(57)【要約】  本発明は、均一化したレーザービームを照射して、照射領域を容易に調節することができ、生産性を高めるためのリールツーリールレーザーリフロー方法に関する。本発明に係る一実施例は、ａ）ロールの形で巻かれた基板を解きながら一側に移送する段階；ｂ）前記基板にはんだ部を形成する段階；ｃ）前記はんだ部上に照射対象素子を載置し、前記基板上に非照射対象素子を載置する段階；ｄ）前記照射対象素子が載置されたはんだ部にレーザービームを面照射し、前記照射対象素子を前記基板に付着する段階；ｅ）前記ｄ）段階により製造された基板構造体を検査する段階；およびｆ）前記基板構造体をロールの形に巻く段階を含むリールツーリールレーザーリフロー方法を提供することを特徴とする。
2019518334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）ロールの形で巻かれた基板を解きながら一側に移送する段階；
ｂ）前記基板にはんだ部を形成する段階；
ｃ）前記はんだ部上に照射対象素子を載置させ、前記基板上に非照射対象素子を載置させる段階；
ｄ）前記照射対象素子が載置したはんだ部にレーザービームを照射して前記照射対象素子を前記基板に付着する段階；
ｅ）前記ｄ）段階により製造された基板構造体を検査する段階；および
ｆ）前記基板構造体をロールの形に巻く段階；
を含むことを特徴とする、リールツーリールレーザーリフロー方法。
【請求項２】
前記ｂ）段階は、前記基板上にはんだペーストをスクリーンプリンティングして基板にはんだ部を形成する段階であることを特徴とする、請求項１に記載のリールツーリールレーザーリフロー方法。
【請求項３】
前記ｃ）段階以前または以後に、前記基板の下面と前記基板を移送する移送体の上面を密着させる段階；
をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のリールツーリールレーザーリフロー方法。
【請求項４】
前記ｄ）段階以前または以後に、前記非照射対象素子を前記基板に付着する段階；
をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のリールツーリールレーザーリフロー方法。
【請求項５】
前記ｄ）段階は、
ｄ１）前記レーザービームのエネルギーを均一化する段階；
ｄ２）前記レーザービームの照射領域を調節する段階；および
ｄ３）前記レーザービームにより前記照射領域内に位置した前記はんだ部がリフローされ、前記照射対象素子が前記基板に固定する段階；
を含むことを特徴とする、請求項１に記載のリールツーリールレーザーリフロー方法。
【請求項６】
ロールの形に巻かれた基板を解く第１リール；
前記第１リールによって解かれた基板を移送する移送部；
前記基板が移送部に密着するように加圧する加圧密着部；
前記基板の移動を制御する第２リール；
前記基板上にはんだ部を形成するはんだ形成部；
前記はんだ部上に照射対象素子を載置し、前記基板に非照射対象素子を載置する素子載置部；
前記はんだ部上に載置された照射対象素子だけに均一化したレーザービームが照射されるようにレーザービームの照射領域を調節する光学部；
前記はんだ部上に載置した照射対象素子が付着された基板構造体を検査する検査部；
前記検査部を通過した基板構造体をロールの形に巻く第３リール；
を含むことを特徴とする、リールツーリールレーザーリフロー装置。
【請求項７】
前記移送部は、前記基板が載置される移送体；
前記基板が一側に移送されるように前記第２リールに動力を提供する移送モジュール；
前記移送体の上面に前記基板の下面が密着するように真空圧を提供する真空モジュール；
を含むことを特徴とする、請求項６に記載のリールツーリールレーザーリフロー装置。
【請求項８】
前記移送部は、前記移送体の温度を調節するのに用いられるヒーターモジュールと冷却モジュール；
を含むことを特徴とする、請求項７に記載のリールツーリールレーザーリフロー装置。
【請求項９】
前記加圧密着部は、前記移送体の上部に設けられる加圧ロード；
前記加圧ロードを上・下・左・右に移動するように制御する加圧制御モジュール；
を含むことを特徴とする、請求項６に記載のリールツーリールレーザーリフロー装置。
【請求項１０】
前記はんだ形成部は、前記基板にはんだペーストをスクリーンプリンティングするスクリーンプリンターとして実現されることを特徴とする、請求項６に記載のリールツーリールレーザーリフロー装置。
【請求項１１】
前記光学部は、レーザー部から照射されるガウスビームの形態のレーザー光を均一化したエネルギー分布を有する面光源として変換するビームシェイパー（ｂｅａｍ  ｓｈａｐｅｒ）；
前記ビームシェイパー（ｂｅａｍ  ｓｈａｐｅｒ）から出力されるレーザービームを集光する凸レンズ；
前記凸レンズを通過したレーザービームの第１軸方向の長さを調節する第１円柱レンズ；
前記第１円柱レンズを通過したレーザービームの第２軸方向の長さを調節する第２円柱レンズ；
