KR100453970B1 - 윈도우 구조의 제조 방법 및 이 윈도우 구조를 고정하기위한 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광소자용 패키지에 장착되는 윈도우 구조의 제조 방법 및 이 윈도우 구조를 고정하기 위한 장치에 관한 것으로, 광소자 패키지의 윈도우로 사용할 디스크 상부면의 중앙부분에 마스크 페이스트을 프린팅하고 건조시키는 제 1 단계와; 상기 마스크 페이스트가 건조된 후에, 상기 디스크의 상부면에 금속을 증착하는 제 2 단계와; 상기 마스크 페이스트의 상부에 증착된 금속과 마스크 페이스를 제거시켜 상기 디스크의 상부에 상기 금속으로 둘러쌓인 요홈을 형성하는 제 3 단계로 구성함으로써, 고가인 포토레지스트를 사용하지 않아 제조 경비를 줄일 수 있고, 사진식각 공정을 수행하질 않아서, 제조 공정을 단순화할 수 있고, 미세 크기의 복수 디스크들을 이탈없이 스크린 프린팅을 수행할 수 있는 효과가 발생한다.
Description
본 발명은 광소자용 패키지에 장착되는 윈도우 구조의 제조 방법 및 이 윈도우 구조를 고정하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고가인 포토레지스트를 사용하지 않아 제조 경비를 줄일 수 있고, 사진식각 공정을 수행하질 않아서, 제조 공정을 단순화할 수 있고, 미세 크기의 복수 디스크들을 이탈 없이 스크린 프린팅을 수행할 수 있는 광소자용 패키지에 장착되는 윈도우 구조의 제조 방법 및 이 윈도우 구조를 고정하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 광소자는 갈륨비소(GaAs)와 같은 광을 발산하는 칩이 베이스 메탈에 부착되고, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 베이스 메탈의 양측면에는 기판(3)이 위치되고, 상기 기판(3)은 리드(4)들과 전기적으로 접속된 메탈 패턴이 형성되어 있고, 상기 칩의 칩 패드와 상기 기판의 메탈 패턴은 와이어 본딩 또는플립칩(Flip chip)본딩으로 전기적으로 접속되고, 외부 환경으로부터 보호하기 위한 패키지 바디(1)가 상기 칩, 전기적으로 접속된 부분과 기판의 일측들을 감싸며 장착되어 패키징 되어 있다.
상기 패키지 바디(1)에는 광신호의 전달을 위한 윈도우 및 이에 준하는 구조 또는 렌즈(도 1의 '2'번호)가 패키지의 외벽에 부착되어 광신호의 입력 또는 출력에 이용되게 된다.
상기 윈도우 구조 또는 렌즈는 일반적으로 단결정 또는 유리로 이루어져 얇은 디스크 또는 굴곡이 있는 형태를 가지며, 유리 실링(Glass sealing) 또는 브래이징(Brazing)을 통해 패키지 바디에 형성된 개구 주위의 외벽에 밀착시켜 부착시키게 된다.
여기서, 유리 실링의 경우, 윈도우 구조와 패키지 바디에 형성된 개구 주위외벽의 사이에 유리 분말을 성형한 것을 끼워 넣은 뒤, 고온에서 유리를 녹여 윈도우 구조와 외벽에 밀착되어 접착되는 것이다.
이에 반하여, 브래이징은 합금 조성의 메탈 충진제(filler)를 윈도우 구조와 패키지 바디에 형성된 개구 주위 외벽의 사이에 삽입시킨 후, 고온 가열을 통해 메탈이 녹았다가 다시 응고되면서 접착이 이루어진다.
이러한, 유리 실링보다는 브래이징을 이용한 것이 보다 우수한 접착력 및 밀폐성을 가지고 있는 것으로 알려져 있어, 고 신뢰성의 밀폐구조에 이용하고 있다.
유리 실링의 경우, 윈도우 구조나 렌즈에 메탈라이징을 할 필요가 없으나, 브래징의 경우, 메탈 패턴이 윈도우 구조 표면에 형성되어 있지 않으면, 충진 메탈이 녹더라도 윈도우 구조 표면에 웨팅(Wetting)이 되지 않기 때문에 접착이 이루어지지 않게 된다.
따라서, 윈도우 구조 표면에 금속 성분으로 된 박막 또는 후막 패턴을 브래징 이전에 부착시키는 공정이 선행되어야 한다. 그리고, 이 패턴은 윈도우 구조 전체가 아닌 접착이 이루어지는 윈도우 구조의 테두리에만 증착하게 된다.
후막을 이용하는 경우, 일반적으로 Mo/Mn 페이스트를 스크린 프린팅 방법에 의해 윈도우 표면에 프린트 한 후, 1200℃ 이상의 환원성 분위기에서 소성함으로써, 금속 성분만을 윈도우 표면에 남기게 한다.
