of a laser generated by a laser oscillator and transmitted through an optical fiber. After conversion, the bonding object 11 is irradiated.
  • the laser modules 310 and 320 include a beam shaper that converts a spot-shaped laser into a surface light source (see FIG. 5), and a surface light source that is disposed under the beam shaper and emitted from the beam shaper is a bonding object (
  • a plurality of lens modules may be implemented by including an optical unit (see FIGS. 5 to 9) that are spaced apart from each other and mounted inside the barrel so as to be irradiated to the irradiation area of 11).
  • the laser modules 310 and 320 may rise or fall along the z-axis, move left or right along the x-axis, or move along the y-axis for alignment with the bonding object 11.
  • the laser pressurizing head module 300 of the laser reflow apparatus of the present invention includes a light-transmitting pressurizing member 100 that presses the bonding object 11 and a laser module 310 and 320 that irradiates a surface light source type laser to the bonding object 11. ) Are formed to be separated from each other, so that the laser modules 310 and 320 are moved to a plurality of irradiation positions of the bonding object 11 while pressing the bonding object 11 with the translucent pressing member 100 and then driven. By doing so, it is possible to shorten the tact time for one bonding object 11 and speed up the bonding operation for all of the plurality of bonding objects 11.
  • the light-transmitting pressing member 100 is moved to a working position or a standby position by a light-transmitting pressing member conveying unit (not shown in the drawing) of a predetermined type.
  • the translucent pressing member conveying unit lowers or lowers the translucent pressing member 100 It can be raised or moved to the left or right and then lowered or raised.
  • the laser pressure head module 300 of the laser reflow apparatus uses data input from a pressure sensor (not shown) and a height sensor (not shown) to transmit a light-transmitting pressure member. It further includes a control unit (not shown) for controlling the operation of the transfer unit.
  • the pressure sensing sensor and the height sensor may be installed on the light-transmitting pressing member 100, the light-transmitting pressing member transfer unit, and the stage 111 supporting the bonding object.
  • the control unit may receive data from the pressure sensor and control the light-transmitting pressurizing member transfer unit so that the pressure reaches the target value, and also control the light-transmitting pressurization member transfer unit to receive data from the height sensor and reach the target height.
  • the support (not shown) supports the translucent pressing member transfer unit (not shown) to be movable.
  • the support unit may be implemented as a pair of gantry extending parallel to the stage 111, and includes a configuration that supports the translucent pressing member transfer unit to be movable in the x-axis, y-axis, or z-axis. It should be interpreted as being.
  • the laser pressurizing head module 300 of the laser reflow apparatus of the present invention includes at least one pressure sensor for sensing pressure applied to the translucent pressurizing member 100 and at least one actuator that applies pressure to the translucent pressurizing member 100, and a translucent It may be implemented by including one or more height sensors for detecting the height of the pressing member.
  • the pressure sensor may be implemented with at least one load cell as an example, and the height sensor may be implemented with a linear encoder.
  • the pressure sensor By adjusting the pressure applied to the object to be bonded through the pressure sensor, in the case of a large area, it is possible to control so that the same pressure can be transmitted to the object to be bonded through a plurality of actuators and a plurality of pressure sensors.
  • the height sensor Through the height sensor, it provides technical data to check the height position value at the moment when the object to be bonded is bonded or to find a more accurate value of the bonding height. It performs a function that can be controlled.
  • the translucent pressing member 100 may be implemented as a base material that transmits the laser output from the laser modules 310 and 320.
  • 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 by any one of, for example, quartz, sapphire, fused silica glass, or diamond.
  • the physical properties of the light-transmitting pressing member made of quartz material are different from that of the light-transmitting pressing member made of sapphire.
  • the transmittance of the translucent pressing member made of a quartz material is 85% to 99%, and the temperature measured at the bonding object is 100°C.
  • the transmittance of the translucent pressurizing member made of sapphire is 80% to 90%, and the temperature measured at the bonding object is 60°C.
  • quartz exhibits better performance than sapphire.
  • the inventors of the present application have repeatedly tested the translucent pressurizing member 100 while developing the laser reflow device. As a result, the translucent pressurizing member 100 made of a quartz material is cracked during laser bonding. It has been found that there is a problem in that the bonding quality is defective due to the occurrence of burning on the floor or the bottom surface. It was analyzed that gases generated during laser bonding adhered to the bottom surface of the light-transmitting pressurizing member 100, and the heat source of the laser was concentrated in a portion to which fumes adhered to increase thermal stress.
  • a thin film coating layer may be formed on the bottom surface of the light-transmitting pressurizing member made of a quartz material.
  • the thin film coating layer formed on the bottom surface of the light-transmitting pressing member 100 may be implemented as a conventional optical coating, such as dielectric coating, SiC coating, or metallic material coating.
  • gases generated during laser bonding are transmitted to the lower portion of the translucent pressurizing member 100.
  • gases generated during laser bonding are transmitted to the lower portion of the translucent pressurizing member 100.
  • the protective film transfer unit 210 may be implemented in a reel-to-reel method in which the protective film 200 wound in a roll shape is released and transferred to one side.
  • the protective film 200 is preferably implemented with a material having excellent heat resistance with a maximum use temperature of 300 degrees Celsius or more and a continuous maximum use temperature of 260 degrees Celsius or more.
  • the protective film 200 may be implemented with a polytetrafluoroethylene resin (commonly referred to as a Teflon resin; Polytetrafluoroethylene, PTFE) or a purple alkoxy resin.
  • Per Fluoro Alkylvinyether copolymer is a product that improves the heat resistance of fluorinated ethylene propylene resin, and it is a highly functional resin with a continuous maximum operating temperature of 260 degrees Celsius like polytetrafluoroethylene resin.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram of a single laser module according to an embodiment of the present invention laser reflow apparatus
  • FIG. 4 is a conceptual diagram of a multi-laser module according to another embodiment of the present invention laser reflow apparatus.
  • the present invention includes a single laser module 310 according to an embodiment, and thus a single laser beam is irradiated onto a printed circuit board (PCB) substrate.
  • the PCB substrate may be a flexible PCB.
  • 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.
  • a multi-laser module includes, for example, a first laser module 310 and a second laser module 320, and is an electronic component of the bonding object 11.
  • the first and second laser modules are irradiated in a superimposed state to irradiate a homogenized superimposed laser beam.
  • 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.
  • the first laser beam and the second laser beam may be irradiated at the same time, or the second laser beam may be sequentially irradiated after preheating of the bonding object 11 by the first laser beam.
  • FIG. 5 is a block diagram of a multi-laser module according to another embodiment of the laser reflow apparatus of the present invention.
  • each of the laser modules 310, 320, ... 330 is a laser oscillator 311, 321, 331, each having a cooling device (316, 326, 336), a beam shaper (312, 322, 332) , Optical lens modules 313, 323, 333, driving devices 314, 324, 334, control devices 315, 325, 335, and power supply units 317, 327, 337.
  • the first laser module 310 of each laser module having the same configuration will be mainly described in order to avoid redundant description, except when necessary.
  • the laser oscillator 311 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) or a rare earth medium fiber laser (Rare-Earth- Doped Fiber Laser) or Rare-Earth-Doped Crystal Laser.
  • 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) It may be implemented including a medium for emitting laser light.
  • a beam shaper 312 converts a spot-shaped laser generated in a laser oscillator and transmitted through an optical fiber into an area beam 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).
  • DOE Diffractive Optical Element
  • MLA Micro-Lens Array
  • the optical lens module 313 adjusts the shape and size of a laser beam converted into a surface light source form by a beam shaper to irradiate it to an electronic component or an irradiation area mounted on a PCB substrate.
  • the optical lens module constitutes an optical system through a combination of a plurality of lenses, and a specific configuration of such an optical system will be described later in detail with reference to FIGS. 6 to 9.
  • the driving device 314 moves the distance and position of the laser module with respect to the irradiation surface, and the control device 315 controls the driving device 314 to control the beam shape and the beam area size when the laser beam reaches the irradiation surface. , Adjust the beam sharpness and beam irradiation angle.
  • the control device 315 may also integrally control the operation of each unit of the laser module 310 in addition to the driving device 314.
  • the laser output adjustment unit 370 is supplied to each laser module from the power supply units 317, 327, 337 corresponding to each laser module 310, 320, 330 according to a program received through a user interface or a preset program. Controls the amount of power to be used.
  • the laser output adjustment unit 370 receives information on the reflow status of each part, area, or entire reflow on the irradiation surface from one or more camera modules 350 and controls each power supply unit 317, 327, 337 based on this.
  • control information from the laser output control unit 370 is transmitted to the control devices 315, 325, 335 of each laser module (310, 320, 330), and each control device (315, 325, 335) It is also possible to provide a feedback signal for controlling the corresponding power supply unit 317. In addition, unlike FIG. 6, it is possible to distribute power to each laser module through one power supply unit. In this case, the power supply unit must be controlled by the laser output adjustment unit 370.
  • the laser power adjustment unit 370 includes each laser module and the laser module so that the laser beam from each laser module 310, 320, 330 has a required beam shape, a beam area size, beam sharpness, and a beam irradiation angle. Controls the power supply units 317, 327, and 337.
  • the preheating function or The additional heating function is appropriately distributed among the first, second, and third laser modules 310, 320, ... 330 to control each laser module to have a required temperature profile.
  • a function for simultaneously adjusting the output and phase of each distributed laser beam may be provided in the laser output adjusting unit 370.
  • the beam flatness can be remarkably improved by controlling the phase to induce destructive interference between the respective laser beams, thereby further increasing energy efficiency.
  • the laser power adjustment unit 370 is used to ensure that some or all of the laser beams from each laser module are different. Controls one or more of the angle and the beam wavelength. Even at this time, in the case of distributing one laser light source and inputting it to each laser module, the laser output adjusting unit 370 may have a function for simultaneously adjusting the output and phase of each of the distributed laser beams.
  • bonding between the electronic components in the irradiation surface and the substrate can be performed or the bonding can be removed by adjusting the laser beam size and output.
  • the application of heat by the laser beam to other adjacent electronic components 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. Accordingly, it is possible to remove only the damaged electronic component to be removed.
  • the laser module will absorb a plurality of material layers (e.g., EMC layer, silicon layer, solder layer) included in the electronic component. It can be composed of individual laser modules with wavelengths. Accordingly, the laser debonding device 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) or separation (detaching or debonding) process may be performed.
  • the intermediate bonding material such as solder
  • the present invention can also be used as, for example, a rework device that efficiently removes electronic components from a substrate.
  • 6 to 9 are configuration diagrams of a laser optical system applicable to a single laser beam or a multi-laser module of the laser reflow apparatus of the present invention.
  • the laser beam emitted from the beam transmission optical fiber 410 is focused through the convex lens 420 and incident on the beam shaper 430, the beam shaper 430 ), the spot-shaped laser beam is converted to a flat-top type surface light source (A1), and the square laser beam (A1) output from the beam shaper 430 is the desired size through the concave lens 440
  • the image-forming surface S is irradiated with the enlarged surface light source A2.
  • FIG. 7 is a block diagram of a laser optical system according to another embodiment of the present invention.
  • the surface light source B1 from the beam shaper 430 is enlarged to a predetermined size through the concave lens 440 to become a surface light source B2 irradiated to the first imaging surface S1.
  • the boundary of the edge portion of the surface light source (B2) may become more unclear according to the additional expansion, so that the final irradiation surface is the second imaging surface (S2).
  • a mask 450 is installed on the first imaging surface S1 to trim the edge.
  • 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 at least one convex lens and a concave lens, and the second imaging surface on which the electronic component is placed Square irradiation light B3 is formed in (S2).
  • FIG. 8 is a block diagram of a laser optical system according to another embodiment of the present invention.
  • the square surface light source C1 from the beam shaper 430 is enlarged to a predetermined size through the concave lens 440, it is enlarged (or reduced) in the x-axis direction, for example, passing through at least a pair of cylindrical lenses 470 (C2) and again passing through at least a pair of cylindrical lenses 480, it is reduced (or enlarged) in the y-axis direction, for example, and converted into a rectangular surface light source C3.
  • the cylindrical lens is a shape obtained by cutting a cylindrical shape in the longitudinal direction, and functions to expand or reduce the laser beam according to the shape in which each lens is arranged in the vertical direction, and the lens on the surface on which the cylindrical lens is placed is x, y Depending on the shape arranged in the axial direction, the laser beam is adjusted in the x-axis or y-axis direction.
  • 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 at least one convex lens and a concave lens, and the second imaging surface S2 on which the electronic component is disposed. ) To form a rectangular irradiation light C4.
  • FIG. 9 is a block diagram of a laser optical system according to another embodiment of the present invention.
  • 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 a final surface light source D5 having a sharper edge can be obtained compared to the case of FIG. I will be able to.
  • FIG. 10 is a perspective view of a main part schematically showing the configuration of a holder unit of the laser pressurizing head module of the present invention.
  • the holder unit 500 according to the present invention, the lower plate 510 in which the lower portion of the flat-shaped light-transmitting pressing member 100 is inserted and seated, and the upper portion of the light-transmitting pressing member 100 is fitted and coupled. It is divided into a mask plate (520).
  • the light-transmitting pressing member 100 is inserted into the lower plate 510 and seated. It is understandable that the bottom surface 102 of the member 100 is exposed downward through the through hole 510a of the lower plate 510.
  • the mask plate 520 is fitted and coupled to the upper surface of the translucent pressing member 100 in the above state, the central portion of the upper surface of the translucent pressing member 100 is exposed upward through the through hole 520a of the mask plate 520 Mounting is completed in the state that it has been installed.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the configuration and operation of the holder unit of the laser pressurizing head module of the present invention.
  • the laser when the laser is irradiated by the multi-beam laser modules 310 and 320 located above with the translucent pressing member mounted between the lower plate and the mask plate, the through hole 520a of the mask plate 520 and the It is understandable that the laser beam is transmitted downward through the translucent pressing member 100.
  • the left and right corners of the bottom of the lower plate 510 have a smoothly rounded shape, which means that the protective film 200 located below the translucent pressing member moves downward while the translucent pressing member 100 moves downward. When pressed, the protective film 200 is not damaged by tearing or scratching by the rounded corners of the lower plate 510.
  • the protective film 200 is pulled and wound by the protective film transfer unit 210 disposed on both left and right sides of the protective film 200 as described above, and even at this time, the left and right corners of the bottom surface of the lower plate 510 are smooth. Since it is rounded, the protective film 200 can be fed without being damaged by the corners.
  • the light-transmitting pressing member 100 simultaneously presses a plurality of electronic components disposed on the substrate, which is the bonding object 11, to a predetermined depth, and the laser beam is transmitted by the multi-laser modules 310 and 320 located above.
  • the laser reflow treatment is performed while the solder located under the electronic component of the bonding object 11 is melted by the laser beam.
  • the laser beams overlap each other to form a homogenized laser beam, and the bonding object through the through hole 520a of the mask plate 520 and the through hole 520a of the light-transmitting pressing member 100 and the lower plate 510 It is understandable that uniform heat energy is transmitted to the solder located under the electronic component in (11).
  • the area of the square through hole 520a of the mask plate 520 and the area of the pressing surface 102 of the translucent pressing member 100 are laser beams in order to accurately pressurize and laser reflow only the electronic components of the bonding object 11. It is desirable to design in consideration of the transmission path and the overlapping area of the.
  • FIG. 12 is a perspective view of a main part schematically showing the configuration and operation state of the probe unit of the laser pressurizing head module of the present invention.
  • the main feature of the present invention is that the mask plate 520 and the translucent pressing member 100 are interchangeable so as to correspond to the sizes of various substrates. Therefore, the light-transmitting pressing member 100 and the mask plate 520 can be replaced with different ones depending on the shape and area of the electronic component disposed on the substrate or processing a substrate of a different size.
  • the operator selects and replaces an appropriate size of the translucent pressing member 100 and the mask plate 520 prepared in advance to have a pressing surface of various different sizes as needed, and then, as shown in FIG. The flatness is measured by probing the corners of the upper surface of the translucent pressing member 100 through the probe unit 600.
  • the probe unit 600 may include a needle-shaped probe 610, a probe transfer unit 620 that horizontally or vertically transfers the probe, and a probe bracket 630 that supports the probe and the transfer unit.
  • the probe 610 is transferred in a horizontal or vertical direction, for example, a translucent pressing member. (100) It is possible to measure the flatness of the light-transmitting pressing member 100 by sequentially piercing at least four corners (marked X) of the upper surface and probing.
  • FIG. 13 is a side view schematically showing the configuration and operation of the vertical transfer unit of the laser pressurizing head module according to an embodiment of the present invention.
  • a vertical driving unit for applying a driving force to the press bracket 720 in a vertical direction may be composed of a ball screw 750 and a motor 760, and a guide member 770 for guiding the linear motion of the press bracket 720.
  • the light-transmitting pressing member 100 and the holder unit 500 are driven by the motor 760 of the vertical transfer unit. After being transferred upward, and after the bonding object 11 is put in, the translucent pressing member 100 and the holder unit 500 are transferred downward by driving the motor 760 again to stand by for pressurization. Thereafter, by the operation of the pressurizing cylinder 730, the light-transmitting pressurizing member 100 presses the bonding object 11 vacuum-sucked on the electrostatic chuck 940.
  • a heating block 942 for preheating the bonding object 11 to a predetermined temperature is installed under the electrostatic chuck 940, the bonding object 11 is seated on the electrostatic chuck 940. While being conveyed for laser reflow processing, the bonding object 11 is continuously preheated.
  • the temperature at which the bonding object 11 is preheated may be set to less than 200°C, and it is preferable to set it to a temperature such that thermal damage to the substrate or the like is not applied due to the preheating.
  • the vertical transfer unit is finely driven to transfer the holder unit 500 upward or downward, thereby adjusting the flatness of the light-transmitting pressing member 100.
  • one of the four corners of the upper surface of the translucent pressing member 100 is located at a lower point inclined to one side compared to the other. If it is determined that there is, for example, the motor 760 at the corner located at the lower point is operated to finely lift the corner of the holder unit 500 upward, so that the overall flatness of the light-transmitting pressing member 100 Is to adjust.
  • FIG. 14 is a perspective view schematically illustrating the configuration and operation of a vertical transfer unit of the laser pressurizing head module according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 15 is a side cross-sectional view of the main part of FIG. 14.
  • the pressing head of the present invention is provided with a translucent pressing member 100 for transmitting a laser beam irradiated from the laser sources 310 and 320 in a state where the electronic component, which is the bonding object 11, is pressed and pressed.
  • the light-transmitting pressing member 100 is mounted in a state in which the translucent pressing member 100 is interchangeably fitted in a through hole formed in the central portion of the plate-shaped holder unit 500 to be hung.
  • the holder unit 500 may be formed to have a circular or polygonal shape (see FIGS. 16A and 16B), but in FIGS. 14 and 15, it is assumed that it has an octagonal shape.
  • the press unit 700 is shaft-coupled to three points (P1, P2, P3) around the rim of the octagonal holder unit 500, respectively, at this time, the point at which the press unit is shaft-coupled.
  • P1, P2, P3 When connected with an imaginary line (L), a triangle is formed.
  • the virtual triangle connecting the three points of the holder unit 500 may constitute an equilateral triangle, and the center of gravity (G) of the virtual triangle and the center of gravity (G) of the translucent pressing member 100 are matched. This is desirable.
  • the reason for designing three shaft coupling points (P1, P2, P3) around the rim of the holder unit 500 is that it is stable when the shaft coupling points (P1, P2, P3) are connected by shaft coupling two press units. Since the triangular structure cannot be formed (i.e., it is not possible to form a line segment and an area when connecting two points), that is, the number of axial bonding points that need control of the flatness is minimized while the virtual triangle is stable. In order to configure the shaft coupling point, three shaft coupling points (P1, P2, P3) are accurately symmetrically configured in the holder unit 500.
  • the press unit 700 is a press bracket 720 having a predetermined height and shape, and is mounted on an upper end of the press bracket to press the holder unit 500 downward by a set pressure.
  • Cylinder 730 one end is coupled to the cylinder rod 731 of the pressure cylinder 730, the other end is rotatably coupled to one of the three shaft coupling points (P1, P2, P3) of the holder unit 500, respectively.
  • It is configured to include a bearing joint (780).
  • the pressure cylinder may be a precision pneumatic cylinder (hereinafter, a hole cylinder) capable of finely setting and adjusting the pressing force in kgf units.
  • a pressure sensor 740 is further provided at the end of the cylinder rod 731 of each of the pressure cylinders 730.
  • the pressure sensor 740 may be implemented as, for example, a load cell, and when the cylinder rod of each of the pressure cylinders 730 is pulled out and presses each shaft coupling point of the holder unit 500, it is constantly It performs a role of checking whether or not a pressure higher than the appropriate pressure is applied by measuring it and feeding it back to the control unit (not shown in the drawing).
  • a joint fastening part 510 is further provided at each of the three shaft coupling points of the holder unit 500, and each of the joint fastening parts 510 is pivotally coupled to the bearing joint 780 so as to be rotatable.
  • the bearing joint 780 pivotally coupled to the end of the cylinder rod 731 is also moved in a vertical direction, and accordingly, the bearing joint ( The joint fastening portion 510 and the holder unit 500 rotatably coupled to the 780 are also moved together.
  • the holder unit 500 it is possible to drive the holder unit 500 in an inclined manner by adjusting the length of the cylinder rod 731 of each of the pressure cylinders 730 differently, and accordingly, the pressing force may be reduced by adjusting the contact height of the holder unit 500. It can be precisely adjusted.
  • the end of the joint fastening part 510 is in a state that is caught and seated by the stopper 790 provided at the lower end of the press bracket 720, and thus the self-weight of the holder unit 500 acting downward is reduced to the stopper 790 ) Is offset by being overlaid and serves to maintain the flatness when the holder unit 500 is vertically transported.
  • the press bracket 720 is further provided with a vertical transfer portion for raising and lowering the press bracket in the vertical direction.
  • a press bracket 720 installed at three shaft coupling points of the translucent pressing member 100 and the holder unit 500, respectively, and a pressure cylinder installed on the upper portion of the press bracket ( 730), a ball screw 750 and a motor 760 for driving the press bracket 720 in a vertical direction, and a guide member 770 for guiding the linear motion of the press bracket 720.
  • the light-transmitting pressing member 100 mounted on the holder unit 500 is also moved downward and presses the electronic component 11 located below it. It is understandable to do.
  • the flatness of the holder unit 500 may be changed by vibration generated during the reflow process or by vibration when the translucent pressurizing member 100 is replaced, so that the translucent pressurizing member 100 is replaced at a certain period. After that, it is desirable to initialize it to zero and set the flatness again.
  • 16A is a plan view of a main part formed in an octagonal shape of a holder unit of the laser pressurizing head module according to an embodiment of the present invention.
  • the shape of the holder unit of the present invention may be a polygon, and may basically be a triangular shape connecting the three shaft coupling points (P1, P2, P3).
  • the three axial coupling points P1, P2, P3 and the center of gravity G can be formed in the same length by forming the same length of the virtual line connecting each of the three axial coupling points P1, P2, and P3 to form an equilateral triangle.
  • the shape of the holder unit is provided in an octagonal shape to sufficiently accommodate the rectangular light-transmitting pressing member by providing a larger area than the light-transmitting pressing member Looks.
