(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の３次元構造物に接着物質が塗布され、前記接着物質に電子部品素子を取り付けた前記複数の３次元構造物を提供する３次元構造物提供部と；
前記複数の３次元構造物に取り付けた電子部品素子にレーザーを照射してボンディングするレーザーボンディング部;
を含み、
前記３次元構造物提供部は、
複数の３次元構造物を支えるワーキングテーブルと;
前記複数の３次元構造物が装着されたワーキングテーブルを移送するワーキングテーブル移送部;
を含み、
前記複数の３次元構造物は、屈曲した部分が規則的な形を有する被付着物であることを特徴とする３次元構造物レーザーボンディング装置。
【請求項２】
複数の電子部品素子を搭載して移送する電子部品素子提供部と；
複数の３次元構造物を支えて移送する３次元構造物提供部と；
前記複数の３次元構造物に接着物質を塗布する接着物質塗布部と；
前記複数の３次元構造物の接着物質が塗布された部分に前記電子部品素子を取り付ける電子部品素子取付部と；
前記複数の３次元構造物に取り付けた電子部品素子にレーザーを照射してボンディングするレーザーボンディング部;
を含み、
前記３次元構造物提供部は、
複数の３次元構造物を支えるワーキングテーブルと;
前記複数の３次元構造物が装着されたワーキングテーブルを移送するワーキングテーブル移送部;
を含み、
前記複数の３次元構造物は、屈曲した部分が規則的な形を有する被付着物であることを特徴とする３次元構造物レーザーボンディング装置。
【請求項３】
複数の３次元構造物に接着物質が塗布され、前記接着物質に電子部品素子を取り付けた前記複数の３次元構造物を提供する３次元構造物提供部と；
前記複数の３次元構造物に取り付けた電子部品素子にレーザーを照射してボンディングするレーザーボンディング部;
を含み、
前記３次元構造物提供部は、
複数の３次元構造物が装着された装着部と；
前記装着部に接続されている駆動シャフトと;
前記駆動シャフトと接続されている駆動ベルトと；
前記駆動ベルトを回転させる第１モータと；
前記駆動シャフトに結合する結合部と；
前記結合部が上下に回転可能に結合される支持部と;
前記結合部と接続されて前記結合部を上下に回転させる第２モータ;
を含むことを特徴とする３次元構造物レーザーボンディング装置。
【請求項４】
前記複数の３次元構造物は、屈曲した部分が不規則な形を有する被付着物であることを特徴とする請求項３に記載の３次元構造物レーザーボンディング装置。
【請求項５】
複数の電子部品素子を搭載して移送する電子部品素子提供部と；
複数の３次元構造物を支えて移送する３次元構造物提供部と；
前記複数の３次元構造物に接着物質を塗布する接着物質塗布部と；
前記複数の３次元構造物の接着物質が塗布された部分に前記電子部品素子を取り付ける電子部品素子取付部と；
前記複数の３次元構造物に取り付けた電子部品素子にレーザーを照射してボンディングするレーザーボンディング部;
を含み、
前記３次元構造物提供部は、
複数の３次元構造物を支えるワーキングテーブルと;
前記複数の３次元構造物が装着されたワーキングテーブルを移送するワーキングテーブル移送部;
を含み、
前記接着物質塗布部は、
前記ワーキングテーブルに装着された複数の３次元構造物にはんだペーストまたは非導電性接着剤（ＮＣＰ）を塗布するディスペンサーと；
前記ディスペンサーを前記複数の電子部品素子が搭載されるトレイの移送方向と垂直方向および前記ワーキングテーブルに対し上下に移送する第１移送部と；
前記第１移送部を支える第１ガントリー;
を含む３次元構造物レーザーボンディング装置。
【請求項６】
前記接着物質塗布部は、前記複数の３次元構造物とディスペンサーの配置状態とはんだペーストまたは非導電性接着剤（ＮＣＰ）塗布状態を検出する第１モニタリング部をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の３次元構造物レーザーボンディング装置。 
【請求項７】
複数の３次元構造物に接着物質が塗布され、前記接着物質に電子部品素子を取り付けた前記複数の３次元構造物を提供する３次元構造物提供部と；
前記複数の３次元構造物に取り付けた電子部品素子にレーザーを照射してボンディングするレーザーボンディング部;
を含み、
前記レーザーボンディング部は、
前記複数の３次元構造物に取り付けられた電子部品素子にレーザービームを照射するレーザー発振器と；
前記レーザー発振器から出力されるガウス型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に変換するビーム整形部と光学系を含むレーザービーム照射部と；
前記レーザービーム照射部を前記複数の電子部品素子が搭載されるトレイの移送方向と垂直方向及び前記複数の３次元構造物を支えるワーキングテーブルに対して上下に移送する第３移送部と；
前記第３移送部を支える第３のガントリー;