前記第２円柱レンズを通過したレーザービームの照射領域がすでに設定された幅を有するように調節するフォーカシングレンズ；
前記第１円柱レンズと第２円柱レンズとフォーカシングレンズを個別に上昇または下降させ、レーザービームの照射領域を調節する昇降モジュール；
を含むことを特徴とする、請求項６に記載のリールツーリールレーザーリフロー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リールツーリールレーザーリフロー装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体素子を基板に固定するため、リフローの工程が行われる。マスリフロー（ｍａｓｓ  ｒｅｆｌｏｗ）の工程は、はんだ物質が付着された基板をコンベアベルトの上に載置し、コンベアベルトにより赤外線ヒーター（ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｈｅａｔｅｒ）または、セラミックヒーターが備えられた加熱区間を通過することを含む。赤外線ヒーターまたはセラミックヒーターは、コンベアベルトの上部と下部に設置し、基板上のはんだ物質に熱を加えて半導体素子を基板に付着させる。マスリフロー工程は赤外線ヒーターまたは、セラミックヒーターがはんだ物質に熱を加えても半導体素子を基板に結合するのに、少なくとも数分程度の時間がかかり経済的ではない。
【０００３】
最近、基板と半導体素子が結合された基板構造体の厚さを薄くし、またフィルム（Ｆｉｌｍ）基板を活用する場合もあるが、一つの基板に手動素子、ＩＣ素子などの半導体素子を付着する。マスリフロー工程の間、Ｆｉｌｍ基板の熱変形（膨張および損傷）が生じ、マスリフロー工程以後、ＩＣ素子が決まった位置に正常にボンディングされにくい。また、マスリフローの工程は、基板の下面とコンベアベルトの上面の間にエアーギャップ（ａｉｒ  ｇａｐ）が生じる可能性がある。従って、赤外線ヒーターから加わる熱の一部がエアーギャップに閉じこまれ、残留するため、基板の熱変形が生じる可能性がある。
【０００４】
韓国特許第２０１２−００３７５４３号公報には、レーザーモジュールを用いたリフロー装置および方法が開示されている。韓国特許第２０１２−００３７５４３号公報によると、はんだボール（Ｓｏｌｄｅｒ  Ｂａｌｌ）に形成されたプリント回路基板をＩＲランプを用いて予熱し、予熱された基板にレーザースクウェアビームを照射して、はんだボールを溶融する。韓国特許第２０１２−００３７５４３号公報に開示されたレーザーモジュールを用いたリフロー装置および方法は、レーザービーム照射領域を調節することが不可能なため、一つの基板に手動素子、ＩＣ素子などの半導体素子を付着した場合、ＩＣ素子が熱の衝撃を受け、不良が発生する。
【０００５】
中国特許第１０１５３３４８２号公報には、レーザーを用いてチップをボンディングする方法が開示されている。中国特許第１０１５３３４８２号公報によると、異方性導電フィルムの切断片を機材の溝にレーザーを用いてボンディングした後、機材の溝にチップをローディングした後、レーザーを用いてチップと機材をボンディングする。しかし、中国特許第１０１５３３４８２号公報には、レーザービーム照射領域を調節する方法については、一切記載されていない。
【０００６】
アメリカ特許第２００３−００８４５６３号公報には、加工物を搬送するためのローディングリールおよびアンリーディングリールを含むボンディング装置を開示している。しかし、アメリカ特許第２００３−００８４５６３号公報もレーザービームの照射領域を調節する方法については一切記載されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、基板に均一化したレーザービームを照射して照射対象の素子を基板にボンディングすることのできるリールツーリールリフロー技術を提供する。
【０００８】
さらに本発明は、照射対象の素子の形状および位置によって均一化したレーザービームの照射領域の形状および大きさの調節が可能なリールツーリールレーザーリフロー技術を提供する。
【０００９】
本発明の他の目的は以下の実施例に係る説明によって、より簡単に理解できるだろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記技術的課題を達成するために、本発明の一実施形態に係るリールツーリールレーザーリフロー方法は、ａ）ロールの形で巻かれた基板を解きながら、一側に移送する段階；ｂ）基板にはんだ部を形成する段階；ｃ）基板に形成されたはんだ部に照射対象素子を載置し、基板に非照射対象素子を載置する段階；ｄ）照射対象素子が載置されたはんだ部にレーザースクウェアビームを照射して照射対象素子を基板に付着する段階；ｅ）ｄ）段階により製造された基板構造体を検査する段階：およびｆ）基板構造体をロールの形に巻く段階を含む。
【００１１】
