KR100864472B1 - 광학 모듈의 제조 방법 및 제조 장치 - Google Patents

광학 모듈의 제조 방법 및 제조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광학 모듈의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이며, 광학 모듈을 소형화하면서도 원하는 성능과 높은 신뢰성을 갖는 광학 모듈을 제조 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.
기판면에 복수의 단자 패드 및 복수의 착지 패드를 구비하는 기판에 대하여, 단자 패드에 땜납 재료를 도포하고, 착지 패드를 이용하여 광학 소자 패키지의 상면이 상기 기판면과 거의 평행하게 되도록, 그리고 광학 소자 패키지의 저면과 기판면 사이에 간격이 형성되도록, 복수의 단자와 평탄한 상면을 갖는 광학 소자 패키지를 기판상에 탑재하는 탑재 단계와, 광학 소자 패키지의 탑재와 동시에 단자 패드를 예비 가열하고, 땜납 재료를 용융시킨 후에 경화시켜 단자 패드와 이에 대응하는 광학 소자 패키지의 단자를 전기적으로 접속시키도록 구성한다.

Description

광학 모듈의 제조 방법 및 제조 장치{METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING AN OPTICAL MODULE}
도 1은 광학 모듈을 도시하는 평면도.
도 2는 광학 모듈을 도시하는 저면도.
도 3은 광학 모듈을 도시하는 측면도.
도 4는 광학 소자 패키지가 부착되기 이전의, 광학 모듈의 기판의 상태를 도시하는 평면도.
도 5는 광학 소자 패키지를 도시하는 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 광학 모듈 제조 장치의 일 실시예를 도시하는 정면도.
도 7은 광학 모듈 제조 장치의 일 실시예를 도시하는 측면도.
도 8은 광학 소자 패키지 공급부, 가열 헤드부 및 하부 히터부를 도시하는 사시도.
도 9는 냉각부와 함께 위치 결정 헤드 기구를 도시하는 사시도.
도 10은 위치 결정 헤드 기구를 도시하는 도면.
도 11은 위치 결정 헤드 기구를 도시하는 사시도.
도 12는 헤드 클리닝부를 도시하는 사시도.
도 13은 헤드 클리닝부를 도시하는 측면도.
도 14는 본 발명에 따른 광학 모듈 제조 방법의 일 실시예를 설명하는 순서도.
도 15는 아암 표면 재료에 대하여 본 발명자들이 행한 실험 결과를 나타내는 표.
도 16은 아암의 클리닝 효과에 대하여 본 발명자들이 행한 실험 결과를 나타내는 선도.
도 17은 광학 모듈 제조 장치의 제어 시스템을 도시하는 블록선도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 광학 모듈
11: 기판
13: 착지 패드
14: 단자 패드
15: 광학 소자 패키지
50: 광학 모듈 제조 장치
57: 온도 제어부
58: 서보 컨트롤러
60: 광학 소자 패키지 공급부
61: 가열 헤드부
71: 헤드 클리닝부
81: 하부 히터부
91: 제어부
본 발명은 광학 모듈의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이며, 특히 수광 소자(受光 素子) 등의 광학 소자를 포함하는 광학 모듈의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
광학 모듈은 차량 탑재용, 경비 시스템용 카메라 등을 비롯하여 다양한 용도로 이용되고 있다. 광학 모듈은 기판과, 이 기판상에 설치된 광학 소자를 구비한다. 상기 광학 소자는 예컨대 CCD 또는 CMOS 소자이다.
광학 모듈의 신뢰성을 저하시키지 않으면서, 광학 모듈을 소형화하고자 하는 요구가 있다. 이 때문에 광학 소자는 기판에 대하여 그 위치가 정확하게 결정되어야 하고, 기판상의 다른 부분과 광학 소자와의 전기적 접속은 시간의 경과 또는 외부로부터의 충격에 관계없이 쉽게 열화되지 않아야 한다.
종래에는, 수작업으로 광학 소자의 단자를 이에 대응하는 기판상의 단자에 납땜함으로써 광학 소자를 기판상에 탑재하였다.
그러나, 광학 소자를 기판상에 탑재할 때, 기판면에 대하여 광학 소자의 위치를 3차원적으로 정확하게 결정하기는 어렵다. 광학 소자가 기판면에 대해 평행인 상태로 탑재되지 않으면, 광학 소자의 광축이 기판면에 대한 수직선으로부터 기울 어지므로 광학 소자의 성능이 저하된다.
