KR20200137628A - 레이저 리플로우 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 리플로우 장치에 관한 것이다. 본 발명은 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원; 상기 레이저 광원으로부터 조사된 상기 레이저 빔을 수광하고, 수광한 상기 레이저 빔의 변위에 따른 에너지를 균질화하여 출력하는 플랫 탑 컨버터; 상기 플랫 탑 컨버터로부터 출력된 상기 레이저 빔을 반사하여 광 경로를 조절함으로써 상기 레이저 빔의 조사영역을 이동시키는 광학부;를 포함하고, 상기 광학부는 상기 레이저 빔의 제1축 방향 경로를 조절하는 제1 광경로 조절부; 및 상기 레이저 빔의 제2축 방향 경로를 조절하는 제2 광경로 조절부;를 포함하고, 상기 광학부는 상기 레이저 빔의 경로를 조절함에 있어 상기 레이저 빔의 변위에 따른 에너지의 균질도를 유지하는 것인 레이저 리플로우 장치를 제공한다.

Description

레이저 리플로우 장치{LASER REFLOW DEVICE}

본 발명은 레이저 리플로우 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 솔더링의 속도 및 품질이 개선된 스캐닝 방식의 레이저 리플로우 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 패키지의 제조공정에는 리플로우 공정이 포함된다. 리플로우 공정에서 주로 사용되는 매스 리플로우(mass reflow) 공정은 솔더볼, 솔더패드, 솔더페이스트 등의 솔더 물질이 부착된 기판 어레이를 컨베이어 벨트 상에 놓고, 기판 어레이 전체를 컨베이어 벨트에 의해 연속적으로 이동시키면서 적외선 히터(infrared heater)가 구비된 가열 구간을 소정의 시간동안 지나치게 한다. 이때, 적외선 히터는 컨베이어 벨트의 상측과 하측에 마련되며, 적외선 히터는 기판상의 솔더볼에 열을 가하여 반도체 소자를 기판에 부착시킨다.

그러나, 매스 리플로우 공정은 적외선 히터가 솔더볼에 열을 가해 반도체 소자를 기판에 결합하는데 10 ~ 30분 정도의 시간이 소요되어 경제적이지 못하다는 문제점이 있다.

또한, 최근에는 반도체 패키지의 두께를 얇게 하고, 원가를 절감하기 위해 하나의 기판에 수동소자, IC소자 등의 반도체 소자를 부착한다. 이러한 반도체 소자들은 각각의 열팽창률이 서로 다르기 때문에, 일괄적으로 메스 리플로우 공정을 거칠 경우 일부의 IC소자가 파손되거나, 또는 일부 소자의 접합이 정확히 이루어지지 않는 등의 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 기판 상의 일부 영역을 단시간에 가열하여 솔더링하는 레이저 셀렉티브 리플로우(LSR: Laser Selective Reflow) 방식이 제안되었다.

도 1은 종래의 레이저 셀렉티브 리플로우 방식이 적용된 레이저 리플로우 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 종래의 리플로우 장치가 기판 어레이에 조사한 레이저 빔의 변위에 따른 에너지 분포도이다.

도 1을 참조하여 종래의 레이저 리플로우 장치를 살펴보면, 레이저 광원(1)으로부터 조사된 레이저 빔은 레이저 빔의 경로를 조절하는 광학계(2) 및 광학계(2)를 경유한 레이저 빔을 집광하여 기판 어레이(10) 상의 일부 영역으로 조사하는 집광 렌즈(3)를 포함한다. 이러한 레이저 빔은 기판 어레이 상의 솔더링 영역을 순차적으로 스캐닝 함으로써 솔더링 영역 전체를 솔더링하게 된다.

이때, 집광된 레이저 빔은 도 2에 도시된 바와 같이 조사 영역 내의 위치에 따라 가우시안 함수(Gaussian function) 형태의 에너지 분포를 갖는다. 즉, 레이저 빔은 조사영역의 중심부로 갈수록 에너지의 세기가 증가하며, 조사영역의 변두리로 갈수록 에너지의 세기가 약해진다.