그 뒤에 충진 메탈과 같은 성분 또는 웨팅이 잘 일어나는 금속성분(예, Ni, Au)등을 도금방식 등으로 증착하여 브래이징에 이용하게 된다. 박막의 경우는 Cr/Pt/Au 등으로 여러층을 이베퍼레이팅 또는 스퍼터 등 박막 증착법을 이용하여 윈도우 표면에 증착하게 된다.
후막 패터닝 방법은 원하는 패턴의 종류에 맞게 스크린 마스크만 제작하여 프린팅할 수 있으므로, 상당히 용이한 방법으로 볼 수 있다.
하지만, 후막법이므로 생성된 패턴의 표면 거칠기가 박막법에 비해 상당히 떨어지는 단점을 가지고 있다.
그러므로, 고 신뢰도를 요구하는 경우, 박막법에 의해 윈도우 표면을 메탈라이징하고 있다.
하지만, 박막법에 의해 메탈라이제이션하는 경우, 원하는 패턴으로 증착하기 위해서는, 도 2a 내지 2f에 도시된 바와 같이, 일반적인 반도체 공정에서 사용되는사진식각 공정을 이용한 리프트 오프(lift-off) 공정이다.
먼저, 도 2a에서 도시된 것처럼, 윈도우로 사용할 사파이어와 같은 디스크(10)를 준비하고, 이 디스크(10)의 상부에 포토레지스트(11)를 도포한다.(도 2b)
그런 다음, 상기 포토레지스트(11)의 상부에 마스크(12)를 위치시키고, 이 마스크(12)를 통하여, 광을 조사시킨다.(도 2c)
상기 광이 조사되지 않은 포토레지스트(11)를 식각처리하면, 상기 포토레지스트(11)의 측면이 제거된 형태가 된다.(도 2d)
상기 포토레지스트(11)가 제거된 상기 디스크(10)의 상부에 금속(14)을 증착시킨다. 도 3e는 상기 마스크 페이스트(61)의 상부에 증착된 금속이 제거된 상태를 도시하고 있다.
그런 다음, 상기 증착된 금속(14)을 제외하고, 포토레지스트(11)를 제거하면, 상기 디스크(10)의 상부에는 금속(14)으로 둘러쌓인 요홈(15)이 형성된다.(도 2f)
이렇게 완성된 디스크(10)의 금속(14)을 도 1의 번호 '2'와 같이, 광소자 패키지의 외벽에 부착하여 광소자에서 조사되는 광이 외부로 전달된다.
이와 같은 종래의 방법을 사용하면, 수 mm 수준의 작은 디스크 형태에 사진식공정을 위한 포토레지스트 코팅, 마스크 정렬 및 현상용 치구들을 각각 제작해야 하며, 더불어 제조 공정이 복잡하며, 높은 가격의 포토마스크를 이용해야 하는 부담이 있다.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 고가인 포토레지스트를 사용하지 않아 제조 경비를 줄일 수 있고, 사진식각 공정을 수행하질 않아서, 제조 공정을 단순화할 수 있는 광소자용 패키지에 장착되는 윈도우 구조의 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 광소자 패키지의 윈도우로 사용할 미세 크기의 복수 디스크들을 이탈없이 스크린 프린팅을 수행할 수 있는 윈도우 구조를 고정하기 위한 장치를 제공하는 데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 광소자 패키지의 윈도우로 사용할 디스크 상부면의 중앙부분에 마스크 페이스트을 프린팅하고 건조시키는 제 1 단계와;
상기 마스크 페이스트가 건조된 후에, 상기 디스크의 상부면에 금속을 증착하는 제 2 단계와;
상기 마스크 페이스트의 상부에 증착된 금속과 마스크 페이스를 제거시켜 상기 디스크의 상부에 상기 금속으로 둘러쌓인 요홈을 형성하는 제 3 단계로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 광소자용 패키지에 장착되는 윈도우 구조의 제조 방법이 제공된다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 광소자 패키지의 윈도우로 사용할 복수의 디스크들을 흡착하는 복수의 흡입공들이형성되어 있는 윈도우 홀더와;
상기 윈도우 홀더를 안착시키고, 상기 복수의 디스크들을 흡착시키며, 증착되는 금속을 마스킹할 수 있는 마스크 페이스트를 스크린 프린팅하기 위한 스크린 마스크를 장착할 수 있는 윈도우 홀더 장착 지그로 구성된 것을 특징으로 하는 및 이 윈도우 구조를 고정하기 위한 장치가 제공된다.
도 1은 일반적인 광소자용 패키지를 도시한 도면이다.