광학 소자가 기판면에 대하여 수평인 상태가 되도록 하기 위해, 광학 소자의 저면이 직접 기판면과 접하도록 광학 소자를 기판상에 탑재할 수도 있다. 그러나, 광학 소자의 단자를 이에 대응하는 기판상의 단자에 납땜하면 땜납에 균열이 쉽게 발생하여 광학 모듈의 신뢰성을 저하시킨다. 통상적으로, 기판과 광학 소자에 이용되는 재료의 열팽창 계수가 다르고, 광학 소자와 기판이 직접 접촉되어 있으면 열팽창 계수의 차이에 의해 발생하는 응력을 광학 소자와 기판 사이에서 흡수할 수 없기 때문에, 온도 변화가 발생하면 시간이 경과함에 따라 전술한 땜납의 균열이 발생한다. 또한, 광학 소자와 기판이 직접 접촉되어 있으면 광학 소자와 기판 사이에서 외부로부터의 충격을 흡수할 수 없기 때문에, 전술한 땜납의 균열은 외부로부터 광학 모듈에 충격이 가해진 경우에도 발생한다.
또한, 수작업으로 광학 소자의 단자를 이에 대응하는 기판상의 단자에 납땜하는 경우, 각 단자에 공급되는 땜납의 양을 균일하게 제어하기가 어렵고, 광학 모듈을 소형화하는 경우, 단자의 간격이 매우 좁아지기 때문에 특히 어렵다. 이에 따라 광학 모듈의 신뢰성을 균일하게 제어하기가 어렵다. 또한, 수작업에 의한 납땜으로는 광학 모듈을 효율적으로, 그리고 저렴한 가격으로 제조하기가 어렵다.
표면 실장 기판에 크림상의 땜납을 공급하는 땜납 공급 장치는, 예컨대 특허 문헌 1에 제안되어 있다. 면실장 부품 제거의 작업성을 개선하기 위한 프린트 배선 기판은, 예컨대 특허 문헌 2에 제안되어 있다. 전자 부품과 기판을 평행하게 실장하는 실장 장치는, 예컨대 특허 문헌 3에 제안되어 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평1-4095호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 평9-55565호 공보
[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 제2006-66418호 공보
종래에는, 광학 모듈을 소형화하면서도 원하는 성능과 높은 신뢰성을 갖는 광학 모듈을 제조하는 것이 어렵다는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 광학 모듈을 소형화하면서도 원하는 성능과 높은 신뢰성을 갖는 광학 모듈을 제조할 수 있는 광학 모듈의 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 과제는, 기판면에 복수의 단자 패드 및 복수의 착지 패드를 포함하는 기판에 대하여, 상기 단자 패드에 땜납 재료를 도포하는 도포 단계와, 상기 착지 패드를 이용하여 광학 소자 패키지의 상면이 상기 기판면과 거의 평행하게 되도록, 그리고 상기 광학 소자 패키지의 저면과 상기 기판면 사이에 간격이 형성되도록, 복수의 단자와 평탄한 상면을 갖는 광학 소자 패키지를 상기 기판상에 탑재하는 탑재 단계와, 상기 탑재 단계와 동시에 상기 단자 패드를 예비 가열하는 예비 가열 단계와, 상기 땜납 재료를 용융시킨 후에 경화시켜 상기 단자 패드와 이에 대응하는 상기 광학 소자 패키지의 단자를 전기적으로 접속시키는 납땜 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 방법에 의해 달성될 수 있다.
상기 과제는, 기판면에 복수의 단자 패드 및 복수의 착지 패드를 포함한 기 판이 세팅되는 이동 가능한 스테이지 유닛과, 상기 스테이지 유닛이 도포 위치로 이동되면 상기 단자 패드에 땜납 재료를 도포하는 도포 장치와, 상기 스테이지 유닛이 탑재 위치로 이동되면 상기 착지 패드를 이용하여 광학 소자 패키지의 상면이 상기 기판면과 거의 평행하게 되도록, 그리고 상기 광학 소자 패키지의 저면과 상기 기판면 사이에 간격이 형성되도록, 복수의 단자와 평탄한 상면을 갖는 광학 소자 패키지를 상기 기판상에 탑재하는 탑재 장치와, 상기 광학 소자 패키지를 상기 기판상에 탑재함과 동시에 상기 단자 패드를 예비 가열하는 예비 가열 수단과, 상기 땜납 재료를 용융시킨 후에 경화시켜 상기 단자 패드와 이에 대응하는 상기 광학 소자 패키지의 단자를 전기적으로 접속시키는 납땜 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 장치에 의해 달성될 수 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 광학 모듈의 제조 방법 및 제조 장치의 각 실시예를 도면과 함께 설명한다.
[실시예]
우선, 본 발명에 따른 광학 모듈의 제조 방법 및 제조 장치를 이용하여 제조되는 광학 모듈에 대해, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 도 1은 광학 모듈을 도시하는 평면도, 도 2는 광학 모듈을 도시하는 저면도, 도 3은 광학 모듈을 도시하는 측면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 광학 모듈(1)은 상면(또는 기판면)(1lA) 및 저면(11B)으로 이루어지는 기판(11)을 구비하며, 각종 소자가 기판(11)의 상면(11A)과 저면(11B)에 설치되어 있다. 위치 결정용 구멍(12)은 기판(11)을 관통하고, 광학 모듈(1)의 제조시에 기판(11)을 제조 장치에 세팅할 때와, 광학 모듈(1)을 원하는 위치에 탑재할 때에 이용된다. 기판(11)은, 예컨대 FR-4 또는 FR-5로 만들어진다.