이때, 조사영역의 중심부에 내열성이 약한 IC소자 등이 위치하는 경우에는 IC소자가 열충격으로 인해 파손될 수 있다. 또한, 조사영역의 변두리에는 충분한 에너지가 공급되지 않으므로 소자와 기판(10)의 접합이 제대로 이루어지지 않는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 레이저 빔의 에너지가 조사영역의 중심부에 집중되기 때문에, 솔더링은 솔더링에 필요한 에너지 조건을 만족하는 좁은 영역에서만 이루어지게 된다. 즉 1회의 레이저 조사로 솔더링 할 수 있는 영역이 좁기 때문에, 기판 어레이 전체를 솔더링하기 위하여 많은 시간이 소요된다.

또한, 솔더링이 이루어지는 영역이 좁기 때문에 기판 어레이 상의 솔더링 영역을 스캔하기 위하여 고도로 정밀한 제어기술이 요구되었다. 이는 레이저 리플로우 장치의 제조비용을 상승시키는 원인이 되었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 솔더링의 속도 및 품질이 개선된 스캐닝 방식의 레이저 리플로우 장치를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예는 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원; 상기 레이저 광원으로부터 조사된 상기 레이저 빔을 수광하고, 수광한 상기 레이저 빔의 변위에 따른 에너지를 균질화하여 출력하는 플랫 탑 컨버터; 상기 플랫 탑 컨버터로부터 출력된 상기 레이저 빔을 반사하여 광 경로를 조절함으로써 상기 레이저 빔의 조사영역을 이동시키는 광학부;를 포함하고, 상기 광학부는 상기 레이저 빔의 제1축 방향 경로를 조절하는 제1 광경로 조절부; 및 상기 레이저 빔의 제2축 방향 경로를 조절하는 제2 광경로 조절부;를 포함하고, 상기 광학부는 상기 레이저 빔의 경로를 조절함에 있어 상기 레이저 빔의 변위에 따른 에너지의 균질도를 유지하는 것인 레이저 리플로우 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 광경로 조절부는 상기 레이저 빔을 반사하는 제1 반사부; 및 상기 제1 반사부의 움직임을 제어하여 상기 레이저 빔의 제1축 방향 경로를 조절하는 제1 광경로 제어부;를 포함하고, 상기 제2 광경로 조절부는 상기 레이저 빔을 반사하는 제2 반사부; 및 상기 제2 반사부의 움직임을 제어하여 상기 레이저 빔의 제2축 방향 경로를 조절하는 제2 광경로 제어부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 광경로 제어부 및 상기 제2 광경로 제어부의 제어 동작은 독립적으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 레이저 리플로우 장치는 기판을 상측에 안착한 상태에서 상기 기판을 이동시키는 이송벨트와, 상기 이송벨트에 동력을 제공하는 이송모듈을 갖는 이송부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 레이저 리플로우 장치는 상기 플랫 탑 컨버터로부터 출력된 레이저 빔을 릴레이하여 상기 광학부로 안내하는 이미지 릴레이부를 더 포함하고, 상기 이미지 릴레이부는 상기 플랫탑 컨버터로부터 출력된 상기 레이저 빔의 형상을 확대하거나 또는 축소할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 이미지 릴레이부는 상기 레이저 빔을 릴레이 함에 있어, 상기 레이저 빔의 변위에 따른 에너지의 균질도를 유지하도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 플랫 탑 컨버터는 내측으로 레이저 빔이 통과되는 코어를 갖는 광섬유를 포함하고, 상기 코어는 사각형의 단면을 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 광섬유는 상기 코어를 둘러싸도록 길이방향으로 연장된 클래딩을 더 포함하며, 상기 클래딩은 상기 코어에 비하여 굴절률이 낮은 소재로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 광섬유는 유연한 소재로 이루어지며, 상기 광섬유는 적어도 1회 이상 절곡된 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 레이저 빔은 플랫 탑 컨버터를 통과하면서 균질화되기 때문에, 레이저 빔이 조사되는 영역 내의 에너지 분포가 균일해질 수 있다. 따라서, 레이저 빔의 조사영역 내에 위치한 일부 수동소자가 열 충격으로 인하여 고장나거나, 또는 열이 부족하여 기판에 부착이 되지 않는 문제는 방지될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 레이저 빔은 플랫 탑 컨버터를 통과하면서 균질화되기 때문에, 솔더링에 필요한 레이저 에너지 조건을 만족하는 조사영역은 확장될 수 있다. 즉, 동일한 레이저 에너지로 솔더링할 수 있는 영역은 종래의 기술에 비하여 확장되므로 솔더링의 속도는 향상될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 불필요한 레이저 에너지의 소모는 방지될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 레이저 에너지가 조사영역 내에 집중되므로, 조사영역 외부의 소자는 열 충격으로부터 안전할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 단위면적의 솔더링에 필요한 레이저 에너지가 적으므로, 레이저 리플로우 공정에 소요되는 비용은 절감될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 조사된 레이저 빔의 면적으로 범용 사이즈기판의 폭을 충분히 커버할 수 있어 공정의 소요시간을 줄 이고, 보다 안정적으로 솔더링을 진행할 수 있다.