本発明の一実施形態に係るリールツーリールレーザーリフロー装置は、ロールの形で巻かれた基板を解いてくれる第１リールと：前記第１リールによって解かれた基板を移送する移送部と；前記基板の移動を制御する第２リールと：前記基板上にはんだ部を形成するはんだ形成部と；前記はんだ部の上に照射対象素子を載置し、前記基板に非照射対象素子を載置させる素子載置部と；前記はんだ部の上に載置された照射対象素子だけに均一化したレーザービームが照射されるように、レーザービームの照射領域を調節する光学部と；前記光学部によってはんだ部上に照射対象素子が付着した基板構造体を検査する検査部と；前記検査部を通過した基板構造体をロールの形に巻く第３リールを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のリールツーリールレーザーリフローの工程は、照射対象素子の形状および位置によって、レーザービームの照射領域の形状および大きさを容易に調節する事ができる。
【００１３】
また、本発明のリールツーリールレーザーリフロー工程は、１〜２秒の時間の間、照射対象素子に向かってレーザービームを照射することによって、照射対象素子を基板に付着することができるため、従来のマスリフロー工程に比べ、工程時間を短縮できる。
【００１４】
また、移送体と基板の間にエアーギャップ（ａｉｒ  ｇａｐ）が生じないため、基板が残留熱エネルギーによって損傷されることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るリールツーリールレーザーリフロー方法のフローチャートである。
【００１６】
【図２】本発明の一実施形態に係るリールツーリールレーザーリフロー方法の全体の工程の流れを表した例示図である。
【００１７】
【図３】本発明に係る照射対照素子および非照射対象素子が載置された基板を移送体に密着させる重要構成を表した例示図である。
【００１８】
【図４】本発明に係る照射対照素子を基板に付着させる段階を表すフローチャートである。
【００１９】
【図５】本発明に係る照射対照素子を基板に付着させる重要構成を表した例示図である。
【００２０】
【図６】本発明に係る第１円柱レンズを表した例示図である。
【図７】本発明に係る第２円柱レンズを表した例示図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１および図２を参照すると、本発明の一実施形態に係るリールツーリールレーザーリフロー方法は、ロールの形で巻かれた基板を解きながら一側に移送する段階（Ｓ１１０）を含む。基板（２１０）は、フレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）がロールの形で提供される。基板（２０１）の厚さは０．０３ｍｍ乃至０．１５ｍｍである。第１リール（２２０ａ）は、基板（２１０）を解いて、第１リール（２２０ａ）によって解かれた基板（２１０）は、第３リール（２２０ｃ）へ移送される。
【００２２】
図１において、Ｓ１１０段階以後、リールツーリールレーザーリフロー方法は、基板（２１０）にはんだ部（Ｓ）を形成する段階（Ｓ１２０）を含む。はんだ部（Ｓ）は、はんだボール、はんだペーストなどを含む。Ｓ１２０段階は基板（２１０）上にはんだペーストをスクリーンプリンティングする段階として行われる。図２のＢ１区間において、基板（２１０）上にスクリーンプリンティングが行われることもある。
【００２３】
図１を参照すると、本発明に係るリールツーリールレーザーリフロー方法は、はんだ部（Ｓ）上に照射対象素子（２１１）を載置し、基板上に非照射対象素子（２１１）を載置する段階（Ｓ１４０）を含む。照射対象素子（２１１）は、レーザービームが照射され、基板（２１０）に付着される半導体素子を称し、その一例として、手動素子を含むことができる。非照射対象素子（２１２）は、レーザービームにより熱変形が生じる可能性があり、別途の装置により基板（２１０）に付着される半導体素子を称し、その一例として、ＩＣ素子を含むことができる。ＩＣ素子は、タッチＩＣ（Ｔｏｕｃｈ  ＩＣ）、ドライバーＩＣ（Ｄｒｉｖｅｒ  ＩＣ）を含む。照射対象素子（２１１）および非照射対象素子（２１２）は、図２のＢ２区間において、素子載置部（未図示）によって基板（２１０）上に載置される。
【００２４】
図１を参照すると、本発明に係るリールツーリールレーザーリフロー方法はＳ１４０段階以前または以後は、基板（２１０）の下面と基板（２１０）を移送する移送体（２３１）の上面を密着させる段階（Ｓ１３０）をさらに含むことができる。基板（２１０）が移送体（２３１）に密着しない場合、基板（２１０）の下面と移動体（２３１）の上面の間にはエアーギャップが存在する可能性もある。
【００２５】