  • the holder unit of the present invention is not limited to the octagonal shape shown in FIG. It can be implemented in a variety of polygonal shapes such as.
  • FIG. 16B is a plan view of a main part formed in a circular shape according to another embodiment of the holder unit of the laser pressurizing head module of the present invention.
  • the shape of the holder unit of the present invention may be polygonal, and may be formed in a circular shape according to another embodiment.
  • the pressurizing head of the present invention performs reflow processing at once by irradiating the translucent laser beam while simultaneously pressing and pressing a plurality of electronic parts 11 using the translucent pressurizing member 100 having a certain area.
  • the pressurizing head of the present invention performs reflow processing at once by irradiating the translucent laser beam while simultaneously pressing and pressing a plurality of electronic parts 11 using the translucent pressurizing member 100 having a certain area.
  • the pressurization cylinder 730 can be precisely controlled by adopting a hole cylinder that can precisely control the pressing force in units of Kgf, and through this, the operator presses the pressure according to various factors such as the bending state of the FPCB substrate.
  • the set pressure of the cylinder 730 it is possible to easily adjust the pressure balance applied to the electronic components 11 disposed under the large-area translucent pressing member 100 of the present invention compared to the prior art.
  • control unit performs an auto balancing process that adjusts to a set pressure value or generates an alarm so that the operator can easily adjust the set pressure of each of the pressurizing cylinders 730 manually as necessary. do.
  • the translucent pressurizing member conveying unit 140 may be implemented to be vertically conveyed in the vertical direction by a vertical conveying means (eg, a motor and a ball screw device) as an example, and the support part 150 is implemented as a gantry device as an example. Can be.
  • a vertical conveying means eg, a motor and a ball screw device
  • the holder unit 500, the light-transmitting pressing member 100, and the press unit 700 are vertically transferred upward so that the bonding object 11 is transferred to the light-transmitting pressing member.
  • As 700) is vertically transferred downward to a position close to the bonding object 11, it is positioned in a standby state for pressurization.
  • FIG. 17 is a perspective view of a main part showing a light-transmitting pressing member of the laser pressing head module according to the present invention
  • (a) is an illustration of the shape of a light-transmitting pressing member having a single pressing surface according to an embodiment
  • (b) is another implementation According to an example, the shape of a light-transmitting pressing member having a pressing surface divided to correspond to each electronic component is illustrated.
  • the light-transmitting pressing member 100 of the present invention is a rectangular plate-shaped substrate 101 as shown in FIG. 17A. It has a structure in which the pressing surface 102 of a certain area protrudes on the top. It is preferable that the area of the pressing surface 102 is designed to correspond to the processing area of the bonding object 11 in consideration of the area of the bonding object 11 to be laser reflow-processed at a time by a predetermined area.
  • the area of the pressing surface 102 is formed to be narrower than the area of the substrate 101, and has at least one or more stepped portions 101a around the pressing surface 102.
  • a laser light blocking layer 103 is further formed on the side surface of the substrate 101 and the bottom and side surfaces of the stepped portion 101a except for the pressing surface 102 to prevent light leakage of the laser beam.
  • FIG. 17B looking at the structure of the light-transmitting pressing member 100 according to another embodiment of the laser pressing head module of the present invention, a single pressing surface 102 is formed in FIG. 17A, but in FIG. 17B, a bonding object
  • the pressing surface 102 has a structure divided into a grid shape so as to correspond to the area of each electronic component.
  • a laser light blocking layer 103 (shaded display) is provided on the side of the substrate 101 other than the plurality of pressing surfaces 102 divided in a grid shape, and the bottom and side surfaces of the step 101a. More formed.
  • the laser light blocking layer 103 can generally be formed of various types of special coating layers that absorb or reflect light, for example, an Inconel coating layer that absorbs a laser beam, or a frosted glass type. It may be implemented as one of a diffuse reflection processing layer or a high reflection (HR) coating layer that reflects a laser beam, or a composite layer of two or more.
  • HR high reflection
  • FIG. 18 is an operational state diagram showing a state in which the translucent pressing member according to the present invention is mounted on the pressing head, and FIG. 19 is an enlarged view of a main part of FIG. 18.
  • a pressing surface 102 having an area smaller than that of the base material is protruded on the bottom surface of the rectangular base material 101 as described above.
  • at least one stepped portion 131a is formed between the substrate 101 and the pressing surface 102, and as shown in FIG. 15, the stepped portion 101a ripples the light-transmitting pressing member 100. It is used for mounting on the holder unit 500 of the row device.
  • a silicon damper layer 104 may be further formed on the pressing surface 102.
  • electronic components disposed on a printed circuit board (PCB) constituting the bonding object 11 are not completely flat due to the characteristics of the flexible circuit board and have their own curvature. Accordingly, each of the electronic components may be understood as being disposed at different heights instead of at the same height on the horizontal line along the curved surface of the flexible circuit board.
  • the pressing surface 102 of the transparent pressing member 100 simultaneously presses and presses electronic components positioned at different heights from the curved surface of the flexible circuit board for bonding
  • the electronic components located at a relatively high position are A higher pressing force is applied than that of electronic components located at a lower position, and thus, solder located below the electronic components located at a higher position may not be normally reflowed due to an excessive pressing force, and bonding failure may be caused.
  • the silicon damper layer 104 which is a light-transmitting elastic body, is additionally formed on the pressing surface 102 according to an embodiment of the present invention, so that even if an excessive pressing force acts on the electronic components located above, the silicon damper layer 104 is It performs a damping function that absorbs a certain amount of excessive pressing force.
  • a laser beam is irradiated from the first or second laser modules 310 and 320 positioned above the translucent pressing member 100, and the The laser beam is irradiated to the electronic component through the light-transmitting pressing member 100 so that thermal energy for reflow is transmitted.
  • a laser light blocking layer 103 (shaded) is formed on the side surface of the substrate 101 and the bottom and side surfaces of the step portion 101a. As a result, it blocks the laser beam from leaking to all other parts except the pressing surface 102 as a result.
  • the shape and protrusion height of the pressing surface 102 are also presented as major considerations when designing the translucent pressing member 100. For example, as shown in Fig. 17A, if the pressing surface 102 is not formed in a square structure, and if it is formed in a rectangular structure, the side area on the long side will be larger than on the short side of the rectangle. It is predictable that heat energy is lost more rapidly.
  • heat loss phenomenon occurs, thermal energy cannot be uniformly transferred to the plurality of electronic components that are pressed while being placed under the pressing surface 102, so that bonding failure occurs in electronic components that are lower or higher than the proper bonding temperature. It is more likely to be. Accordingly, according to a preferred embodiment, as the shape of the bottom surface of the pressing surface 102 is designed in a square structure, heat dissipation through the side surfaces of the pressing surface 102 is uniformly performed in the vertical and horizontal directions.
  • the protrusion height (h) of the pressing surface 102 is formed too high, there is a possibility that heat loss through the side surface of the step portion 101a may occur a lot, so the protrusion height (h) of the pressing surface 102 Alternatively, it is most preferable to minimize the depth of the grating grooves 102a concave between the divided pressing surfaces 102 to within several mm.
  • FIGS. 20A to 20C are schematic diagrams showing various embodiments of the light-transmitting pressing member according to the present invention, and FIG. 20A is a case where the pressing surface edge is not treated, FIG. 20B is a case where the pressing surface edge is chamfered, and FIG. 20C is This is the case where the corners of the pressing surface are rounded.
  • a protective film 200 is provided below the light-transmitting pressurizing member 100 of the present invention to prevent the adsorption of fumes. Same as one.
  • the protective film 200 is also pressed together by the light-transmitting pressing member 100, and at this time, the pressing surface ( It is understandable that the protective film 200 is in contact with both corners of 132).
  • the protective film 200 when the protective film 200 repeatedly contacts both corners of the pressing surface 102, it is predictable that the protective film 200 may eventually be torn or damaged.
  • both corners of the pressing surface 102 are chamfered as shown in FIG. 20B so that the protective film is not damaged by both corners of the pressing surface 102 or shown in FIG. 20C.
  • FIG. 20B As described above, by rounding both corners, additional considerations are presented in the design of the light-transmitting pressing member 100.
  • FIG. 21 is a side cross-sectional view schematically showing the overall device configuration of the laser pressurizing head module according to the embodiment of FIG. 13,
  • FIG. 22 is a plan view of the essential part of FIG. 21, and
  • FIG. 23 is It is the main part perspective view which was expanded and showed the press unit of a laser pressure head module.
  • the pressurizing head of the present invention is a translucent pressurizing member for transmitting the laser beam irradiated from the laser sources 310 and 320 in a state in which the electronic component 11, which is a bonding object, is pressed first.
  • 100 is provided, in which case the light-transmitting pressing member 100 is mounted in a state that spans the through hole formed in the central portion of the plate-shaped holder unit 500. Accordingly, it is understandable that when the holder unit 500 is moved downward, the translucent pressing member 100 mounted on the holder unit is also moved downward and presses the electronic component 11 located below it.
  • press units 700 are positioned adjacent to each other in a non-contact state at each corner portion of the holder unit 500.
  • the lower portion of the holder unit 500 is supported by a pressure balancer 710
  • the pressure balancer 710 is a buffer that offsets by pressing the self-weight of the translucent pressing member 100 and the holder unit 500 in the reverse direction
  • it may be implemented by an air cylinder or an elastic spring.
  • the pressure balancer 710 offsets the basic self-weight of the translucent pressing member 100 and the holder unit 500 to a zero (0) value, and then waits in a state to press the translucent pressing member 100. .
  • a press bracket 720 having a “c” shape so as to surround each corner portion of the holder unit 500 in a non-contact state, It consists of a pressure cylinder (730a, 730b, 730c, 730d) fixedly installed on the upper end of the press bracket, and a pressure sensor 740 installed at the end of the cylinder rod of the pressure cylinder (730a, 730b, 730c, 730d).
  • the pressure sensor 740 may be implemented as, for example, a load cell, and while the cylinder rods of the pressure cylinders 730a, 730b, 730c, 730d are drawn out, each corner of the holder unit 500 is pressed. When pressure is applied, it is measured at all times to check whether a pressure higher than the proper pressure has been applied, and to feed it back.
  • the pressurizing head of the present invention performs reflow processing at once by irradiating the translucent laser beam while simultaneously pressing and pressing a plurality of electronic parts 11 using the translucent pressurizing member 100 having a certain area.
  • the pressurizing head of the present invention performs reflow processing at once by irradiating the translucent laser beam while simultaneously pressing and pressing a plurality of electronic parts 11 using the translucent pressurizing member 100 having a certain area.
  • pressurizing cylinders 730a, 730b, 730c, 730d are dividedly installed so that the pressurizing force can be independently set for each corner of the holder unit 500, so that the pressurizing force of a large area can be adjusted.
  • the pressure cylinders (730a, 730b, 730c, 730d) can be implemented by adopting a precision pneumatic cylinder (hereinafter, a hole cylinder) as an example that can precisely control the pressing force in units of Kgf, through which the PCB substrate is bent.
  • the operator can easily balance the pressure on the plane of the large-area translucent pressing member 100 of the present invention compared to the prior art by differently adjusting the set pressure of the pressure cylinders 730a, 730b, 730c, 730d according to various variable factors, etc. You can control it.
  • the holder unit 500, the translucent pressurizing member 100, and the press unit 700 are installed on the translucent pressurizing member transfer unit 140 and the support unit 150 as previously described in FIG. 2 Can be.
  • the translucent pressurizing member conveying unit 140 may be implemented to be vertically conveyed in the vertical direction by a vertical conveying means (eg, a motor and a ball screw device) as an example, and the support part 150 is implemented as a gantry device as an example. Can be.
  • the holder unit 500, the light-transmitting pressing member 100, and the press unit 700 are vertically transferred upward so that the bonding object 11 is transferred to the light-transmitting pressing member.
  • As 700) is vertically transferred downward to a position close to the bonding object 11, it is positioned in a standby state for pressurization.
  • an ionizer 800 is further provided above the holder unit 500 to remove contamination on which particles are seated, such as dust seated on the upper surface of the light-transmitting pressing member.
  • the light-transmitting pressurizing member 100 may be implemented as an example of a quartz material, and even if the space in which the process according to the present invention is performed is a clean clean room environment, it is repeated when some particles are settled and accumulated more and more. Damage such as burning of particles may be applied by irradiation of the laser beam.
  • the ionizer 800 Is to prevent the adsorption of particles in advance, such as removing the generation of static electricity on the upper surface of the translucent pressing member 100 from time to time.
  • FIG. 24 is a perspective view showing an input area configuration and operation relationship of a bonding object transfer module according to the present invention according to an embodiment. Referring to FIG. 24 below, a mechanism part configuration of an input area (carry-in area) of a bonding object according to the present invention And the operation relationship is as follows.
  • an input conveyor 910 for loading a bonding object (for example, a plurality of electronic components mounted on a PCB) of a predetermined area is provided for laser reflow processing.
  • the input conveyor 910 is provided with a conveyor frame 912 having a shape bent in a “b” shape, and a pair of wires for conveying a conveyor of the bonding object 11 on both sides of the upper side of the conveyor frame 912
  • the track means 911 is installed, and the wire track means 911 is coupled to the rotation shaft of the track drive motor 913.
  • a width adjustment motor 915 is installed at one side of the conveyor frame 912 to expand or reduce the width of the input conveyor 910 in order to accommodate bonding objects 11 of different sizes.
  • the conveyor frame 912 is also moved in the horizontal direction as the horizontal transfer unit 920 is transferred in the horizontal direction. .
  • the preheating stage 914 is provided on the upper part of the conveyor frame 912, the preheating is performed before the bonding object 11 conveyed by the wire track means 911 is introduced into the laser reflow processing area. While staying above the stage 914, the bonding object 11 is continuously preheated to a predetermined temperature (e.g., 150°C) to reach the target solder melting temperature (e.g., 250°C) by irradiation of a laser beam during laser reflow. Make sure that the temperature rises quickly and stably.
  • a predetermined temperature e.g. 150°C
  • the target solder melting temperature e.g. 250°C
  • a picker unit 930 is further provided above the vacuum chuck 940.
  • the picker unit 930 includes a vacuum suction pad 931 for adsorbing a bonding object, and the vacuum It consists of a cylinder 932 for driving the suction pad in a vertical direction, and a support frame 933 for fixing the vacuum suction pad 931 and the cylinder 932.
  • the vacuum suction pad 931 of the picker unit 930 is moved upward by driving the cylinder 932, and then the vacuum suction pad (931)
  • the vacuum adsorption pad 931 is moved downward to adsorb the bonding object 11 and then transferred upward.
  • the vacuum suction pad 931 is moved downward and the bonding object 11 on the vacuum chuck 940 ) Is repeated.
  • a horizontal moving means for example, a linear motor 941
  • a linear motor 941 is provided under the vacuum chuck 940, the vacuum chuck 940 and the bonding object ( 11) is moved to the laser reflow treatment area together.
  • a vision unit 934 is further provided on one side of the vacuum chuck 940, it is always possible to check whether the bonding object 11 is correctly seated and aligned on the vacuum chuck in the input area. Monitor.
  • FIG. 25 is a perspective view showing an output area configuration and operation relationship of the bonding object transfer module according to an embodiment of the present invention.
  • a configuration and operation relationship of a mechanism part of an output area (a carry-out area) of a bonding object according to the present invention will be described with reference to FIG. 25.
  • the configuration of the output conveyor 950 is mostly the same as the configuration of the input conveyor 910 described above, but the difference from the configuration of the input conveyor 910 is preheating for preheating the bonding object 11 on the output conveyor 950. Stage 914 is omitted.
  • the picker unit 970 is transferred to the bonding object 11 in the reverse order of carrying in. Is adsorbed on the vacuum chuck 940 and transferred to the output conveyor 950, and after the output conveyor 950 is horizontally moved, the bonding object 11 is unloaded to the outside of the device through the wire track means 951. .
  • FIG. 26A and 26B are exemplary views showing the configuration and operation relationship of the vacuum chucking means of the bonding object transfer module of the present invention
  • FIG. 26A is a plan view and a side cross-sectional view showing an embodiment configuration of a porous adsorption plate
  • FIG. 26B is another view of the porous adsorption plate. It is a plan view and a side cross-sectional view showing the configuration of the embodiment.
  • the configuration of the vacuum chuck 940 is composed of a plurality of porous adsorption plate, the porous adsorption plate is for adsorbing a middle portion of the bottom surface of the bonding object (11). It is divided into a rectangular central suction plate 943 and a frame suction plate 944 arranged to surround the circumference of the central suction plate and for adsorbing a bottom edge portion of the bonding object 11.
  • suction means such as an air compressor installed on the central adsorption plate 943 and the rim adsorption plate 944 (not shown in the drawing)
  • the bonding object 11 is fixed to the upper surface of the vacuum chuck 940 in a wide open state as it is vacuum-adsorbed by Si).
  • the central suction plate 943 and the edge suction plate 944 are formed to be divided into each other at a predetermined interval.
  • the suction plate lifting unit 980 is located under the central suction plate 943. According to the installation, when the central suction plate 943 is required, that is, the picker units 930 and 970 may be omitted in the configuration of the embodiment described above may have a configuration of another embodiment.
  • the central suction plate 943 may directly receive the bonding object 11 from the input conveyor 910, in which case the central suction plate 943 directly receives the bonding object 11 from the input conveyor 910
  • the object of the present invention can be achieved. You can achieve enough.
  • a heating block 942 may be additionally installed directly under the central suction plate 943, and the heating block 942 is treated with a laser reflow process like the preheating stage 914 of the input conveyor 910. It serves to preheat the bonding object 11 to a predetermined temperature while the bonding object is carried in until it is carried in.
  • Figure 26b shows the configuration and operation relationship of another embodiment of the porous adsorption plate according to the present invention.
  • the frame suction plate 945 is made of aluminum, not the same porous material as the central suction plate, and the circumferential direction adjacent to the center suction plate 943 of the frame suction plate 945 is Accordingly, a plurality of suction holes 944a are further formed in order to more strongly adsorb the edge portion of the bottom surface of the bonding object 11.
  • Other configurations and operating relationships are the same as those of the embodiment shown in FIG. 26A, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.
  • the printed circuit board (PCB) of the bonding object 11 by adjusting the vacuum adsorption force of the central suction plate 943 and the edge suction plates 944 and 945 of the vacuum chuck 940, For example, it is possible to expect the effect of spreading the flexion or wrinkles of the flexible circuit board to some extent, and accordingly, the vertical height of the electronic components mounted on the board is improved to be located at approximately the same point. During reflow, it is possible to obtain an effect of improving process defects due to excessive pressing force acting on a specific electronic component.
  • FIG. 27 is a side view schematically showing the configuration and operation relationship of a multi-laser module according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 28 is a perspective view showing an enlarged configuration of a temperature sensor of FIG. 27,
  • FIG. 29 is It is a plan view of the main part shown by expanding the composition of the object to be bonded.
  • a multi-laser module is composed of a pair of first laser modules 310 and second laser modules 320, the first laser module 310 and the second laser module.
  • An infrared temperature sensor 810 is provided between the laser modules 320 to measure the temperature of the laser beam superimposedly irradiated from the first and second laser modules 310 and 320.
  • the first laser module 310 and the second laser module 320 are provided with beam profilers 318 and 328, respectively, so that the laser beam output and intensity of the first and second laser modules 310 and 320 are provided. Are monitored at all times.
  • the configuration of the beam profilers 318 and 328 is, for example, a laser beam provided on the laser beam path of the first and second laser modules 310 and 320 by irradiating or transmitting a part of the output laser beam to the beam profiler. You can measure the power and intensity of the beam.
  • the infrared temperature sensor 810 may be a single infrared temperature sensor 810 according to an embodiment, and the single infrared sensor is an area in which a laser beam is overlapped and irradiated from the first and second laser modules ( The surface temperature value of 12) is measured.
  • the single infrared temperature sensor 810 measures the overall temperature distribution value of the overlapping irradiation area of the laser beam by sequentially measuring the temperature of a plurality of points among the overlapping irradiated areas of the laser beam.
  • the output or intensity of each laser beam output from the first or second laser modules 310 and 320 by constantly measuring the temperature of the overlapped irradiated area with the infrared temperature sensor 810, By adjusting the shape of the beam, etc., the temperature distribution value in the overlapping irradiation area 12 is compensated.
  • a plurality of infrared temperature sensors of the present invention may be made of, for example, five temperature sensors (810#1, 810#2, 810#3, 810#4, 810#5), and a square One temperature sensor (810#1, 810#2, 810#3, 810#4) is placed at each corner of the arrangement structure, and one temperature sensor (810#5) is placed in the center. It can be a structured structure. Therefore, five infrared temperature sensors (810#1, 810#2, 810#3, 810#4, 810#5) simultaneously irradiate an infrared beam, and in this case, as shown in FIG.
  • Infrared beam is irradiated and temperature is applied to the electronic components (11b#1, 11b#3, 11b#7, 11b#9) located at each corner of the rectangular area (12) and the electronic component (11b#5) located at the center. Is measured.
  • the location or number of the electronic components 11b for which the temperature is to be measured is not specified, and the temperature of the surface of the substrate on which the electronic component is not disposed may be measured. This can be achieved by measuring the temperature values of as many electronic components and substrates as possible in order to obtain a more accurate temperature distribution value of the area where the laser beam is overlapped and irradiated.
  • 30A to 30E are state diagrams showing an operation relationship of each step of the laser reflow method according to the present invention.
  • a laser reflow method for each step will be described according to an embodiment.
  • FIG. 30A is a state diagram in which the translucent pressing member 100 is moved upward of the center line Cn+1.
  • the vision unit 934 is Electronic components 11b located under the pressing surface 102 of the translucent pressing member 100 are photographed.
  • the electronic components 11b are arranged symmetrically with respect to the center line Cn+1 of the pressing surface 102 of the translucent pressing member 100. It is determined whether or not.
  • the electronic components 11b of the bonding object 11 are arranged in a position to be bonded together with the solder 11c for bonding on the upper surface of the substrate 11a.
  • the substrate 11a The silver is in a fixed state by being vacuum-adsorbed by the vacuum chuck 940 at the bottom.
  • the heating block 942 is provided inside the vacuum chuck 940, the substrate 11a, the electronic component 11b, and the solder 11c, which are the bonding object 11, are continuously kept at a predetermined temperature.
  • the preheating temperature is preferably set to be less than the melting temperature of the solder. For example, even if the substrate 11a and the electronic component 11b are exposed for a certain period of time or longer, the temperature range in which thermal damage is not applied is maintained below 200°C. I can.
  • the bonding object 11 If the bonding object 11 is not preheated as described above, the bonding object 11 must be rapidly heated from room temperature to the melting temperature of the solder 11c only with the thermal energy of the laser beam during the laser reflow treatment. Bonding defects such as overflow may occur in the solder 11c due to rapid heating. Therefore, as the temperature is increased step by step from the preheating temperature to the melting temperature of the solder 11c, the solder 11c is stably melted, thereby minimizing bonding defects.
  • the melting temperature of the solder 11c may vary depending on the material of the solder, but may be 200°C or higher, which is a melting temperature of a general solder paste.
