特許ウォッチ

公開番号2024161118
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-15
出願番号2024145069,2023211327
出願日2024-08-27,2019-12-10
発明の名称レーザリフロー装置
出願人レーザーセルカンパニーリミテッド
代理人弁理士法人創光国際特許事務所
主分類H05K 3/34 20060101AFI20241108BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】レーザーリフロー装置の不良率を改善する。
【解決手段】本発明に係るレーザリフロー装置は、基板上に配置された複数の電子部品からなるボンディング対象物を透光性加圧部材で加圧するとともに、前記加圧部材を介してレーザビームを照射することにより電子部品を基板にボンディングするレーザ加圧ヘッドモジュールと、前記レーザ加圧ヘッドモジュールの一つの側から搬入されたボンディング対象物をレーザ加圧ヘッドモジュールのリフロー処理を経て他方に搬出するために前記ボンディング対象物を搬送するボンディング対象物搬送モジュールとを備えることを特徴とすることに関する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
基板上に配置された複数の電子部品からなるボンディング対象物を透光性加圧部材で加圧するとともに、前記加圧部材を介してレーザビームを照射することにより電子部品を基板にボンディングするレーザ加圧ヘッドモジュールと、
前記レーザ加圧ヘッドモジュールの一つの側から搬入されるボンディング対象物をレーザ加圧ヘッドモジュールのリフロー処理を経て他方に搬出するために前記ボンディング対象物を搬送するボンディング対象物搬送モジュールを備えるレーザリフロー装置。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記レーザ加圧ヘッドモジュールは、前記透光性加圧部材を交換可能に取り付けるためのホルダユニットと、
前記ホルダユニットの上方に設けられ、ホルダユニットに取り付けられた加圧部材の平坦度を検査するためのプローブユニットを備える請求項１に記載のレーザリフロー装置。
【請求項３】
前記レーザビームは、ビームシェーパによって均質化された四角形のレーザビームである請求項１に記載のレーザリフロー装置。
【請求項４】
前記レーザビームは、２つ以上のレーザモジュールからレーザビームが重畳照射される請求項１に記載のレーザリフロー装置。
【請求項５】
前記ホルダユニットは、透光性加圧部材が嵌め込まれて着座するように中央部に通孔が形成された下部プレートからなる請求項１に記載のレーザリフロー装置。
【請求項６】
前記透光性加圧部材は、クォーツ（Ｑｕａｒｔｚ）、サファイア（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）、溶融シリカガラス（ＦｕｓｅｄＳｉｌｉｃａＧｌａｓｓ）またはダイヤモンドのいずれかで実現できる請求項１に記載のレーザリフロー装置。
【請求項７】
前記ホルダユニットは、中央部にレーザビームが通過するように通気孔が形成され、前記透光性加圧部材が下部プレートに着座した状態で下部プレートの上部に結合されるマスクプレートをさらに備える請求項５に記載のレーザリフロー装置。
【請求項８】
前記マスクプレートの通孔は、透光性加圧部材の加圧面より大きいか等しい面積を有する四角形状である請求項７に記載のレーザリフロー装置。
【請求項９】
前記下部プレートの底面は、左右両側のエッジ部分が緩やかに丸められた形状を有する請求項５に記載のレーザリフロー装置。
【請求項１０】
前記下部プレートの各エッジ部には、前記下部プレートのエッジを垂直方向に微細に移動させて透光性加圧部材の平坦度を調整する平坦度調整手段がさらに設けられる請求項５に記載のレーザリフロー装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザリフロー装置およびレーザリフロー方法に関する。より詳細には、基板上に配置された複数の電子部品を透光性加圧部材で加圧した状態でレーザを照射して電子部品を同時にボンディングする加圧するレーザリフロー装置及びこの装置を用いたレーザリフロー方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
産業用レーザ加工においてミクロン（μｍ）級の精度を有する応用分野がマイクロレーザ処理であるが、半導体産業、ディスプレイ産業、印刷回路基板（ＰＣＢ）産業、スマートフォン産業などで広く使用されている。すべての電子機器に用いられるメモリチップは、集積度と性能、超高速通信速度を実現するために回路間隔を最小限に縮小する技術が発展してきたが、現在は回路線幅と線幅間隔を縮小させるだけの技術では必要な水準に達することができず、メモリチップを垂直方向に積層するレベルにまで向上した。すでに１２８層までの積層技術がＴＳＭＣ社で開発されており、７２層まで積層する技術を三星電子、ＳＫハイニックスなどで大量生産に適用している。