기판(11)의 상면(11A)에 설치된 각종 소자는 착지 패드(13), 단자 패드(14) 및 광학 소자 패키지(15)를 포함한다. 광학 소자 패키지(15)는 CCD 또는 CMOS 소자와 같은 수광 소자를 포함한다. 기판(11)의 저면(11B)에 설치된 각종 소자는 디지털 시그널 프로세서(DSP) 패키지(21) 및 커넥터(22)를 포함한다. DSP 패키지(21)는 광학 소자 패키지(15)에 입력되는 신호 및 광학 소자 패키지(15)로부터 출력되는 신호를 처리한다. DSP 패키지(21)는 기판(11)을 사이에 두고 대략 광학 소자 패키지(15)의 아래에 배치되어 있다. 커넥터(22)는 광학 모듈(1)을 커넥터(도시 생략) 또는 케이블(도시 생략)을 통해 외부 장치(도시 생략)에 접속시키기 위해 설치되어 있다. 기판(11)의 상면(11A) 및 저면(11B)에 설치되는 다른 소자로는 인덕터, 콘덴서 및 저항 등이 포함될 수도 있다.
후술하는 바와 같이, 광학 소자 패키지(15)와 기판면(11A) 사이의 간격(또는 틈)은 광학 소자 패키지(15)가 기판면(11A)에 탑재될 때에 착지 패드(13)에 의해 결정된다. 상기 간격은 단자 패드(14)와 이에 대응하는 광학 소자 패키지(15)의 단자(152) 사이의 양호한 전기적 접속을 실현하기 위해 최소 150 ㎛ 로 설정되고, 예컨대 150 ㎛ 내지 200 ㎛ 의 범위로 설정 가능하다. 광학 소자 패키지(15)와 기판면(11A) 사이의 간격은 접착제(도시 생략)로 채워질 수도 있다. 착지 패드(13)의 두께는 바람직하게는 상기 간격의 약 2/3로 설정된다. 상기 간격이 전술한 바와 같 이 150 ㎛ 인 경우, 착지 패드(13)의 두께는 바람직하게는 약 100 ㎛로 설정된다.
도 4는 광학 모듈(1)의 기판(11)에 광학 소자 패키지(15)가 탑재되기 전의 상태를 도시하는 평면도이며, 도 5는 광학 소자 패키지(15)를 도시하는 사시도이다.
착지 패드(13)는 적절한 재료를 이용하여 소정의 두께를 가지면서 그 상면이 평면이 되도록 공지된 방법에 의해 기판면(11A)상에 형성된다. 단자 패드(14)는 Cu 와 같은 적절한 도전성 재료를 이용하여 공지된 방법에 의해 기판면(11A)상에 형성된다. 적절한 땜납 재료로 이루어지는 소정의 땜납 패턴은, 납땜 공정 동안에 땜납 재료에 의한 전기적 접속이 용이하도록 단자 패드(14)를 포함하는 기판면(11A)상에 인쇄되어 있다. 착지 패드(13)와 단자 패드(14)가 동일한 도전성 재료로 이루어지는 경우에는, 착지 패드(13)와 단자 패드(14)를 기판면(11A)에 동시에 형성 가능하다. 이 경우, 도전성 재료로 이루어지는 층 위에 레지스트층을 더 형성하여 착지 패드(13)를 형성할 수도 있다. 광학 소자 패키지(15)가 기판(11)의 기판면(11A)에 탑재되어 있는 상태에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 착지 패드(13)가 노출되고 단자 패드(14)가 일부 노출된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 광학 소자 패키지(15)는 단자(152)가 마련된 오목부(151)를 구비하는 세라믹 패키지(150)와, 세라믹 패키지(150) 위에 설치되어 세라믹 패키지(150) 내의 수광 소자를 보호하는 보호층(153)으로 이루어진다. 보호층(153)은 유리로 이루어지고, 그 상면은 광학 소자 패키지(15)의 광축과 거의 수직인 평면이다. 광학 소자 패키지(15)가 기판면(11A)에 탑재되어 있는 상태에서, 광학 소자 패키지(15)의 광축은 기판면(11A)과 거의 수직이다.