  • FIG. 30B is a state diagram in which the light-transmitting pressing member 100 is pressed and laser irradiated at the center line Cn+1.
  • the pressing surface 102 of the light-transmitting pressing member 100 by the vision unit 934 is the center line Cn.
  • the light-transmitting pressing member 100 moves downward and presses the electronic component 11b.
  • the laser beam may be irradiated simultaneously or sequentially with the pressing of the translucent pressing member 100, for example, a multi-laser module and a first laser module positioned above the translucent pressing member 100 while pressing
  • the laser beam from 310 and the second laser module 320 may be superimposed and irradiated onto the electronic components 11b.
  • the bonding object 11 is gradually heated from the preheating temperature to the melting temperature of the solder 11c by the overlapping irradiated laser beam, and eventually the solder 11c located under the electronic components 11b is removed. As it melts, bonding of the electronic component 11b to the substrate 11a is completed. (The difference in height before bonding and after bonding is indicated by hc in Fig. 30A)
  • FIG. 30C is a state diagram in which the translucent pressing member has been moved upward of the center line Cn+2
  • FIG. 30D is a state in which the translucent pressing member has been adjusted to a new center line Cn+2'
  • FIG. 30E shows the translucent pressing member has a center line Cn+2 It is a state diagram of pressurization and laser irradiation at'.
  • the translucent pressing member 100 presses and laser reflows the electronic components 11b in the next predetermined range. It moves horizontally to the center line Cn+2 of the parts 11b.
  • the vision unit 934 again photographs the arrangement shape of the electronic components 11b disposed under the pressing surface 102 of the translucent pressing member 100.
  • the control unit moves the translucent pressing member 100 horizontally to a new center line Cn+2' as shown in FIG. 30D, and the corrected center line Cn+2 accordingly
  • the horizontal position of the light-transmitting pressing member 100 is corrected by ′. Accordingly, the horizontal position is corrected so that the electronic components 11b disposed below the light-transmitting pressing member 100 are disposed symmetrically to the left and right based on the corrected center line Cn+2′, and in this state, the light-transmitting pressurization as shown in FIG. 30E
  • the member 100 moves downward to pressurize the electronic components 11b and irradiate a laser beam.
  • the translucent pressing member 100 moves to the corrected center line Cn+2' and pressurizes, but at this time, the first and second laser modules 310 and 320 are the corrected center line Cn+. Without correcting the horizontal position by 2', the laser beam is irradiated based on the center line Cn+2 before correction.
  • the reason why the laser modules 310 and 320 do not correct the horizontal position along the translucent pressing member 100 is that when the laser beam is irradiated based on the corrected center line Cn+2′, the electronic component has already been bonded. There is a possibility that the laser beam may be irradiated to the field 11b again, and if the laser beam is re-irradiated to the reflow-treated solder 11c, the solder 11c may be melted again, thereby causing bonding failure. Because. Therefore, in the present invention, when pressing and laser irradiating the electronic components 11b arranged asymmetrically, only the translucent pressing member 100 is corrected without correcting the position of the first or second laser modules 310 and 320. It is possible to minimize the occurrence of various bonding defect factors as described above by moving horizontally to ′ to correct the position and then irradiating the pressure and laser.
  • 31A to 31D are state diagrams showing an operation relationship of each process step of the laser reflow method of the present invention.
  • various bonding modes that can be combined for each step will be described according to an embodiment.
  • the first bonding mode of the present invention is the most basic bonding mode, in which the pressing surface 102 of the translucent pressing member 100 moves downward and does not apply a pressing force to the bonding object 11 Contacting with; Irradiating a laser beam to the bonding object 11 through the translucent pressing member 100; And releasing the irradiation of the laser beam and moving the translucent pressing member 100 upward.
  • the step of contacting the light-transmitting pressing member 100 in a state where no pressing force is applied is connected by the motor 760 and the ball screw 750 by driving the motor 760 as described in FIG. 13.
  • the press bracket 720 is moved downward, and the holder unit 500 and the translucent pressurizing member 100 are mounted on the press bracket 720, so that the translucent pressurizing member 100 is lowered by the driving of the motor. Is moved to.
  • the light-transmitting pressing member 100 is moved downward and comes into contact with the electronic component 11b of the bonding object 11, the light-transmitting pressing member 100 is provided with a driving force to move downward.
  • the driving of the motor 760 is stopped, and the light-transmitting pressing member 100 comes into contact with the upper surface of the electronic component 11b without applying a pressing force.
  • the height of the translucent pressing member 100 is also fixed to prevent vertical movement.
  • a multi-laser module that is, a first laser module, provided above the translucent pressurizing member 100 in a state in which the translucent pressurizing member 100 is in contact with the upper surface of the electronic component 11b. (310) and the second laser module (320) irradiates a laser beam to the bonding object (11) through the light-transmitting pressing member (100).
  • the laser beam may be irradiated with overlapping to transmit the homogenized laser beam to the plurality of electronic components 11b and solder 11c, and as mentioned above, the bonding object 11 has a predetermined preheating temperature, For example, since the bonding object 11 is preheating below 200°C, the laser beam melts the solder 11c from the preheating temperature even if it does not rapidly heat the bonding object 11 to the melting temperature of the solder 11c, such as 250°C. It becomes possible to stably heat up to temperature. Accordingly, when laser reflow is started, since the pressing surface 102 of the translucent pressing member 100 is in contact with the upper surface of the solder 11c, electrons located above the solder 11c when the solder 11c is melted. The component 11b is confined so that it is not bent or lifted upwards.
  • the first bonding mode is completed by releasing the irradiation of the laser beam and moving the translucent pressing member 100 upward.
  • the pressure cylinder 730 provided above the light-transmitting pressing member 100 Presses the light-transmitting pressing member 100 with a predetermined pressure.
  • the pressing force is released as the solder 11c of the bonding object 11 is melted, and at this time, the electronic component ( It is predictable that the height of 11b) decreases by a certain height (hc, see FIG. 31A) by compression of the solder 11c.
  • the motor 760 is unlocked, the light-transmitting pressing member 100 gradually moves downward by its own weight, so that the light-transmitting pressing member 100 moves downward by the pressing force applied by the pressing cylinder 730. The pressing force is maintained.
  • the second bonding mode is the first in that a pressing force is applied before the laser beam is irradiated, and when the laser beam is applied and the solder 11c is melted, the translucent pressing member 100 also moves downward and maintains the pressing force. There is a difference from the first bonding mode. As a result, when the solder 11c is melted, the pressing force applied to the solder 11c is kept constant, thereby reducing the lifting of the electronic component 11b or poor connection of the solder 11c, and obtaining a dense soldering effect. Is expected.
  • the laser beam is irradiated without applying a pressing force after the transparent pressing member 100 contacts the electronic component 11b of the bonding object 11. Same as bonding mode.
  • the pressing cylinder 730 is driven to apply a predetermined pressing force to the translucent pressing member 100 and the bonding object 11.
  • the translucent pressing member 100 is in a state in which the motor 760 is locked and fixed to prevent vertical movement, and only the pressing cylinder 730 applies a pressing force.
  • the third bonding mode is different from the first bonding mode in that a pressing force is applied after irradiation of the laser beam.
  • the fourth bonding mode is the same until the third bonding mode and the irradiation step of the laser beam, but differs in that the height of the translucent pressing member 100 is changed instead of applying a pressing force after irradiation of the laser beam.
  • the light-transmitting pressurizing member 100 gradually moves downward, and eventually, the electronic component 11b and the molten solder 11c are gradually pressed, which is melted by the laser beam. Bonding failure due to the application of a sudden pressing force to the solder 11c can be prevented.
  • the bonding modes are possible in various embodiments in that bonding defects are prevented by controlling a pressure change according to melting of the solder.
  • the present invention is not limited only by the above-described embodiments, and the same effect can be created even when the detailed configuration, number, and arrangement structure of the device is changed, or the detailed steps are changed and added.
  • a person of ordinary skill in the art can add, delete, and modify various configurations within the scope of the technical idea of the present invention.
  • step portion 102 pressing surface
  • silicone damper layer 200 protective film
  • protective film transfer unit 310 first laser module
  • probe 620 probe transfer unit
  • stopper 800 ionizer
  • infrared temperature sensor 811 infrared irradiation point
  • porous adsorption plate 950 output conveyor

Abstract

본 발명의 레이저 리플로우 장치는, 기판 상에 배열된 복수의 전자부품들로 이루어지는 본딩대상물을 투광성 가압부재로 가압함과 함께 상기 가압부재를 통해 레이저 빔을 조사함으로써 전자부품을 기판에 본딩하는 레이저 가압 헤드 모듈; 및 상기 레이저 가압 헤드 모듈의 일측으로부터 반입된 본딩대상물을 레이저 가압 헤드 모듈의 리플로우 처리를 거쳐 타측으로 반출하기 위해 상기 본딩대상물을 이송하는 본딩대상물 이송 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 리플로우 장치 및 레이저 리플로우 방법
본 발명은 레이저 리플로우 장치 및 레이저 리플로우 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 상에 배열된 복수의 전자부품들을 투광성 가압부재로 눌러 가압한 상태로 레이저를 조사하여 전자부품을 동시에 본딩하는 가압방식의 레이저 리플로우 장치 및 상기 장치를 이용한 레이저 리플로우 방법에 관한 것이다.
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.
또한, 메모리칩, 마이크로프로세서칩, 그래픽프로세서칩, 무선프로세서칩, 센서프로세서칩 등을 1개의 패키지에 실장하려는 기술개발들이 치열하게 연구개발되고 있으며 상당한 수준의 기술들이 이미 실전적용되고 있다.
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) 방식 등이 적용되고 있다.
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.
이에 따라 최근들어 각광받고 있는 레이저 리플로우 장치의 구성을 살펴보면, 레이저 헤드 모듈이 본딩대상물(반도체 칩 또는 집적회로 IC)을 수 초 동안 눌러주면서 레이저를 조사하여 본딩하는 방식으로, 반도체 칩 또는 집적회로(IC) 사이즈에 대응하는 면 광원 형태의 레이저를 조사하여 본딩을 수행한다.
이러한 가압방식의 레이저 리플로우 장치에 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.
그러나, 상기 선행문헌1에 개시된 종래 가압방식의 레이저 리플로우 장치는 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 반도체 칩 개수만큼 반복적으로 수행해야하기 때문에 작업시간이 증대되는 문제점이 있었다.
한편 한국공개특허 2017-0077721(이하, ‘선행문헌2’이라 함)을 참조하면, 동 특허에 언급된 레이저 리플로우 장치 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 가능하다고 언급하고 있다.
그러나, 상술한 선행문헌2의 종래 레이저 리플로우 장치 구성에 따르면 단일의 레이저 소스를 이용하기 때문에 기판 상에 배치된 복수의 플립칩에 레이저 빔이 여러 각도에서 입사함에 따라 균질화된 레이저 빔을 조사하기가 어렵고, 이에 따라 불량없이 복수의 플립칩을 균일하게 리플로우 처리하기는 기술적으로 많은 어려움이 예상된다.
그러므로 상기 선행문헌1 및 2에 개시된 종래 레이저 리플로우 장치는 단일의 플립칩을 하나씩 순차적으로 가압 및 레이저를 조사함에 따라 전체 작업시간이 증가될 수밖에 없었고, 복수의 처리를 위해 다양한 기판의 사이즈에 수평적으로 배치된 복수의 플립칩에 단일의 레이저 빔을 조사하더라도 각각의 플립칩에 균일한 열에너지가 전달되기는 사실상 어려우므로 본딩 불량률을 개선하기 위해서는 많은 연구개발 노력이 필요한 실정이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 발명된 것으로, 본 발명은 다양한 기판의 사이즈에 대응되도록 투광성 가압부재를 교체함으로써 한번에 처리되는 가압 및 레이저 투광면적의 크기를 용이하게 조절할 수 있도록 구성된다. 이에 따라 복수의 전자부품을 동시에 가압 및 레이저 리플로우에 의한 대량 처리가 가능하면서도 불량률이 대폭 개선되는 레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 복수의 전자부품을 동시에 가압하면서 균질화된 레이저 빔을 조사함으로써 대량 처리가 가능하면서도 불량률이 대폭 개선된 레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 다양한 기판의 사이즈에 대응되도록 투광성 가압부재가 장착되는 판상의 홀더 유닛의 각 모서리부를 각각 독립적으로 압력을 설정 및 조절할 수 있게 구성된다. 이에 따라 복수의 전자부품을 동시에 가압 및 레이저 빔을 조사하여 한번에 리플로우 처리함에 따라 대량 처리가 가능하면서도 불량률이 대폭 개선되는 레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판 상에 복수의 전자부품들이 안착된 본딩대상물을 사이즈에 상관없이 컨베이어 시스템이 한번에 리플로우 처리 영역으로 반입 및 반출할 수 있으며, 반입을 위한 이송 중에 본딩대상물을 소정온도까지 계속해서 예열함으로써 레이저 리플로우 처리시 솔더 용융온도까지 불량없이 안정적인 온도상승이 이루어지도록 구성된다. 이에 따라 복수의 전자부품을 동시에 가압 및 레이저 빔을 조사하여 한번에 리플로우 처리함에 따라 대량 처리가 가능하면서도 불량률이 대폭 개선되는 레이저 리플로우 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 멀티 레이저 빔이 중첩 조사되는 영역을 복수의 온도감지센서로 정밀하게 모니터링함으로써 본딩대상물을 구성하는 기판 및 전자부품의 온도불균형을 즉시 감지 및 보상함으로써 특정 전자부품의 본딩 불량을 미연에 방지할 수 있도록 구성된다. 이에 따라 복수의 전자부품을 동시에 가압 및 레이저 빔을 조사하여 한번에 리플로우 처리함에 따라 대량 처리가 가능하면서도 온도불균형에 따른 본딩 불량률이 대폭 개선되는 레이저 리플로우 장치의 멀티 레이저 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 투광성 가압부재의 가압 전에 하방에 위치한 전자부품의 배치 형상이 투광성 가압부재의 가압면 정중앙에 위치하도록 조정함으로써 상기 투광성 가압부재에 의해 가압시 전자부품에 전달되는 압력이 한쪽으로 편중됨없이 고르게 가압될 수 있도록 한다. 이에 따라 복수의 전자부품을 동시에 가압 및 레이저 빔을 조사하여 한번에 리플로우 처리함에 따라 대량 처리가 가능하면서도 불량률이 대폭 개선되는 레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 복수의 전자부품을 기설정된 조건에 따라 가압 및 레이저 빔의 조사과정을 순차적으로 제어함에 따라 본딩불량없이 한번에 복수의 전자부품을 대량으로 리플로우 처리가 가능하면서도 불량률이 대폭 개선되는 레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기판 상에 배열된 복수의 전자부품들로 이루어지는 본딩대상물을 투광성 가압부재로 가압함과 함께 상기 가압부재를 통해 레이저 빔을 조사함으로써 전자부품을 기판에 본딩하는 레이저 가압 헤드 모듈; 및 상기 레이저 가압 헤드 모듈의 일측으로부터 반입된 본딩대상물을 레이저 가압 헤드 모듈의 리플로우 처리를 거쳐 타측으로 반출하기 위해 상기 본딩대상물을 이송하는 본딩대상물 이송 모듈을 포함하여 구성된다.
또한 상기 레이저 가압 헤드 모듈은, 상기 투광성 가압부재를 교체가능하게 장착하기 위한 홀더 유닛; 및 상기 홀더 유닛의 상방에 구비되어 홀더 유닛에 장착된 가압부재의 평탄도를 검사하기 위한 탐침 유닛을 포함하여 구성된다.
또한 상기 레이저 빔은 빔 쉐이퍼에 의해 균질화된 사각형 레이저 빔이다.
또한 상기 레이저 빔은 둘 이상의 레이저 모듈로부터 레이저 빔이 중첩 조사된다.
또한 상기 홀더 유닛은, 투광성 가압부재가 끼워져 걸림 및 안착될 수 있도록 중앙부에 통공이 형성된 하부 플레이트로 구성된다.
또한 상기 투광성 가압부재는 쿼츠(Quartz), 사파이어(sapphire), 용융실리카유리(Fused Silica Glass) 또는 다이아몬드 중 어느 하나로 구현된다.
또한 상기 홀더 유닛은, 중앙부에 레이저 빔이 통과될 수 있도록 통공이 형성되고 상기 투광성 가압부재가 하부 플레이트에 안착된 상태로 하부 플레이트 상부에 결합되는 마스크 플레이트를 더 포함한다.
또한 상기 마스크 플레이트의 통공은, 투광성 가압부재의 가압면보다 크거나 동일한 면적을 갖는 사각형 형상이다.
또한 상기 하부 플레이트의 저면은 좌우 양측 모서리부 부분이 완만하게 라운드진 형상을 갖는다.
또한 상기 하부 플레이트의 각 모서리부에는, 상기 하부 플레이트의 모서리를 수직방향으로 미세하게 이동시켜 투광성 가압부재의 평탄도를 조정하는 평탄도 조정수단이 더 구비된다.
또한 상기 평탄도 조정수단은, 투광성 가압부재 및 홀더 유닛의 각 모서리부에 설치된 프레스 브라켓; 및 상기 프레스 브라켓의 일측에 설치되어 프레스 브라켓을 모터의 구동에 따라 수직방향으로 이송하는 수직 구동부를 포함한다.
또한 상기 수직 구동부는, 프레스 브라켓의 수직이송을 위한 볼 스크류와 모터; 및 상기 프레스 브라켓의 직선운동을 가이드하기 위한 가이드부재를 포함한다.
또한 상기 탐침 유닛은, 투광성 가압부재의 상면 중 적어도 하나 이상의 지점을 찔러 평탄도를 측정하기 위한 탐침; 상기 탐침을 수평 또는 수직 이동시키기 위한 이동수단; 및 상기 탐침 및 이동수단을 고정하기 위한 탐침 브라켓을 포함한다.
또한 상기 탐침은 투광성 가압부재 상면의 사각형 각 모서리 지점을 포함하여 총 4곳 이상을 찔러 탐침한다.
또한 상기 투광성 가압부재 하부로, 레이저 본딩시 발생하는 가스(fumes)가 투광성 가압부재의 바닥면에 달라붙는 것을 막아주는 보호필름을 더 포함한다.
또한 상기 보호필름은 폴리테트라플로오로에틸렌 수지(PTFE) 또는 퍼플루오로알콕시 수지(PFA)로 구현된다.
또한 상기 보호필름은 롤 형태로 감긴 보호필름을 풀어주면서 일측으로 이송시키는 릴-투-릴(reel to reel) 방식의 보호필름 이송부에 의해 공급된다.
또한 상기 투광성 가압부재는, 전체적으로 사각형 패널 형상을 갖는 기재; 상기 기재의 저면에 돌출 형성되어 저면이 복수의 전자부품에 대응되도록 평면상으로 형성된 가압면을 포함한다.
또한 상기 기재와 가압면의 사이에는 기재의 면적보다 가압면의 면적이 좁아지도록 안쪽으로 요입된 적어도 하나 이상의 단차부를 더 포함한다.
또한 상기 기재의 측면과 단차부의 저면 및 측면에는 레이저 광 차단층이 형성된다.
또한 상기 가압면은 일정 깊이를 갖는 격자홈에 의해 둘 이상으로 분할 형성된다.
또한 상기 격자홈의 안쪽 측면과 저면에는 레이저 광 차단층이 더 형성된다.
또한 상기 레이저 광 차단층은 인코넬(Inconel) 코팅층, 난반사 가공층 또는 HR(High Reflection) 코팅층 중에 하나이거나 둘 이상의 복합층으로 구성된다.
또한 상기 가압면은 사각형 형상을 갖는다.
또한 상기 가압면의 양측 모서리는 모따기 되거나 라운드 처리된다.
또한 상기 가압면에는 탄성 댐퍼층이 더 구비된다.
또한 상기 탄성 댐퍼층은 실리콘(Silicon) 재질로 구현된다.
또한 상기 레이저 가압 헤드 모듈은, 상기 투광성 가압부재를 교체가능하게 장착하기 위한 장방형의 홀더 유닛; 상기 홀더 유닛의 각 모서리 하단을 지지하면서 홀더 유닛과 투광성 가압부재의 자중만큼 반대방향으로 압력을 부가함으로써 홀더 유닛과 투광성 가압부재의 자중을 영점으로 초기화시키는 압력 밸런서; 및 상기 홀더 유닛의 각 모서리 상방에 비접촉된 상태로 구비되어 홀더 유닛의 각 모서리를 각각 설정된 압력만큼 독립적으로 눌러 가압하는 프레스 유닛을 더 포함한다.
또한 상기 압력 밸런서는 에어 실린더로 구성된다.
또한 상기 압력 밸런서는 탄성 스프링으로 구성된다.
또한 상기 프레스 유닛은 홀더 유닛의 각 모서리를 각각 설정된 압력만큼 독립적으로 눌러 가압하도록 각 모서리마다 1개씩 분할 배치된다.
또한 상기 프레스 유닛은, 홀더 유닛의 각 모서리 부분을 비접촉으로 파지하고 있는 프레스 브라켓; 및 상기 프레스 브라켓의 상단에 장착되어 상기 홀더 유닛을 각각 설정된 압력만큼 하방으로 눌러 가압하는 가압 실린더를 포함한다.
또한 상기 가압 실린더는 kgf 단위로 가압력을 미세하게 설정 및 조절이 가능한 정밀 공압 실린더가 채택된다.
또한 상기 가압 실린더에는 가압시 압력을 측정하여 상시 피드백하기 위한 압력감지센서가 더 구비된다.
또한 상기 홀더 유닛의 상방에는 정전기에 의한 더스트의 먼지 흡착으로부터 투광성 가압부재의 상면을 클리닝하기 위한 이오나이저 유닛이 더 구비된다.
또한 상기 본딩대상물 이송 모듈은, 기판 상에 배열된 복수의 전자부품으로 이루어지는 본딩대상물이 반입을 위해 안착되는 인풋 컨베이어; 상기 인풋 컨베이어로부터 전달된 본딩대상물을 진공 흡착하여 고정하는 진공 척킹 수단; 및 레이저 리플로우 처리가 완료된 본딩대상물이 반출을 위해 안착되는 아웃풋 컨베이어를 포함한다.
또한 상기 인풋 및 아웃풋 컨베이어는, 컨베이어 프레임; 상기 컨베이어 프레임의 상부에 양측으로 구비된 한쌍의 와이어 궤도수단; 상기 컨베이어 프레임의 일측에 구비되어 컨베이어 프레임을 수평방향으로 선형 이동시키기 위한 수평 이송수단을 포함한다.
또한 상기 인풋 및 아웃풋 컨베이어의 컨베이어 프레임 일측에는 크기가 다른 본딩대상물을 수용하기 위해 컨베이어 프레임의 너비를 확장 또는 축소할 수 있도록 너비 조절수단이 더 구비된다.
또한 상기 인풋 컨베이어의 컨베이어 프레임에는 본딩대상물을 소정온도까지 예열하기 위한 프리히팅 스테이지가 더 구비된다.
또한 상기 진공 척킹수단의 일측에는, 본딩대상물의 정상 로딩 여부를 모니터링하기 위한 비전 유닛이 더 구비된다.
