KR102410304B1 - 칩 리워크 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 칩과 기판을 접합시키는 솔더를 용융시키기 위한 레이저빔을 조사하는 빔조사부, 기판 상에 배치된 솔더의 위치를 확인하는 솔더위치탐지부, 및 솔더위치탐지부에 의해 탐지된 솔더 상에 조사되는 레이저빔의 이동을 제어하는 빔제어부를 포함하여, 미세한 칩의 솔더를 정밀하게 용융시킬 수 있다.

Description

칩 리워크 장치{THE CHIP-REWORK APPARATUS}
본 발명은 칩 리워크 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미세한 칩들 중 불량 칩의 솔더만을 정밀하게 용융시킬 수 있는 칩 리워크 장치에 관한 것이다.
전자소자 및 반도체 제품의 원활한 동작을 위해서는 전자소자 등의 내부 칩이 외부 기판의 회로 단자와 전기적으로 연결되어야 한다. 여기서, 전자소자를 기판에 전기적으로 연결 및 고정하는 것을 본딩 또는 솔더링이라고 한다. 본딩 또는 솔더링의 경우, 전자소자의 소형화 등으로 미세한 금속선을 이용하여 접합된다.
한편, 전자소자가 불량인 경우, 전자소자를 기판으로부터 떼어내고 정상 전자소자를 기판에 재접합시킨다. 이를 리워크(REWORK)이라고 한다. 리워크의 경우에도, 전자소자를 신속하게 기판으로부터 떼어내기 어려운 문제점이 있다. 특히, 기판은 수많은 미세한 전자소자와 회로팬턴을 포함하기 때문에, 불량인 전자소자만을 빠르고, 다른 소자 등에 영향 없이 떼어내는 것이 어려운 문제점이다.
본 발명의 일 실시 예는, 다른 소자(칩)나 기판에 영향 없이 불량 소자(칩)를 신속하고 안정적으로 제거하거나, 정상 소자(칩)를 다시 기판에 접합시킬 수 있는 칩 리워크 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 리워크 장치는 칩과 기판을 접합시키는 솔더를 용융시키기 위한 레이저빔을 조사하는 빔조사부, 기판 상에 배치된 솔더의 위치를 확인하는 솔더위치탐지부, 및 솔더위치탐지부에 의해 탐지된 솔더 상에 조사되는 레이저빔의 이동을 제어하는 빔제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 빔제어부는 레이저빔을 솔더 상에 나선 형상 궤적을 따라 조사시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 나선 형상 궤적의 종점은 나선 형상 궤적의 시점과 솔더의 가장자리의 사이에 배치된 것을 특징으로 한다.
또한, 솔더위치탐지부는 소정의 알고리즘을 통해 솔더 중심과 솔더 면적을 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 빔제어부는 솔더 중심, 솔더 면적 및 레이저빔 정보에 따라 나선 형상 궤적의 피치(Pitch)를 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 레이저빔 정보는 적어도 레이저빔의 크기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 솔더위치탐지부는 카메라를 포함하며, 빔조사부에서 조사되는 레이저빔의 빔조사축과 카메라의 광학축을 솔더 상의 일 지점으로 일치시키는 동축변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 빔제어부는 레이저빔을 1차 조사하여 솔더를 용융시킨 후, 레이저빔을 2차 조사하여 솔더를 재용융시키는 방법으로 코이닝(coining)작업을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 다수의 칩 중 불량 칩을 기판 또는 다른 칩에 영향 없이 기판으로부터 제거하거나, 정상 칩을 기판에 재접합할 수 있다.
또한, 칩과 기판을 접합시키는 솔더의 평면상 면적에 정밀하게 레이저빔을 조사할 수 있다.
또한, 솔더 상에 레이저빔을 소정의 궤적으로 조사하여 솔더의 용융을 신속하게 수행할 수 있다.
도 1은 기판과 기판에 배치된 칩을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 리워크 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 기판과 기판에 배치된 솔더를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 솔더 상에 조사되는 레이저빔의 일 실시 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동축변환부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 빔제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 칩 리워크 장치(1)를 상세하게 설명한다.
도 1은 기판(3)과 기판(3)에 배치된 칩(2)을 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 리워크 장치(1)를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 기판(3)과 기판(3)에 배치된 솔더(4)를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 솔더(4) 상에 조사되는 레이저빔의 일 실시 예를 도시한 도면이다.