を含む３次元構造物レーザーボンディング装置。
【請求項８】
複数の電子部品素子を搭載して移送する電子部品素子提供部と；
複数の３次元構造物を支えて移送する３次元構造物提供部と；
前記複数の３次元構造物に接着物質を塗布する接着物質塗布部と；
前記複数の３次元構造物の接着物質が塗布された部分に前記電子部品素子を取り付ける電子部品素子取付部と；
前記複数の３次元構造物に取り付けた電子部品素子にレーザーを照射してボンディングするレーザーボンディング部;
を含み、
前記レーザーボンディング部は、
前記複数の３次元構造物に取り付けられた電子部品素子にレーザービームを照射するレーザー発振器と；
前記レーザー発振器から出力されるガウス型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に変換するビーム整形部と光学系を含むレーザービーム照射部と；
前記レーザービーム照射部を前記複数の電子部品素子が搭載されるトレイの移送方向と垂直方向及び前記複数の３次元構造物を支えるワーキングテーブルに対して上下に移送する第３移送部と；
前記第３移送部を支える第３のガントリー;
を含む３次元構造物レーザーボンディング装置。
【請求項９】
前記レーザーボンディング部は、前記複数の３次元構造物とレーザービーム照射部の配置状態とボンディング状態を検出する第３モニタリング部をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の３次元構造物レーザーボンディング装置。
【請求項１０】
前記複数の３次元構造物は、自動車テールライトまたはヘッドライト用の器具であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の３次元構造物レーザーボンディング装置。
【請求項１１】
ワーキングテーブルに屈曲した部分が規則的な形を有する被付着物として、複数の３次元構造物を装着する段階と；
前記複数の３次元構造物が装着されたワーキングテーブルをワーキングテーブル移送部によって移送する段階と；
前記複数の３次元構造物に接着物質を塗布する段階と；
前記複数の３次元構造物の接着物質が塗布された部分に電子部品素子をピックアップして取り付ける段階と；
前記複数の３次元構造物に取り付けられた電子部品素子にレーザーを照射してボンディングする段階;
を含む３次元構造物のレーザーボンディング方法。
【請求項１２】
前記複数の３次元構造物に接着物質を塗布する段階において、前記接着物質は、はんだペーストまたは非導電性接着剤（ＮＣＰ）であることを特徴とする請求項１１に記載の３次元構造物のレーザーボンディング方法。
【請求項１３】
前記複数の３次元構造物は、自動車テールライトまたはヘッドライト用の器具であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の３次元構造物のレーザーボンディング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーボンディング技術に関する。より詳細には、顧客のニーズに応じて屈曲した部分が規則的な形または不規則な形を有する３次元構造物（例えば、自動車テールライトまたはヘッドライト用の器具）にも自動で電子部品素子をボンディングできるレーザーボンディング装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子製品が小型化および高機能化され、半導体チップをほこりや湿気または電気的、機械的な負荷など各種の外部環境から保護してくれる半導体パッケージの方式も従来のワイヤボンディング方式だけでは軽薄短小化に限界が生じ、レーザーボンディング方式が採用されている。レーザーボンディング方式は、半導体チップをキャリア基板やサーキットテープの回路パターンに取り付けレーザーを用いてボンディングする方式である。
【０００３】
日本特許第３３０３８３２号公報には、半導体チップの各電極を配線基板に一括配線するためのレーザーボンディング技術が開示されている。日本の特許第３３０３８３２号公報によると、半導体チップを吸着するための吸着ヘッドはレーザービームを透過できるガラスで構成され、ステージには、ペルチェ素子が結合されている。半導体チップはレーザービームによって半導体チップ全体が直接加熱することによって急速に加熱される。配線基板はステージに結合されたペルチェ素子によって急速加熱および急速冷却される。
【０００４】
米国特許第２０１６／００４９３８号公報は、半導体チップパッケージに関するもので、回路基板に半導体チップダイを接続するためレーザーを用いたボンディング技術が開示されている。米国特許第２０１６／００４９３８号公報によると、半導体ダイに向けてレーザービームを照射してフラックス（Ｆｌｕｘ）を揮発させ、バンプ（Ｂｕｍｐ）と回路パターンの間を電気的に接続させるバンプ（Ｂｕｍｐ）リフロー段階を含んでいる。
【０００５】