도 1은 종래의 레이저 셀렉티브 리플로우 방식이 적용된 레이저 리플로우 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 리플로우 장치가 기판에 조사한 레이저 빔의 변위에 따른 에너지 분포도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 리플로우 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 리플로우 장치가 기판에 조사한 레이저 빔의 변위에 따른 에너지 분포도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 플랫 탑 컨버터를 상세히 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 리플로우 장치를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 리플로우 장치가 기판에 조사한 레이저 빔의 변위에 따른 에너지 분포도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 플랫 탑 컨버터를 상세히 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 레이저 리플로우 장치는 레이저 광원(100), 플랫 탑 컨버터(200) 및 광학부(300)를 포함할 수 있다.

레이저 광원(100)은 플랫 탑 컨버터(200)를 향하여 레이저 빔을 조사할 수 있다. 일 예로, 레이저 빔은 가우시안 분포 형태의 에너지 분포를 갖는 레이저 빔일 수 있다.

그리고, 레이저 빔은 플랫 탑 컨버터(200)와 광학부(300)를 순차적으로 경유하여 기판(10) 상의 솔더링 영역에 조사될 수 있다. 이때, 기판(10)은 하나의 기판(10)일 수도 있고, 복수의 기판(10)이 어레이로 배열된 기판 어레이일 수도 있다.

레이저 빔이 조사되는 영역은 기판(10)의 솔더링 영역에 비하여 작거나 큰 영역일 수 있다. 그리고, 광학부(300)는 레이저 빔의 경로를 조절함으로써, 레이저 빔이 솔더링 영역을 순차적으로 또는 선택적으로 스캐닝 하도록 제어할 수 있다.

여기서, 레이저 빔은 기판에 조사되는 영역의 면적이 80mm*80mm 일 수 있으며, 오차 범위는 +- 8mm일 수 있다. 물론, 설계사항에 따라 변경될 수도 있다.

예를 들어, 어레이로 배열된 기판의 폭이 75mm 인 경우, 80mm*80mm의 면적으로 조사하는 것이 보다 안정적이고, 오차 범위 이내로 빠른 스캐닝을 할 수 있는 장점이 있다. 또한, 범용화된 기판의 폭의 사이즈가 70mm~80mm를 가장 많이 사용하기에 80mm*80mm의 면적이 가장 바람직하다고 할 수 있다.

물론, 기판의 폭의 사이즈가 75mm 보다 큰 경우에는 조사되는 영역의 면적 사이즈가 변경될 수 있다.

또한, 레이저 빔이 솔더링 되는 면적이 증가함에 따라 출력이 증가하게 되며, 통상 1KW~10KW 이내의 출력을 가질 수 있다. 이때, 출력은 레이저 빔의 솔더링되는 면적에 따라 증가하기도 하지만, 대상물인 기판이나, 기판에 실장된 다이(칩) 등의 소재에 따라 출력이 달라질 수도 있다.

한편, 대상물에 조사되는 시간 역시 전술한 기판과 실장된 다이(칩) 등의 소재에 따라 통상 회당 최소 1초~최대 10초의 시간을 가질 수 있다.

플랫 탑 컨버터(200)는 레이저 광원(100)으로부터 조사된 레이저 빔을 수광하여 균질화할 수 있으며, 균질화한 레이저 빔을 광학부(300)를 향하여 출력할 수 있다.

도 4를 참조하여 플랫 탑 컨버터(200)를 통해 균질화된 레이저 빔의 변위에 따른 에너지 분포를 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 4의 A는 플랫 탑 컨버터(200)를 통과하지 않은 레이저 빔의 변위에 따른 에너지 분포를 나타내는 곡선이다. 그리고, 도 4의 B는 플랫 탑 컨버터(200)를 통과하여 균질화된 레이저 빔의 변위에 따른 에너지 분포를 나타내는 곡선이다. 그리고, 도 4의 E는 솔더부재의 용융에 필요한 레이저 에너지의 세기를 나타낸다.