一例として、図３および図５に図示された第２リール（２２０ｂ）は、図２のＢ３区間において、移送体（２３１）の両側に設置され、基板（２１０）が移動することを制御するために使われる。第２リール（２２０ｂ）は、後述する移送モジュール（２３２）と連動して、レーザービームが順次に照射対象素子（２１１）を照射するように、基板（２１０）を移動または停止させることができる。第２リール（２２０ｂ）は、第１リール（２２０ａ）および第３リール（２２０ｃ）と動きが連動され、同一に動くように実現できる。基板（２１０）は、移送体（２３１）の両側で第２リール（２２０ｂ）によって押されるため、基板（２１０）と移送体（２３１）は、完全に密着されずに、基板（２１０）と移送体（２３１）の間にエアーギャップが生じられる。はんだ部（Ｓ）にレーザービームが照射されると基板（２１０）を通過したレーザービームのエネルギーの一部が基板（２１０）を完全に通過できず、エアーギャップに残留する。基板（２１０）は、残留エネルギーによって、熱変形が生じることもある。
【００２６】
図１のＳ１３０段階において、基板（２１０）は移送体（２３１）に密着した形で移動部（２３０）によりレーザービームの照射位置に移送できる。図３を参照すると、移送部（２３０）は、上面に基板（２１０）が載置される移送体（２３１）および基板（２１０）が一側に移動するように第２リール（２２０ｂ）に動力を提供する移動モジュール（２３２）を含む。
【００２７】
移動体（２３１）は、基板（２１０）が載置され、基板（２１０）をレーザービームの照射位置に移送する移送部（２３０）の本体を称することもある。移送部（２３０）は、移送体（２３１）の上面に基板（２１０）の下面が密着するように真空圧を提供する真空モジュール（２３３）をさらに含むことができる。真空モジュール（２３３）は、移送体（２３１）と連結され、基板（２１０）の下面がセラミック（Ｃｅｒａｍｉｃ）素材から成る多孔性真空チャック（ｐｏｒｏｕｓ  ｖａｃｃｕｍ  ｃｈｕｎｃｋ）として実現される。多孔性真空チャックから成る移送体（２３１）は、多数の微小クラックが存在するため、真空モジュール（２３３）により移送体（２３１０）の内部が真空状態になる場合、移送体（２３１）の上面の空気が移送体（２３１）の内部を通過して下部に移動することができる。基板（２１０）は、空気の流れによって移送体（２３１）の上面にさらに密着される。
【００２８】
基板（２１０）は、製造過程において曲げなどの変形が生じる可能性がある。従って、基板（２１０）が移送体（２３１）に載置された際、変形が生じた基板（２１０）の下面の内、一部が移送体（２３１）に完全に密着されない場合もある。加圧密着部（２４０）は、基板（２１０）が移送体（２３１）と密着するように設置されることもある。加圧密着部（２４０）は、加圧ロード（２４１）および加圧制御モジュール（２４２）を含む。加圧ロード（２４１）は、上下に延長された柱の形も可能である。加圧ロード（２４１）の形は一実施に限定されない。基板（２１０）の上面に一時的に圧力を加え、基板（２１０）が移送体（２３１）に密着するようにできる形のものなら構わない。加圧制御モジュール（２４２）は、基板（２１０）と移送体（２３１）が密着しない部分の上面に加圧ロード（２４１）が位置するように加圧ロード（２４１）を水平方向に移動できる。加圧制御モジュール（２４２）は、加圧ロード（２４１）と連結され加圧ロード（２４１）を下面に移動する。加圧制御モジュール（２４２）は、基板（２１０）と移送体（２３１）を密着させた後、加圧ロード（２４１）の上面に移動できる。加圧制御モジュール（２４２）は、加圧ロード（２４１）が基板（２１０）の上面に圧力を加えるが、はんだ部（Ｓ）が位置しない部分に圧力を加えるようにすることができる。
【００２９】
基板（２１０）の下面が移送体（２３１）の上面に密着した状態ではんだ部（Ｓ）にレーザービームが照射される場合、移送体（２３１）と基板（２１０）の間にエアーギャップが生じないため、残留エネルギーにより基板（２１０）が損傷することを防ぐことができる。
【００３０】
移送部（２３０）は、移送体（２３１０）に設けられたヒーターモジュール（２３４）および冷却モジュール（２３５）をさらに含むことができる。ヒーターモジュール（２３４）および冷却モジュール（２３５）は、移送体（２３１）の温度を調節し、基板（２１０）に熱変形が生じることを効果的に防ぐことができる。ヒーターモジュール（２３４）は、赤外線ヒーターで実現することができ、冷却モジュール（２３５）は、冷媒を有するクーラーとして実現できる。冷却モジュール（２３５）は、ＴＥクーラー（Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｏｌｅｒ）として実現することができる。
【００３１】
移送体モジュール（２３２）は、各々の基板（２１０）が順次に照射位置に位置づけるように移送体（２３１）を移動する。移送モジュール（２３２）は、照射位置に位置づけられた基板（２１０）がレーザービームによって照射される、すでに設定された時間の間、照射位置に留まるように第２リール（２２０ｂ）をコントロールできる。
【００３２】