또한 상기 인풋 및 아웃풋 컨베이어와 진공 척킹 수단 사이 구간에는 각각, 본딩대상물을 전달하기 위한 피커 유닛이 더 구비된다.
또한 상기 피커 유닛은, 평판 상의 진공 흡착패드; 및 상기 진공 흡착패드를 수직방향으로 이송하기 위한 수직 구동부를 포함된다.
또한 상기 진공 척킹 수단은, 본딩대상물을 흡착 고정하기 위한 다공성 흡착판; 및 상기 다공성 흡착판 및 히팅 블록을 본딩대상물의 인풋 영역으로부터 레이저 리플로우 처리 영역을 거쳐 아웃풋 영역까지 왕복 이동시키는 수평 이동수단을 포함한다.
또한 상기 다공성 흡착판은, 본딩대상물의 저면 가운데 부분을 흡착하기 위한 장방형의 중앙 흡착판; 및 상기 중앙 흡착판의 둘레를 감싸도록 배치되어 본딩대상물의 저면 테두리 부분을 흡착하기 위한 테두리 흡착판으로 분할 형성된다.
또한 상기 테두리 흡착판에는 본딩대상물의 저면 테두리 부분을 흡착하기 위한 석션홀이 더 형성된다.
또한 상기 테두리 흡착판은 알루미늄 재질로 형성된다.
또한 상기 다공성 흡착판의 하부에는 히팅 블록이 더 구비된다.
또한 상기 레이저 가압 헤드 모듈은, 서로 분할 배치된 상태로 상기 본딩대상물에 복수의 레이저 빔을 중첩 조사하는 멀티 레이저 모듈; 및 상기 멀티 레이저 모듈의 사이 영역에 구비되어 투광성 가압부재를 통해 빔을 조사함으로써 본딩대상물의 다수 지점의 온도를 감지하는 온도감지센서를 포함한다.
또한 상기 멀티 레이저 모듈은 서로 마주보는 한쌍의 멀티 레이저 모듈로 구성된다.
또한 상기 온도감지센서는 단일의 적외선 온도감지센서로 구성되며, 상기 단일의 적외선 온도감지센서가 본딩대상물의 다수 지점에 순차적으로 적외선을 조사한다.
또한 상기 단일의 적외선 온도감지센서는 복수의 레이저 빔이 중첩 조사되는 영역 내의 둘레 및 가운데 부분 중 다수 지점에 순차적으로 적외선을 조사한다.
또한 상기 온도감지센서는 복수의 적외선 온도감지센서로 구성되며, 상기 복수의 적외선 온도감지센서가 본딩대상물의 다수 지점에 동시에 적외선을 조사한다.
또한 상기 복수의 적외선 온도감지센서는 복수의 레이저 빔이 중첩 조사되는 영역 내의 둘레 및 가운데 부분 중 다수 지점에 동시에 적외선을 조사한다.
또한 상기 멀티 레이저 모듈에는 각각 레이저 빔의 출력 및 강도를 측정하기 위한 빔 프로파일러가 더 구비된다.
또한 장방형의 기판 상에 복수의 전자부품이 배치된 본딩대상물을 투광성 가압부재로 눌러 가압함과 함께 상기 가압부재를 통해 레이저 빔을 조사함으로써 전자부품을 기판에 본딩하는 레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법에 있어서, a) 상기 투광성 가압부재가 본딩대상물을 누르기 전에 비전 유닛이 투광성 가압부재의 가압면 직하방에 위치된 소정 범위의 전자부품들이 배치된 형상을 촬영하는 단계; b) 상기 촬영된 소정 범위의 전자부품들이 배치된 형상이 가압면에 대응하도록 위치되었는지 판별하는 단계; c) 상기 전자부품들이 가압면에 대응하도록 위치되었다고 판단되면, 투광성 가압부재가 하방으로 이동되어 본딩대상물을 가압함과 함께 투광성 가압부재를 통해 본딩대상물에 레이저 빔을 조사하는 단계; d) 상기 레이저 빔의 조사를 중단함과 함께 투광성 가압부재를 상방으로 이동하여 가압상태를 해제하는 단계; 및 e) 상기 투광성 가압부재가 다음 차례로 리플로우 처리할 소정 범위의 전자부품들 상방으로 수평 이동하는 단계를 포함하여 구성된다.
또한 상기 b) 단계는, b1) 촬영된 소정 범위의 전자부품들이 배치된 형상이 측면에서 보았을 때 투광성 가압부재의 가압면 중심선을 기준으로 전자부품들이 좌우 대칭적으로 위치하는지 판별하는 단계; 및 b2) 상기 촬영된 전자부품들이 배치된 형상이 투광성 가압부재의 가압면 중심선을 기준으로 좌우 대칭적으로 위치한다면 가압면에 대응하도록 위치된 것으로 판단하되, 가압면에 대응하도록 위치되지 않았다면 상기 전자부품들이 배치된 형상이 투광성 가압부재의 가압면 중심선을 기준으로 좌우 대칭적으로 위치하도록 상기 투광성 가압부재의 수평 위치를 조정하는 단계를 포함한다.
또한 상기 레이저 빔은 둘 이상의 레이저 모듈로부터 레이저 빔이 중첩 조사된다.
또한 상기 각 레이저 모듈은 상호 대칭적으로 배치되고 상기 각 레이저 빔은 동일한 빔 조사 각도를 갖는다.
또한 상기 각 레이저 모듈로부터 레이저 빔이 동시에 조사된다.
또한 상기 각 레이저 모듈로부터 레이저 빔이 순차적으로 조사된다.
또한 상기 c) 단계 이전에 본딩대상물을 하부에서 예열하는 단계를 더 포함한다.
또한 상기 본딩대상물을 하부에서 예열하는 단계는 본딩대상물의 표면 온도를 200℃ 미만으로 유지한다.
또한 상기 c) 단계에서 투광성 가압부재를 통해 본딩대상물에 레이저 빔을 조사함에 따라 본딩대상물의 표면 온도를 200℃ 이상으로 가열한다.
또한 장방형의 기판 상에 복수의 전자부품이 배치된 본딩대상물을 투광성 가압부재로 눌러 가압함과 함께 상기 가압부재를 통해 레이저 빔을 조사함으로써 전자부품을 기판에 본딩하는 레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법에 있어서, a) 상기 투광성 가압부재의 가압면이 하방으로 이동하여 본딩대상물에 가압력을 가하지 않는 상태로 접촉하는 단계; b) 상기 투광성 가압부재를 통해 본딩대상물에 레이저 빔을 조사하는 단계; 및 c) 상기 레이저 빔의 조사를 해제하고 투광성 가압부재를 상방으로 이동하는 단계를 포함한다.
또한 상기 a) 단계 이후에, 상기 투광성 가압부재의 수직 이동을 고정하는 단계를 더 포함한다.
또한 상기 a) 단계 이후에 상기 투광성 가압부재에 기설정된 일정 압력을 인가하되, b) 단계 이후에 상기 투광성 가압부재의 수직 이동을 고정하지 않는 단계를 더 포함한다.
또한 상기 a) 단계 이후에 상기 투광성 가압부재의 수직 이동을 고정하되, 상기 b) 단계 이후에 상기 투광성 가압부재에 기설정된 일정 압력을 인가하는 단계를 더 포함한다.
또한 상기 a) 단계 이후에 상기 투광성 가압부재의 수직 이동을 고정하되, b) 단계 이후에 상기 투광성 가압부재의 수직 이동을 고정하지 않는 단계를 더 포함한다.
또한 상기 b) 단계에서 상기 레이저 빔은 둘 이상의 레이저 모듈로부터 레이저 빔이 중첩 조사된다.
또한 상기 각 레이저 모듈로부터 레이저 빔이 동시에 조사된다.
또한 상기 각 레이저 모듈로부터 레이저 빔이 순차적으로 조사된다.
또한 상기 b) 단계 이전에 본딩대상물을 하부에서 예열하는 단계를 더 포함한다.
또한 상기 본딩대상물을 하부에서 예열하는 단계는 본딩대상물의 표면 온도를 200℃ 미만으로 유지한다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 복수의 전자부품들을 동시에 눌러 가압함과 함께 균질화된 레이저 빔을 조사하여 상기 복수의 전자부품들에 고른 열에너지를 전달할 수 있게 됨으로써 대량 레이저 리플로우 처리에 의해 생산성이 대폭 개선되는 효과가 있다.
또한 기판 사이즈나 전자부품의 배치 형상에 따라 대응되도록 마스크 플레이트 및 투광성 가압부재를 교체할 수 있게 구성되므로 다양한 기판을 모두 균일하게 리플로우 처리함에 따라 불량률이 대폭 감소되는 효과가 있다.
또한 가압 부재를 구성하는 쿼츠(Quartz)의 테두리 부분으로 새어 나오는 레이저 빔으로 인해 전자부품의 주변부 기판에 열적 데미지가 가해져 기판 및 부품의 열화가 가속화되는 문제점이 방지됨에 따라 불량률이 크게 감소되는 효과가 있다.
또한 투광성 가압부재가 장착되는 홀더 유닛의 각 모서리부를 누르는 압력을 각각 독립적으로 설정 및 조정할 수 있게 구성됨으로써 기판 상에 배치된 복수의 전자부품들에 작용하는 압력이 부족하거나 또는 과압력이 걸려 발생될 수 있는 불량률이 대폭 개선되는 효과가 있다.
또한 기판 상에 복수의 전자부품들이 안착된 일정면적의 본딩대상물을 안정적으로 한번에 레이저 리플로우 처리 영역까지 반입 및 반출할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한 멀티 레이저 빔의 중첩 조사 영역에서 온도불균형을 모니터링을 통해 즉시 감지 및 보상함으로써 본딩 불량률이 대폭 개선되는 효과가 있다.
또한 투광성 가압부재가 전자부품이 한쪽으로 기울어져 눌리지 않고 고르게 압력이 분산되도록 투광성 가압부재의 위치를 조정함으로써 기판 상에 배치된 복수의 전자부품들에 작용하는 압력이 편중됨에 따른 불량률이 대폭 개선되는 효과가 있다.
또한 투광성 가압부재에 의한 가압 및 레이저 모듈에 의한 레이저 빔 조사를 각각 설정된 기준값에 의해 순차적으로 정밀하게 제어함으로써 기판 상에 배치된 복수의 전자부품에 작용하는 가압력이 부족하거나 또는 과압력이 걸려 발생될 수 있는 솔더의 접촉불량이나 오버플로우와 같은 여러 가지 본딩불량이 대폭 개선되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명 레이저 리플로우 장치의 구성을 전체적으로 보인 예시도
도 2는 도 1의 블록 구성도
도 3은 본 발명 레이저 리플로우 장치의 일 실시예에 따른 싱글 레이저 빔 모듈의 개념도
도 4는 본 발명 레이저 리플로우 장치의 다른 실시예에 따른 듀얼 레이저 빔 모듈의 개념도
도 5는 본 발명 레이저 리플로우 장치의 다른 실시예에 따른 듀얼 레이저 빔 모듈의 구성도
도 6 내지 도 9는 본 발명 레이저 리플로우 장치의 다른 실시예에 따른 듀얼 레이저 빔 모듈에 적용가능한 레이저 광학계의 구성도
도 10은 본 발명에 따른 레이저 가압 헤드 모듈의 홀더 유닛 구성을 개략적으로 보인 요부 사시도
도 11은 본 발명에 따른 레이저 가압 헤드 모듈의 홀더 유닛 구성 및 동작상태를 개략적으로 보인 요부 단면도
도 12는 본 발명에 따른 레이저 가압 헤드 모듈의 탐침 유닛 구성 및 동작상태를 개략적으로 보인 요부 사시도
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라, 레이저 가압 헤드 모듈의 수직 이송부 구성 및 동작상태를 개략적으로 보인 측면도
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따라, 레이저 가압 헤드 모듈의 수직 이송부 구성 및 동작상태를 개략적으로 보인 요부 사시도
도 15는 도 14의 요부 측단면도
도 16a는 본 발명 레이저 가압 헤드 모듈의 홀더 유닛을 일 실시예에 따라 팔각형으로 형성한 요부 평면도
도 16b는 본 발명 레이저 가압 헤드 모듈의 홀더 유닛을 다른 실시예에 따라 원형으로 형성한 요부 평면도
도 17은 본 발명에 따른 레이저 가압 헤드 모듈의 투광성 가압부재를 보인 요부 사시도로서, (a)는 일 실시예에 따라 단일의 가압면을 갖는 투광성 가압부재의 형상을 예시, (b)는 다른 실시예에 따라 각각의 전자부품에 대응되도록 분할된 가압면을 갖는 투광성 가압부재의 형상을 예시
도 18은 본 발명에 따른 투광성 가압부재가 가압헤드에 장착된 상태를 보인 동작 상태도
도 19는 도 18의 요부 확대도
도 20a 내지 도 20c는 본 발명에 따른 투광성 가압부재의 다양한 실시예를 보인 개략도로서, 도 21a는 가압면 모서리를 처리하지 않은 경우, 도 21b는 가압면 모서리를 모따기 처리한 경우, (c)는 가압면 모서리를 라운드 처리한 경우
도 21은 도 13의 일 실시예에 따른 레이저 가압 헤드 모듈의 전체 장치 구성을 개략적으로 보인 요부 측단면도
도 22는 도 21의 요부 평면도
도 23은 도 13의 일 실시예에 따른 레이저 가압 헤드 모듈의 프레스 유닛을 확대하여 보인 요부 사시도
도 24는 본 발명에 따른 본딩대상물 이송 모듈의 인풋 영역 구성 및 작동관계를 일 실시예에 따라 보인 사시도
도 25는 본 발명에 따른 본딩대상물 이송 모듈의 아웃풋 영역 구성 및 작동관계를 일 실시예에 따라 보인 사시도
도 26a와 도 26b는 본 발명에 따른 본딩대상물 이송 모듈의 진공 척킹수단 구성 및 작동관계를 나타낸 예시도로서, 도 26a는 다공성 흡착판의 일 실시예 구성, 도 26b는 다공성 흡착판의 다른 실시예 구성
도 27은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 레이저 모듈의 구성 및 작동관계를 개략적으로 보인 측면도
도 28은 도 27의 온도감지센서 구성을 확대하여 보인 요부 사시도
도 29는 도 28의 본딩대상물 구성을 확대하여 보인 요부 평면도
도 30a 내지 도 30e는 본 발명 레이저 리플로우 방법의 공정 단계별 동작 관계를 나타낸 상태도로서, 도 30a는 투광성 가압부재가 중심선 Cn+1 상방으로 이동된 상태, 도 30b는 투광성 가압부재가 중심선 Cn+1에서 가압 및 레이저 조사되는 상태, 도 30c는 투광성 가압부재가 중심선 Cn+2 상방으로 이동된 상태, 도 30d는 투광성 가압부재가 중심선 Cn+2′으로 위치가 보정된 상태, 도 30e는 투광성 가압부재가 중심선 Cn+2′에서 가압 및 레이저 조사되는 상태
도 31a 내지 도 31d는 본 발명 레이저 리플로우 방법의 공정 단계별 동작 관계를 나타낸 상태도로서, 도 31a는 앞서 리플로우 처리를 마친 투광성 가압부재가 다음 리플로우 처리할 본딩대상물 상방으로 이동하는 단계, 도 31b는 투광성 가압부재의 가압면이 하방으로 이동하여 본딩대상물에 가압력을 가하지 않는 상태로 접촉하는 단계, 도 31c는 투광성 가압부재를 통해 본딩대상물에 레이저 빔을 조사하는 단계, 도 31d는 레이저 빔의 조사를 해제하고 투광성 가압부재를 상방으로 이동하는 단계
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.
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.
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.
이하, 첨부된 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명 레이저 리플로우 장치를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 레이저 리플로우 장치의 구성을 전체적으로 보인 예시도이고, 도 2는 도 1의 블록 구성도이다.
본 발명 레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈(300)은, 도 1 및 도 2에 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 적어도 하나 이상의 멀티 레이저 모듈(310, 320)과, 상기 레이저 모듈(310, 320)과 분리되어 독립적으로 설치되며 면 광원 형태의 레이저를 투과시키는 투광성 가압부재(100), 상기 투광성 가압부재(100)를 오염으로부터 보호하는 보호필름(200)을 포함하여 구성된다.
먼저, 복수의 멀티 레이저 모듈(310, 320)은, (예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따라서는 듀얼 레이저 모듈로 구현될 수 있음) 레이저 발진기에서 발생되어 광섬유를 통해 전달되는 레이저를 면 광원으로 변환시켜서 본딩대상물(11)에 조사한다. 레이저 모듈(310, 320)은 스폿(spot) 형태의 레이저를 면 광원 형태로 변환하는 빔 쉐이퍼(도 5 참조)와, 상기 빔 쉐이퍼의 하부에 배치되며 빔 쉐이퍼에서 출사되는 면 광원이 본딩대상물(11)의 조사영역에 조사되도록 복수의 렌즈모듈이 경통 내부에 서로 적당한 간격을 두고 이격되어 장착되는 광학부(도 5 내지 도 9 참조)를 포함하여 구현될 수 있다.
레이저 모듈(310, 320)은 본딩대상물(11)과의 정렬을 위해 z 축을 따라 상승 또는 하강하거나 x 축을 따라 좌, 우 이동하거나 y 축을 따라 이동될 수 있다.
본 발명 레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈(300)은 본딩대상물(11)을 눌러주는 투광성 가압부재(100)과 본딩대상물(11)에 면 광원 형태의 레이저를 조사하는 레이저 모듈(310, 320)을 서로 독립적으로 분리하여 형성함으로써, 투광성 가압부재(100)로 본딩대상물(11)을 눌러준 상태에서 레이저 모듈(310, 320)을 본딩대상물(11)의 복수의 조사 위치로 이동시킨 후 구동함에 의해 하나의 본딩대상물(11)에 대한 택트 타임(tact time)의 단축 및 복수의 본딩대상물(11) 전체에 대한 본딩 작업의 고속화를 실현할 수 있다.
이 때, 상기 투광성 가압부재(100)는 소정 형태의 투광성 가압부재 이송부(도면 미도시)에 의해 작업 위치 또는 대기 위치로 이동되는데, 일례로 투광성 가압부재 이송부는 투광성 가압부재(100)를 하강 또는 상승시키거나 좌, 우로 이동시킨 후 하강 또는 상승시킬 수 있다.
또한 도면에는 도시하지 않았으나, 본 발명에 따른 레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈(300)은 압력감지센서(도면 미도시)와 높이센서(도면 미도시)로부터 입력되는 데이터를 이용하여 투광성 가압부재 이송부의 동작을 제어하는 제어부(도면 미도시)를 더 포함한다.
상기 압력감지센서와 높이센서는 투광성 가압부재(100)과 투광성 가압부재 이송부와 본딩대상물을 지지하는 스테이지(111)에 설치될 수 있다. 예컨대, 제어부는 압력감지센서로부터 데이터를 입력받아 압력이 목표치에 도달하도록 투광성 가압부재 이송부를 제어하고 또한, 높이센서로부터 데이터를 입력받아 높이의 목표치에 도달하도록 투광성 가압부재 이송부를 제어할 수 있다.
또한 지지부(도면 미도시)는 투광성 가압부재 이송부(도면 미도시)가 이동가능하도록 지지한다. 일례로, 상기 지지부는 스테이지(111)와 나란하게 연장형성되는 한 쌍의 겐트리로 구현될 수 있으며, 투광성 가압부재 이송부를 x 축, y 축, 또는 z 축으로 이동가능하도록 지지하는 구성이 포함되는 것으로 해석되어져야 한다.
본 발명 레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈(300)은 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. 압력감지센서는 일례로 적어도 하나의 로드셀로 구현될 수 있으며, 높이센서는 리니어 엔코더로 구현될 수 있다.
상기 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.
또한 투광성 가압부재(100)는 레이저 모듈(310, 320)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(Quartz)재질로 구현된 투광성 가압부재의 물리적 특성은 사파이어(sapphire)로 구현된 투광성 가압부재의 물리적 특성과 다르다. 예컨대 980㎚ Laser를 조사할 경우, 쿼츠(Quartz)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.
즉, 광 투과율과 본딩에 필요한 열 손실 측면에서 쿼츠(Quartz)는 사파이어(sapphire)보다 우수한 성능을 보인다. 그러나 본 출원 발명자는 레이저 리플로우 장치를 개발하면서 투광성 가압부재(100)을 반복적으로 테스트해 본 결과, 쿼츠(quartz)재질로 구현되는 투광성 가압부재(100)은 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.
쿼츠(quartz) 재질로 구현되는 투광성 가압부재(100)의 손상을 막고 내구성 향상을 위해, 쿼츠(quartz) 재질로 구현되는 투광성 가압부재의 바닥면에 박막 코팅층을 형성할 수 있다. 투광성 가압부재(100)의 바닥면에 형성되는 박막 코팅층은 통상의 광학코팅인 유전체코팅 또는 SiC코팅 또는 금속물질코팅으로 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 리플로우 장치의 레이저 가압 헤드 모듈(300)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 투광성 가압부재(100) 하부로, 레이저 본딩시 발생하는 가스(fumes)가 투광성 가압부재(100)의 바닥면에 달라붙는 것을 막아주는 보호필름(200) 및 상기 보호필름(200)을 이송시키는 보호필름 이송부(210)를 더 포함하여 구현된다.
상기 보호필름 이송부(210)는 롤 형태로 감긴 보호필름(200)을 풀어주면서 일측으로 이송시키는 릴-투-릴(reel to reel) 방식으로 구현될 수 있다. 보호필름(200)은 일례로, 최고 사용온도가 섭씨 300도 이상이고, 연속 최고 사용온도가 260도 이상으로 내열성이 우수한 재질로 구현되는 것이 좋다. 에컨대 보호필름(200)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.
도 3은 본 발명 레이저 리플로우 장치의 일 실시예에 따른 싱글 레이저 모듈의 개념도이고, 도 4는 본 발명 레이저 리플로우 장치의 다른 실시예에 따른 멀티 레이저 모듈의 개념도이다.
상기 도 3을 참조하면, 본 발명은 일실시예에 따라 단일의 레이저 모듈(310)을 구비하며, 이에 따라 PCB(Printed Circuit Board) 기판 상에 싱글 레이저 빔을 조사하게 된다. 일 실시예에 따라 상기 PCB 기판은 연성회로기판(Flexible PCB)일 수 있다.
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.
한편 상기 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 레이저 모듈은 예를 들어 제1 레이저 모듈(310)과 제2 레이저 모듈(320)로 구성되며, 본딩대상물(11)의 전자부품이 부착되는 위치에서는 제1, 2 레이저 모듈이 중첩된 상태로 조사됨으로써 균질화된 중첩 레이저 빔이 조사된다.
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 본딩대상물(11)의 예열 후에 제2 레이저 빔이 순차적으로 조사될 수도 있다.
도 5는 본 발명 레이저 리플로우 장치의 다른 실시예에 따른 멀티 레이저 모듈의 구성도이다.
도 5에서, 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, 324, 334), 제어장치(315, 325, 335) 및 전원공급부(317, 327, 337)를 포함하여 구성된다.
이하에서는, 필요한 경우를 제외하고는, 중복 설명을 피하기 위해 동일 구성을 갖는 각 레이저 모듈 중 제1 레이저 모듈(310)을 위주로 설명한다.