도 4의 A를 참조하면, 플랫 탑 컨버터(200)를 통과하기 이전의 레이저 빔은 조사영역의 중심부에 에너지가 집중될 수 있다. 이로 인해, 레이저 빔의 조사영역 내에서 솔더부재의 용융에 필요한 에너지를 만족하는 조사영역은 좁게 형성될 수 있다.

이때, 조사영역 중심부의 에너지는 솔더부재의 용융에 필요한 에너지를 초과하게 되므로, 불필요한 에너지 소모가 발생한다. 또한, 조사영역 중심부의 에너지는 조사영역 중심부에 실장된 소자의 허용 에너지를 넘어설 수도 있다. 이는 소자의 파손 또는 불량을 유발하는 원인이 될 수 있다.

반면, 도 4의 B를 참조하면 플랫 탑 컨버터(200)를 통과하여 균질화된 레이저 빔은 조사영역 내에서 변위에 따른 에너지가 균일해진다. 즉, 조사영역의 중심으로부터 조사영역의 가장자리까지는 레이저 빔의 에너지가 균일하고, 조사영역을 벗어나면 레이저 빔의 에너지는 급격히 감소한다.

즉, 조사영역의 중심부에 위치한 소자에 대한 과도한 에너지의 공급은 방지되기 때문에, 소자의 파손 또는 불량은 방지될 수 있다. 또한, 조사영역의 가장자리에 위치한 소자에도 중심부와 동일한 수준의 에너지가 공급되므로, 조사영역의 가장자리에 위치한 소자와 기판(10)의 접합 불량은 방지될 수 있다.

또한, 조사영역 바깥쪽으로의 에너지 공급은 급격히 감소하기 때문에, 조사영역 바깥쪽으로의 불필요한 에너지 공급은 방지될 수 있다. 이에 따르면, 조사영역의 바깥쪽에 위치한 소자 등에 가해지는 열충격은 방지될 수 있다.

한편, 플랫 탑 컨버터(200)를 통과하여 균질화된 레이저 빔은 솔더부재의 용융에 필요한 레이저 에너지 조건을 만족하는 조사영역이 플랫 탑 컨버터(200)를 통과하기 이전의 레이저 빔에 비하여 확장될 수 있다.

구체적으로, 플랫 탑 컨버터(200)를 통과하여 균질화된 레이저 빔의 전체 에너지는 플랫 탑 컨버터(200)를 통과하기 이전의 레이저 빔의 전체 에너지와 동일한 수준으로 유지될 수 있다. 이때, 균질화된 레이저 빔은 솔더부재의 용융에 필요한 레이저 에너지 조건을 만족하는 조사영역이 균질화되기 이전의 레이저 빔에 비하여 넓게 형성된다.

즉, 균질화한 레이저 빔이 솔더링 할 수 있는 영역은 균질화 하기 이전의 레이저 빔에 비하여 확장될 수 있다. 따라서, 레이저 리플로우 장치의 솔더링 속도 및 에너지 효율은 향상 될 수 있다.

또한, 솔더링이 이루어지는 영역이 확장됨으로 인해, 기판(10) 상의 솔더링 영역을 스캐닝하기 위하여 요구되는 제어기술의 정밀도는 완화될 수 있다. 이에 따르면, 레이저 리플로우 장치의 제조비용은 절감될 수 있다.

도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 플랫 탑 컨버터(200)를 구체적으로 살펴본다.

설명에 앞서, 판형 원통렌즈를 X,Y축 방향의 조합으로 2세트 이상 배치한 플랫 탑 컨버터 구성일 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 플랫 탑 컨버터(200)는 광섬유(210)를 포함할 수 있다.

광섬유(210)는 코어(211) 및 클래딩(212)을 포함한다. 구체적으로, 코어(211)는 사각형의 단면을 갖고, 기둥 형태로 연장되어 마련될 수 있으며, 코어(211)의 내측에는 레이저 빔이 투과될 수 있는 중공부가 마련될 수 있다. 이때, 코어(211)는 단면이 정사각형 또는 직사각형으로 마련될 수 있으며, 단면의 제1축 방향 길이인 가로와 제2축 방향길이인 세로의 비율은 용이하게 변경될 수 있다. 또한, 클래딩(212)은 코어(211)의 외주면을 둘러싸도록 코어(211)의 길이 방향으로 연장되어 마련될 수 있다.