図１および図５を参照すると、本発明に係るリールツーリールレーザーリフロー方法は、照射対象素子（２１１）が載置されたはんだ部（Ｓ）に四角形のレーザービームを照射し、照射対象素子（２１１）を基板（２１０）に付着する段階（Ｓ１６０）を含む。Ｓ１６０段階は、図２のＢ３区間内で実施することができる。図４において、Ｓ１６０段階はレーザービームのエネルギーを均一化する段階（Ｓ１６１）を含む。一般に、レーザービームは、照射領域の中心から離れれば離れるほど、エネルギーが減少するガウスの分布を有する。従って、照射対象素子（２１１）が載置されたはんだ部（Ｓ）に向かってガウス関数分布を有するレーザービームを照射する場合、照射領域の中心部は過度な熱エネルギーのため、熱変形が生じ、照射領域のエッジにはリフローに必要なエネルギーが足りなくて基板（２１０）に照射対象素子（２２１）が固定されない場合がある。従って、Ｓ１６１段階において、レーザービームが照射される照射領域内のエネルギーが均質になるようにできる。以下、ガウス関数分布を有するレーザービームのエネルギーを均一化する方法を説明する。
【００３３】
本発明では、ガウスモードビームを均一化したエネルギー分布を有する面光源に変換するため、ビームシェイパー（ｂｅａｍ  ｓｈａｐｅｒ）（図５参照符号２５０）を用いる。ビームシェイパー（ｂｅａｍ  ｓｈａｐｅｒ）の実施例は、韓国特許第１０―１０１７８４８号公報に開示されている。一例として、ビームシェイパー（ｂｅａｍ  ｓｈａｐｅｒ）は、光繊維と均一化した四角形のレーザービームを形成するための四角の光パイプ（Ｓｑｕａｒｅ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｉｐｅ）を含み、実現できる。
【００３４】
図４において、Ｓ１６１段階以後にはレーザービームの照射領域を調節する段階（Ｓ１６２）が実施されることもある。基板（２１０）に固定される照射対象素子（２１１）の大きさおよび形は半製品によって変更できる。基板（２１０）上には照射対象素子（２１２）以外にも非照射対象素子（２１２）が載置され、非照射対象素子（２１２）は、レーザービームのエネルギーによりよく熱変形が生じる。従って、Ｓ１６２段階においては、基板（２１０）上に載置された照射対象素子（２１１）の形および大きさに対応するレーザービームを照射するため、レーザービームの照射領域を調節することができる。照射領域はレーザービームが照射対象素子（２１１）に照射する際に、レーザービームが照射される面積を称することもある。以下、光学部（２６０）を用いてレーザービームの照射領域を調節する方法を説明する。
【００３５】
図５を参照すると、光学部（２６０）は、凸レンズ（２６１）、円柱レンズ（２６２）およびフォーカシングレンズ（２６５）を含むことができる。光学部（２６０）は、ビームシェイパー（ｂｅａｍ  ｓｈａｐｅｒ）（２５０）の出口側に位置し、レーザービームが照射対象素子（２１１）が位置したはんだ部（Ｓ）に照射される際、照射領域を調節することができる。凸レンズ（２６１）は、面照射するレーザービームを集光するようにレーザービームを均一にするビームシェイパー（ｂｅａｍ  ｓｈａｐｅｒ）（２５０）の出口側に隣接して設けることができる。レーザービームは、ビームシェイパー（ｂｅａｍ  ｓｈａｐｅｒ）（２５０）の出口側を通過する際、発散され、散ってしまう恐れがある。従って、凸レンズ（２６１）は、均一化したビームが発散しないように集光し、集光されたレーザービームを円柱レンズ（２６２）へ伝達することができる。凸レンズ（２６１）により集光されたレーザービームの照射領域はレーザービームが均一化するため通過したコア（２５１）の形と同一の形になり得る。凸レンズ（２６１）を通過したレーザービームの照射領域は、第１照射領域（Ａ１）となる。凸レンズ（２６１）は、ビームシェイパー（ｂｅａｍ  ｓｈａｐｅｒ）（２５０）の出口側から発散されるレーザービームを集光できるレンズであれば代替可能である。
【００３６】
円周レンズ（２６２）は、第１円柱レンズ（２６３）および第２円柱レンズ（２６４）を含み、凸レンズ（２６１）を通過したレーザービームの照射領域がすでに設定された形になるように調節することができる。第１円柱レンズ（２６３）は、凸レンズ（２６１）を通過したレーザービームの第１軸方向の長さを調節することができる。第１円柱レンズ（２６３）は、円柱を立てた状態で、縦軸に切断した形で設置することができ、第１円柱レンズ（２６３）は、凸レンズ（２６１）の下部に設けるが、第１円柱レンズ（２６３）の凸部が上を向くように配置することができる。第１円柱レンズ（２６３）を透過するレーザービームの照射領域は、第１軸方向の長さが縮小するように設けることができる。第１円柱レンズ（２６３）を透過したレーザービームは照射領域の第１軸方向の長さが縮小され、第１照射領域（Ａ１）から第２照射領域（Ａ２）に照射領域が変わることもあり得る。
【００３７】
第２円柱レンズ（２６４）は、第１円柱レンズ（２６３）を通過したレーザービームの第２軸方向の長さを調節することができる。第２軸方向の長さは第１軸方向の長さと互いに直交し、第２円柱レンズ（２６４）は、第１円柱レンズ（２６３）と同一の形で形成することができる。第２円柱レンズ（２６４）は、第１円柱レンズ（２６３）の下部に設けられ、凸部が上を向くように配置されるが、第１円柱レンズ（２６３）と方向が直交になるように配置することができる。第２円柱レンズ（２６４）を透過するレーザービームの照射領域は、第２軸方向の長さが縮小するように実現できる。第２円柱レンズ（２６４）を透過したレーザービームは、照射領域（Ａ３）へと照射領域が変わることもあり得る。