【０００３】
また、メモリチップ、マイクロプロセッサチップ、グラフィックプロセッサチップ、ワイヤレスプロセッサチップ、センサプロセッサチップなどを1つのパッケージに実装しようとする技術開発が熾烈に研究開発されており、かなりのレベルの技術がすでに実用化されている。
【０００４】
しかしながら、前述の技術の開発過程において、超高速／超高容量の半導体チップ内部でさらに多くの電子が信号処理プロセスに関わらなければならないため、電力消費量が増え、発熱に対する冷却処理問題が提起された。さらに、より多くの信号に対する超高速信号処理および超高周波信号処理という要件を達成するために、大量の電気信号を超高速で伝達しなければならないという技術問題が提起された。また、信号線が多くなければならず、半導体チップ外部への信号インタフェース線をこれ以上一次元的なリード線方式では処理できず、半導体チップ下部で二次元的に処理するボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）方式（Ｆａｎ－ＩｎＢＧＡ）または、Ｆａｎ－ｉｎＷａｆｅｒ－Ｌｅｖｅｌ－Ｐａｃｋａｇｅ（ＦＩＷＬＰ）と称する）と、チップ下部の超微細ＢＧＡ層の下に信号配線再配列層（ＳｉｎｇｎａｌＬａｙｏｕｔＲｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＬａｙｅｒ）を置き、その下部に2次微細ＢＧＡ層を設ける方式（Ｆａｎ－ｏｕｔＢＧＡまたはＦａｎ－ｏｕｔＷａｆｅｒ－Ｌｅｖｅｌ－Ｐａｃｋａｇｅ（Ｆ０ＷＬＰ）またはＦａｎ－ｏｕｔＰａｎｅｌ－Ｌｅｖｅｌ－Ｐａｃｋａｇｅ（ＦＯＰＬＰ）と称する）方式などが適用されている。
【０００５】
近年、半導体チップの場合、ＥＭＣ（ＥＰｏｘｙ－ＭｏｌｄＣｏｍｐｏｕｎｄ）層を含めて厚さが２００μｍ以下の製品が登場している。このように厚さが数百ミクロンに過ぎないミクロン級の超硬薄型半導体チップを超硬薄型ＰＣＢに貼り付けるために、従来の表面実装技術（ＳＭＴ）標準工程であるサーマルリフローオーブン（ＴｈｅｒｍａｌＲｅｆｌｏｗＯｖｅｎ）技術のようなマスリーフロー（ＭＲ）プロセスを適用すると、数百秒の時間の間、１００～３００度（℃）の空気温度環境に半導体チップが露出するため、熱膨張係数（ＣＴＥ; ＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆＴｈｅｍａｌＥｘｐａｎｓｉｏｎ）の違いによるチップボーダー反り（Ｃｈｉｐ－ＢｏｕｎｄａｒｙＷａｒｐａｇｅ）、ＰＣＢボーダー反り（ＰＣＢ－ＢｏｕｎｄａｒｙＷａｒｐａｇｅ）、熱衝撃型ランダムボンディング不良（Ｒａｎｄｏｍ-ＢｏｎｄｉｎｇＦａｉｌｕｒｅｂｙＴｈｅｒｍａｌＳｈｏｃｋ）など、様々な形態のはんだ付けボンディング接着不良が発生することがある。
【０００６】
これにより最近、脚光を浴びているレーザリフロー装置の構成を見ると、レーザヘッドモジュールがボンディング対象物（半導体チップまたは集積回路ＩＣ）を数秒間押しながらレーザを照射してボンディングする方式で、半導体チップまたは集積回路（ＩＣ）サイズに対応する面光源形態のレーザを照射してボンディングを行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
韓国登録特許第０６６２８２０号
韓国特許出願第２０１７－００７７７２１号
【０００８】
このような加圧方式のレーザリフロー装置については、特許文献１を参考すると、フリップチップの裏面にレーザを照射して前記フリップチップを加熱する一方、前記フリップチップをキャリア基板に圧着するためのフリップチップ加熱圧着モジュールの構成が開示されている。
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示された従来の加圧方式のレーザリフロー装置は、チップを吸着してボンディングポジションに移動させるための手段と、前記チップの裏面にレーザを介して加熱するとともに前記チップをキャリア基板に圧着させるための手段に分離されるため、半導体ストリップのように複数の半導体チップをボンディングする場合、１つの半導体チップを加圧しながらレーザを照射する動作を半導体チップの数だけ繰り返し行う必要があるため、作業時間が増大する問題点があった。
【００１０】
一方、特許文献２を参考すると、同特許に記載されたレーザリフロー装置構成は、加圧ヘッドが複数のフリップチップを同時に加圧した状態でレーザヘッドが水平方向に搬送して各フリップチップを順次１つずつレーザを照射するか、または単一のレーザヘッドが複数のフリップチップにレーザを同時に照射する方式でボンディング処理が可能であると述べている。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許