또한, 코어(211) 및 클래딩(212)은 소정의 굴절률을 갖는 소재로 마련될 수 있다. 구체적으로, 코어(211)와 클래딩(212)의 소재는 석영, 유리, 플라스틱 중 어느 하나 또는 이의 합금으로 마련될 수 있다. 그러나, 코어(211)와 클래딩(212)의 소재는 이에 한정되지 않으며, 소정의 굴절률을 갖고 레이저 빔의 손실을 최소화할 수 있는 절연체 소재를 모두 포함할 수 있다. 또한, 클래딩(212)은 코어(211)에 비해 굴절률이 낮은 소재로 마련되어 코어(211)에 입사된 레이저 빔이 코어(211)와 클래딩(212)의 경계면에서 전반사되도록 할 수 있다. 이때, 코어(211)의 내측 중공부에 레이저 빔을 조사할 수 있는 레이저 광원(100)은 광섬유(210)의 입구측에 위치하며, 레이저 빔을 면 조사하도록 마련될 수 있다.

상기와 같이 마련되는 코어(211)와 클래딩(212)은 하나의 광섬유(210)를 이루도록 일체화되며, 코어(211)의 내측으로 입사된 레이저 빔은 코어(211)와 클래딩(212)의 경계면에서 전반사되며 출구측으로 이동한다. 구체적으로, 빛은 파장이 짧아서 직진하는 성질을 가지며, 반사 또는 굴절되는 성질을 갖고 있다. 따라서, 코어(211)의 내측으로 입사된 레이저 빔은 코어(211)와 클래딩(212)의 경계면 굴절률이 변함에 따라 전반사되며 출구측으로 이동한다. 이때, 코어(211)와 클래딩(212)의 경계면에서 전반사되며 이동하는 레이저 빔은 코어(211)를 통과하면서 균질화될 수 있다.

또한, 클래딩(212)의 외주면에는 피복층(미도시)이 더 마련되어 레이저 빔이 손실되는 것을 방지할 수도 있다.

그리고, 광섬유(210)는 길이가 연장될수록 레이저 빔의 균질화 효과가 높아질 수 있으며, 광섬유(210)는 유연한 소재로 이루어져 있기 때문에, 도 3에 도시된 것처럼 굴곡이 발생한 상태로 사용이 가능하고, 복수회 절곡하여 사용하는 것도 가능하다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플랫 탑 컨버터(200)는 라이트 파이프를 포함할 수 있다.

라이트 파이프(700)는 육면체의 형상으로 입사면(710)에서 출사면(720)으로 갈수록 경사진 각을 가지게 된다. 이때, 경사진 각은 2°내지 4°를 형성할 수 있다.

이러한 경사진 각은 레이저 빔을 좀더 집광하는 효과를 가지게 되어 빛의 효율을 높일 수 있다.

그리고, 라이트 파이프에 레이저 빔이 입사되면 내부 전반사를 통해 출사면에서는 그 형상에 따라 다양한 빔 형태가 될 수 있다. 본 실시예는 출사면이 사각형상을 채용하여 최종 출사되는 빔의 형상은 사각형상의 빔으로 출사하게 된다.

또한, 라이트 파이프는 레이저 빔의 투과율이 90% 이상 되어야 하며, 설계사항에 따라 전부 코팅 또는 일부 코팅으로 내부 반사율을 조절할 수 도 있다.

한편, 라이트 파이프는 플랫 탑 컨버터의 일종이지만, 경우에 따라 렌티큘러 렌즈의 조합으로 구성될 수도 있으며, 더 나아가 렌티큘러 렌즈가 복수 개의 세트로 구성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 리플로우 장치는 이미지 릴레이부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

이미지 릴레이부는 플랫 탑 컨버터(200)를 통해 균질화된 레이저 빔을 릴레이하여 광학부(300)로 안내할 수 있으며, 플랫 탑 컨버터(200)의 출구측에 인접하여 마련될 수 있다.