【００３８】
第１円柱レンズ（２６３）および第２円柱レンズ（２６４）は、レーザービームの照射領域の形を容易に調節する事ができる。第１円柱レンズ（２６３）および第２円柱レンズ（２６４）は、一実施例に限定されず、レーザービームの照射領域の第１軸方向の長さおよび第２軸方向の長さを容易に調節することのできる構成であれば、全て一実施例に含まれる。第１円柱レンズ（２６３）および第２円柱レンズ（２６４）は、凸部が下を向くように配置することができ、上が凹面のレンズが第１円柱レンズ（２６３）および第２円柱レンズ（２６４）の位置に設けられる。レーザービームの照射領域は第１軸方向の長さと第２軸方向の長さが伸びるように調節することができる。第１円柱レンズ（２６３）および第２円柱レンズ（２６４）は、レーザービームの照射領域の第１軸方向の長さと第２軸方向の長さを調節し、照射領域の横および縦の比率を調節することができるなら全て一実施例に含まれる。
【００３９】
第１円柱レンズ（２６３）と第２円柱レンズ（２６４）は、互いに位置を変えることができる。つまり、凸レンズ（２６１）を透過したレーザービームが第１円柱レンズ（２６３）より第２円柱レンズ（２６４）を先に透過することによって、照射領域の第２軸方向の長さが調節された以後、第１軸方向の長さが調節できるようにすることも可能である。
【００４０】
フォーカシングレンズ（２６５）は、円柱レンズ（２６２）を通過したレーザービームの照射領域にすでに設定された幅を有するように調節することができる。フォーカシングレンズ（２６５）は円柱レンズ（２６２）によって形成された照射領域の形を維持するが、照射領域の幅を増加または減少することができる。フォーカシングレンズ（２６５）は、円柱レンズ（２６２）によって形成された照射領域の第１軸方向の長さに対する第２軸方向の長さの比率を維持し、形を維持した状態で照射領域の幅を増加または減少することができる。第２円柱レンズ（２６４）を透過したレーザービームの照射領域である第３照射領域（Ａ３）をフォーカシングレンズ（２６５）を用いて拡大することで、第４照射領域（Ａ４）の幅を有するようにすることができる。フォーカシングレンズ（２６５）が第３照射領域（Ａ３）の幅を縮小できることはもちろんである。フォーカシングレンズ（２６５）は、取替えできるように設けられる。
【００４１】
図５において、光学部（２６０）は、昇降モジュール（２６６）をさらに含み、昇降モジュール（２６６）は、第１円柱レンズ（２６３）、第２円柱レンズ（２６４）およびフォーカシングレンズ（２６５）を個別に上昇または下降して、レーザービームの照射領域を調節することができる。昇降モジュール（２６６）は、第１円柱レンズ（２６３）を上昇または下降させ、第１照射領域（Ａ１）が第２照射領域（Ａ２）に変更する際に、第１軸方向の長さを調節することができる。第１円柱レンズ（２６３）は、上昇するほど第２照射領域（Ａ２）の第１軸方向の長さは大きく減少され、第１円柱レンズ（２４３）が下降するほど、第２照射領域（Ａ２）の第２軸方向の長さは少し減少する。昇降モジュール（２６６）は、第２円柱レンズ（２６４）を上昇または下降させ、第２照射領域（Ａ２）が第３照射領域（Ａ３）に変更するとき、第２軸方向の長さを調節できる。昇降モジュール（２６６）は、フォーカシングレンズ（２６５）を上昇または下降させ、第３照射領域（Ａ３）が第４照射領域（Ａ４）の広さを調節できる。第２円柱レンズ（２６４）の上昇または下降に伴う第２軸方向の長さの調節とフォーカシングレンズ（２６５）の上昇または下降に伴う照射領域の広さの調節は、前述した第１円柱レンズ（２６３）と類似である。
【００４２】
図４において、Ｓ１６４段階以後は、レーザービームにより照射領域内に位置したはんだ部（Ｓ）がリフローされ、照射対象素子（２１１）が基板（２１０）に固定する段階（Ｓ１６３）を設けられる。Ｓ１６１段階において、均一化されたレーザービームは、Ｓ１６２段階で光学部（２６０）を通過し、照射領域が調節され、照射領域が調節されたレーザービームはＳ１６３段階で照射対象素子（２１１）が載置されたはんだ部（Ｓ）に照射され、基板(２１０)と照射対象素子（２１１）を固定する。照射対象素子（２１１）と基板（２１０）が付着し、基板（２１０）と照射対象素子（２１１）は、電気的に連結される。
【００４３】
本発明に係るリールツーリールレーザーリフロー方法は、１秒乃至２秒の時間の間、照射対象素子（２１１）にレーザービームを照射すると、照射対象素子（２１１）が基板（２１０）に付着するようにできる。従来より迅速に基板構造体（２８０）を生産することができ、生産性が高まる。
【００４４】