도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 리워크 장치(1)는 기판(3) 상에 배치된 수많은 미세 칩(2) 중 정상 칩(2)에 영향을 미치지 않고, 불량 칩(2)만을 정밀하게 제거하기 위하여, 빔조사부(10), 솔더위치탐지부(20) 및 빔제어부(30)를 포함한다. 기판(3)에는 수많은 미세한 칩(2) 등의 전자 소자들이 배치된다. 칩(2)은 솔더(4)를 통해 기판(3)에 접합될 수 있다. 여기서, 칩(2)은 칩패드(21)를 가지고, 기판(3)은 기판패드(31)를 가진다. 솔더(4)는 칩패드(21)와 기판패드(31)의 사이에 배치되어, 레이저빔에 의해 용융된다.
빔조사부(10)는 기판(3) 상에 배치된 칩(2)에 레이저빔을 조사한다. 솔더(4)는 레이저빔의 조사 시 가열되어 용융될 수 있다. 솔더위치탐지부(20)는 기판(3) 상에 배치된 솔더(4)의 위치를 확인한다. 빔제어부(30)는 솔더위치탐지부(20)에 의해 탐지된 솔더(4) 상에 조사되는 레이저빔의 이동을 제어한다. 빔제어부(30)는 레이저빔을 평면상 솔더(4)와 기판(3) 사이의 경계선인 솔더(4)의 가장자리의 내측에 조사하도록 제어할 수 있다. 이에 의해, 미세한 칩(2)들이 인접하게 기판(3)에 배치되어 있더라도, 정상 칩(2)들에 영향(열화 등) 없이 불량 칩(2)의 솔더(4)만을 용융시킬 수 있다. 전자기기의 성능 증가에 따라 미세한 칩(2) 및 솔더(4)들의 간격은 매우 미세하다.
빔제어부(30)는 레이저빔 또는 빔조사부(10)를 제어하여 레이저빔을 솔더(4) 상에 소정의 궤적을 따라 조사할 수 있다. 일 실시 예로, 빔제어부(30)는 레이저빔을 솔더(4) 상에 나선 형상 궤적(T)을 따라 조사할 수 있다. 여기서, 나선 형상 궤적(T)의 시점(S)은 솔더(4)의 중심(C) 또는 그 부근에 위치하고, 나선 형상 궤적(T)의 종점(E)은 솔더(4)의 가장자리 또는 그 부근에 위치할 수 있다. 따라서, 나선 형상 궤적(T)의 종점(E)은 나선 형상 궤적(T)의 시점(S)과 솔더(4)의 가장자리의 사이에 배치될 수 있다. 또한, 레이저빔은 나선 형상 궤적(T)의 시점(S)에서 종점(E)으로 갈수록 솔더(4)의 중심(C)에서 점차 멀어진다. 또한, 빔제어부(30)는 나선 형상 궤적(T)의 시점(S)에서 종점(E)으로 갈수록 레이저빔의 세기를 점차 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 솔더(4)가 중심(C)에서 큰 에너지로 가열되어 신속히 용융되고, 솔더(4)의 가장자리에서 상대적으로 작은 에너지로 가열된다. 따라서, 솔더(4)가 전면에서 충분히 용융되면서, 솔더(4)의 외측으로 영향(열화 등)을 최소화할 수 있다.
이에 의해, 레이저빔은 시점(S)에서 종점(E)까지 조사하는 동안 충분히 솔더(4)를 용융시키고, 솔더(4)의 가장자리를 벗어나는 기판(3) 또는 다른 칩(2) 등에 영향을 최소화시킨다. 비교 예로, 레이저빔이 솔더(4)의 가장자리에서 솔더(4)의 중심(C)으로 조사되는 경우, 열이 솔더(4)의 가장자리에서 다른 칩(2)으로 점차 전달되어 열화 등에 의한 품질 불량이 발생된다. 또한, 레이저빔이 솔더(4) 상에서 회전하며 조사되기 때문에, 평면상 솔더(4)의 전면에서 충분한 용융이 가능하다. 즉, 솔더(4)의 일 지점에 대한 미용융 없이 불량 칩(2)의 솔더(4)를 정밀하게 용융시킬 수 있다.
불량 칩(2)은 솔더(4)의 용융 후, 기판(3)으로부터 분리되어 제거될 수 있다. 한편, 불량 칩(2)을 대체하는 정상 칩(2)과 기판(3)의 접합에도 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 다른 칩(2) 등에 영향 없이 정상 칩(2)의 접합 시 정상 칩(2)의 솔더(4)만을 용융시킬 수 있다.
솔더위치탐지부(20)는 소정의 알고리즘을 통해 솔더(4)의 중심(C)과 솔더 면적을 산출할 수 있다. 빔제어부(30)는 솔더 중심(C), 솔더 면적 및 레이저빔 정보에 따라 나선 형상 궤적(T)의 피치(P)를 산출할 수 있다. 여기서, 레이저빔 정보는 적어도 레이저빔의 크기(솔더에 조사되는 레이저빔의 외경, 면적 등)를 포함할 수 있다.