韓国特許第１０−０９１３５７９号公報には、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）およびＣＢＦ（Ｃｏｍｍｏｎ  Ｂｌａｃｋ  Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、Ｄｒｉｖｅｒ  ＩＣ（Ｄｒｉｖｅｒ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ、駆動チップ）のような駆動用回路基板をボンディングする装置が開示されている。韓国特許第１０−０９１３５７９号公報によると、駆動用回路基板はボンディングされる基板をボンディング作業位置に移送および取り出しながら駆動用回路基板を基板にボンディングしながらボンディング作業のタクトタイム（ｔａｃｔ  ｔｉｍｅ）の短縮と作業の高速化の実現を試みた。
【０００６】
一般に、半導体チップのような電子部品素子または集積回路（ＩＣ）、トランジスタ（ＴＲ）、抵抗素子（Ｒ）、およびキャパシタ（Ｃ）を含んでいる装置をプリント回路基板に取り付けるためリフロー装置が用いられる。現在リフロー装置は、大きくマスリフロー（ｍａｓｓ  ｒｅｆｌｏｗ）装置とレーザーリフロー装置に分類される。
【０００７】
マスリフロー（ｍａｓｓ  ｒｅｆｌｏｗ）装置は、はんだボール、はんだパッド、またははんだペーストのようなはんだ材料が付着した多数の基板をコンベアベルト上に安着し、コンベアベルトを駆動する。基板は駆動されるコンベアベルトに沿って赤外線ヒーター（ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｈｅａｔｅｒ）あるいはセラミックヒーターが完備された加熱区間を通過する。そのとき、赤外線ヒーターはコンベアベルトの上側と下側に設けられ、赤外線ヒーターは基板上のはんだボールに熱を加えて半導体素子を基板に取り付ける。
【０００８】
マスリフロー装置によると、電子部品素子またはデバイスは、約５０℃から最大約２３０〜２９０℃の間の高熱で約２１０秒（ｓｅｃ）間、熱的ストレスを受ける。
したがって、電子部品素子またはデバイスが熱によって破壊されたり、これにより電子部品素子またはデバイスの特性または寿命が低下したりする問題がある。また、赤外線ヒーターがはんだボールに熱を加えて電子部品素子またはデバイスを基板に結合する時、３〜１０分（ｍｉｎ）程度の時間がかかり、経済的ではないという問題がある。また、マスリフロー工程は、基板に付着される素子の内、熱に弱い素子にも熱が加わって不具合が生じる恐れがあり、全体の基板に熱が加わるため、基板上に熱変形が生じる問題がある。 
【０００９】
一方、自動車用ヘッドライトは、最近ＬＥＤに代替されているが、ＬＥＤヘッドライトの場合、その形は平面から３次元に至るまで様々である。その中で、ＬＥＤがボンディングされている基板の形が階段型、ボウル（ｂｏｗｌ）型などのように不規則な基板の場合、マスリフロー工程を介してＬＥＤを不規則な基板に結合する場合、各部位に熱が不均等に加わってボンディング不良が発生する余地が多く、基板全体に熱が加わるため基板全体にわたって熱変形が生じる可能性がより高まる問題がある。
【００１０】
自動車用ヘッドライトのほか、半導体チップをボンディングする基板の形が３次元であり、不規則な場合は、おおむね前記のようなマスリフロー工程の欠点を避けることは難しい。
【００１１】
したがって、基板の形が３次元または不規則な環境では、ボンディング部位に均等なレーザービームを照射し、レーザービームの各照射領域の調節が容易にできるレーザーリフロー技術が非常に有用な解決策となる。
【００１２】
それにもかかわらず、これまでのレーザーリフロー技術は携帯電話、ＴＶのような装置に用いられるＰＣＢ基板、ガラス基板のように全体的に平面の形を有する基板のみ適用されていた。基板が平面の形ではなかったり、半導体素子が取り付けられる位置が全体的に不規則であったりする場合、従来のレーザーボンディング装置では作業が不可能である。
【００１３】
したがって、図１のような３次元構造物（例えば、自動車テールライトまたはヘッドライト用の器具）に電子部品素子を各部位別に効率的にボンディングできる新しいレーザーボンディングデバイスと方法は必要な実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、前記のような背景から提案されたものとして、本発明は、ＰＣＢ基板、ガラス基板のように全体が平面の形を有する基板のほか、屈曲した部分が規則的な形または不規則な形を有する３次元構造物にも自動に電子部品素子をボンディングできる３次元構造物のためのレーザーボンディング装置および方法を提供する。
【００１５】
また、本発明は、電子部品素子と３次元構造物の配置不良とそれによるボンディング不良を防止できる３次元構造物のためのレーザーボンディング装置および方法を提供する。
【００１６】