従来は、各々異なった基板（２１０）に照射対象素子（２１１）と非照射対象素子（２１２）を分離して付着し、照射対象素子（２１１）が付着された基板と非照射対象素子（２１２）を付着した基板を合わせる必要があったため、基板構造体（２８０）の厚さが厚くなり、半製品の厚さも厚くなる問題があった。しかし、本発明に係るリールツーリールレーザーリフロー方法は、一つの基板（２１０）に照射対象素子（２１１）と非照射対象素子（２１２）を付着することが可能なため、基板構造体（２８０）の厚さを減少することができる。
【００４５】
Ｓ１６３段階において、照射領域内には、一つ以上の測定ロケーションが指定される。測定ロケーションに位置するはんだ部（Ｓ）は、リアルタイムで温度を測定することができる。一例として、はんだ部（Ｓ）は、移送部（２３０）上部に位置する温度測定部（２７０）によりリアルタイムで温度を測定し、温度測定部（２７０）は、赤外線カメラまたは熱感知カメラなどで実現できる。温度測定部（２７０）は、測定ロケーションに位置したはんだボール（Ｓ）がすでに設定された正常温度の範囲を維持するようにレーザービームのエネルギー照射の光度を制御できる。測定ロケーションに位置したはんだ部（Ｓ）の温度がすでに設定された正常温度の範囲から離れた場合、ユーザーに不良が発生したことを知らせることによって、半製品の不良率を減らせる。
【００４６】
図１において、Ｓ１６０段階以前または以後、非照射対象素子（２１２）を基板（２１０）に付着する段階（Ｓ１５０）をさらに実施することができる。従来のマスリフロー工程においては、非照射対象素子（２１２）を基板（２１０）に付着した状態で、基板（２１０）にレーザービームを照射した場合、非照射対象素子（２１２）に熱変形が生じる問題があった。また、基板（２１０）に照射対象素子（２１１）を付着した後に非照射対象素子（２１２）を付着する場合、基板（２１０）に生じた熱変形により非照射対象素子（２１２）が最適なピーチを有しない状態で基板（２１０）に付着される問題があった。しかし、本発明によるリールツーリールレーザーリフロー方法は、照射対象素子（２１１）が位置した部分だけにレーザービームを照射できるため、照射対象素子（２１１）にレーザービームを照射する以前また以後、どのような時点において非照射対象素子（２１２）を基板に付着しても不良が生じない。従って、Ｓ１５０段階は、状況によってはＳ１６０段階以前または以後に別途のボンディング装置（未図示）により行われることができる。また、非照射対象素子（２１２）は、照射対象素子（２１１）が基板（２１０）に付着する際、同時に基板（２１０）に付着されるように実現することも可能である。
【００４７】
図１において、本発明はＳ１６０段階により製造された基板構造体（２８０）を検査する段階（Ｓ１７０）を行うことができる。基板構造体（２８０）は、基板（２１０）と基板（２１０）に付着された照射対象素子（２１１）および非照射対象素子（２１２）を含む。
基板構造体（２８０）は、レーザービームにより照射される際、熱変形が生じているかの検査が行われ、基板構造体（２８０）に付着された照射対象素子（２１１）および非照射対象素子（２１２）が決められた位置に付着されたかの検査も行うことができる。また、不良が発生したことと判断される基板構造体（２８０）に関しては、マーキングを行うことも可能である。マーキングされた基板構造体（２８０）は、以後の工程において排除されるように段階を設けることも可能である。
【００４８】
図１において、本発明はＳ１７０段階以後、基板構造体（２８０）をロールの形に巻く段階（Ｓ１８０）を含むことができる。第３リール（２２０ｃ）は、図２のＢ４区間の下流側に設けられ、第３リール（２２０ｃ）は、基板構造体（２８０）をロールの形に巻くことができる。本発明のリールツーリールレーザーリフロー方法は、第１リール（２２０ａ）から第３リール（２２０ｃ）まで連続的に各段階が行われ、最終的に基板構造体（２８０）がロールの形で行われるため、工程の時間が短縮され、運送が容易である点において経済的である。
【００４９】
［発明を実施するための形態］
本発明を実施するための形態は、前述のように、発明を実施するための最良の形態で上述された。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本明細書に従う技術は、レーザーリフロー装置において利用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
２１０：基板
２１１：照射対象素子
２１２：非照射対象素子
２２０ａ：第１リール
２２０ｂ：第２リール
２２０ｃ：第３リール
２３０：移送部
２３１：移送体
２３２：移送モジュール
２３３：真空モジュール
２３４：ヒーターモジュール
２３５：ヒーターモジュール
２４０：加圧密着部
２４１：加圧ロード
２４２：加圧制御モジュール
２５０：ビームシェイパー（ｂｅａｍ  ｓｈａｐｅｒ）
２６０：光学部
２６１：凸レンズ
２６２：円周レンズ
２６３：第１円柱レンズ
２６４：第２円柱レンズ
２６５：フォーカシングレンズ
２６６：昇降モジュール
２７０：温度測定部