광학 소자 패키지(15)의 형상은, 도 1의 평면도에서는 직사각형이다. 예컨대, 직사각형 광학 소자 패키지(15)의 크기는 평면도상에서 8.4 mm×8.4 mm이며, 총 14개의 단자(152)가 1 mm의 피치로 배치되어 있다. 기판면(11A)상의 단자 패드(14)는 예컨대 0.6 mm의 피치로 배치되어 있다. 기판면(11A)상의 착지 패드(13)는 직사각형 광학 소자 패키지(15)의 대향하는 변을 따라 평면도상 광학 소자 패키지(15)의 외측에 설치되어 있다. 기판면(11A)상의 단자 패드(14) 및 이에 대응하는 광학 소자 패키지(15)의 단자(152) 각각은 최소한 직사각형 광학 소자 패키지(15)의 한 변을 따라 설치되고, 도 1과 도 4의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 단자 패드(14)는 평면도상 광학 소자 패키지(15)의 내부까지 연장되어 있다. 도시된 예에서는 단자 패드(14) 및 단자(152) 각각이 직사각형 광학 소자 패키지(15)의 대향하는 변을 따라 배치되어 있다. 또한, 착지 패드(13)는 직사각형 광학 소자 패키지(15)의 대향하는 변으로서, 단자 패드(14) 및 단자(152)가 배치되어 있는 대향하는 변 이외의 다른 변을 따라 배치되어 있다.
단자 패드(14)는 도 3에 도시된 바와 같이, 인쇄된 땜납 재료(이하, 프린트 땜납 재료라고 함)와 후속 공정에서 공급되는 땜납 재료를 포함하는 납땜부(31)에 의해 대응하는 단자(152)와 전기적으로 접속된다. 설명의 편의상, 도 5는 한 쌍의 단자 패드(14) 및 이에 대응하는 단자(152)를 전기적으로 접속시키는 납땜부(31)만을 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 납땜부(31)는 인접하는 단자(152)와의 사이에서 단락이 발생하지 않도록 단자(152)가 마련되어 있는 오목부(151) 내부까지 연장된다.
기판(11)에는 광학 소자 패키지(15)의 위치를 피한 위치에 2개 이상의 위치 결정용 구멍(12)이 마련되어 있다. 도시한 예에서는 2개의 위치 결정용 구멍(12)이 대략 기판면(11A)상의 가운데 부분에 배치된 직사각형 광학 소자 패키지(15)의 대각선상의 위치에 마련되어 있다.
각 단자 패드(14)에서 노출되어 있는 길이는 납땜부(31)를 이용하여 각 단자 패드(14)를 이에 대응하는 광학 소자 패키지(15)의 단자(152)와 전기적으로 접속시키는 데 필요한 최소 길이보다 길다. 프린트 땜납 재료가 마련되어 있는 각 단자 패드(14)의 길이는 상기 최소 길이 이하이다. 각 단자 패드(14)에서 노출되어 있는 길이는 상기 최소 길이보다 적어도 0.5 mm 만큼 길고, 그 상한은 기판면(11A)상에서 사용 가능한 영역에 따라 적절하게 결정 가능하다. 상기 최소 길이보다 긴 단자 패드(14) 부분에 해당하는 단자(152)의 가열부는 단자 패드(14)와 이에 대응하는 광학 소자 패키지(15)의 단자(152)를 납땜부(31)를 이용하여 전기적으로 접속할 때에 프린트 땜납 재료 및 후속 공정에서 공급되는 땜납 재료가 빠르면서도 안정적으로 용융되도록 가열 프로브를 접촉시켜 단자 패드(14)를 예비 가열하는 데 이용된다.
단자 패드(14)는, 적어도 상기 최소 길이 부분이 소정의 프린트 땜납 패턴으로 예비코팅되어 있기 때문에, 후속하는 땜납 재료가 도포될 때, 상기 프린트 땜납 재료에 의해 열전도가 향상되며, 전술한 땜납 재료들이 용융되어 단자 패드(14)와 이에 대응하는 광학 소자 패키지(15)의 단자(152)를 전기적으로 접속시키는 납땜 부(31)를 형성한다. 여기서는 설명의 편의상, 프린트 땜납 재료 및 후속 공정에서 공급되는 땜납 재료가 모두 빠르면서도 안정적으로 용융되는 Sn3Ag0 .5Cu인 것으로 한다.
프린트 땜납 재료 및 후속 공정에서 공급되는 땜납 재료는 동일한 땜납 재료이더라도 서로 다른 조성을 가질 수 있다. 또한, 프린트 땜납 재료 및 후속 공정에서 공급되는 땜납 재료는 서로 다른 땜납 재료일 수도 있다. 프린트 땜납 재료는 비교적 경질의 재료일 수도 있으며, 후속 공정에서 공급되는 땜납 재료는 디스펜서 등으로부터 공급되기 때문에 비교적 연질의 재료이고, 프린트 땜납 재료에 비하면 용융시에도 거의 일정한 점도를 갖는 것이 바람직하다.