레이저 발진기(311)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.
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.
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.
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.
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.
레이저 중첩 모드를 구현하는 경우, 레이저출력조정부(370)는 각 레이저 모듈(310, 320, 330)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.
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.
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.
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.
한편, 복수의 레이저 모듈 별로 서로 다른 파장을 가진 레이저 빔을 방출하도록 하는 경우에는, 레이저 모듈은 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.
한편, 이상의 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. 이러한 선택적 가열효과를 이용하면 본 발명은 예컨대, 전자부품을 기판에서 효율적으로 제거하는 리워크(Rework) 장치로서도 이용이 가능하다.
도 6 내지 도 9는 본 발명 레이저 리플로우 장치의 싱글 레이저 빔 또는 멀티 레이저 모듈에 적용가능한 레이저 광학계의 구성도이다.
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.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 광학계의 구성도이다.
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.
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.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 광학계의 구성도이다.
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.
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.
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.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 광학계의 구성도이다.
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.
도 10은 본 발명 레이저 가압 헤드 모듈의 홀더 유닛 구성을 개략적으로 보인 요부 사시도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 홀더 유닛(500)은, 평판 형상의 투광성 가압부재(100)의 하부가 끼워져 안착되는 하부 플레이트(510)와 상기 투광성 가압부재(100)의 상부에 끼워져 결합하는 마스크 플레이트(520)로 나누어진다.
또한 상기 하부 플레이트(510)와 마스크 플레이트(520)의 중앙부에는 각각 사각형 통공(510a)(520a)이 형성되어 있어서 투광성 가압부재(100)가 하부 플레이트(510)에 끼워져 안착된 상태이므로 이때 상기 가압부재(100)의 저면(102)이 상기 하부 플레이트(510)의 통공(510a)을 통해 하방으로 노출된 상태가 됨은 이해 가능하다.
한편 상기한 상태로 투광성 가압부재(100)의 상면에는 마스크 플레이트(520)가 끼워져 결합됨에 따라 상기 마스크 플레이트(520)의 통공(520a)을 통해 투광성 가압부재(100)의 상면 중앙부가 상방으로 노출되어진 상태로 장착이 완료된다.
도 11은 본 발명 레이저 가압 헤드 모듈의 홀더 유닛 구성 및 동작상태를 개략적으로 보인 요부 단면도이다.
상기 도 11을 참조하면 투광성 가압부재가 하부 플레이트와 마스크 플레이트 사이에 장착된 상태로 상방에 위치한 멀티 빔 레이저 모듈(310, 320)에 의해 레이저가 조사되면 마스크 플레이트(520)의 통공(520a) 및 투광성 가압부재(100)를 통해 레이저 빔이 하방으로 투과되어짐은 이해 가능하다.
이 때, 상기 하부 플레이트(510) 저면의 좌우 양측 모서리부가 완만하게 라운드진 형상을 갖는데, 이는 상기 투광성 가압부재의 하방에 위치한 보호필름(200)이 상기 투광성 가압부재(100)가 하방으로 이동하면서 눌러질 때 상기 하부 플레이트(510)의 라운드진 모서리에 의해 보호필름(200)이 찢어지거나 긁혀서 손상되지 않도록 한 것이다.
아울러 상기 보호필름(200)은 앞서 상술한 바와 같이 보호필름(200)의 좌우 양측에 배치된 보호필름 이송부(210)에 의해 풀링 및 권취되는데, 이때에도 하부 플레이트(510)의 저면 좌우 모서리부가 완만하게 라운드져 있으므로 보호필름(200)이 모서리부에 의해 손상되지 않고 피딩될 수 있다.
상기한 바와 같이 투광성 가압부재(100)는 본딩대상물(11)인 기판 상에 배치된 복수의 전자부품들을 동시에 일정 깊이로 누른 상태로 상방에 위치한 멀티 레이저 모듈(310, 320)에 의해 레이저 빔이 조사되고, 이로 인해 상기 레이저 빔에 의해 본딩대상물(11)의 전자부품 하부에 위치된 솔더가 녹으면서 레이저 리플로우 처리가 진행된다.
이로써, 상기 레이저 빔은 상호 중첩되어 균질화된 레이저 빔은 형성하게 되고 상기 마스크 플레이트(520)의 통공(520a)과 투광성 가압부재(100), 하부 플레이트(510)의 통공(520a)을 통해 본딩대상물(11)의 전자부품 하부에 위치된 솔더까지 균일한 열에너지가 전달되어짐은 이해 가능하다.
이 때, 상기한 중첩 레이저 빔이 전자부품 외 주변 기판 부분에 조사될 경우 상기 주변 기판 부분이 레이저 빔의 열에너지에 의해 데미지를 받을 수 있기 때문에 본딩대상물(11)의 전자부품에만 국한하여 조사될 필요가 있다. 이를 위해 상기 본딩대상물(11)의 전자부품 만이 정확히 가압 및 레이저 리플로우 처리되기 위해 마스크 플레이트(520)의 사각형 통공(520a) 면적과 투광성 가압부재(100)의 가압면(102) 면적은 레이저 빔의 투과 경로 및 중첩 면적 등을 고려하여 설계함이 바람직하다.
도 12는 본 발명 레이저 가압 헤드 모듈의 탐침 유닛 구성 및 동작상태를 개략적으로 보인 요부 사시도이다.
본 발명은 다양한 기판의 사이즈에 대응될 수 있도록 마스크 플레이트(520)와 투광성 가압부재(100)를 교체가능하게 구성함을 주요한 특징으로 한다. 그러므로 다른 사이즈의 기판을 처리하거나 상기 기판 상에 전자부품이 배치된 형상 및 면적에 따라 상기 투광성 가압부재(100)와 마스크 플레이트(520)를 다른 것으로 교체 가능하게 구성된다. 이 경우 작업자는 필요에 따라 여러 가지 다른 사이즈의 가압면을 갖도록 미리 준비된 투광성 가압부재(100)와 마스크 플레이트(520) 중 적절한 사이즈의 것을 선택하여 교체하게 되며, 이 후 도 12에 도시된 바의 탐침 유닛(600)을 통해 상기 투광성 가압부재(100)의 상면의 모서리 각부를 찔러 탐침함으로써 평탄도를 측정하게 된다.
상기 탐침 유닛(600)은 니들 형상의 탐침(610)과 상기 탐침을 수평 또는 수직이송시키는 탐침 이송부(620), 그리고 상기 탐침과 이송부를 지지하는 탐침 브라켓(630)으로 구성될 수 있다.
따라서, 다른 사이즈의 기판을 처리하기 위해 작업자가 다른 사이즈의 투광성 가압부재(100)와 마스크 플레이트(520)로 교체하게 되면, 상기 탐침(610)이 수평 또는 수직방향으로 이송되면서 일례로 투광성 가압부재(100) 상면의 모서리 4개 지점(X 표시) 이상을 차례로 찔러 탐침함으로써 상기 투광성 가압부재(100)의 평탄도를 측정할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라, 레이저 가압 헤드 모듈의 수직 이송부 구성 및 동작상태를 개략적으로 보인 측면도이다.
이하 상기 도 13을 참조하여 레이저 가압 헤드 모듈의 수직 이송부 구성 및 동작상태를 살펴보면 다음과 같다.
상기 수직 이송부 구성을 일 실시예에 따라 살펴보면, 투광성 가압부재(100) 및 홀더 유닛(500)의 각 모서리 부분 4개소에 설치된 프레스 브라켓(720), 상기 프레스 브라켓의 상부에 설치된 가압 실린더(730), 상기 프레스 브라켓(720)을 수직방향으로 구동력을 인가하는 수직 구동부; 즉, 일례로 볼 스크류(750) 및 모터(760), 그리고 상기 프레스 브라켓(720)의 직선운동을 가이드하기 위한 가이드부재(770)로 구성될 수 있다.
그러므로 기판 및 전자부품들로 이루어진 본딩대상물(11)이 투광성 가압부재(100)의 하방에 투입되기 전에는 상기 투광성 가압부재(100) 및 홀더 유닛(500)이 수직 이송부의 모터(760) 구동에 의해 상방으로 이송되고, 본딩대상물(11)이 투입된 이후에는 다시 모터(760)의 구동에 의해 투광성 가압부재(100) 및 홀더 유닛(500)이 하방으로 이송되어져 가압을 위해 대기하게 된다. 이후 상기 가압 실린더(730)의 동작에 의해 투광성 가압부재(100)가 정전 척(940) 상에 진공 흡착된 본딩대상물(11)을 눌러 가압하게 된다.
한편 상기 정전 척(940)의 하부에는 본딩대상물(11)을 일정 온도로 예열하기 위한 히팅 블록(942)이 설치되어 있음에 따라 상기 정전 척(940)에 본딩대상물(11)이 안착된 상태로 레이저 리플로우 처리를 위해 반송되는 동안 상기 본딩대상물(11)을 계속해서 예열하게 된다. 예컨대, 상기 본딩대상물(11)을 예열하는 온도는 200℃ 미만으로 설정할 수 있으며, 상기 예열로 인해 기판 등이 열적인 데미지가 가해지지 않을 정도의 온도로 설정함이 바람직하다.
한편 상기 도 12에서 살펴본 바와 같이 탐침 유닛(600)이 투광성 가압부재(100)의 평탄도를 측정한 결과 상기 투광성 가압부재(100)가 어느 일측으로 기울어진 상태로 판정된 경우, 즉 평탄하지 않은 경우에는 상기 수직 이송부가 미세하게 구동하여 홀더 유닛(500)을 상방 또는 하방으로 이송시킴으로써 투광성 가압부재(100)의 평탄도를 조정하게 된다.
보다 자세하게는 상기 탐침 유닛(600)에 의한 투광성 가압부재(100)의 평탄도 측정 결과, 상기 투광성 가압부재(100)의 상면 네 모서리 중 어느 모서리 일측이 다른 모서리 대비 한쪽으로 기울어져 낮은 지점에 위치해 있는 것으로 판정된 경우에는 일례로 상기 낮은 지점에 위치한 모서리 부분의 모터(760)가 작동하여 상기 홀더 유닛(500)의 모서리를 상방으로 미세하게 들어올림으로써 상기 투광성 가압부재(100)의 전체적인 평탄도를 조정하게 되는 것이다.
이 때, 상기 모터(760)에는 예컨대 절대값 엔코더(absolute encoder)를 설치함에 따라 전원 상태와 무관하게 항상 홀더 유닛(500)의 각 모서리 부분의 절대 위치값을 유지할 수 있으며, 상술한 투광성 가압부재(100)의 평탄도 조정 과정은 제어부 설정을 통해 자동화함이 바람직하다.
이하 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따라, 레이저 가압 헤드 모듈의 수직 이송부 구성 및 동작상태를 개략적으로 보인 요부 사시도이고, 도 15는 도 14의 요부 측단면도이다.
이하 상기 도면을 참조하여 본 발명 레이저 가압 헤드 모듈의 세부 구성 및 가압 및 레이저 빔 조사에 따른 작동관계를 일 실시예에 따라 자세히 살펴보면 다음과 같다.
상기 도면을 참조하면, 본 발명의 가압 헤드는 본딩대상물(11)인 전자부품을 눌러 가압한 상태로 레이저 소스(310, 320)로부터 조사된 레이저 빔을 투과시키기 위한 투광성 가압부재(100)가 구비되는데, 이 때 상기 투광성 가압부재(100)는 판상의 홀더 유닛(500)의 중앙부에 형성된 통공에 교체가능하게 끼워져 걸쳐진 상태로 장착된다.
상기 홀더 유닛(500)은 원형 또는 다각형 형상을 갖도록 형성될 수 있으나(도 16a, 도 16b 참조), 이하 도 14 및 도 15에서는 팔각형의 형상을 갖는 것으로 가정하여 설명한다.
일 실시예에 따라, 상기 팔각형 형상의 홀더 유닛(500)의 테두리 주변 세군데 지점(P1, P2, P3)에는 프레스 유닛(700)이 각각 축결합되는데, 이 때 상기 프레스 유닛이 축결합된 지점을 가상선(L)으로 연결하면 삼각형을 형성하게 된다.
이 때, 상기 홀더 유닛(500)의 세군데 지점을 연결하는 가상의 삼각형은 정삼각형을 구성될 수 있으며, 가상의 삼각형의 무게중심(G)과 투광성 가압부재(100)의 무게중심(G)이 일치됨이 바람직하다.
상기 홀더 유닛(500)의 테두리 주변에 3축의 축결합 지점(P1, P2, P3)을 설계한 이유는 2개의 프레스 유닛을 축결합하여서는 상기 축결합 지점(P1, P2, P3)을 연결 시 안정된 삼각형의 구조를 형성할 수 없기 때문에(즉, 2개의 점을 연결 시 선분을 구성하며 면적을 형성할 수 없음), 즉 평탄도의 제어가 필요한 축결합 지점의 개수를 최소화하면서도 가상의 삼각형의 안정된 축결합 지점을 구성하기 위해서는 홀더 유닛(500)에 3개의 축결합 지점(P1, P2, P3)을 정확하게 대칭적으로 구성한다.
한편 도 15를 참조하면 상기 프레스 유닛(700)은, 일정 높이 및 형상을 갖는 프레스 브라켓(720), 상기 프레스 브라켓의 상단에 장착되어 상기 홀더 유닛(500)을 설정된 압력만큼 하방으로 눌러 가압하는 가압 실린더(730), 일단이 상기 가압 실린더(730)의 실린더봉(731)에 결합되고 타단이 홀더 유닛(500)의 세군데 축결합 지점(P1, P2, P3) 중 하나에 각각 회동가능하게 결합되는 베어링 조인트(780)를 포함하여 구성된다. 이 때, 상기 가압 실린더는 kgf 단위로 가압력을 미세하게 설정 및 조절이 가능한 정밀 공압 실린더(이하, 정공 실린더)가 채택될 수 있다.
이 때, 상기 각각의 가압 실린더(730)의 실린더봉(731) 끝단에는 압력감지센서(740)가 더 구비된다.
상기 압력감지센서(740)는 일례로, 로드셀로 구현될 수 있으며, 상기 각각의 가압 실린더(730)의 실린더봉이 인출되면서 홀더 유닛(500)의 각 축결합 지점을 각각 눌러 가압할 때 이를 상시적으로 측정하여 적정 압력 이상의 압력이 걸리지 않았는지 체크 및 이를 제어부(도면 미도시)로 피드백하는 역할을 수행한다.
한편, 상기 홀더 유닛(500)의 세군데 축결합 지점 각각에는 조인트 체결부(510)가 더 구비되고 상기 각 조인트 체결부(510)는 베어링 조인트(780)와 회동가능하게 피봇 결합된다.
따라서, 가압 실린더(730)의 실린더봉(731)이 인입 또는 인출됨에 따라 상기 실린더봉(731)의 끝단에 피봇 결합된 베어링 조인트(780)도 함께 수직방향으로 이동되며, 이에 따라 상기 베어링 조인트(780)와 회동가능하게 결합된 조인트 체결부(510) 및 홀더 유닛(500)도 함께 이동되어지게 된다.
그러므로 상기 각 가압 실린더(730)의 실린더봉(731)의 인입출 길이를 다르게 조절함으로써 홀더 유닛(500)을 경사지게 구동시킬 수 있으며, 이에 따라 홀더 유닛(500)의 접촉 높이를 조절함으로써도 가압력을 정밀하게 조절할 수 있게 된다.
또한 상기 조인트 체결부(510)의 단부는 프레스 브라켓(720)의 하단에 마련된 스토퍼(790)에 의해 걸림되어져 안착된 상태로서, 이로 인해 하방으로 작용하는 홀더 유닛(500)의 자중이 스토퍼(790)에 걸쳐짐으로써 상쇄됨과 함께 홀더 유닛(500)을 수직이송할 때 평탄도를 유지하는 역할을 수행한다.
또한 상기 프레스 브라켓(720)의 일측에는 상기 프레스 브라켓을 수직방향으로 승하강시키기 위한 수직 이송부가 더 구비된다.
이하 상기 수직 이송부 구성을 일 실시예에 따라 살펴보면, 투광성 가압부재(100) 및 홀더 유닛(500)의 축결합 지점 3개소에 각각 설치된 프레스 브라켓(720), 상기 프레스 브라켓의 상부에 설치된 가압 실린더(730), 상기 프레스 브라켓(720)을 수직방향으로 구동하기 위한 볼 스크류(750) 및 모터(760), 그리고 상기 프레스 브라켓(720)의 직선운동을 가이드하기 위한 가이드부재(770)로 구성될 수 있다.
상기 구성에 의해, 상기 홀더 유닛(500)이 하방으로 이동되어지면 상기 홀더 유닛(500)에 장착된 투광성 가압부재(100)도 함께 하방으로 이동되면서 그 아래에 위치한 전자부품(11)을 눌러 가압하게 됨은 이해 가능하다.
또한 상기 홀더 유닛(500)의 평탄도는 리플로우 공정을 진행하는 동안 발생된 진동이나 투광성 가압부재(100)의 교체 시 진동에 의해 틀어질 수 있으므로, 일정 주기 또는 투광성 가압부재(100)를 교체한 후 영점으로 초기화시켜 다시 평탄도를 세팅함이 바람직하다.
도 16a는 본 발명 레이저 가압 헤드 모듈의 홀더 유닛을 일 실시예에 따라 팔각형으로 형성한 요부 평면도이다.
먼저 본 발명의 홀더 유닛의 형상은 다각형일 수 있으며, 기본적으로 3개의 축결합 지점(P1, P2, P3)을 연결하는 삼각형 형상일 수 있다. 더욱 자세하게는 기하학적인 대칭을 위해서 상기 3개의 축결합 지점(P1, P2, P3) 각각과 가운데 무게중심(G)을 연결하는 가상선의 길이를 동일하게 형성함으로써 정삼각형으로 형성할 수 있다.
또한 도 16a에서는 상기 다각형 홀더 유닛 내부에 사각형 투광성 가압부재가 안착 및 수용되어야 하므로 홀더 유닛의 형상을 투광성 가압부재보다 넓은 면적을 제공함으로써 사각형 투광성 가압부재를 충분히 수용할 수 있도록 팔각형으로 구성한 일 실시예를 보인다.
그러므로 본 발명의 홀더 유닛은 도 16a에서 도시한 팔각형 형상에 한정되는 것이 아니며, 3개의 축결합 지점(P1, P2, P3)을 연결하는 가상의 삼각형을 평면적으로 포함할 수 있는 삼각형, 사각형 또는 팔각형 등 다양한 형태의 다각형 형상으로 구현될 수 있다.
한편, 도 16b는 본 발명 레이저 가압 헤드 모듈의 홀더 유닛을 다른 실시예에 따라 원형으로 형성한 요부 평면도이다.
또한 본 발명의 홀더 유닛의 형상은 다각형일 수 있으며, 다른 실시예에 따라 원형으로 형성되어서도 가능하다.
그러므로 도 16b에서처럼 홀더 유닛이 원형으로 형성된 경우에도 홀더 유닛 테두리 주변의 3개의 축결합 지점(P1, P2, P3) 각각과 가운데 무게중심(G)을 연결하는 가상선의 길이를 동일하게 형성되므로 홀더 유닛이 기하학적으로 대칭을 이루게 되고, 최소한의 3개의 축결합 지점(P1, P2, P3)만을 이용하여 높은 평탄도를 유지하면서도 각 축결합 지점을 각각 정밀하게 가압 및 제어할 수 있게 되는 것이다.
그러므로 이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 가압 헤드는 일정 면적을 갖는 투광성 가압부재(100)를 이용하여 복수의 전자부품(11)을 동시에 눌러 가압하면서 상기 투광성 레이저 빔을 조사함으로써 한번에 리플로우 처리를 수행할 수 있게 됨으로써 종래 각각의 전자부품마다 소형의 투광성 가압부재를 올려 자중으로 눌러 가압하는 방식 대비 정밀도와 생산성이 대폭 향상되는 효과가 있다.
아울러 상기 가압 실린더(730)는 Kgf 단위로 정밀하게 가압력을 조절할 수 있는 정공 실린더를 채택함으로써 가압력이 정밀하게 조절될 수 있으며, 이를 통해 FPCB 기판의 굴곡 상태 등 여러 가지 변수 요인에 따라 작업자가 상기 가압 실린더(730)의 설정 압력을 각각 다르게 조절함으로써 종래 대비 본 발명의 대면적 투광성 가압부재(100)의 하방에 배치된 전자부품들(11)에 가해지는 압력 밸런스를 용이하게 조절할 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 각 가압 실린더(730)에 설정된 압력과 달리 설정 압력 이상의 압력이 가해진 경우, 이때에는 상기 가압 실린더(730)의 실린더봉(731) 단부에 결합되어 있는 압력감지센서(740)가 이를 감지하여 제어부(도면 미도시)로 피드백하게 된다.
그러므로 일정 이상의 압력이 감지되면 제어부는 설정 압력값으로 조정하는 오토 밸런싱 처리를 수행하거나 알람을 발생시켜 작업자가 필요에 따라 상기 각각의 가압 실린더(730)의 설정 압력을 수동으로도 용이하게 조절하게 있게 된다.
또한 상기 도 14 내지 도 16a, 16b에는 도시되지 않았으나, 상기 홀더 유닛(500)과 투광성 가압부재(100), 프레스 유닛(700)은 앞서 도 2에서 살펴본 투광성 가압부재 이송부(140) 및 지지부(150)에 설치될 수 있다. 상기 투광성 가압부재 이송부(140)는 일례로 수직 이송수단(예로서, 모터 및 볼스크류 장치)에 의해 상하 방향으로 수직 이송가능하게 구현될 수 있으며, 지지부(150)은 일례로 겐트리 장치로 구현될 수 있다.
따라서, 본딩대상물(11)인 전자부품 및 기판이 투입되는 경우 상기 홀더 유닛(500)과 투광성 가압부재(100), 프레스 유닛(700)이 상방으로 수직 이송하여 본딩대상물(11)이 투광성 가압부재(100)의 직하방 위치까지 투입될 수 있도록 하고, 본딩대상물(100)이 가압부재(100)의 직하방 위치까지 투입된 이후에는 상기 홀더 유닛(500)과 투광성 가압부재(100), 프레스 유닛(700)이 본딩대상물(11)에 근접된 위치까지 다시 하방으로 수직 이송되어짐에 따라 가압을 위한 대기상태로 위치된다.
도 17은 본 발명에 따른 레이저 가압 헤드 모듈의 투광성 가압부재를 보인 요부 사시도로서, (a)는 일 실시예에 따라 단일의 가압면을 갖는 투광성 가압부재의 형상을 예시, (b)는 다른 실시예에 따라 각각의 전자부품에 대응되도록 분할된 가압면을 갖는 투광성 가압부재의 형상을 예시한 것이다.
이하 도 17a, b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 투광성 가압부재(100)의 구조를 살펴보면, 도 17a에서 보는 바와 같이 본 발명의 투광성 가압부재(100)은 사각형 판상의 기재(101) 상에 일정 면적의 가압면(102)이 돌출 형성된 구조를 갖는다. 상기 가압면(102)의 면적은 일정 면적만큼 한번에 레이저 리플로우 처리할 본딩대상물(11)의 면적을 고려하여 상기 본딩대상물(11)의 처리 면적에 대응되도록 설계함이 바람직하다.