구체적으로, 이미지 릴레이부는 플랫 탑 컨버터(200)를 통해 출력된 레이저 빔을 기설정된 형상으로 조절할 수 있다. 일 예로, 이미지 릴레이부는 레이저 빔이 조사되는 영역을 확장시킬 수도 있고, 축소시킬 수도 있다. 또한, 이미지 릴레이부는 레이저 빔을 광학적으로 릴레이 함에 있어 레이저 빔의 변위에 따른 에너지의 균질도를 유지할 수 있다.

이에 따르면, 레이저 빔의 변위에 따른 에너지의 균질도는 이미지 릴레이부를 통해 레이저 빔의 형상이 변화된 후에도 동일한 수준으로 유지될 수 있다.

다음으로, 광학부(300)는 플랫 탑 컨버터(200)를 통해 균질화된 레이저 빔의 경로를 조절하여 기판(10) 상의 솔더링 영역으로 안내할 수 있다.

이때, 레이저 빔이 조사되는 영역은 기판(10) 상의 솔더링 영역에 비해 작은 영역일 수 있다. 그리고, 광학부(300)는 레이저 빔의 경로를 조절함으로써 레이저 빔이 조사되는 영역이 기판(10) 상의 솔더링 영역 전체를 스캐닝 하도록 제어할 수 있다. 이러한 스캐닝은 순차적으로 이루어질 수도 있고, 기 설정된 스캐닝 지점에만 선택적으로 이루어질 수도 있다.

일 예로, 광학부(300)는 기판(10)의 일부영역에 선택적으로 조사되는 레이저 빔의 조사영역을 이동시킴으로써 레이저 리플로우 장치가 레이저 셀렉티브 리플로우(LSR: Laser Selective Reflow) 방식으로 동작하도록 제어할 수 있다.

광학부(300)는 제1 광경로 조절부(310) 및 제2 광경로 조절부(320)를 포함할 수 있다.

제1 광경로 조절부(310)는 플랫 탑 컨버터(200)로부터 출력된 레이저 빔을 반사하여 제2 광경로 조절부(320)로 안내할 수 있다. 이때, 제1 광경로 조절부(310)는 플랫 탑 컨버터(200)로부터 출력된 레이저 빔의 제1축 방향 경로를 조절할 수 있다.

구체적으로, 제1 광경로 조절부(310)는 제1 반사부(311) 및 제1 광경로 제어부(312)를 포함할 수 있다.

제1 반사부(311)는 플랫 탑 컨버터(200)로부터 출력된 레이저 빔을 전반사하여 제2 광경로 조절부(320)로 안내할 수 있다.

또한, 제1 반사부(311)는 플랫한 형상으로 이루어질 수 있다. 이에 따르면, 레이저 빔의 균질도는 제1 반사부(311)로부터 반사된 후에도 동일한 수준으로 유지될 수 있다.

이때, 제1 광경로 제어부(312)는 제1 반사부(311)의 움직임을 제어할 수 있다. 일 예로, 제1 광경로 제어부(312)는 제1 반사부(311)를 소정의 각도로 회전시킴으로써, 제1 반사부(311)가 반사한 레이저 빔의 제1축 방향 경로를 제어할 수 있다.

한편, 제2 광경로 조절부(320)는 제1 광경로 조절부(310)로부터 반사된 레이저 빔을 다시 반사하여 기판(10)으로 안내할 수 있다. 또한, 제2 광경로 조절부(320)는 레이저 빔의 제2축 방향 경로를 조절할 수 있다. 이때, 제2축은 제1축과 직교하는 축일 수 있다.

구체적으로, 제2 광경로 제어부(322)는 제2 반사부(321) 및 제2 광경로 제어부(322)를 포함할 수 있다.

제2 반사부(321)는 제1 광경로 조절부(310)로부터 반사된 레이저 빔을 전반사 할 수 있으며, 반사한 레이저 빔을 기판(10)상의 솔더링 영역으로 안내할 수 있다.

또한, 제2 반사부(321)는 플랫한 형상으로 이루어질 수 있다. 이에 따르면, 레이저 빔의 균질도는 제2 반사부(321)로부터 반사된 후에도 동일한 수준으로 유지될 수 있다.

이때, 제2 광경로 제어부(322)는 제2 반사부(321)의 움직임을 제어할 수 있다. 일 예로, 제2 광경로 제어부(322)는 제2 반사부(321)를 소정의 각도로 회전시킴으로써 제2 반사부(321)가 반사한 레이저 빔의 제2축 방향 경로를 제어할 수 있다.