本発明の他の目的は、以下の実施例に係る説明を通じて簡単に理解できるだろう。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記のような目的を達成するために、本発明の実施形態に係る３次元構造物のレーザーボンディング装置は、複数の３次元構造物に接着物質が塗布され、前記接着物質に電子部品素子を付着した前記複数の３次元構造物を提供する３次元構造物の提供部と、前記複数の３次元構造物に付着した電子部品素子にレーザーを照射してボンディングするレーザーボンディング部を含む。
【００１８】
複数の電子部品素子を搭載して移送する電子部品素子提供部と、複数の３次元構造物を支えて移送する３次元構造物の提供部と、前記複数の３次元構造物に接着物質を塗布する接着物質塗布部と、前記複数の３次元構造物の接着物質が塗布された部分に電子部品素子を取り付ける電子部品素子取付部と、前記複数の３次元構造物に取り付けられた電子部品素子にレーザーを照射してボンディングするレーザーボンディング部を含む。
【００１９】
ここで、３次元構造物は、顧客のニーズに応じて屈曲した部分が規則的な形または不規則な形を有する被付着物の場合もある。３次元構造物は、特に自動車テールライトまたはヘッドライト用の器具の場合もある。
【００２０】
本発明の実施形態に係る３次元構造物レーザーボンディング方法は、ウォーキングテーブルに被付着物として複数の３次元構造物に安着する段階と、前記複数の３次元構造物が装着したワーキングテーブルをワーキングテーブル移送部によって移送する段階と、前記複数の３次元構造物に接着物質を塗布する段階と、前記複数の３次元構造物の接着物質が塗布された部分に電子部品素子をピックアップして取り付ける段階と、前記複数の３次元構造物に取り付けられた電子部品素子にレーザーを照射してボンディングするステップ含んでいる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の実施形態に係る３次元構造物のためのレーザーボンディング装置は、次の同じ効果を提供する。
【００２２】
第一に、顧客のニーズに応じて屈曲した部分が規則的な形または不規則な形を有する３次元構造物にも電子部品素子をレーザーボンディングすることができる。 
【００２３】
第二に、電子部品素子と３次元構造物の配置不良と接着物質塗布不良と電子部品素子の取り付け不良とボンディング不良発生を防止することができる。
【００２４】
本発明の効果は上記した効果に限定されることなく、本発明の請求の範囲に記載された発明の構成から推論可能なすべての効果を含むことと理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例に係る３次元構造物を説明するための例示図である。
【００２６】
【図２】本発明の実施例に係る３次元構造物のレーザーボンディング装置を説明するための例示図である。
【００２７】
【図３】本発明の実施例に係る３次元構造物のレーザーボンディング装置の動作を説明するための例示図である。
【００２８】
【図４】本発明の実施例に係る３次元構造物のレーザーボンディング装置により３次元構造物に電子部品素子がボンディングされるプロセスを説明するための例示図である。
【００２９】
【図５】本発明の実施例に係る不規則な形を有する３次元構造物を提供する３次元構造物提供部の構造を説明するための例示図である。
【００３０】
【図６】本発明の実施例に係る３次元構造物のレーザーボンディング方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下では、添付した図面を参照して本発明を説明することにする。しかし、本発明は複数の異なる形で実装することができ、したがって、ここで説明する実施例に限定されることはない。そして図面で本発明を明確に説明するため、説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通じて類似な部分に関しては類似の図面符号を付けた。
【００３２】
明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結（接続、接触、結合）」されているとするとき、これは「直接的に接続」されている場合だけでなく、その中間に他の部材を置いて「間接的に接続」されている場合も含んでいる。また、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反対となる記載がない限り、他の要素を除外することではなく、他の構成要素をさらに備えることができることを意味する。
【００３３】
本明細書に用いた用語は特定の実施例を説明するために用いられたもので、本発明を限定する意図ではない。単数の表現は文脈上明らかに別の表現を持たない限り、複数の表現を含んでいる。本明細書において「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するのであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性をあらかじめ排除していないものと理解されるべきする。