이 때, 상기 가압면(102)의 면적은 기재(101)의 면적보다 더 좁아지도록 형성되며, 상기 가압면(102)의 둘레에 적어도 1개 이상의 단차부(101a)를 갖는다. 또한 상기 가압면(102)을 제외하고 기재(101)의 측면과 단차부(101a)의 저면 및 측면에는 레이저 빔의 빛샘을 방지하기 위해 레이저 광 차단층(103, 음영 표시)이 더 형성된다.
한편 도 17b를 참조하면 본 발명 레이저 가압 헤드 모듈의 다른 실시예에 따른 투광성 가압부재(100)의 구조를 살펴보면, 앞서 살펴본 도 17a에서는 단일의 가압면(102)을 형성하였으나, 도 17b에서는 본딩대상물(11)에 포함된 복수의 전자부품에 각각 접촉 및 가압하기 위해 가압면(102)이 각각의 전자부품의 면적에 대응되도록 격자 형태로 분할된 구조를 갖는다. 이를 위해 도 17b와 같은 구조에서는 레이저 리플로우 처리할 각각의 전자부품의 점유 면적에 정확히 대응되도록 가압면(102)을 설계 및 가공할 필요가 있다.
이 경우에도 도 17b에서 도시된 바와 같이 격자 형태로 분할된 복수의 가압면(102) 외의 기재(101) 측면, 단차부(101a)의 저면 및 측면에는 레이저 광 차단층(103, 음영 표시)이 더 형성된다.
상기 레이저 광 차단층(103)은 일반적으로 광을 흡수하거나 반사하는 다양한 형태의 특수 코팅층으로 형성할 수가 있는데, 예를 들면 레이저 빔을 흡수하는 인코넬(Inconel) 코팅층, 간유리(frosted glass) 형태의 난반사 가공층 또는 레이저 빔을 반사하는 HR(High Reflection) 코팅층 중에 하나이거나 둘 이상의 복합층으로 구현될 수 있다. 상기 레이저 광 차단층(103)을 코팅함으로써 레이저 빔이 투광성 가압부재(100)의 가압면(102)을 통해 정확히 본딩대상물(11)의 전자부품에만 조사되므로 상기 전자부품의 주변에 있는 인근 인쇄회로기판(PCB) 부분에도 레이저 빔이 조사됨에 의한 기판의 열적 데미지 및 이에 따른 손상이 방지되는 것이다.
도 18은 본 발명에 따른 투광성 가압부재가 가압 헤드에 장착된 상태를 보인 동작 상태도이고, 도 19는 도 18의 요부 확대도이다.
상기 도 18과 도 19를 참조하면, 본 발명의 투광성 가압부재(100)은 앞서 살펴본 바와 같이 사각형 기재(101)의 저면에 상기 기재의 면적보다 보다 작은 면적을 갖는 가압면(102)이 돌출 형성된 구조를 갖는다. 이 때, 상기 기재(101)와 가압면(102) 사이에는 적어도 하나 이상의 단차부(131a)가 형성되는데, 도 15에 도시된 바와 같이 상기 단차부(101a)는 투광성 가압부재(100)를 리플로우 장치의 홀더 유닛(500)에 거치하는 용도로 이용된다.
한편 상기 가압면(102)에는 실리콘 댐퍼층(104)이 더 형성될 수 있다. 일반적으로 본딩대상물(11)을 구성하는 인쇄회로기판(PCB) 상에 배치된 전자부품들은 상기 연성회로기판의 특성상 완전히 평탄하지 못하고 자체적인 굴곡을 갖게 된다. 이에 따라 각각의 전자부품들도 상기 연성회로기판의 굴곡면을 따라 수평선상에서 동일한 높이가 아닌 각각 다른 높이에 배치된 상태로 이해될 수 있다.
이 때, 본딩 처리를 위해 투광성 가압부재(100)의 가압면(102)이 연성회로기판의 굴곡면에서 각각 다른 높이로 위치된 전자부품들을 동시에 눌러 가압하게 되면 상대적으로 높은 위치에 있던 전자부품들은 낮은 위치에 있는 전자부품들보다 더 큰 가압력을 받게 되고, 이로 인해 상기 높은 위치에 있던 전자부품들의 하부에 위치한 솔더가 과도한 가압력에 의해 정상적으로 리플로우되지 못하고 본딩 불량이 유발될 수 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따라 투광성 탄성체인 실리콘 댐퍼층(104)을 가압면(102)에 추가 형성함으로써 상기 상부에 위치한 전자부품들에 과도한 가압력이 작용하더라도 상기 실리콘 댐퍼층(104)이 과도한 가압력을 일정량 흡수하는 댐핑(damping) 기능을 수행하게 된다.
한편 상기 투광성 가압부재(100)이 전자부품을 눌러 가압하게 되면 상기 투광성 가압부재(100)의 상방에 위치되어 있는 제 1 또는 제 2 레이저 모듈(310, 320)로부터 레이저 빔이 조사되어지고, 상기 레이저 빔은 투광성 가압부재(100)을 통해 전자부품에 조사됨으로써 리플로우를 위한 열에너지가 전달되어지게 된다.
상기 도 19를 참조하면 상기 투광성 가압부재(100)을 통해 레이저 빔이 조사될 때에는 기재(101)의 측면과 단차부(101a)의 저면 및 측면에는 레이저 광 차단층(103, 음영 표시)이 형성되어 있으므로 결과적으로 가압면(102)을 제외한 다른 모든 부분으로 레이저 빔이 새어나가지 못하도록 차단한다.
아울러 균일한 레이저 리플로우 처리를 위해 본 발명에서는 상기 가압면(102)의 형상 및 돌출 높이도 투광성 가압부재(100)의 설계시 주요 고려사항으로 제시한다. 예를 들어 도 17a에서 도시된 바와 같이 가압면(102)이 정사각형 구조로 형성되지 않고 만약 직사각형 구조로 형성되어진다면 직사각형의 단변 쪽보다 장변 쪽의 측면 면적이 더 클 것이므로 상기 장변 쪽으로 레이저 빔에 의한 열에너지가 더 빠르게 손실됨은 예측 가능하다.
이러한 열빠짐 현상이 발생되면 가압면(102) 하부에 배치된 상태로 가압되는 복수의 전자부품들에 열에너지가 균일하게 전달되지 못하게 되므로 적정 본딩온도보다 낮거나 높은 곳의 전자부품은 본딩 불량이 발생될 가능성이 더 커지게 되는 것이다. 이에 바람직한 실시예에 따라서는 가압면(102)의 저면 형상을 정사각형 구조로 설계함에 따라 가압면(102)의 측면을 통한 열빠짐이 상하좌우 방향으로 균일하게 이루어지게 된다.
아울러 가압면(102)의 측면 돌출높이(h)를 너무 높게 형성한 경우에도 상기 단차부(101a)의 측면을 통한 열빠짐이 많이 발생될 소지가 있으므로 가압면(102)의 돌출높이(h) 또는 상기 분할된 가압면(102)의 사이에 요설된 격자홈(102a)의 깊이를 수 mm 이내로 최소화하는 것이 가장 바람직하다.
한편 도 20a 내지 도 20c는 본 발명에 따른 투광성 가압부재의 다양한 실시예를 보인 개략도로서, 도 20a는 가압면 모서리를 처리하지 않은 경우, 도 20b는 가압면 모서리를 모따기 처리한 경우, 도 20c는 가압면 모서리를 라운드 처리한 경우이다.
첨부된 도 20a, b, c를 참조하면, 앞서 도 2에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 투광성 가압부재(100)의 하방에는 보호필름(200)이 구비되어 가스(fumes)의 흡착을 방지하게 됨은 상술한 바와 같다. 이 때, 도 20a에서처럼 상기 투광성 가압부재(100)이 하방으로 이동되어져 본딩대상물(11)을 가압하면 상기 보호필름(200)도 투광성 가압부재(100)에 의해 함께 눌려지게 되고 이때 상기 가압면(132)의 양측 모서리부에 보호필름(200)이 접촉되어짐은 이해 가능하다.
그러나 상기한 바와 같이 가압면(102)의 양쪽 각진 모서리에 보호필름(200)이 반복적으로 접촉하게 되면 결국 상기 보호필름(200)이 찢어지거나 손상되는 문제점이 발생되어짐은 예측 가능하다.
그러므로 이러한 폐단을 방지하기 위해 본 발명에서는 가압면(102)의 양쪽 모서리에 의해 보호필름이 손상되지 않도록 도 20b에서 도시된 바와 같이 가압면(102)의 양쪽 모서리를 모따기 처리하거나 도 20c에 도시된 바와 같이 양쪽 모서리를 라운드 처리함으로써 투광성 가압부재(100)의 설계시 추가적인 고려사항을 제시하고 있는 바이다.
이하 도 21은 도 13의 일 실시예에 따른 레이저 가압 헤드 모듈의 전체 장치 구성을 개략적으로 보인 요부 측단면도이고, 도 22는 도 21의 요부 평면도이며, 도 23은 도 13의 일 실시예에 따른 레이저 가압 헤드 모듈의 프레스 유닛을 확대하여 보인 요부 사시도이다.
이하 상기 도면을 참조하여 본 발명 레이저 가압 헤드 모듈의 세부 구성 및 가압 및 레이저 빔 조사에 따른 작동관계를 일 실시예에 따라 자세히 살펴보면 다음과 같다.
먼저 도 21 및 도 22를 참조하면, 본 발명의 가압 헤드는 먼저 본딩대상물인 전자부품(11)을 눌러 가압한 상태로 레이저 소스(310, 320)로부터 조사된 레이저 빔을 투과시키기 위한 투광성 가압부재(100)가 구비되는데, 이 때 상기 투광성 가압부재(100)는 판상의 홀더 유닛(500)의 중앙부에 형성된 통공에 걸쳐진 상태로 장착된다. 이에 따라 상기 홀더 유닛(500)이 하방으로 이동되어지면 상기 홀더 유닛에 장착된 투광성 가압부재(100)도 함께 하방으로 이동되면서 그 아래에 위치한 전자부품(11)을 눌러 가압하게 됨은 이해 가능하다.
또한 상기 홀더 유닛(500)의 각 모서리 부분에는 각각 프레스 유닛(700)이 비접촉 상태로 인접하여 위치된다. 먼저 상기 홀더 유닛(500)의 하부에는 압력 밸런서(710)에 의해 지지되는데, 상기 압력 밸런서(710)은 상기 투광성 가압부재(100) 및 홀더 유닛(500)의 자중을 역방향으로 가압하여 상쇄하는 버퍼 역할을 하는 부품으로서, 일예로 에어 실린더 또는 탄성 스프링에 의해 구현될 수 있다.
그러므로 상기 압력 밸런서(710)에 의해 투광성 가압부재(100) 및 홀더 유닛(500)이 가지는 기본적인 자중을 제로(0) 값으로 상쇄시킨 후 투광성 가압부재(100)를 가압하기 위한 상태로 대기하게 된다.
한편, 도 23을 참조하면 상기 프레스 유닛(700)의 다른 부품 구성을 상세히 살펴보면, 홀더 유닛(500)의 각 모서리 부분을 비접촉 상태로 감싸도록 “ㄷ”자 형상을 갖는 프레스 브라켓(720)과, 상기 프레스 브라켓의 상단에 각각 고정 설치된 가압 실린더(730a, 730b, 730c, 730d), 상기 가압실린더(730a, 730b, 730c, 730d)의 실리더봉 단부에 설치되는 압력센서(740)로 구성된다.
이 때, 상기 압력감지센서(740)은 일례로, 로드셀로 구현될 수 있으며, 상기 가압 실린더(730a, 730b, 730c, 730d)의 실린더봉이 인출되면서 홀더 유닛(500)의 각 모서리 부분을 각각 눌러 가압할 때 이를 상시적으로 측정하여 적정 압력 이상의 압력이 걸리지 않았는지 체크 및 이를 피드백하는 역할을 수행하게 된다.
그러므로 이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 가압 헤드는 일정 면적을 갖는 투광성 가압부재(100)를 이용하여 복수의 전자부품(11)을 동시에 눌러 가압하면서 상기 투광성 레이저 빔을 조사함으로써 한번에 리플로우 처리를 수행할 수 있게 됨으로써 종래 각각의 전자부품마다 소형의 투광성 가압부재를 올려 자중으로 눌러 가압하는 방식 대비 생산성이 대폭 향상되는 효과가 있다.
이를 위해 본 발명에 따르면 상기 홀더 유닛(500)의 각 모서리마다 독립적으로 가압력을 설정할 수 있도록 가압 실린더(730a, 730b, 730c, 730d)를 분할 설치하여 대면적의 가압력 조절이 가능하게 구성된다. 아울러 상기 가압 실린더(730a, 730b, 730c, 730d)는 Kgf 단위로 정밀하게 가압력을 조절할 수 있는 일례로 정밀 공압 실린더(이하, 정공 실린더)를 채택하여 구현될 수 있는데, 이를 통해 PCB 기판의 굴곡 상태 등 여러 가지 변수 요인에 따라 작업자가 상기 가압 실린더(730a, 730b, 730c, 730d)의 설정 압력을 각각 다르게 조절함으로써 종래 대비 본 발명의 대면적 투광성 가압부재(100)의 평면상 압력 밸런스를 용이하게 조절할 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 각 가압 실린더(730a, 730b, 730c, 730d)에 설정된 압력과 달리 설정 압력 이상의 압력이 가해진 경우, 이때에는 상기 가압 실린더(730a, 730b, 730c, 730d)의 실린더봉(731) 단부에 결합되어 있는 압력감지센서(740)가 이를 감지하여 제어부(도면 미도시)로 피드백하게 된다. 그러므로 일정 이상의 압력이 감지되면 제어부는 설정 압력값으로 조정하는 오토 밸런싱 처리를 수행하거나 알람을 발생시켜 작업자가 필요에 따라 상기 각각의 가압 실린더(730a, 730b, 730c, 730d)의 설정 압력을 수동으로 용이하게 조절하게 있게 된다.
또한 도 21 내지 도 23에는 도시되지 않았으나, 상기 홀더 유닛(500)과 투광성 가압부재(100), 프레스 유닛(700)은 앞서 도 2에서 살펴본 투광성 가압부재 이송부(140) 및 지지부(150)에 설치될 수 있다. 상기 투광성 가압부재 이송부(140)는 일례로 수직 이송수단(예로서, 모터 및 볼스크류 장치)에 의해 상하 방향으로 수직 이송가능하게 구현될 수 있으며, 지지부(150)은 일례로 겐트리 장치로 구현될 수 있다.
따라서, 본딩대상물(11)인 전자부품 및 기판이 투입되는 경우 상기 홀더 유닛(500)과 투광성 가압부재(100), 프레스 유닛(700)이 상방으로 수직 이송하여 본딩대상물(11)이 투광성 가압부재(100)의 직하방 위치까지 투입될 수 있도록 하고, 본딩대상물(100)이 가압부재(100)의 직하방 위치까지 투입된 이후에는 상기 홀더 유닛(500)과 투광성 가압부재(100), 프레스 유닛(700)이 본딩대상물(11)에 근접된 위치까지 다시 하방으로 수직 이송되어짐에 따라 가압을 위한 대기상태로 위치된다.
한편, 도 21 및 도 22를 참조하면 상기 홀더 유닛(500)의 상방에는 투광성 가압부재의 상면에 안착되는 더스트(dust) 등 파티클이 안착되는 오염을 제거하기 위해 이오나이저(800)이 더 구비된다. 상기 투광성 가압부재(100)는 일례로 쿼츠(Quartz) 재질로 구현될 수 있으며, 본 발명에 의한 공정이 진행되는 공간이 청정 클린룸 환경이라 할지라도 약간의 파티클이 안착되어 점점 더 쌓이게 되면 반복되는 레이저빔의 조사에 의해 파티클의 버닝(burning) 등 데미지가 가해질 수 있다.
이로 인해 상기한 파티클의 버닝이 장기간 반복되어지면 투광성 가압부재(100)의 상면이 점점 더 변색되게 되고, 이로 인해 결국에는 투광성 가압부재(100)에 크랙 등 파손이 발생될 수 있으므로 이오나이저(800)가 수시로 상기 투광성 가압부재(100)의 상면에 정전기 발생을 제거하는 등 파티클의 흡착을 사전에 방지하게 되는 것이다.
도 24는 본 발명에 따른 본딩대상물 이송 모듈의 인풋 영역 구성 및 작동관계를 일 실시예에 따라 보인 사시도로서, 이하 도 24를 참조하여 본 발명에 따른 본딩대상물의 인풋 영역(반입 영역)의 기구부 구성 및 작동관계에 대해 살펴보면 다음과 같다.
인풋 영역 구성은 먼저 레이저 리플로우 처리를 위해 일정면적의 본딩대상물(일례로, PCB 상에 복수의 전자부품이 안착된 것)을 로딩하기 위한 인풋 컨베이어(910)가 구비된다. 상기 인풋 컨베이어(910)는 “ㄱ”자 형태로 절곡된 형상을 갖는 컨베이어 프레임(912)이 구비되고, 상기 컨베이어 프레임(912)의 상부 양측에는 본딩대상물(11)의 컨베이어 반송을 위해 한쌍의 와이어 궤도수단(911)이 설치되며, 상기 와이어 궤도수단(911)은 궤도 구동모터(913)의 회전축에 결합되어 있다. 또한 상기 컨베이어 프레임(912)의 일측에는 크기가 다른 본딩대상물(11)을 수용하기 위해 상기 인풋 컨베이어(910)의 너비를 확장 또는 축소할 수 있도록 너비 조절모터(915)가 설치되어 있다.
또한 상기 컨베이어 프레임(912)의 일단에는 수평이송유닛(920)이 장착되어 있음에 따라 상기 수평이송유닛(920)이 수평방향으로 이송됨에 따라 상기 컨베이어 프레임(912)도 수평방향으로 함께 이동되어진다.
한편 상기 컨베이어 프레임(912)의 상부에는 프리히팅 스테이지(914)가 구비되어 있음에 따라 와이어 궤도수단(911)에 의해 반송된 본딩대상물(11)이 레이저 리플로우 처리 영역으로 투입되기 전에 상기 프리히팅 스테이지(914) 상방에 머무르는 동안 본딩대상물(11)을 소정온도(예컨대, 150℃)까지 계속해서 예열함으로써 레이저 리플로우시 레이저 빔의 조사에 의해 목적한 솔더의 용융온도(예컨대, 250℃)까지 온도의 상승이 신속하고 안정적으로 이루어지도록 한다.
한편 프리히팅 스테이지(914) 상에 예열 중인 상태로 인풋 컨베이어(910)가 수평이동하여 리플로우 처리 영역으로 투입되기 위해서는 진공 척(940) 상에 상기 본딩대상물(11)이 틀어짐없이 정확하게 전달되어야만 한다. 이 때, 도 21을 참조하면 상기 진공 척(940)의 상방에는 피커 유닛(930)이 더 구비되어 있는데, 상기 피커 유닛(930)은 본딩대상물을 흡착하기 위한 진공 흡착패드(931), 상기 진공 흡착패드를 수직방향으로 구동시키는 실린더(932), 및 상기 진공 흡착패드(931)와 실린더(932)를 고정하기 위한 지지프레임(933)으로 구성된다.
그러므로 상기 인풋 컨베이어(910)가 진공 척(940) 쪽으로 이동되어질 때 상기 피커 유닛(930)의 진공 흡착패드(931)는 실린더(932)의 구동에 의해 상방으로 이동되어지고, 이후 상기 진공 흡착패드(931) 하방에 본딩대상물(11)이 위치하게 되면 진공 흡착패드(931)가 하방으로 이동되어져 상기 본딩대상물(11)을 흡착한 후 다시 상방으로 이송되어진다. 이후 인풋 컨베이어(910)가 다시 원래 위치로 수평이동되어져 진공 흡착패드(931)의 하방에서 빠져나가면, 다시 진공 흡착패드(931)가 하방으로 이동되어져 진공 척(940) 상에 상기 본딩대상물(11)을 올려놓는 동작을 반복하게 된다.
이 후, 상기 진공 척(940)의 하부에는 수평 이동수단, 일례로, 리니어 모터(941)가 구비되어 있음에 따라 상기 리니어 모터(941)의 동작에 의해 상기 진공 척(940) 및 본딩대상물(11)이 함께 레이저 리플로우 처리 영역으로 이동되어진다.
또한 상기 진공 척(940)의 일측에는 비전 유닛(934)이 더 구비되어 있음에 따라 인풋 영역에서 본딩대상물(11)이 진공 척 상에 정확히 안착 및 얼라인되었는지 등의 정상 로딩 여부를 상시적으로 모니터링한다.
한편 도 25는 본 발명 본딩대상물 이송 모듈의 아웃풋 영역 구성 및 작동관계를 일 실시예에 따라 보인 사시도이다. 이하 도 25를 참조하여 본 발명에 따른 본딩대상물의 아웃풋 영역(반출 영역)의 기구부 구성 및 작동관계에 대해 살펴보면 다음과 같다.
아웃풋 컨베이어(950)의 구성은 앞서 살펴본 인풋 컨베이어(910)의 구성과 대부분 동일하며, 다만 인풋 컨베이어(910) 구성과의 차이점은 아웃풋 컨베이어(950) 상에는 본딩대상물(11)을 예열하기 위한 프리히팅 스테이지(914)가 생략된다.
따라서, 레이저 리플로우 처리가 끝난 본딩대상물(11)이 진공 척(940) 상에 안착된 상태로 아웃풋 영역(반출 영역)으로 이송되면 반입시와 역순으로 피커 유닛(970)이 본딩대상물(11)을 진공 척(940) 상에서 흡착하여 아웃풋 컨베이어(950)로 전달하게 되고, 이후 아웃풋 컨베이어(950)가 수평이동된 후에 와이어 궤도수단(951)을 통해 본딩대상물(11)을 장치 외부로 언로딩한다.
도 26a 및 도 26b는 본 발명 본딩대상물 이송 모듈의 진공 척킹수단 구성 및 작동관계를 나타낸 예시도로서, 도 26a는 다공성 흡착판의 일 실시예 구성을 보인 평면도 및 측단면도, 도 26b는 다공성 흡착판의 다른 실시예 구성을 보인 평면도 및 측단면도이다.
먼저 도 26a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 척(940)의 구성은 상면이 복수의 다공성 흡착판으로 구성되며, 상기 다공성 흡착판은 본딩대상물(11)의 저면 가운데 부분을 흡착하기 위한 장방형의 중앙 흡착판(943)과, 상기 중앙 흡착판의 둘레를 감싸도록 배치되어 본딩대상물(11)의 저면 테두리 부분을 흡착하기 위한 테두리 흡착판(944)으로 분할 형성된다.
이 때, 평면도를 참조하면 일정면적의 본딩대상물(11)이 다공성 흡착판(943, 944) 상에 안착되면 상기 중앙 흡착판(943)과 테두리 흡착판(944)에 설치된 에어컴프레셔 등의 석션수단(도면 미도시)에 의해 진공 흡착됨에 따라 본딩대상물(11)이 넓게 펴진 상태로 진공 척(940) 상면에 고정된다.