전술한 예에서는, 기판(11) 및 광학 소자 패키지(15)[즉, 세라믹 패키지(150)]가 서로 다른 열팽창 계수를 갖는 재료로 이루어지고, 기판(11) 및 납땜부(31)는 거의 동일한 열팽창 계수를 갖는 재료로 이루어진다. 바람직하게는 기판(11)은 XY 방향으로 17 ppm/℃ 내지 18 ppm/℃, Z 방향으로 33 ppm/℃의 선팽창율을 갖는 FR-5로 이루어지며, 납땜부(31)는 21 ppm/℃ 내지 23 ppm/℃의 선팽창율을 갖는 Sn3Ag0 .5Cu로 이루어진다. 세라믹 패키지(150)는 XYZ 방향으로 7 ppm/℃ 내지 8 ppm/℃의 선팽창율을 갖는다. XY 방향은 기판면(11A)과 평행한 평면상에서 서로 직교하는 방향이며, Z 방향은 기판면(11A)에 수직인 방향이다.
착지 패드(13)는 반도체 장치의 제조 공정 등에서 이용되는 공지된 방법으로 형성 가능하기 때문에 착지 패드(13)의 상면의 평탄도 및 착지 패드(13)의 두께는 매우 정밀하게 제어할 수 있다. 또한, 광학 소자 패키지(15)의 상면의 평탄도[즉, 보호층(153)의 상면의 평탄도]는 광학 소자 패키지(15)의 제조자에 의해 보장되어 있다. 따라서 착지 패드(13) 및 광학 소자 패키지(15)의 상면을 이용하여, 기판면(11A)에 대한 광학 소자 패키지(15)의 평행 상태와, 광학 소자 패키지(15)와 기판면(11A) 사이의 간격을 후술하는 바와 같이 매우 정밀하게 제어함으로써, 광학 소자 패키지(15)가 기판면(11A)에 탑재된 상태에서 광학 소자 패키지(15)의 광축이 기판면(11A)과 거의 수직이 되도록 하여 광학 모듈(1)의 원하는 성능을 보장할 수 있다. 또한, 광학 소자 패키지(15)와 기판면(11A) 사이의 간격을 정확하게 제어하여 기판(11) 및 광학 소자 패키지(15)를 구성하는 재료의 열팽창율 차이에 의해 발생하는 응력이 상기 간격에 의해 흡수되도록 할 수 있다.
또한, 상기 최소 길이보다 긴 단자 패드(14) 부분에 해당하는 가열부는, 납땜부(31)를 이용하여 단자 패드(14)와 이에 대응하는 광학 소자 패키지(15)의 단자(152)를 전기적으로 접속시킬 때, 프린트 땜납 재료 및 후속 공정에서 공급되는 땜납 재료를 용융시키기 위해 가열 프로브를 접촉시켜 단자 패드(14)를 예비 가열하는 데 이용되기 때문에, 프린트 땜납 재료 및 후속 공정에서 공급되는 땜납 재료를 빠르면서도 안정적으로 용융시킬 수 있고, 각 접속부에 공급되는 땜납 재료의 양을 정확하게 제어할 수 있으며, 그 결과 광학 모듈(1)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 단자 패드(14)는 적어도 상기 최소 길이 부분이, 후속 공정에서 땜납 재료가 공급된 후에 상기 프린트 땜납 재료와 후속 공정에서 공급된 땜납 재료가 용융되어 단자 패드(14)와 이에 대응하는 단자(152)를 전기적으로 접속시키는 납땜부(31)를 형성할 때 열전도를 촉진하는 기능을 갖는 소정의 프린트 땜납 패턴으로 예비코팅되어 있기 때문에, 프린트 땜납 재료 및 후속 공정에서 공급되는 땜납 재료를 빠르면서도 안정적으로 용융시킬 수 있으며, 각 접속부에 공급되는 땜납 재료의 양을 정확히 제어하는 것이 가능해지고, 그 결과 광학 모듈(1)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 단자(152)와 이에 대응하는 단자 패드(14)를 확실하게 접속시키기 위해 후속 공정에서 적정량을 넘는 다량의 땜납 재료를 공급할 필요가 없기 때문에, 과도한 양의 땜납 재료가 공급되는 경우에 발생하는 단자(152)와 인접하는 단자 패드(14) 사이의 단락을 방지하는 것이 가능해진다. 한편, 단자(152)와 인접하는 단자 패드(14) 사이의 단락을 방지하기 위해 후속 공정에서 소량의 땜납 재료를 공급하는 경우 후속 공정에서 공급되는 땜납 재료의 양이 적정량을 밑돌게 되어 전기적 접속부의 신뢰도가 저하되며, 특히 광학 소자 패키지(15)와 기판면(11A) 사이에 간격이 마련되는 경우에는 신뢰도가 저하된다. 그러나 전술한 예에서는 단자 패드(14)를 예비 가열하는 동시에, 단자 패드(14)에 프린트 땜납 재료를 이용한 예비코팅을 실시하고 있기 때문에 단자(152)와 이에 대응하는 단자 패드(14)의 전기적 접속을 확실하게 하면서, 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
물론, 직사각형 광학 소자 패키지(15)의 크기, 착지 패드(13)의 개수, 단자(152)[및 단자 패드(14)]의 개수는, 전술한 것에 한정되지 않는다. 또한, 착지 패드(13)의 형상은 도 1 및 도 4에 도시된 대략적인 직사각형으로 한정되지 않는 다. 또한, 단자(152) 및 단자 패드(14)는 단지 직사각형 광학 소자 패키지(15)의 한 변만을 따라 설치할 수도 있다. DSP 패키지(21) 및 커넥터(22)를 저면(11B)에 설치하는 것, 즉 기판면(11A)과는 반대쪽에 설치하는 것은 필수적인 것이 아니며, DSP 패키지(21) 및 커넥터(22) 중 적어도 하나를 기판면(11A)에 설치할 수도 있다. 그러나 기판(11)상의 한정된 영역을 효율적으로 이용한다고 하는 관점에서는 광학 소자 패키지(15)와 DSP 패키지(21)를 기판(11)의 반대쪽에 설치하는 것이 바람직하다.