【００３４】
本発明の実施例に係る３次元構造物のレーザーボンディング装置は、図１のような３次元構造物（例えば、自動車テールライトまたはヘッドライト用器具）にも電子部品素子をレーザーボンディングできるように実装される。３次元構造物は、射出成形により製造された射出物として実装されたものである。過去には、３次元構造物の場合、はんだ付けでボンディングしたが、本出願人は、製造業のパラダイムが徐々にスマートファクトリー（Ｓｍａｒｔ  Ｆａｃｔｏｒｙ）とカスタム大量生産による変化に伴い製造時間短縮と製造コスト削減の次元で３次元構造物のためのレーザーボンディング装置を開発した。
【００３５】
本発明の実施例に係る３次元構造物のレーザーボンディング装置（２００）は、一例として、複数の３次元構造物に接着物質が塗布され、前記接着物質に電子部品素子を取り付けた前記複数の３次元構造物を提供する３次元構造物提供部と、前記複数の３次元構造物に取り付けた電子部品素子にレーザーを照射してボンディングするレーザーボンディング部を含んで実装される。このような実施例によると、複数の３次元構造物に接着物質が塗布され、前記接着物質に電子部品素子を取り付ける工程は、別途の装置からも実行されることができる。本発明による３次元構造物のレーザーボンディング装置（２００）の３次元構造物提供部は別の装置によって接着物質が塗布され、接着物質に電子部品素子が取り付けられた複数の３次元構造物をレーザーボンディング位置に移送させる役割を提供する。
【００３６】
本発明の実施例で、３次元構造物のレーザーボンディング装置（２００）は、図２に図示したとおり、大きく電子部品素子提供部（２１０）と３次元構造物提供部（２５０）と接着物質塗布部（２２０）と電子部品素子取付部（２３０）とレーザーボンディング部（２４０）を含んで実装することができる。
【００３７】
電子部品素子提供部（２１０）は、複数の電子部品素子を搭載して移送する。電子部品素子は半導体チップ、ＩＣ、ＬＥＤ素子、抵抗器、コンデンサー、インダクタ、トランス、またはリレーの内、少なくとも一つを含んでいる。電子部品素子提供部（２１０）は、複数の電子部品素子が搭載されるトレイ（２１１）とトレイ（２１１）を一方向に移送するトレイ移送部（２１２）を含んで実装することができる。
【００３８】
３次元構造物提供部（２５０）は、複数の３次元構造物を支えて移送する。複数の３次元構造物は、屈曲した部分が規則的な形または不規則な形を有する３次元構造物（例えば、自動車テールライトまたはヘッドライト用器具）である。
【００３９】
３次元構造物提供部（２５０）は、複数の３次元構造物を支えるワーキングテーブル（２５１）と複数の３次元構造物が装着されたワーキングテーブルを移送するワーキングテーブル移送部（２５２）を含んで実装される。 
【００４０】
接着物質塗布部（２２０）は、複数の３次元構造物に例えば、はんだペーストまたは非導電性接着剤（ＮＣＰ）を塗布する。非導電性接着剤（ＮＣＰ）は一例として、カップリングエージェントとしてＮ−ｍｅｔｈｙｌ−３−ａｍｉｎｏ  ｐｒｏｐｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ、接着性向上剤としてポリエステルアクリレート（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ  ａｃｙｌａｔｅ）を含んで実装される。
【００４１】
接着物質塗布部（２２０）は、ワーキングテーブル（２５１）に装着された複数の３次元構造物にはんだペーストまたは非導電性接着剤（ＮＣＰ）を塗布するディスペンサー（２２３）とディスペンサー（２２３）をトレイの移送方向と垂直方向およびワーキングテーブル（２５１）に対して上下に移送する第１移送部（２２２）と第１移送部（２２２）を支える第１ガントリー（２２１）を含んで実装される。
【００４２】
接着物質塗布部（２２０）は、複数の３次元構造物とディスペンサーの配置状態とはんだペーストまたは非導電性接着剤（ＮＣＰ）の塗布状態を検出する第１モニタリング部を含んで実装される。第１モニタリング部は、ＣＣＤカメラと映像を撮るキャプチャボード（ｃａｐｔｕｒｅ  ｂｏａｒｄ）と画像処理ボードと画像処理ボードから入力された映像と基準映像を比較して塗布状態が異常か正常かを判断する制御部を含むことができる。
【００４３】
電子部品素子取付部（２３０）は、複数の３次元構造物のはんだペーストまたは非導電性接着剤（ＮＣＰ）が塗布された部分に電子部品素子を取り付ける。電子部品素子は半導体チップ、ＩＣ、ＬＥＤ素子、抵抗器、コンデンサー、インダクタ、トランス、またはリレーの内、少なくとも一つを含んでいる。
【００４４】