또한 첨부된 측단면도를 참조하면, 상기 중앙 흡착판(943)과 테두리 흡착판(944)은 일정 간격을 두고 서로 분할 형성되어 있는데, 이 때 상기 중앙 흡착판(943)의 하부에는 흡착판 승강유닛(980)이 설치되어 있음에 따라 상기 중앙 흡착판(943)이 필요시, 즉 앞서 살펴본 일 실시예 구성에서 피커 유닛(930, 970)이 생략된 다른 실시예 구성을 가질 수도 있다. 즉, 중앙 흡착판(943)이 인풋 컨베이어(910)로부터 본딩대상물(11)을 바로 전달받을 수도 있는데, 이 경우 상기 중앙 흡착판(943)이 인풋 컨베이어(910)로부터 본딩대상물(11)을 바로 전달받기 위해서 상방으로 상승되어진 다음 인풋 컨베이어(910)의 와이어 궤도수단(911)으로부터 중앙 흡착판(943)이 본딩대상물(11)을 바로 인계받은 후 다시 하방으로 하강되는 형태로 구동되어서도 본 발명이 목적한 바를 충분히 달성할 수 있다.
또한 상기 중앙 흡착판(943)의 직하방에는 히팅 블록(942)이 추가로 더 설치될 수 있는데, 상기 히팅 블록(942)은 인풋 컨베이어(910)의 프리히팅 스테이지(914)와 마찬가지로 레이저 리플로우 처리되기 전까지 본딩대상물이 반입되는 중에 상기 본딩대상물(11)을 소정온도까지 예열하는 역할을 한다.
한편, 도 26b는 본 발명에 따른 다공성 흡착판의 다른 실시예 구성 및 작동관계를 보인다. 앞서 살펴본 도 26a의 일 실시예 구성과 차이점은 테두리 흡착판(945)이 중앙 흡착판과 동일한 다공성 재질이 아닌 알루미늄 재질로 구성되며, 또한 상기 테두리 흡착판(945)의 중앙 흡착판(943)에 인접한 둘레방향을 따라서 본딩대상물(11)의 저면 테두리 부분을 보다 강력하게 흡착하기 위해 다수의 석션홀(944a)이 더 형성된 구조를 갖는다. 기타 구성 및 작동관계는 도 26a에서 살펴본 일 실시예의 경우와 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
아울러 상기 도 26a 및 26b에서 살펴본 바와 같이, 진공 척(940)의 중앙 흡착판(943) 및 테두리 흡착판(944, 945)의 진공 흡착력을 조절함에 따라 본딩대상물(11)의 인쇄회로기판(PCB), 일례로 연성회로기판(Flexible PCB)의 자체적인 굴곡 또는 주름이 어느 정도 펴지는 효과를 기대할 수 있고, 이에 따라 상기 기판 상에 안착된 전자부품들의 수직높이도 거의 동일한 지점에 위치되도록 개선되기 때문에 레이저 리플로우시 특정 전자부품에 과도한 가압력이 작용함에 따른 공정 불량이 개선되는 효과를 얻을 수 있다.
도 27은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 레이저 모듈의 구성 및 작동관계를 개략적으로 보인 측면도이고, 도 28은 도 27의 온도감지센서 구성을 확대하여 보인 요부 사시도이며, 도 29는 도 28의 본딩대상물 구성을 확대하여 보인 요부 평면도이다.
이하 도 27 내지 29를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 레이저 모듈의 구성 및 작동관계에 대해 살펴보기로 한다.
먼저 도 27을 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 레이저 모듈은 한쌍의 제1 레이저 모듈(310)과 제2 레이저 모듈(320)로 구성되며, 상기 제1 레이저 모듈(310)과 제2 레이저 모듈(320)의 사이에는 적외선 온도감지센서(810)가 구비되어 있어서 상기 제1 및 제2 레이저 모듈(310, 320)로부터 중첩 조사된 레이저 빔의 온도를 측정한다.
한편 제1 레이저 모듈(310)과 제2 레이저 모듈(320)에는 빔 프로파일러(318, 328)가 각각 구비되어 있어서 상기 제1 및 제2 레이저 모듈(310, 320)의 레이저 빔 출력 및 강도 등을 상시에 모니터링한다. 상기 빔 프로파일러(318, 328)의 구성은 일례로 제1 및 제2 레이저 모듈(310, 320)의 레이저 빔 경로 상에 구비되어 출력되는 레이저 빔의 일부를 빔 프로파일러에 조사 또는 투과시킴으로서 레이저 빔의 출력 및 강도 등을 측정할 수 있다.
상기 적외선 온도감지센서(810)는 일 실시예에 따라 단일의 적외선 온도감지센서(810)일 수 있으며, 상기 단일의 적외선 감지센서는 제1 및 제2 레이저 모듈로부터 레이저 빔이 중첩 조사되는 영역(12)의 표면온도값을 측정하게 된다. 이 때, 상기 단일의 적외선 온도감지센서(810)는 상기 레이저 빔이 중첩 조사되는 영역 중 다수의 지점을 순차적으로 온도를 측정함으로써 레이저 빔의 중첩 조사 영역의 전면적인 온도분포값을 측정하게 된다.
만약 이러한 온도분포값이 불균일한 것으로 측정될 경우, 예를 들어 하나의 지점에서 솔더 용융 온도보다 온도값이 높게 측정되는 지점에서는 솔더의 과열에 의한 오버플로우(overflow) 본딩불량이 발생될 수 있으며, 반대로 솔더 용융 온도보다 낮게 측정되는 경우에는 솔더가 충분히 용융 및 접속되지 못하는 본딩불량이 발생될 수 있다.
이를 위해 본 발명에서는 상기 적외선 온도감지센서(810)가 중첩 조사된 영역의 온도를 상시에 측정함으로써 상기 제1 또는 제2 레이저 모듈(310, 320)로부터 출력되는 각각의 레이저 빔의 출력 또는 강도, 빔의 형상 등을 조정하여 중첩 조사 영역(12)에서의 온도분포값을 보상한다.
한편 본 발명의 다른 실시예로 복수의 적외선 온도감지센서(810)를 구비하여서도 가능하다. 도 28을 참조하면, 본 발명의 복수의 적외선 온도감지센서는 일례로 5개의 온도감지센서(810#1, 810#2, 810#3, 810#4, 810#5)로 이루어질 수 있으며, 사각형 배치 구조 내에 각 모서리 부분에 각 1개씩의 온도감지센서(810#1, 810#2, 810#3, 810#4)가 배치되고, 가운데 부분에는 1개의 온도감지센서(810#5)가 배치된 구조일 수 있다. 그러므로 5개의 적외선 온도감지센서(810#1, 810#2, 810#3, 810#4, 810#5)가 동시에 적외선 빔을 조사하게 되고, 이 경우 도 29에서 도시된 바와 같이 레이저 중첩 조사되는 사각형 영역(12)의 각 모서리 부분에 위치한 전자부품들(11b#1, 11b#3, 11b#7, 11b#9)과 가운데 부분에 위치한 전자부품(11b#5)에 적외선 빔이 조사 및 온도가 측정된다.
이 때, 상술한 바에서 온도가 측정되는 전자부품(11b)의 위치나 개수는 특정된 것은 아니며, 전자부품이 배치되지 않은 기판 표면의 온도도 측정할 수 있다. 레이저 빔이 중첩 조사되는 영역의 보다 정확한 온도분포값을 얻기 위해 가급적 많은 수의 전자부품 및 기판의 온도값을 측정함으로써 달성될 수 있다.
한편, 상기한 온도분포값을 보상하기 위한 다른 방법으로 상기 제1 또는 제2 레이저 빔의 조사 각도 및 높이 등을 조정할 때에도 온도분포값을 보상함이 가능하다.
도 30a 내지 도 30e는 본 발명 레이저 리플로우 방법의 공정 단계별 동작 관계를 나타낸 상태도로서, 이하 각 공정 단계별 레이저 리플로우 방법을 일 실시예에 따라 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 도 30a는 투광성 가압부재(100)가 중심선 Cn+1 상방으로 이동된 상태도로서, 상기 투광성 가압부재(100)의 가압면(102)이 중심선 Cn+1에 위치되면 비전 유닛(934)이 상기 투광성 가압부재(100)의 가압면(102) 하방에 위치된 전자부품들(11b)을 촬영하게 된다. 이 때, 상기 비전 유닛(934)은 도 30a와 같이 측면에서 보았을 때 상기 전자부품들(11b)이 투광성 가압부재(100)의 가압면(102) 중심선 Cn+1을 기준으로 좌우 대칭적으로 배치되어 있는지를 판정하게 된다.
즉, 상기 투광성 가압부재(100)의 가압면(102) 직하방에 위치된 전자부품들(11b)이 배치된 형상이 가압면(102)의 면적에 대응하도록 위치되었는지, 예컨대 도 10a에서와 같이 전자부품들(11b)이 3열로 배치된 상태로서 가압면(102)의 중심선(Cn+1)을 기준으로 전자부품들(11b)이 1.5열씩 좌우 대칭적으로 배치되어 있는지 판정하게 된다. 이에 따라 상기 투광성 가압부재(100)의 가압면(102)이 상기 전자부품들(11b)이 3열로 배치된 범위(면적)를 눌러 가압할 때 어느 한쪽으로 압력이 편중됨없이 균형있게 눌러 가압할 수 있게 된다.
또한 도면을 참조하면 본딩대상물(11)의 전자부품들(11b)은 기판(11a)의 상면에 본딩을 위해 솔더(11c)와 함께 본딩될 위치에 배열된 상태이며, 이 때 상기 기판(11a)은 하부의 진공 척(940)에 의해 진공 흡착되어져 고정된 상태이다. 이 때, 상기 진공 척(940) 내부에는 히팅 블록(942)이 구비되어 있음에 따라 상기 본딩대상물(11)인 기판(11a), 전자부품(11b) 및 솔더(11c)를 소정 온도로 계속해서 예열한다. 예컨대, 상기 예열 온도는 솔더의 용융온도 미만으로 설정됨이 바람직하며, 예컨대 기판(11a) 및 전자부품(11b)이 일정 시간 이상 노출되어도 열적 데미지가 가해지지 않는 온도범위인 200℃ 미만으로 유지될 수 있다.
만약 상기와 같이 본딩대상물(11)을 예열하지 않는 경우에는 본 공정인 레이저 리플로우 처리시 레이저 빔의 열에너지만으로 본딩대상물(11)을 상온에서부터 솔더(11c)의 용융 온도까지 급속히 가열해야만 하며 이 경우 급속한 가열로 인해 솔더(11c)에 오버플로우와 같은 본딩불량이 야기될 수 있다. 그러므로, 예열 온도에서 솔더(11c)의 용융 온도까지 단계적으로 온도를 증가시킴에 따라 솔더(11c)가 안정적으로 용융되어 본딩불량이 최소화될 수 있다. 예컨대, 여기서 상기 솔더(11c)의 용융 온도는 솔더의 재료에 따라 차이가 있을 수 있으나, 일반적인 솔더 페이스트의 용융 온도인 200℃이상 일 수 있다.
도 30b는 투광성 가압부재(100)가 중심선 Cn+1에서 가압 및 레이저 조사되는 상태도로서, 도 10a에서 도시된 것처럼 비전 유닛(934)에 의해 투광성 가압부재(100)의 가압면(102) 중심선 Cn+1이 본딩될 전자부품들(11b)의 중심선과 일치된 것으로 판정될 경우 투광성 가압부재(100)가 하방으로 이동하여 전자부품(11b)을 눌러 가압하게 된다.
이 때, 상기 투광성 가압부재(100)의 가압과 동시에 또는 순차적으로 레이저 빔이 조사될 수 있으며, 예컨대 상기 투광성 가압부재(100)가 가압함과 동시에 상방에 위치하고 있는 멀티 레이저 모듈, 제1 레이저 모듈(310) 및 제2 레이저 모듈(320)로부터 레이저 빔이 전자부품들(11b)에 중첩 조사될 수 있다.
이에 따라 상기 중첩 조사되는 레이저 빔에 의해 본딩대상물(11)이 예열 온도에서 솔더(11c)의 용융 온도까지 단계적으로 가열되고, 결국 상기 전자부품들(11b)의 하부에 위치하고 있던 솔더(11c)가 녹으면서 전자부품(11b)이 기판(11a)에 본딩이 완료된다. (본딩 전과 본딩 후의 높이 차이는 도 30a에서 hc로 표기함)
도 30c는 투광성 가압부재가 중심선 Cn+2 상방으로 이동된 상태도이고, 도 30d는 투광성 가압부재가 새로운 중심선 Cn+2′으로 위치가 보정된 상태이며, 도 30e는 투광성 가압부재가 중심선 Cn+2′에서 가압 및 레이저 조사되는 상태도이다.
상기 도 30c를 참조하면, 앞서의 레이저 리플로우 공정을 마친 후 투광성 가압부재(100)가 다음 차례의 소정 범위, 즉 3열의 전자부품들(11b)을 가압 및 레이저 리플로우 처리하기 위해 3열의 전자부품들(11b)의 중심선 Cn+2으로 수평 이동하게 된다. 이 때 비전 유닛(934)이 다시 투광성 가압부재(100)의 가압면(102) 하방에 배치된 전자부품들(11b)의 배치 형상을 촬영한다.
그런데, 이 때 도 30c에서 도시된 것처럼 투광성 가압부재(100)의 가압면(102) 하방에 배치된 전자부품들(11b)이 중심선 Cn+2를 기준으로 좌우 대칭적으로 배치되지 않은 것으로 판정될 경우에는 바로 가압 및 레이저 조사를 진행하지 않는다. 그 이유는, 이 상태에서 투광성 가압부재(100)를 눌러 가압하게 되면 투광성 가압부재(100)의 가압면(102) 중심선 Cn+2를 기준으로 전자부품들(11b)이 비대칭적으로 배치되어 있기 때문에 가압 시 가압력이 어느 일측으로 편중되고, 이로 인해 본딩불량이 야기되는 것이다.
그러므로 이를 방지하기 위해 본 발명에서는 제어부(도면 미도시)가 도 30d에 도시된 것처럼 상기 투광성 가압부재(100)를 새로운 중심선 Cn+2′으로 수평 위치를 이동시키고, 이에 따라 보정된 중심선 Cn+2′으로 투광성 가압부재(100)의 수평 위치가 보정된다. 이에 따라 투광성 가압부재(100)의 하방에 배치된 전자부품들(11b)이 보정된 중심선 Cn+2′을 기준으로 좌우 대칭되게 배치되도록 수평 위치가 보정되고, 이 상태에서 도 30e와 같이 투광성 가압부재(100)가 하방으로 이동하여 전자부품들(11b)을 가압 및 레이저 빔을 조사하게 된다.
한편, 도 30e를 참조하면 상기 투광성 가압부재(100)는 보정된 중심선 Cn+2′으로 이동하여 가압을 진행하나 이 때, 제1 및 제2 레이저 모듈(310, 320)은 보정된 중심선 Cn+2′으로 수평 위치를 보정하지 않고 보정 전의 중심선 Cn+2를 기준으로 레이저 빔을 조사하게 된다.
상기와 같이 레이저 모듈(310, 320)이 투광성 가압부재(100)를 따라 수평 위치를 보정하지 않는 이유는 보정된 중심선 Cn+2′을 기준으로 레이저 빔이 조사될 경우 이미 앞서 본딩이 완료된 전자부품들(11b)에 레이저 빔이 다시 조사될 우려가 있고, 상기 레이저 빔이 리플로우 처리가 끝난 솔더(11c)에 재조사되면 상기 솔더(11c)가 다시 녹을 수 있고 이에 따라 본딩불량이 야기될 수 있기 때문이다. 그러므로 본 발명에서는 비대칭적으로 배치된 전자부품(11b)을 가압 및 레이저 조사할 경우 제1 또는 제2 레이저 모듈(310, 320)의 위치 보정없이 투광성 가압부재(100) 만을 보정된 중심선 Cn+2′으로 수평 이동시켜 위치를 보정한 후, 가압 및 레이저를 조사함에 따라 상기에서 살펴본 바와 같이 다양한 본딩불량 요인들의 발생을 최소화할 수 있는 것이다.
도 31a 내지 도 31d는 본 발명 레이저 리플로우 방법의 공정 단계별 동작 관계를 나타낸 상태도로서, 이하 각 공정 단계별로 조합 가능한 여러 가지 본딩 모드들을 실시예에 따라 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 도 31a를 참조하면 본 발명의 첫 번째 본딩 모드는 가장 기본적인 본딩 모드로서, 상기 투광성 가압부재(100)의 가압면(102)이 하방으로 이동하여 본딩대상물(11)에 가압력을 가하지 않는 상태로 접촉하는 단계; 상기 투광성 가압부재(100)를 통해 본딩대상물(11)에 레이저 빔을 조사하는 단계; 및 상기 레이저 빔의 조사를 해제하고 투광성 가압부재(100)를 상방으로 하는 단계로 진행될 수 있다.
이 때, 상기 투광성 가압부재(100)가 가압력을 가하지 않는 상태로 접촉하는 단계는 앞서 도 13에서 살펴본 바와 같이 모터(760)의 구동에 의해 상기 모터(760)와 볼 스크류(750)에 의해 연결된 프레스 브라켓(720)이 하방으로 이동되게 되고, 상기 프레스 브라켓(720)에는 홀더 유닛(500) 및 투광성 가압부재(100)가 장착된 상태이므로 결국 모터의 구동에 의해 투광성 가압부재(100)가 하방으로 이동된다.
다음 단계로 도 31b를 참조하면 상기 투광성 가압부재(100)가 하방으로 이동되어져 본딩대상물(11)의 전자부품(11b)에 접촉되면 상기 투광성 가압부재(100)를 하방으로 이동되도록 구동력을 제공하던 모터(760)의 구동이 정지되고, 상기 투광성 가압부재(100)는 가압력을 인가하지 않은 상태로 전자부품(11b)의 상면에 접촉한 상태가 된다. 이 때, 상기 모터는 잠금된 상태이므로 투광성 가압부재(100)도 수직 이동되지 못하도록 높이가 고정된 상태이다.
이어서 다음 단계로 도 31c를 참조하면 상기 투광성 가압부재(100)가 전자부품(11b)의 상면에 접촉된 상태에서 상기 투광성 가압부재(100)의 상방에 구비된 멀티 레이저 모듈, 즉 제1 레이저 모듈(310)과 제2 레이저 모듈(320)이 투광성 가압부재(100)를 통해 본딩대상물(11)에 레이저 빔을 조사한다.
이 때, 상기 레이저 빔은 중첩 조사됨으로써 상기 복수의 전자부품(11b) 및 솔더(11c)에 균질화된 레이저 빔을 전달할 수가 있으며, 앞서 언급한 바와 같이 상기 본딩대상물(11)은 이미 일정 예열온도, 예컨대 200℃ 미만으로 본딩대상물(11)이 예열되고 있는 상태이므로 레이저 빔이 본딩대상물(11)을 솔더(11c)의 용융온도, 예컨대 250℃까지 급격히 가열하지 않더라도 예열온도에서부터 솔더(11c)의 용융온도까지 안정적으로 가열할 수 있게 된다. 이에 따라 레이저 리플로우가 시작되면 상기 솔더(11c)의 상면에는 투광성 가압부재(100)의 가압면(102)이 접촉된 상태이므로 솔더(11c)의 용융시 상기 솔더(11c)의 상부에 위치한 전자부품(11b)이 상방으로 휘어지거나 들뜨지 않도록 가두어주게 된다.
이 후 솔더링이 완료되면 상기 레이저 빔의 조사를 해제하고 투광성 가압부재(100)를 상방으로 이동시킴으로써 첫 번째 본딩 모드가 완료된다.
한편, 상기 첫 번째 본딩 모드에서 몇가지 단계들이 추가된 다른 본딩 모드의 실시예들을 살펴보기로 한다.
두 번째 본딩 모드는, 상술한 첫 번째 본딩 모드에서처럼 투광성 가압부재(100)가 본딩대상물(11)의 전자부품(11b)에 접촉한 후 투광성 가압부재(100)의 상방에 구비된 가압 실린더(730)가 투광성 가압부재(100)를 일정 압력으로 눌러 가압한다.
이후 상기와 같이 투광성 가압부재(100)가 본딩대상물(11)을 가압한 상태에서 레이저 빔이 조사되면 상기 본딩대상물(11)의 솔더(11c)가 용융됨에 따라 가압력이 해제되고 이 때 전자부품(11b)의 높이는 일정 높이(hc, 도 31a 참조)만큼 솔더(11c)의 압축에 의해 낮아지게 됨은 예상이 가능하다. 이 상태에서 모터(760)를 잠금 해제하면 투광성 가압부재(100)가 자중에 의해 서서히 하방으로 이동하게 되어 결국 상기 가압 실린더(730)에 의해 가해진 가압력만큼 투광성 가압부재(100)가 하방으로 이동되므로 가압력이 유지된다.
그러므로 상기 두 번째 본딩 모드는 레이저 빔이 조사되기 전에 가압력이 인가되고, 상기 레이저 빔이 인가되어 솔더(11c)가 용융될 때 투광성 가압부재(100)도 하방으로 이동되면서 가압력을 유지한다는 점에서 첫 번째 본딩 모드와 차이점이 있다. 이로 인해 솔더(11c)의 용융시 솔더(11c)에 가해지는 가압력은 일정하게 유지되므로 전자부품(11b)의 들뜸이나 솔더(11c)의 접속불량 등이 저감되고, 밀도있는 솔더링을 얻을 수 있는 효과가 기대된다.
또한 세 번째 본딩 모드는, 상술한 첫 번째 본딩 모드에서처럼 투광성 가압부재(100)가 본딩대상물(11)의 전자부품(11b)에 접촉한 후 가압력을 인가하지 않은 상태에서 레이저 빔이 조사됨은 첫 번째 본딩 모드와 동일하다.
상기 레이저 빔이 조사된 이후에 가압 실린더(730)가 구동되어 투광성 가압부재(100) 및 본딩대상물(11)에 일정 가압력을 인가하게 된다. 이 때, 투광성 가압부재(100)는 수직 이동하지 못하도록 모터(760)가 잠금되어 고정되고, 가압 실린더(730)만이 가압력을 인가하는 상태이다. 상기 세 번째 본딩 모드는 레이저 빔의 조사 후에 가압력을 인가한다는 점에서 첫 번째 본딩 모드와 차이점이 있다.
네 번째 본딩 모드는, 상기 세 번째 본딩 모드와 레이저 빔을 조사하는 단계까지는 동일하나, 레이저 빔의 조사 후에 가압력을 인가하는 대신 투광성 가압부재(100)의 높이를 변화시킨다는 데에서 차이가 있다.
그러므로 레이저 빔이 조사되기 시작하면 모터의 잠금이 해제되면 상기 투광성 가압부재(100)가 서서히 하방으로 이동하게 되고 결국 전자부품(11b) 및 용융되는 솔더(11c)를 서서히 누르게 되므로 레이저 빔에 용융되는 솔더(11c)에 급격한 가압력이 인가됨에 따른 본딩불량이 방지될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 상기 본딩 모드들은 솔더의 용융에 따른 압력변화를 조절하여 본딩불량을 방지한다는 점에서 다양한 실시예의 가능하다.