다음에, 본 발명에 따른 광학 모듈의 제조 방법 및 제조 장치의 일 실시예를 도 6 내지 도 17을 참조하여 설명한다. 여기서는 설명의 편의상, 전술한 광학 모듈(1)을 제조하는 것으로 한다.
도 6은 본 발명에 따른 광학 모듈 제조 장치의 일 실시예를 도시하는 정면도이며, 도 7은 광학 모듈 제조 장치의 일 실시예를 도시하는 측면도이다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 광학 모듈 제조 장치(50)는 X방향 구동축(51), X방향 구동축(51)을 따라 이동 가능한 스테이지 유닛(52), 제1 및 제2 Y방향 구동축(53), 제1 및 제2 Z방향 구동축(54), 제1 Y방향 구동축(53)을 따라 Y방향으로 이동 가능하고 제1 Z방향 구동축(54)을 따라 Z방향으로 이동 가능한 도포 장치(55), 제2 Y방향 구동축(53)을 따라 Y방향으로 이동 가능하고 제2 Z방향 구동축(54)을 따라 Z방향으로 이동 가능한 탑재 장치(56), 온도 제어부(57), 서보 컨트롤러(58), 시작 버튼 등의 조작 버튼을 포함하는 조작부(59), 광학 소자 패키지 공급부(60), 가열 헤드부(61), 클리닝부(71), 하부 히터부(81) 및 제어부(91)를 구비한다.
온도 제어부(57)는 광학 모듈 제조 장치(50)의 각 부분의 온도를 제어한다. 서보 컨트롤러(58)는 스테이지 유닛(52)의 X방향 이동을 제어하는 동시에, 도포 장치(55) 및 탑재 장치(56)의 Y방향 이동을 제어한다. 제어부(91)는 도포 장치(55) 및 탑재 장치(56)의 Z방향 이동의 제어를 비롯하여 광학 모듈 제조 장치(50) 전체의 동작을 제어한다. 본 실시예에서 온도 제어부(57) 및 서보 컨트롤러(58)는 제어부(91)의 제어 하에서 제어를 행한다.
소정의 프린트 땜납 패턴(프린트 땜납 재료)이 예비코팅되어 있고, 또한 도 4에 도시된 바와 같이 광학 소자 패키지(15)는 아직 탑재되어 있지 않은 상태의 기판(11)을 위치 결정용 구멍(12)을 이용하여 스테이지 유닛(52)에 세팅한다. 상기 기판(11)에 대하여, 도포 장치(55)는 디스펜서를 이용하여 후속 납땜 공정에서 프린트 땜납 재료와 함께 용융되는 땜납 재료(또는 후속 납땜 공정에서 공급되는 땜납 재료에 상당하는 땜납 페이스트)를 단자 패드(14)상에 공급하고 도포한다. 후속 납땜 공정에서는 가열 헤드부(61)를 이용하여 땜납 재료를 용융시키고, 납땜부(31)를 이용하여 단자 패드(14)를 이에 대응하는 광학 소자 패키지(15)의 단자(152)에 전기적으로 접속시킨다. 단자 패드(14)상의 프린트 땜납 재료 위로 땜납 재료를 공급하는 단계는 도포 장치(55)를 서보 컨트롤러(58)의 제어 하에서 Y방향으로 이동시키는 동시에 제어부(91)의 제어 하에서 Z방향으로 이동시키고, 스테이지 유닛(52)을 서보 컨트롤러(58)의 제어 하에서 X방향으로 이동시킴으로써 행해진다.
다음에, 스테이지 유닛(52)은 서보 컨트롤러(58)의 제어 하에서 가열 헤드부(61)의 위치까지 X방향으로 이동된다. 탑재 장치(56)는 서보 컨트롤러(58)의 제 어 하에서 Y방향으로 이동되는 동시에 제어부(91)의 제어 하에서 Z방향으로 이동되어 흡인 헤드(101)에 의해 광학 소자 패키지 공급부(60)에 공급되는 광학 소자 패키지(15)를 흡인력으로 유지하고, 위치 결정용 구멍(12)을 이용하여 스테이지 유닛(52)에 세팅된 기판(11)상에 광학 소자 패키지(15)를 탑재한다.