電子部品素子取付部（２３０）は、複数の３次元構造物のはんだペーストまたは非導電性接着剤（ＮＣＰ）が塗布された部分にトレイ（２１１）から電子部品素子をピックアップして取り付ける素子接着剤（２３３）と素子接着剤（２３３）をトレイの移送方向と垂直方向およびワーキングテーブル（２５１）に対し、上下に移送する第２移送部（２３２）と第２移送部（２３２）を支える第２ガントリ（２３１）を含んで実装される。
【００４５】
電子部品素子取付部（２３０）は、複数の３次元構造物と電子部品素子の配置状態と電子部品素子の取付状態を検出する第２モニタリング部を含んで実装される。第２モニタリング部は、ＣＣＤカメラと映像を撮るキャプチャボード（ｃａｐｔｕｒｅ  ｂｏａｒｄ）と画像処理ボードと画像処理ボードから入力された映像と基準映像を比較して配置状態と電子部品素子の取付状態が異常か正常かを判断する制御部を含むことができる。
【００４６】
レーザーボンディング部（２４０）は、複数の３次元構造物に取り付けた電子部品素子に面光源またはライン形のレーザービームを照射してボンディングする。一例として、レーザーボンディング部（２４０）は、レーザービーム照射部（２４３）と、レーザービーム照射部（２４３）の移送方向と垂直方向およびワーキングテーブル（２５１）対して上下に移送する第３移送部（２４２）と、第３移送部（２４２）を支える第３ガントリー（２４１）を含んで実装される。
【００４７】
レーザービーム照射部（２４３）は、複数の３次元構造物に取り付けた電子部品素子にレーザービームを照射するレーザー発振器と、レーザー発振器から出力されるガウス型のレーザー光を均一化したエネルギーを有する面光源に変換するビーム成形部と光学系を含んで実装される。 
【００４８】
ビーム成形部は、均質化された長方形のビームを形成する光ガイド部で実装される。光ガイド部は光ファイバと０.２ｍｍ以上、０.５ｍｍ以下の距離を有するように設置され、長さは１.０ｍ以上、１.５ｍ以下で実装される。光ガイド部の長さを１.０ｍ未満にすると、光ガイド部の内部から乱反射された後、出力されるレーザー光の光均質度が落ち、被付着物（Ｐ）の照射領域の温度分布を均一に保つことができない。一方、光ガイド部の長さを１.５ｍ以上にすると、レーザー光の光均質度は非常によくなるが、光均質化モジュールの全体の長さが長くなり、製造コストが上昇し、光均質化モジュールの保管と移送に不便を生じる。
【００４９】
光ガイド部と光ファイバーの間にはレーザービームを均一にするための、どのような光学レンズも必要としない。光ファイバーの開口数（ＮＡ）は、０.２以上０.３以下で実装される。これに応じて光ファイバーから出射されるレーザービームは、光ガイド部の内部にすべて入射される。
【００５０】
光ガイド部レーザー光が通過する媒質として高透過率を有する母材を用いて断面が長方形の直方体で形成され、レーザー光が通過する光軸と横側面に全反射コーティング膜が形成され、前記光軸と垂直な上部面と下部面に無反射コーティング膜が形成される。これに応じて光ガイド部を通過したレーザービームが外部に損失されることを防げる。
【００５１】
光学系は、一例として光ガイド部を経て出された、発散された均質化した長方形ビームを集光する集光レンズと集光された均質化した長方形ビームを一定の作業距離まで維持しながら、発散させる発散レンズで実装される。集光レンズと発散レンズの曲率半径の組み合わせにより、均質化した長方形ビームのサイズと作業距離を調節できる。
【００５２】
レーザーボンディング部（２４０）は、複数の３次元構造物とレーザーボンディング部の配置状態とボンディング状態を検出する第３モニタリング部を含んで実装される。第３モニタリング部は、ＣＣＤカメラと映像を撮るキャプチャボード（ｃａｐｔｕｒｅ  ｂｏａｒｄ）と画像処理ボードと画像処理ボードから入力された映像と基準映像を比較して配置状態とボンディング状態が異常か正常かを判断する制御部を含むことができる。
【００５３】
レーザーボンディング部（２４０）は、一例として、複数の３次元構造物が装着されたワーキングテーブル（２５１）が移送されるにつれ、３次元構造物の形態に応じてレーザーの照射強度と照射領域を調節するように実装される。これに応じて基板の形が３次元的または不規則な場合でも、ボンディング部位別に均質化したレーザービームを照射し、レーザービームの各照射領域を容易に調節してボンディングすることができる。
【００５４】
図３は、規則的な形を有する３次元構造物のレーザーボンディング装置の動作を説明するための例示図であり、図４は、規則的な形を有する３次元構造物のレーザーボンディング装置により３次元構造物に電子部品素子がボンディングされるプロセスを説明するための例示図である。
【００５５】
まず、図３を参照して説明すると、規則的な形を有する３次元構造物のレーザーボンディング装置は、複数の３次元構造物（１１０）を支える第１、第２ワーキングテーブル（２５１,２６１）と複数の３次元構造物（１１０）が装着された第１、第２ワーキングテーブル（２５１,２６１）を移送する第１、第２ワーキングテーブル移送部（２５２,２６２）を含んで実装される。ワーキングテーブルとワーキングテーブル移送部の設置台数は顧客が要求する生産量に応じて増設できる。