２８０：基板構造体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年11月28日(2018.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）ロールの形で巻かれた基板を解きながら一側に移送する段階；
ｂ）前記基板にはんだ部を形成する段階；
ｃ）前記はんだ部上に照射対象素子を載置させ、前記基板上に非照射対象素子を載置させる段階；
ｄ）前記非照射対象素子にレーザービームを照射せず、前記照射対象素子が載置されたはんだ部にレーザービームを照射して前記照射対象素子を前記基板に付着する段階；
ｅ）前記ｄ）段階により製造された基板構造体を検査する段階；および
ｆ）前記基板構造体をロールの形に巻く段階；
を含むことを特徴とする、リールツーリールレーザーリフロー方法。
【請求項２】
前記ｂ）段階は、前記基板上にはんだペーストをスクリーンプリンティングして基板にはんだ部を形成する段階であることを特徴とする、請求項１に記載のリールツーリールレーザーリフロー方法。
【請求項３】
前記ｃ）段階以前または以後に、前記基板の下面と前記基板を移送する移送体の上面を密着させる段階；
をさらに含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載のリールツーリールレーザーリフロー方法。
【請求項４】
前記ｄ）段階以前または以後に、前記非照射対象素子を前記基板に付着する段階；
をさらに含むことを特徴とする、請求項１から３の何れか一項に記載のリールツーリールレーザーリフロー方法。
【請求項５】
前記ｄ）段階は、
ｄ１）前記レーザービームのエネルギーを均一化する段階；
ｄ２）前記レーザービームの照射領域を調節する段階；および
ｄ３）前記レーザービームにより前記照射領域内に位置した前記はんだ部がリフローされ、前記照射対象素子が前記基板に固定する段階；
を含むことを特徴とする、請求項１から４の何れか一項に記載のリールツーリールレーザーリフロー方法。
【請求項６】
ロールの形に巻かれた基板を解く第１リール；
前記第１リールによって解かれた基板を移送する移送部；
前記基板が移送部に密着するように加圧する加圧密着部；
前記基板の移動を制御する第２リール；
前記基板上にはんだ部を形成するはんだ形成部；
前記はんだ部上に照射対象素子を載置し、前記基板に非照射対象素子を載置する素子載置部；
前記はんだ部上に載置された照射対象素子だけに均一化したレーザービームが照射されるようにレーザービームの照射領域を調節する光学部；
前記はんだ部上に載置した照射対象素子が付着された基板構造体を検査する検査部；
前記検査部を通過した基板構造体をロールの形に巻く第３リール；
を含むことを特徴とする、リールツーリールレーザーリフロー装置。
【請求項７】
前記移送部は、前記基板が載置される移送体；
前記基板が一側に移送されるように前記第２リールに動力を提供する移送モジュール；
前記移送体の上面に前記基板の下面が密着するように真空圧を提供する真空モジュール；
を含むことを特徴とする、請求項６に記載のリールツーリールレーザーリフロー装置。
【請求項８】
前記移送部は、前記移送体の温度を調節するのに用いられるヒーターモジュールと冷却モジュール；
を含むことを特徴とする、請求項７に記載のリールツーリールレーザーリフロー装置。
【請求項９】
前記加圧密着部は、前記移送体の上部に設けられる加圧ロード；
前記加圧ロードを上・下・左・右に移動するように制御する加圧制御モジュール；
を含むことを特徴とする、請求項７又は８に記載のリールツーリールレーザーリフロー装置。
【請求項１０】
前記はんだ形成部は、前記基板にはんだペーストをスクリーンプリンティングするスクリーンプリンターであることを特徴とする、請求項６に記載のリールツーリールレーザーリフロー装置。
【請求項１１】
前記光学部は、レーザー部から照射されるガウスビームの形態のレーザー光を均一化したエネルギー分布を有する面光源として変換するビームシェイパー（ｂｅａｍ  ｓｈａｐｅｒ）；
前記ビームシェイパー（ｂｅａｍ  ｓｈａｐｅｒ）から出力されるレーザービームを集光する凸レンズ；
前記凸レンズを通過したレーザービームの第１軸方向の長さを調節する第１円柱レンズ；
前記第１円柱レンズを通過したレーザービームの第２軸方向の長さを調節する第２円柱レンズ；
前記第２円柱レンズを通過したレーザービームの照射領域がすでに設定された幅を有するように調節するフォーカシングレンズ；
前記第１円柱レンズと前記第２円柱レンズと前記フォーカシングレンズを個別に上昇または下降させ、レーザービームの照射領域を調節する昇降モジュール；
を含むことを特徴とする、請求項６から９の何れか一項に記載のリールツーリールレーザーリフロー装置。
【国際調査報告】
2019518334.tif 000010
2019518334.tif 000011
2019518334.tif 000012
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