도 8은 광학 소자 패키지 공급부(60), 가열 헤드부(61) 및 하부 히터부(81)를 도시하는 사시도이다. 도 9는 냉각부와 함께 위치 결정 헤드 기구를 도시하는 사시도이다. 도 10은 위치 결정 헤드 기구를 도시한 도면이며, 도 10a는 정면도이고, 도 10b는 측면도이다. 도 11은 위치 결정 헤드 기구를 도시하는 사시도이다.
하부 히터부(81)에 의해 기판(11)을 저면(11B)으로부터 가열하는 가열 단계, 그리고 탑재 장치(56)의 위치 결정 헤드 기구를 이용하여 기판(11)에 대해 광학 소자 패키지(15)의 위치를 결정하는 단계는 동시에 행해진다. 하부 히터부(81)는 온도 제어부(57)의 제어 하에서 스테이지 유닛(52)에 마련된 구멍을 통해 열풍을 소정 시간 동안 저면(11B)에 분사함으로써, 땜납 재료를 빠르면서도 안정적으로 용융시키기 위한 준비를 행한다. 또한, 가열 헤드부(61)의 가열 프로브(도시 생략)는 제어부(91)의 제어 하에서 단자 패드(14)의 가열부와 접촉하여 온도 제어부(57)의 제어 하에서 단자 패드(14)를 적절한 온도까지 예비 가열한다. 한편, 위치 결정 헤드 기구는 제어부(91)의 제어 하에서 흡인 헤드(101)의 레그(102)를 기판면(11A)상의 대응하는 착지 패드(13)까지 Z방향으로 하강시킨다. 이에 따라, 광학 소자 패키지(15)와 기판면(11A) 사이의 간격이 원하는 값으로 정확하게 제어되고, 광학 소자 패키지(15)는 기판면(11A)에 대하여 평행한 상태로 그 위치가 결정된다. 위치 결정 헤드 기구는 기판면(11A)에 광학 소자 패키지(15)의 상면을 카피(copy)하는 카피 기구(copying mechanism)를 구성한다. 하부 히터부(81) 및 가열 프로브 중 단지 하나만 마련될 수도 있다. 또한, 하부 히터부(81) 및/또는 가열 프로브는 예비 가열 수단을 형성한다.
이후, 가열 헤드부(61)의 한 쌍의 아암이 제어부(91)의 제어 하에서 Z방향으로 하강하면 납땜부(31)를 형성하는 땜납 재료와 접촉하고, 가열 헤드부(61)의 한 쌍의 아암이 온도 제어부(57)의 제어 하에서 원하는 온도까지 가열되면 땜납 재료가 용융되어 단자 패드(14)와 이에 대응하는 광학 소자 패키지(15)의 단자(152)를 전기적으로 접속시킨다. 가열 헤드부(61)의 한 쌍의 아암의 근방에는 온도 센서(도시 생략)가 설치되어 있고, 온도 제어부(57)는 상기 온도 센서가 출력하는 검출 신호에 응답하여 아암의 온도를 검출한다. 제어부(91)의 제어 하에서 가열 헤드부(61)의 아암을 Z방향으로 상승시켜 기판(11)으로부터 분리한 후, 온도 제어부(57)의 제어 하에서 도 9에 도시된 냉각부(103)를 통해 공기를 땜납 재료에 분사하여 용융된 땜납 재료를 경화시킴으로써 납땜부(31)를 형성한다. 가열 헤드부(61) 및 냉각부(103)는 납땜 수단을 형성한다.
또한, 가열 헤드부(61)의 아암의 단면 형상은 열을 효율적으로 땜납 재료에 전하는 형상인 것이 바람직하다. 본 실시예에서 아암은, 도 8에 있어서 XZ면과 평행한 면을 따라 절단한 단면의 면적이, 땜납 재료에 접하는 부분을 향해 감소하는 형상을 갖는다.
도 12는 헤드 클리닝부(71)를 도시하는 사시도이고, 도 13은 헤드 클리닝 부(71)를 도시하는 측면도이다. 헤드 클리닝부(71)는 제어부(91)의 제어 하에서 임의의 타이밍으로 가열 헤드부(61)를 클리닝하고, 가열 헤드부(61)에 부착된 잔류 플럭스를 제거함으로써 납땜부(31)의 가열 또는 용융의 안정성을 향상시킨다. 구체적으로, 헤드 클리닝부(71)는 도 13에 FL로 도시된 바와 같이 가열 헤드부(61)의 한 쌍의 아암의 저면과 접촉하여 Y방향으로 이동하는 복수의 블레이드를 가지며, 한 쌍의 아암의 저면에 부착된 잔류 플럭스를 긁어낸다.