일 실시 예로, 나선 형상 궤적(T)의 피치(P)는 솔더 중심(C)을 기준으로 반경 방향으로 갈수록 점차 증가할 수 있다. 이때, 레이저빔은 소정의 세기로 조사될 수 있다. 이에 의해, 솔더(4)를 충분히 용융시키면서, 나선 형상 궤적(T)의 길이를 최소화시킬 수 있다. 따라서, 칩 리워크 작업(솔더(4)의 용융 작업) 시간을 절감하여 생산성이 증대될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동축변환부(40)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 리워크 장치(1)는 동축변환부(40)를 더 포함할 수 있다. 또한, 솔더위치탐지부(20)는 카메라(200)를 포함할 수 있다. 동축변환부(40)는 빔조사부(10)에서 조사되는 레이저빔의 빔조사축(A1)과 카메라(200)의 광학축(A2)을 솔더(4) 상의 일 지점으로 일치시킨다. 도 5에서, 빔조사축(A1)과 광학축(A2)이 동일 축선상이나, 둘 모두 표현하기 위해 인접하게 도시하였다.
일 실시 예로, 동축변환부(40)는 레이저빔을 반사시키는 렌즈(42), 카메라(200)로 입사되는 이미지를 반사키는 렌즈(42) 및 이들을 모두 반사시키는 렌즈(42) 등을 포함한다. 또한, 동축변환부(40)는 조명(41)을 더 포함할 수 있다. 동축변환부(40)는 빔조사부(10)와 카메라(200)의 공간적 이격에도 레이저빔의 조사 시 발생하는 위치 오차를 최소화시킬 수 있다. 예컨대, 200*200mm의 가공면적에 대해 4μm 이하의 가공오차를 가져 정밀도를 확보할 수 있다.
한편, 빔제어부(30)는 레이저빔을 솔더(40)에 1차 조사한다. 1차 조사로 솔더(4)는 용융된다. 이때, 칩(2)이 기판(3)으로부터 떼어 분리될 수 있다. 이후, 빔제어부(30)는 레이저빔을 솔더(40)에 2차 조사한다. 2차 조사로 솔더(4)는 재용융될 수 있다. 1차 조사 후 칩(2)이 제거되면, 용융된 솔더(4)는 칩(2)이 분리될 때, 늘어진다. 레이저빔의 2차 조사는 늘어져 뾰족한 솔더(4)를 재용융시킨다. 이에 의해, 솔더(4)의 상단이 매끄럽게 코이닝(coining)된다. 코이닝된 솔더(4)에 다시 칩(2)이 재접합될 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
1 : 칩 리워크 장치
2 : 칩
21 : 칩패드
3 : 기판
31 : 기판패드
4 : 솔더
10 : 빔조사부
20 : 솔더위치탐지부
30 : 빔제어부
40 : 동축변환부
41 : 조명
42 : 렌즈
200 : 카메라
A1 : 빔조사축
A2 : 광학축
C : 솔더 중심
T : 나선 형상 궤적
S : 시점
E : 종점
P : 피치

Claims (8)

  1. 칩과 기판을 접합시키는 솔더를 용융시키기 위한 레이저빔을 조사하는 빔조사부;
    기판 상에 배치된 솔더의 위치를 확인하는 솔더위치탐지부; 및
    솔더위치탐지부에 의해 탐지된 솔더 상에 조사되는 레이저빔의 이동을 제어하는 빔제어부를 포함하며,
    빔제어부는 레이저빔을 솔더 상에 나선 형상 궤적을 따라 조사시키고,
    나선 형상 궤적의 종점은 나선 형상 궤적의 시점과 솔더의 가장자리의 사이에 배치되며,
    솔더위치탐지부는 알고리즘을 통해 솔더 중심과 솔더 면적을 산출하고,
    빔제어부는 솔더 중심, 솔더 면적 및 레이저빔의 크기에 따라 나선 형상 궤적의 피치(Pitch)를 산출하며,
    나선 형상 궤적의 시점은 솔더 중심이고,
    솔더의 가장자리는 솔더 면적을 정의하는 칩 리워크 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    솔더위치탐지부는 카메라를 포함하며,
    빔조사부에서 조사되는 레이저빔의 빔조사축과 카메라의 광학축을 솔더 상의 일 지점으로 일치시키는 동축변환부를 더 포함하는 칩 리워크 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    빔제어부는 레이저빔을 1차 조사하여 솔더를 용융시킨 후, 레이저빔을 2차 조사하여 솔더를 재용융시키는 방법으로 코이닝(coining)작업을 수행하는 칩 리워크 장치.
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