도 2a 내지 2f는 종래의 사진식각 공정을 이용한 광소자용 패키지에 장착되는 윈도우 구조의 제조 공정 순서도이다.
도 3a 내지 3d는 본 발명에 따른 광소자용 패키지에 장착되는 윈도우 구조의 제조 공정 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 증착되는 금속을 마스킹할 수 있는 페이스트를 스크린 프린팅하기 위한 스크린 마스크의 상면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 광소자용 패키지에 장착되는 윈도우 구조를 고정하기 위한 장치를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 윈도우 홀더와 윈도우 홀더 장착 지그가 체결된 상태를 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
30 : 스크린 마스크 31 : 개구
32,33,34,35 : 정렬구 40 : 윈도우 홀더 장착 지그
41 : 안착부 42 : 흡입구
43,44,45,46 : 대응 정렬구 47 : 지지부
50 : 윈도우 홀더 51 : 흡입구
60, 80 : 디스크 61 : 마스크 페이스트
62 : 금속 63 : 요홈
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 3a 내지 3d는 본 발명에 따른 광소자용 패키지에 장착되는 윈도우 구조를 제조하는 공정도를 도시한 도면으로써, 광소자 패키지의 윈도우로 사용할 사파이어와 같은 디스크(60)를 준비하고(도 3a), 이 디스크(60)의 상부면 중앙부분에 마스크 페이스트(61)를 프린팅한다. 그런 후, 프린팅된 마스크 페이스트(61)를 건조시킨다.(도 3b)
여기서 상기 마스크 페이스트(61)의 점도는 2000cps ~ 300,000cps 인 것이 바람직하다.
상기 마스크 페이스트(61)가 건조된 후에, 상기 마스크 페이스트(61)가 프린팅되지 않은 디스크(60)의 상부면에 금속(62)을 증착한다. 도 3c는 상기 마스크 페이스트(61)의 상부에 증착된 금속이 제거된 상태를 도시하고 있다.
상기 금속(62)은 Ni, Au, Cr, Pt와 Ta 중 선택한 어느 하나를 사용하는 것이바람직하다.
더불어서, 상기 금속의 증착으로, 상기 마스크 페이스트가 프린팅되지 않은 상기 디스크의 상부면에는 Cr/Pt/Au의 층을 형성하는 것이 바람직하다.
그런 다음, 상기 마스크 페이스트(61)를 제거하면, 상기 디스크(60)의 상부에는 금속(62)으로 둘러쌓인 요홈(63)이 형성된다.(도 3d)
따라서, 본 발명은 고가인 포토레지스트를 사용하지 않아 제조 경비를 줄일 수 있고, 사진식각 공정을 수행하질 않아서, 제조 공정을 단순화할 수 있는 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 증착되는 금속을 마스킹할 수 있는 페이스트를 스크린 프린팅하기 위한 스크린 마스크의 상면도로써, 스크린 마스크(30)에는 일정한 간격의 개구(31)들이 형성되어 있다. 이 개구(31)들의 하부에 윈도우로 사용할 디스크가 대응하도록 장착되어, 상기 디스크에 금속 증착용 마스크 페이스트를 스크린 프린팅한다.
또한, 이 마스크(31)에는 후술되는 윈도우 홀더 장착 지그와 정렬(Align)하기 위한정렬구(32,33,34,35)들이 형성되어 있다.
도 5는 본 발명에 따른 광소자용 패키지에 장착되는 윈도우 구조를 고정하기 위한 장치를 도시한 도면으로써, 윈도우로 사용할 복수의 디스크들을 흡착하는 복수의 흡입공(51)들이 형성되어 있는 윈도우 홀더(50)와; 상기 윈도우 홀더(50)를 안착시키고, 상기 복수의 디스크들을 흡착시키며, 도 4에 도시된 스크린 마스크를 장착하여 스크린 프린팅할 수 있는 윈도우 홀더 장착 지그(40)로 구성되어 있다.