【００５６】
複数の電子部品素子が搭載されるトレイ（２１１）を一方向に移送するトレイ移送部（２１２）は、図３に図示したとおり、第１、第２ワーキングテーブル移送部（２５２,２６２）と別途に設置できる。トレイ（２１１）は、トレイ移送部（２１２）に積載して移送され、使用済みの場合は外部に排出される。
【００５７】
第１、第２ワーキングテーブル（２５１,２６１）は、第１、第２ワーキングテーブル移送部（２５２,２６２）によって移送され、第１ガントリー（２２１）を通過する。第１ガントリー（２２１）には、複数の３次元構造物（１１０）にはんだペーストまたは非導電性接着剤（ＮＣＰ）を塗布するディスペンサー（２２３）とディスペンサー（２２３）をトレイに移送する方向と垂直方向およびワーキングテーブル（２５１）に対して上下に移送する第１移送部（２２２）が設置される。第１ガントリー（２２１）には、複数の３次元構造物（１１０）とディスペンサー（２２３）の配置状態とはんだペーストまたは非導電性接着剤（ＮＣＰ）塗布状態を検出するビジョンモジュールが設置される。
【００５８】
複数の３次元構造物（１１０）にはんだペーストまたは非導電性接着剤（ＮＣＰ）が塗布されると、第１、第２ワーキングテーブル（２５１,２６１）は、第１、第２ワーキングテーブル移送部（２５２、２６２）によって移送され、第２ガントリ（２３１）を通過する。第２ガントリ（２３１）には、複数の３次元構造物（１１０）のはんだペーストまたは非導電性接着剤（ＮＣＰ）が塗布された部分にトレイ（２１１）から電子部品素子をピックアップして取り付ける素子接着剤（２３３）と素子接着剤（２３３）をトレイの移送方向と垂直方向およびワーキングテーブル（２５１）に対して上下に移送する第２移送部（２３２）が設置される。第２ガントリ（２３１）には、複数の３次元構造物（１１０）と素子接着剤（２３３）の配置状態と電子部品素子の取付状態を検出するビジョンモジュールが設置される。
【００５９】
複数の３次元構造物（１１０）に電子部品素子が取り付けられると、第１、第２ワーキングテーブル（２５１,２６１）は、第１、第２ワーキングテーブル移送部（２５２,２６２）によって移送され、第３ガントリー（２４１）を通過する。第３ガントリー（２４１）には、複数の３次元構造物（１１０）に取り付けた電子部品素子にレーザービームを照射するレーザービーム照射部（２４３）と、レーザービーム照射部（２４３）をトレイの移送方向と垂直方向およびワーキングテーブル（２５１）に対して上下に移送する第３移送部（２４２）と、が設置される。第３ガントリー（２４１）には、複数の３次元構造物（１０）とレーザービーム照射部（２４３）の配置状態とボンディング状態を検出するビジョンモジュールが設置される。
【００６０】
図４を参照すると、ワーキングテーブル（２５１）に装着してワーキングテーブル移送部によって移送される複数の３次元構造物（１１０）には、順次にディスペンサー（２２３）によってはんだペーストまたは非導電性接着剤（ＮＣＰ）（３０）が塗布され、素子接着剤（２３３）によってはんだペーストまたは非導電性接着剤（ＮＣＰ）（３０）に電子部品素子（４０）が取り付けられ、レーザービーム照射部（２４３）によって電子部品素子（４０）がボンディングされる。
【００６１】
これまで図３と図４は、規則的な形を有する３次元構造物を提供する３次元構造物の提供部用いて電子部品素子をレーザーボンディングする装置とそれによるボンディングプロセスを説明した。
【００６２】
以下、図５を参照して不規則な形を有する３次元構造物を提供する３次元構造物の提供部の構造を説明する。
【００６３】
図５に図示したとおり、３次元構造物の提供部は、不規則な形を有する複数の３次元構造物（１２０）が装着する装着部（５１１）、装着部（５１１）に接続される駆動シャフト（５１２）、駆動シャフト（５１２）と接続される駆動ベルト（５１３）、駆動ベルト（５１３）を回転させる第１モーター（５２１）、駆動シャフト（５１２）に結合される結合部（５１４）、結合部（５１４）が上下に回転可能に結合される支持部（５１５）、および結合部（５１４）と接続されて結合部（５１４）を上下に回転させる第２モータ（５２２）を含む。 
【００６４】
図５に図示されてなかったが、本発明による３次元構造物レーザーボンディング装置は、不規則な形を有する３次元構造物にはんだペーストまたは非導電性接着剤（ＮＣＰ）と電子部品素子とレーザービームを照射するため第１モーター（５２１）と第２モーター（５２２）を駆動する作業プロファイルを保存する保存部と作業プロファイルに応じて第１モーター（５２１）と第２モータ（５２２）を駆動するモーター駆動部を含んで実装される。
【００６５】
図３と図４による３次元構造物のレーザーボンディング装置から行われるレーザーボンディング方法は、図６に図示したとおり、大きくロード段階、塗布段階、ピックアップおよび取り付け段階、ボンディング段階、アンロード段階を含んで実装される。
【００６６】