또한, 제1 광경로 조절부(310)와 제2 광경로 조절부(320)의 움직임은 서로 독립적으로 제어될 수 있다. 이에 따르면, 기판(10)상에 조사되는 레이저 빔의 조사영역은 자유롭게 이동될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 레이저 빔의 균질화는 광학부(300)를 경유하기 이전에 이루어진다. 또한, 광학부(300)는 수광한 레이저 빔을 기판(10)으로 안내하는 과정에서 레이저 빔이 집광되거나 또는 분광되지 않도록 이루어진다.

즉, 레이저 빔의 균질도는 광학부(300)를 경유한 후에도 동일한 수준으로 유지되기 때문에, 기판(10)에 조사되는 레이저빔은 변위에 따른 에너지가 균일할 수 있다.

한편, 레이저 리플로우 장치는 이송부(500)를 더 포함할 수 있다. 이송부(500)는 이송벨트(510) 및 이송모듈(520)을 포함한다. 구체적으로, 이송벨트(510)는 기판(10)을 상측에 안착한 상태에서 기판(10)을 이동시킬 수 있도록 마련될 수 있다. 이송벨트(510)는 컨베이어 벨트일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 기판(10)을 안정적으로 이동시킬 수 있다면 모두 일실시예에 포함된다. 이송모듈(520)은 이송벨트(510)에 동력을 제공하여 이송벨트(510)가 기판(10)을 이송하도록 할 수 있다. 이때, 이송모듈(520)은 단계적으로 이송벨트(510)가 기판(10)을 이송하도록 할 수 있다. 더욱 상세하게는, 소자는 1초 내지 2초 정도의 시간 동안 레이저 빔이 조사되면 기판(10)에 부착될 수 있다. 따라서, 이송모듈(520)은 기판(10)이 순차적으로 기설정된 위치로 이동하여 정지한 상태에서 레이저 빔에 의해 조사될 수 있도록 이송벨트(510)를 단계적으로 이동시킬 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

기판 : 10
레이저 광원 : 100
플랫 탑 컨버터 : 200
광학부 : 300
제1 광경로 조절부 : 310
제1 반사부 : 311
제1 광경로 제어부 : 312
제2 광경로 조절부 : 320
제2 반사부 : 321
제2 광경로 제어부 : 322
이송부 : 400
이송벨트 : 410
이송모듈 : 420

Claims (10)

1. 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원;
   상기 레이저 광원으로부터 조사된 상기 레이저 빔을 수광하고, 수광한 상기 레이저 빔의 변위에 따른 에너지를 균질화하여 출력하는 제1플랫 탑 컨버터;
   상기 제1플랫 탑 컨버터로부터 출력된 상기 레이저 빔을 반사하여 광 경로를 조절함으로써 상기 레이저 빔의 조사영역을 이동시키는 광학부;를 포함하고,
   상기 제1플랫 탑 컨버터는 라이트 파이프인 것인 레이저 리플로우 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1플랫 탑 컨버터의 앞단에 배치되고, 레이저 빔의 변위에 따른 에너지를 균질화하는 제2플랫 탑 컨버터가 더 포함되는 것인 레이저 리플로우 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 라이트 파이프는 육면체로 이루어지고, 입사면에서 출사면으로 갈 수록 경사진 각을 가지는 것인 레이저 리플로우 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 경사진 각은 2° 내지 4° 사이인 것인 레이저 리플로우 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 광학부의 소재는 퓨즈드실리카(fused silica) 또는 퓨즈드쿼츠(fused quartz) 중 어느 하나를 포함한 것인 레이저 리플로우 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 광학부의 굴절율이 1.33이상 2.00 이하인 것인 레이저 리플로우 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 대상물은 어레이 형태의 기판인 것인 레이저 리플로우 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 대상물에 조사하는 레이저 빔은 중첩되지 않고 순차적으로 대상물을 조사하는 것인 레이저 리플로우 장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 레이저 빔의 출력은 최소 1KW ~ 최대 10KW 이내 인 것인 레이저 리플로우 장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 빔의 조사되는 시간은 최소 1초~ 최대 10초 이내 인 것인 레이저 리플로우 장치.
    

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