그러므로 본 발명은 단지 앞서 기술된 실시예들에 의해서만 한정된 것은 아니며, 장치의 세부 구성이나 개수 및 배치 구조를 변경하거나 세부 단계를 변경 및 추가할 경우에도 동일된 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.
부호의 설명
11 : 본딩대상물 11a : 기판
11b : 전자부품 12 : 레이저 중첩 조사 영역
100 : 투과성 가압부재 101 : 기재
101a: 단차부 102: 가압면
102a: 격자홈 103 : 레이저 광 차단층
104 : 실리콘 댐퍼층 200 : 보호필름
210 : 보호필름 이송부 310 : 제 1 레이저 모듈
318, 328 : 빔 프로파일러 320 : 제 2 레이저 모듈
500 : 홀더 유닛 510 : 하부 플레이트
520 : 마스크 플레이트 600 : 탐침 유닛
610 : 탐침 620 : 탐침 이송부
630 : 탐침 브라켓 700 : 프레스 유닛
710 : 압력 밸런서 720 : 프레스 브라켓
730 : 가압 실린더 740 : 압력감지센서
750 : 볼 스크류 760 : 모터
770 : 가이드부재 780 : 베어링 조인트
790 : 스토퍼 800 : 이오나이저
810 : 적외선 온도감지센서 811 : 적외선 조사점
910 : 인풋 컨베이어 920, 960 : 수평 이송유닛
930, 970 : 흡착패드 934 : 비전 유닛
940 : 진공 척 942 : 히팅 블록
943 : 다공성 흡착판 950 : 아웃풋 컨베이어
980 : 흡착판 승강유닛

Claims (81)

  1. 기판 상에 배열된 복수의 전자부품들로 이루어지는 본딩대상물을 투광성 가압부재로 가압함과 함께 상기 가압부재를 통해 레이저 빔을 조사함으로써 전자부품을 기판에 본딩하는 레이저 가압 헤드 모듈; 및
    상기 레이저 가압 헤드 모듈의 일측으로부터 반입된 본딩대상물을 레이저 가압 헤드 모듈의 리플로우 처리를 거쳐 타측으로 반출하기 위해 상기 본딩대상물을 이송하는 본딩대상물 이송 모듈을 포함하는,
    레이저 리플로우 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 가압 헤드 모듈은,
    상기 투광성 가압부재를 교체가능하게 장착하기 위한 홀더 유닛; 및
    상기 홀더 유닛의 상방에 구비되어 홀더 유닛에 장착된 가압부재의 평탄도를 검사하기 위한 탐침 유닛을 포함하는;
    레이저 리플로우 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 빔은 빔 쉐이퍼에 의해 균질화된 사각형 레이저 빔인,
    레이저 리플로우 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 빔은 둘 이상의 레이저 모듈로부터 레이저 빔이 중첩 조사되는,
    레이저 리플로우 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀더 유닛은,
    투광성 가압부재가 끼워져 걸림 및 안착될 수 있도록 중앙부에 통공이 형성된 하부 플레이트로 구성되는,
    레이저 리플로우 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 투광성 가압부재는 쿼츠(Quartz), 사파이어(sapphire), 용융실리카유리(Fused Silica Glass) 또는 다이아몬드 중 어느 하나로 구현되는,
    레이저 리플로우 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 홀더 유닛은,
    중앙부에 레이저 빔이 통과될 수 있도록 통공이 형성되고 상기 투광성 가압부재가 하부 플레이트에 안착된 상태로 하부 플레이트 상부에 결합되는 마스크 플레이트를 더 포함하는,
    레이저 리플로우 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 마스크 플레이트의 통공은,
    투광성 가압부재의 가압면보다 크거나 동일한 면적을 갖는 사각형 형상인,
    레이저 리플로우 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 하부 플레이트의 저면은 좌우 양측 모서리부 부분이 완만하게 라운드진 형상을 갖는,
    레이저 리플로우 장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 하부 플레이트의 각 모서리부에는,
    상기 하부 플레이트의 모서리를 수직방향으로 미세하게 이동시켜 투광성 가압부재의 평탄도를 조정하는 평탄도 조정수단이 더 구비되는,
    레이저 리플로우 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 평탄도 조정수단은,
    투광성 가압부재 및 홀더 유닛의 각 모서리부에 설치된 프레스 브라켓; 및
    상기 프레스 브라켓의 일측에 설치되어 프레스 브라켓을 모터의 구동에 따라 수직방향으로 이송하는 수직 구동부를 포함하는,
    레이저 리플로우 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 수직 구동부는,
    프레스 브라켓의 수직이송을 위한 볼 스크류와 모터; 및
    상기 프레스 브라켓의 직선운동을 가이드하기 위한 가이드부재를 포함하는,
    레이저 리플로우 장치.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 탐침 유닛은,
    투광성 가압부재의 상면 중 적어도 하나 이상의 지점을 찔러 평탄도를 측정하기 위한 탐침;
    상기 탐침을 수평 또는 수직 이동시키기 위한 이동수단; 및
    상기 탐침 및 이동수단을 고정하기 위한 탐침 브라켓을 포함하는,
    레이저 리플로우 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 탐침은 투광성 가압부재 상면의 사각형 각 모서리 지점을 포함하여 총 4곳 이상을 찔러 탐침하는,
    레이저 리플로우 장치.
  15. 제 2 항에 있어서,
    상기 투광성 가압부재 하부로, 레이저 본딩시 발생하는 가스(fumes)가 투광성 가압부재의 바닥면에 달라붙는 것을 막아주는 보호필름을 더 포함하는,
    레이저 리플로우 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 보호필름은 폴리테트라플로오로에틸렌 수지(PTFE) 또는 퍼플루오로알콕시 수지(PFA)로 구현되는,
    레이저 리플로우 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 보호필름은 롤 형태로 감긴 보호필름을 풀어주면서 일측으로 이송시키는 릴-투-릴(reel to reel) 방식의 보호필름 이송부에 의해 공급되는,
    레이저 리플로우 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 투광성 가압부재는,
    전체적으로 사각형 패널 형상을 갖는 기재;
    상기 기재의 저면에 돌출 형성되어 저면이 복수의 전자부품에 대응되도록 평면상으로 형성된 가압면을 포함하는,
    레이저 리플로우 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 기재와 가압면의 사이에는 기재의 면적보다 가압면의 면적이 좁아지도록 안쪽으로 요입된 적어도 하나 이상의 단차부를 더 포함하는,
    레이저 리플로우 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 기재의 측면과 단차부의 저면 및 측면에는 레이저 광 차단층이 형성되는,
    레이저 리플로우 장치.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 가압면은 일정 깊이를 갖는 격자홈에 의해 둘 이상으로 분할 형성되는,
    레이저 리플로우 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 격자홈의 안쪽 측면과 저면에는 레이저 광 차단층이 더 형성되는,
    레이저 리플로우 장치.
  23. 제 20 또는 22 항에 있어서,
    상기 레이저 광 차단층은 인코넬(Inconel) 코팅층, 난반사 가공층 또는 HR(High Reflection) 코팅층 중에 하나이거나 둘 이상의 복합층으로 구성되는,
    레이저 리플로우 장치.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 가압면은 사각형 형상을 갖는,
    레이저 리플로우 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 가압면의 양측 모서리는 모따기 되거나 라운드 처리되는,
    레이저 리플로우 장치.
  26. 제 18 항에 있어서,
    상기 가압면에는 탄성 댐퍼층이 더 구비되는,
    레이저 리플로우 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 탄성 댐퍼층은 실리콘(Silicon) 재질로 구현되는,
    레이저 리플로우 장치.
  28. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 가압 헤드 모듈은,
    상기 투광성 가압부재를 교체가능하게 장착하기 위한 장방형의 홀더 유닛;
    상기 홀더 유닛의 각 모서리 하단을 지지하면서 홀더 유닛과 투광성 가압부재의 자중만큼 반대방향으로 압력을 부가함으로써 홀더 유닛과 투광성 가압부재의 자중을 영점으로 초기화시키는 압력 밸런서; 및
    상기 홀더 유닛의 각 모서리 상방에 비접촉된 상태로 구비되어 홀더 유닛의 각 모서리를 각각 설정된 압력만큼 독립적으로 눌러 가압하는 프레스 유닛을 더 포함하는,
    레이저 리플로우 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 압력 밸런서는 에어 실린더로 구성되는,
    레이저 리플로우 장치.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 압력 밸런서는 탄성 스프링으로 구성되는,
    레이저 리플로우 장치.
  31. 제 28 항에 있어서,
    상기 프레스 유닛은 홀더 유닛의 각 모서리를 각각 설정된 압력만큼 독립적으로 눌러 가압하도록 각 모서리마다 1개씩 분할 배치되는,
    레이저 리플로우 장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 프레스 유닛은,
    홀더 유닛의 각 모서리 부분을 비접촉으로 파지하고 있는 프레스 브라켓; 및
    상기 프레스 브라켓의 상단에 장착되어 상기 홀더 유닛을 각각 설정된 압력만큼 하방으로 눌러 가압하는 가압 실린더를 포함하는,
    레이저 리플로우 장치.
  33. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 가압 헤드 모듈은,
    상기 투광성 가압부재를 교체가능하게 장착하기 위한 원형 또는 다각형의 홀더 유닛; 및
    상기 홀더 유닛의 테두리 주변 세군데 지점에 각각 축결합되며 상기 축결합된 지점을 가상선으로 연결 시 삼각형을 형성하는 프레스 유닛을 포함하는,
    레이저 리플로우 장치.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 프레스 유닛은,
    프레스 브라켓;
    상기 프레스 브라켓의 상단에 장착되어 상기 홀더 유닛을 설정된 압력만큼 하방으로 눌러 가압하는 가압 실린더; 및
    일단이 상기 가압 실린더의 실린더봉에 결합되고 타단이 홀더 유닛의 세군데 지점 중 하나에 각각 회동가능하게 결합되는 베어링 조인트를 포함하는,
    레이저 리플로우 장치.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 홀더 유닛의 세군데 지점 각각에는 조인트 체결부가 더 구비되고 상기 각 조인트 체결부는 베어링 조인트와 회동가능하게 결합되는,
    레이저 리플로우 장치.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 프레스 브라켓의 하단에는 스토퍼가 더 구비되며 상기 스토퍼에 조인트 체결부의 일단이 걸쳐지는,
    레이저 리플로우 장치.
  37. 제 34 항에 있어서,
    상기 프레스 브라켓의 일측에는 상기 프레스 브라켓을 수직방향으로 승하강시키기 위한 수직 이송부가 더 구비되는,
    레이저 리플로우 장치.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 수직 이송부는 볼스크류 및 모터를 포함하여 구성되는,
    레이저 리플로우 장치.
  39. 제 33 항에 있어서,
    상기 홀더 유닛의 평탄도는 일정 주기 또는 투광성 가압부재를 교체한 후 영점으로 초기화시켜 다시 세팅되는,
    레이저 리플로우 장치.
  40. 제 33 항에 있어서,
    상기 홀더 유닛의 세군데 지점을 연결하는 가상의 삼각형은 정삼각형이며 가상의 삼각형의 무게중심과 투광성 가압부재의 무게중심이 일치되는,
    레이저 리플로우 장치.
  41. 제 32 항 또는 제 34 항에 있어서,
    상기 가압 실린더는 kgf 단위로 가압력을 미세하게 설정 및 조절이 가능한 정밀 공압 실린더가 채택되는,
    레이저 리플로우 장치.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 가압 실린더에는 가압시 압력을 측정하여 상시 피드백하기 위한 압력감지센서가 더 구비되는,
    레이저 리플로우 장치.
  43. 제 28 항 또는 제 33 항에 있어서,
    상기 홀더 유닛의 상방에는 정전기에 의한 더스트의 먼지 흡착으로부터 투광성 가압부재의 상면을 클리닝하기 위한 이오나이저 유닛이 더 구비되는,
    레이저 리플로우 장치.
  44. 제 1 항에 있어서,
    상기 본딩대상물 이송 모듈은,
    기판 상에 배열된 복수의 전자부품으로 이루어지는 본딩대상물이 반입을 위해 안착되는 인풋 컨베이어;
    상기 인풋 컨베이어로부터 전달된 본딩대상물을 진공 흡착하여 고정하는 진공 척킹 수단; 및
    레이저 리플로우 처리가 완료된 본딩대상물이 반출을 위해 안착되는 아웃풋 컨베이어를 포함하는,
    레이저 리플로우 장치.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 인풋 및 아웃풋 컨베이어는,
    컨베이어 프레임;
    상기 컨베이어 프레임의 상부에 양측으로 구비된 한쌍의 와이어 궤도수단;
    상기 컨베이어 프레임의 일측에 구비되어 컨베이어 프레임을 수평방향으로 선형 이동시키기 위한 수평 이송수단을 포함하는,
    레이저 리플로우 장치.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 인풋 및 아웃풋 컨베이어의 컨베이어 프레임 일측에는 크기가 다른 본딩대상물을 수용하기 위해 컨베이어 프레임의 너비를 확장 또는 축소할 수 있도록 너비 조절수단이 더 구비되는,
    레이저 리플로우 장치.
  47. 제 45 항에 있어서,
    상기 인풋 컨베이어의 컨베이어 프레임에는 본딩대상물을 소정온도까지 예열하기 위한 프리히팅 스테이지가 더 구비되는,
    레이저 리플로우 장치.
  48. 제 44 항에 있어서,
    상기 진공 척킹수단의 일측에는,
    본딩대상물의 정상 로딩 여부를 모니터링하기 위한 비전 유닛이 더 구비되는,
    레이저 리플로우 장치.
  49. 제 44 항에 있어서,
    상기 인풋 및 아웃풋 컨베이어와 진공 척킹 수단 사이 구간에는 각각,
    본딩대상물을 전달하기 위한 피커 유닛이 더 구비되는,
    레이저 리플로우 장치.
  50. 제 49 항에 있어서,
    상기 피커 유닛은,
    평판 상의 진공 흡착패드; 및
    상기 진공 흡착패드를 수직방향으로 이송하기 위한 수직 구동부를 포함하는,
    레이저 리플로우 장치.
  51. 제 44 항에 있어서,
    상기 진공 척킹 수단은,
    본딩대상물을 흡착 고정하기 위한 다공성 흡착판; 및
    상기 다공성 흡착판 및 히팅 블록을 본딩대상물의 인풋 영역으로부터 레이저 리플로우 처리 영역을 거쳐 아웃풋 영역까지 왕복 이동시키는 수평 이동수단을 포함하는,
    레이저 리플로우 장치.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 다공성 흡착판은,
    본딩대상물의 저면 가운데 부분을 흡착하기 위한 장방형의 중앙 흡착판; 및
    상기 중앙 흡착판의 둘레를 감싸도록 배치되어 본딩대상물의 저면 테두리 부분을 흡착하기 위한 테두리 흡착판으로 분할 형성되는,
    레이저 리플로우 장치.
  53. 제 52 항에 있어서,
    상기 테두리 흡착판에는 본딩대상물의 저면 테두리 부분을 흡착하기 위한 석션홀이 더 형성되는,
    레이저 리플로우 장치.
  54. 제 52 항에 있어서,
    상기 테두리 흡착판은 알루미늄 재질로 형성되는,
    레이저 리플로우 장치의 본딩대상물 이송 모듈.
  55. 제 51 항에 있어서,
    상기 다공성 흡착판의 하부에는 히팅 블록이 더 구비되는,
    레이저 리플로우 장치의 본딩대상물 이송 모듈.
  56. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 가압 헤드 모듈은,
    서로 분할 배치된 상태로 상기 본딩대상물에 복수의 레이저 빔을 중첩 조사하는 멀티 레이저 모듈; 및
    상기 멀티 레이저 모듈의 사이 영역에 구비되어 투광성 가압부재를 통해 빔을 조사함으로써 본딩대상물의 다수 지점의 온도를 감지하는 온도감지센서를 포함하는,
    레이저 리플로우 장치.
  57. 제 56 항에 있어서,
    멀티 레이저 모듈은 서로 마주보는 한쌍의 멀티 레이저 모듈로 구성되는,
    레이저 리플로우 장치.
  58. 제 56 항에 있어서,
    상기 온도감지센서는 단일의 적외선 온도감지센서로 구성되며,
    상기 단일의 적외선 온도감지센서가 본딩대상물의 다수 지점에 순차적으로 적외선을 조사하는,
    레이저 리플로우 장치.
  59. 제 58 항에 있어서,
    상기 단일의 적외선 온도감지센서는 복수의 레이저 빔이 중첩 조사되는 영역 내의 둘레 및 가운데 부분 중 다수 지점에 순차적으로 적외선을 조사하는,
    레이저 리플로우 장치.
  60. 제 56 항에 있어서,
    상기 온도감지센서는 복수의 적외선 온도감지센서로 구성되며,
    상기 복수의 적외선 온도감지센서가 본딩대상물의 다수 지점에 동시에 적외선을 조사하는,
    레이저 리플로우 장치.
  61. 제 60 항에 있어서,
    상기 복수의 적외선 온도감지센서는 복수의 레이저 빔이 중첩 조사되는 영역 내의 둘레 및 가운데 부분 중 다수 지점에 동시에 적외선을 조사하는,
    레이저 리플로우 장치.
  62. 제 56 항에 있어서,
    상기 멀티 레이저 모듈에는 각각 레이저 빔의 출력 및 강도를 측정하기 위한 빔 프로파일러가 더 구비되는,
    레이저 리플로우 장치.
  63. 장방형의 기판 상에 복수의 전자부품이 배치된 본딩대상물을 투광성 가압부재로 눌러 가압함과 함께 상기 가압부재를 통해 레이저 빔을 조사함으로써 전자부품을 기판에 본딩하는 레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법에 있어서,
    a) 상기 투광성 가압부재가 본딩대상물을 누르기 전에 비전 유닛이 투광성 가압부재의 가압면 직하방에 위치된 소정 범위의 전자부품들이 배치된 형상을 촬영하는 단계;
    b) 상기 촬영된 소정 범위의 전자부품들이 배치된 형상이 가압면에 대응하도록 위치되었는지 판별하는 단계;
    c) 상기 전자부품들이 가압면에 대응하도록 위치되었다고 판단되면, 투광성 가압부재가 하방으로 이동되어 본딩대상물을 가압함과 함께 투광성 가압부재를 통해 본딩대상물에 레이저 빔을 조사하는 단계;
    d) 상기 레이저 빔의 조사를 중단함과 함께 투광성 가압부재를 상방으로 이동하여 가압상태를 해제하는 단계; 및
    e) 상기 투광성 가압부재가 다음 차례로 리플로우 처리할 소정 범위의 전자부품들 상방으로 수평 이동하는 단계를 포함하는,
    레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법.
  64. 제 63 항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    b1) 촬영된 소정 범위의 전자부품들이 배치된 형상이 측면에서 보았을 때 투광성 가압부재의 가압면 중심선을 기준으로 전자부품들이 좌우 대칭적으로 위치하는지 판별하는 단계; 및
    b2) 상기 촬영된 전자부품들이 배치된 형상이 투광성 가압부재의 가압면 중심선을 기준으로 좌우 대칭적으로 위치한다면 가압면에 대응하도록 위치된 것으로 판단하되,
    가압면에 대응하도록 위치되지 않았다면 상기 전자부품들이 배치된 형상이 투광성 가압부재의 가압면 중심선을 기준으로 좌우 대칭적으로 위치하도록 상기 투광성 가압부재의 수평 위치를 조정하는 단계를 포함하는,
    레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법.
  65. 제 63 항에 있어서,
    상기 레이저 빔은 둘 이상의 레이저 모듈로부터 레이저 빔이 중첩 조사되는,
    레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법.
  66. 제 63 항에 있어서,
    상기 각 레이저 모듈은 상호 대칭적으로 배치되고 상기 각 레이저 빔은 동일한 빔 조사 각도를 갖는,
    레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법.
  67. 제 66 항에 있어서,
    상기 각 레이저 모듈로부터 레이저 빔이 동시에 조사되는,
    레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법.
  68. 제 66 항에 있어서,
    상기 각 레이저 모듈로부터 레이저 빔이 순차적으로 조사되는,
    레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법.
  69. 제 63 항에 있어서,
    상기 c) 단계 이전에 본딩대상물을 하부에서 예열하는 단계를 더 포함하는,
    레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법.
  70. 제 69 항에 있어서,
    상기 본딩대상물을 하부에서 예열하는 단계는 본딩대상물의 표면 온도를 200℃ 미만으로 유지하는,
    레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법.
  71. 제 63 항에 있어서,
    상기 c) 단계에서 투광성 가압부재를 통해 본딩대상물에 레이저 빔을 조사함에 따라 본딩대상물의 표면 온도를 200℃ 이상으로 가열하는,
    레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법.
  72. 장방형의 기판 상에 복수의 전자부품이 배치된 본딩대상물을 투광성 가압부재로 눌러 가압함과 함께 상기 가압부재를 통해 레이저 빔을 조사함으로써 전자부품을 기판에 본딩하는 레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법에 있어서,
    a) 상기 투광성 가압부재의 가압면이 하방으로 이동하여 본딩대상물에 가압력을 가하지 않는 상태로 접촉하는 단계;
    b) 상기 투광성 가압부재를 통해 본딩대상물에 레이저 빔을 조사하는 단계; 및
    c) 상기 레이저 빔의 조사를 해제하고 투광성 가압부재를 상방으로 이동하는 단계를 포함하는,
    레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법.
  73. 제 72 항에 있어서,
    상기 a) 단계 이후에, 상기 투광성 가압부재의 수직 이동을 고정하는 단계를 더 포함하는,
    레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법.
  74. 제 72 항에 있어서,
    상기 a) 단계 이후에 상기 투광성 가압부재에 기설정된 일정 압력을 인가하되, b) 단계 이후에 상기 투광성 가압부재의 수직 이동을 고정하지 않는 단계를 더 포함하는,
    레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법.
  75. 제 72 항에 있어서,
    상기 a) 단계 이후에 상기 투광성 가압부재의 수직 이동을 고정하되, 상기 b) 단계 이후에 상기 투광성 가압부재에 기설정된 일정 압력을 인가하는 단계를 더 포함하는,
    레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법.
  76. 제 72 항에 있어서,
    상기 a) 단계 이후에 상기 투광성 가압부재의 수직 이동을 고정하되, b) 단계 이후에 상기 투광성 가압부재의 수직 이동을 고정하지 않는 단계를 더 포함하는,
    레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법.
  77. 제 72 항에 있어서,
    상기 b) 단계에서 상기 레이저 빔은 둘 이상의 레이저 모듈로부터 레이저 빔이 중첩 조사되는,
    레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법.
  78. 제 77 항에 있어서,
    상기 각 레이저 모듈로부터 레이저 빔이 동시에 조사되는,
    레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법.
  79. 제 77 항에 있어서,
    상기 각 레이저 모듈로부터 레이저 빔이 순차적으로 조사되는,
    레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법.
  80. 제 72 항에 있어서,
    상기 b) 단계 이전에 본딩대상물을 하부에서 예열하는 단계를 더 포함하는,
    레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법.
  81. 제 80 항에 있어서,
    상기 본딩대상물을 하부에서 예열하는 단계는 본딩대상물의 표면 온도를 200℃ 미만으로 유지하는,
    레이저 리플로우 장치의 레이저 리플로우 방법.
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