ロード段階はワーキングテーブルに被付着物として複数の３次元構造物を装着する段階を含む（Ｓ６１１）。塗布段階は複数の３次元構造物が装着されたワーキングテーブルをワーキングテーブル移送部によって移送する段階（Ｓ６１２）と複数の３次元構造物にはんだペーストまたは非導電性接着剤（ＮＣＰ）を塗布する段階を含む（Ｓ６１３）。一例としてワーキングテーブルの移送距離と移送速度と移送位置は３次元構造物のレーザーボンディング装置の保存部にあらかじめ設定し、保存される。ただし、正確に設定された移送位置にワーキングテーブルが移送されたかをチェックしてずれた位置を補正するためのビジョンモジュールを含むモニタリング部を設ける。段階（Ｓ６１３）の後には、モニタリング部を通じてはんだペーストまたは非導電性接着剤（ＮＣＰ）の塗布状態を検出して塗布状態が異常か正常かを判断する段階を含む。 
【００６７】
ピックアップおよび取り付け段階は複数の３次元構造物にはんだペーストまたは非導電性接着剤（ＮＣＰ）が塗布されたワーキングテーブルをワーキングテーブル移送によって移送する段階（Ｓ６１４）とはんだペーストまたは非導電性接着剤（ＮＣＰ）にトレイから電子部品素子をピックアップして取り付ける段階を含む（Ｓ６１５）。一例として、ワーキングテーブルの移送距離と移送速度と移送位置は、３次元構造物のレーザーボンディング装置の保存部にあらかじめ設定して保存される。ただし、正確に設定された移送位置にワーキングテーブルが移送されたかをチェックして、ずれた位置を補正するためにビジョンモジュールを含むモニタリング部が設けられる。段階（Ｓ６１５）の後には、モニタリング部を通じて電子部品素子の取付状態を検出して電子部品素子の取付状態が異常か正常かを判断する段階を含む。
【００６８】
ボンディング段階は、複数の３次元構造物（１１０）に電子部品素子が取り付けられたワーキングテーブルをワーキングテーブル移送部によって移送する段階（Ｓ６１６）と電子部品素子にレーザービームを照射してボンディングする段階を含む（Ｓ６１７）。一例としてワーキングテーブルの移送距離と移送速度と移送位置は、３次元構造物のレーザーボンディング装置の保存部にあらかじめ設定して保存される。ただし、正確に設定された移送位置にワーキングテーブルが移送されたかをチェックして、ずれた位置を補正するためビジョンモジュールを含んだモニタリング部を設ける。段階（Ｓ６１７）の後には、モニタリング部を通じてボンディング状態を検出してボンディング状態が異常か正常かを判断する段階を含む。
【００６９】
アンロード段階は複数の３次元構造物に順次にはんだペーストまたは非導電性接着剤（ＮＣＰ）が塗布され、塗布されたはんだペーストまたは非導電性接着剤（ＮＣＰ）に電子部品素子が取り付けられ、レーザーボンディングが完了すると、ワーキングテーブルから複数の３次元構造物を排出する（Ｓ６１８）。
【００７０】
前述した本発明の説明は、本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者は本発明の技術思想や本質的な特徴を変更せずに、他の具体的な形で簡単に変形が可能であることが理解できる。したがって以上で記述した実施例は、すべての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解しなければならない。例えば、単一型で記載されている各構成要素は、分散されて実施することも可能であり、同様に分散されて説明されている構成要素も結合された形で実装される。
【符号の説明】
【００７１】
３０： はんだペーストまたは非導電性接着剤（ＮＣＰ）
４０： 電子部品素子 
１１０：３次元構造物
２００：３次元構造物のレーザーボンディング装置 
２１０： 電子部品素子提供部 
２１１： トレイ 
２１２： トレイ移送部 
２１１： トレイ 
２１２： トレイ移送部 
２２０： 接着物質塗布部 
２２１： 第１ガントリー 
２２２： 第１移送部 
２２３： ディスペンサー 
２３０： 電子部品素子取付部 
２３１： 第２ガントリ 
２３２： 第２移送部 
２３３： 素子接着剤 
２４０： レーザーボンディング部 
２４１： 第３ガントリ 
２４２： 第３移送部 
２４３： レーザービーム照射部 
２５１： 第１ワーキングテーブル 
２５２： 第１ワーキングテーブル移送部 
２６１： 第２ワーキングテーブル 
２６２： 第２ワーキングテーブル移送部 
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本明細書による技術は、レーザーボンディング装置において利用可能である。
【図１】
0006483865.tif 000002
【図２】
0006483865.tif 000003
【図３】
0006483865.tif 000004
【図４】
0006483865.tif 000005
【図５】
0006483865.tif 000006
【図６】
0006483865.tif 000007