여기서, 상기 복수의 흡입공(51)들은 상부는 디스크를 올려놓을 디스크 안착부(52)가 있고, 이 디스크 안착부의 직경보다 작은 중앙 통로가 있으며, 상기 중앙 통로와 이어진 하부는 진공흡입을 원활히 하도록 상기 중앙 통로보다 큰 직경을 갖는 형상으로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 윈도우 홀더 장착 지그(40)는 상기 마스크 페이스트를 스크린 프린팅하기 위한 스크린 마스크를 올려놓는 지지부(47)와, 상기 지지부(47)에 형성되어, 상기 스크린 마스크의 정렬구들과 대응되어 정확히 정렬할 수 있는 대응 정렬구들(43,44,45,46)과, 상기 지지부(47)의 내측에 요홈형상으로 형성되어 상기 윈도우 홀더(50)를 안착시키는 안착부(41)와, 상기 안착부(41)의 중앙에 형성되어, 상기 윈도우 홀더(50)의 복수 흡입공(51)들을 통하여 진공으로 상기 디스크들을 흡착시킬 수 있는 흡입구(42)로 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 광소자용 패키지에 장착되는 윈도우 구조를 고정하기 위한 장치는 도 6에 도시된 바와 같이, 윈도우 홀더 장착 지그(40)의 안착부(41)에 상기 윈도우 홀더(50)를 장착한 다음, 상기 복수의 흡입공(51)들의 상부에 윈도우로 사용할 복수의 디스크들을 대응되도록 올려놓고, 상기 복수의 흡입공(51)을 통하여 진공으로 수 mm정도의 미세 크기의 상기 복수의 디스크들을 상기 윈도우 홀더(50)에서 이탈되지 못하도록 흡착한다.
그런 다음, 상기 지지부(47)의 상부에 도 4에 도시된, 증착되는 금속을 마스킹할 수 있는 마스크 페이스트를 스크린 프린팅하기 위한 스크린 마스크(30)를 상기 스크린 마스크(30)의 정렬구들(32,33,34,35)과 상기 윈도우 홀더 장착 지그(40)의 대응 정렬구들(43,44,45,46)을 일치하도록 올려놓고 체결하여, 상기 복수의 디스크(80)들의 상부에 마스크 페이스트를 스크린 프린팅할 수 있는 것이다.
또한, 상기 스크린 프린팅된 마스크 페이스트가 건조된 후에, 상기 디스크(80)들을 포함하여 상기 윈도우 홀더(50)를 금속 증착기로 이송하여 증착할 수 도 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 고가인 포토레지스트를 사용하지 않아 제조 경비를 줄일 수 있고, 사진식각 공정을 수행하질 않아서, 제조 공정을 단순화할 수 있고, 미세 크기의 복수 디스크들을 이탈없이 스크린 프린팅을 수행할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
Claims (8)
- 광소자 패키지의 윈도우로 사용할 디스크 상부면의 중앙부분에 마스크 페이스트를 프린팅하고 건조시키는 제 1 단계와;상기 마스크 페이스트가 건조된 후에, 상기 디스크의 상부면에 금속을 증착하는 제 2 단계와;상기 마스크 페이스트의 상부에 증착된 금속과 마스크 페이스트를 제거시켜 상기 디스크의 상부에 상기 금속으로 둘러쌓인 요홈을 형성하는 제 3 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 윈도우 구조의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 마스크 페이스트의 점도는 2000cps ~ 300,000cps 인 것을 특징으로 하는 윈도우 구조의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 단계의 금속 증착은 Cr/Pt/Au의 층을 형성하는 것을 특징으로 하는 윈도우 구조의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 단계에 증착되는 금속은,Ni, Au, Cr, Pt와 Ta 중 선택한 어느 하나인 것을 특징으로 하는 윈도우 구조의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항의 어느 한 항에 있어서,상기 디스크는,사파이어인 것을 특징으로 하는 윈도우 구조의 제조 방법.
- 광소자 패키지의 윈도우로 사용할 복수의 디스크들을 흡착하는 복수의 흡입공들이 형성되어 있는 윈도우 홀더와;상기 윈도우 홀더를 안착시키고, 상기 복수의 디스크들을 흡착시키며, 증착되는 금속을 마스킹할 수 있는 마스크 페이스트를 스크린 프린팅하기 위한 스크린 마스크를 장착할 수 있는 윈도우 홀더 장착 지그로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 윈도우 구조를 고정하기 위한 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 윈도우 홀더 장착 지그는,상기 마스크 페이스트를 스크린 프린팅하기 위한 스크린 마스크를 올려놓는 지지부와;상기 지지부의 내측에 요홈형상으로 형성되어 상기 윈도우 홀더를 안착시키는 안착부와;상기 안착부의 중앙에 형성되어, 상기 윈도우 홀더의 복수 흡입공을 통하여 진공으로 상기 디스크들을 흡착시킬 수 있는 흡입구로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 윈도우 구조를 고정하기 위한 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 복수의 흡입공들은,상부는 디스크를 올려놓을 디스크 안착부가 있고, 이 디스크 안착부의 직경보다 작은 중앙 통로가 있으며, 상기 중앙 통로와 이어진 하부는 진공흡입을 원활히 하도록 상기 중앙 통로보다 큰 직경을 갖는 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 윈도우 구조를 고정하기 위한 장치.
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Patent Citations (3)
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| JPS60113951A (ja) * | 1983-11-25 | 1985-06-20 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
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