도 14는 본 발명에 따른 광학 모듈 제조 방법의 일 실시예를 설명하는 순서도이다.
도 14에 있어서, 단계 S1에서는 기판(11)을 조작자에 의해 수작업으로, 또는 로봇(도시 생략)에 의해 자동적으로, 위치 결정용 구멍(12)을 이용하여 스테이지 유닛(52)상에 세팅하고, 제어부(91)는 기판(11)이 스테이지 유닛(52)상에 세팅된 것을 스테이지 유닛(52)에 설치된 기판 센서(도시 생략)로부터 출력되는 검출 신호에 응답하여 검출한다. 조작자가 조작부(59)의 시작 버튼을 누르면 단계 S2에서는 제어부(91)가 시작 버튼의 조작에 의해 발생되는 시작 신호에 응답하여 광학 모듈의 제조 프로세스를 시작한다. 단계 S3에서는, 스테이지 유닛(52)이 서보 컨트롤러(58)의 제어 하에서 도포 장치(55)의 작업 위치(즉, 도포 위치)까지 X방향으로 이동된다. 단계 S4에서, 도포 장치(55)는 제어부(91)의 제어 하에서 디스펜서로부터 땜납 재료(또는 후속 납땜 공정에서 공급되는 땜납 재료에 상당하는 땜납 페이스트)를 단자 패드(14)상에 공급하고 도포한다. 후술하는 바와 같이, 상기 땜납 재료는 가열 헤드부(61)를 이용한 후속 땜납 공정에서 프린트 땜납 재료와 함께 용융 되고, 단자 패드(14)와 이에 대응하는 광학 소자 패키지(15)의 단자(152)를 전기적으로 접속시키는 납땜부(31)를 형성한다.
단계 S4는 단계 S41 내지 단계 S47로 이루어진다. 단계 S41에서는 도포 장치(55)가 Z방향으로 하강되고, 단계 S42에서는 땜납 재료가 디스펜서로부터 단자 패드(14)상에 공급된다. 단계 S43에서는 스테이지 유닛(52)이 X방향으로 이동되며, 적어도 단자 패드(14)의 상기 최소 길이 부분을 땜납 재료로 도포한다. 단계 S44에서는 디스펜서로부터의 땜납 재료의 공급을 정지시킨다. 단계 S45에서는 도포 장치(55)를 Z방향으로 상승시키고, 단계 S46에서는 기판(11)상의 모든 단자 패드(14)에 땜납 재료가 도포되었는지의 여부를 판정한다. 단계 S46의 판정 결과가 YES이면, 공정은 단계 S5로 진행한다. 한편, 단계 S46의 판정 결과가 NO이면, 단계 S47에서 스테이지 유닛(52)이 X방향으로 이동되고, 및/또는 도포 장치(55)가 Y방향으로 이동되며, 다음 단자 패드(14)에 땜납 재료를 도포할 준비를 하고, 공정은 단계 S41로 복귀한다.
단계 S5에서는 스테이지 유닛(52)이 서보 컨트롤러(58)의 제어 하에서 탑재 장치(56)의 작업 위치(즉, 탑재 위치)까지 X방향으로 이동된다. 단계 S6에서는 광학 소자 패키지(15)가 조작자에 의해 수작업으로, 또는 로봇(도시 생략)에 의해 자동적으로 광학 소자 패키지 공급부(60)상에 세팅된다. 단계 S7에서 제어부(91)는 광학 소자 패키지(15)가 광학 소자 패키지 공급부(60)상에 세팅되었는지의 여부를 광학 소자 패키지 공급부(60)에 설치된 공급부 센서(도시 생략)로부터 출력되는 검출 신호에 응답하여 검출한다. 단계 S7의 판정 결과가 YES이면, 단계 S8에서는 탑 재 장치(56)가 서보 컨트롤러(58)의 제어 하에서 광학 소자 패키지 공급부(60)의 위쪽까지 Y방향으로 이동되고, 단계 S9에서는 탑재 장치(56)가 제어부(91)의 제어 하에서 Z방향으로 하강된다. 단계 S10에서는, 탑재 장치(56)의 흡인 헤드(101)가 제어부(91)의 제어 하에서 광학 소자 패키지 공급부(60)상에 세팅된 광학 소자 패키지(15)를 흡인력으로 유지하고, 단계 S11에서 제어부(91)는 광학 소자 패키지(15)가 흡인 헤드(101)에 의해 유지되었는지의 여부를 흡인 헤드(101)에 설치된 흡인 헤드 센서(도시 생략)로부터 출력되는 검출 신호에 응답하여 검출한다. 단계 S11의 판정 결과가 YES인 경우, 단계 S12에서는 탑재 장치(56)가 제어부(91)의 제어 하에서 Z방향으로 상승된다. 단계 S13에서는 탑재 장치(56)가 서보 컨트롤러(68)의 제어 하에서 스테이지 유닛(52)상의 기판(11)의 위쪽까지 Y방향으로 이동된다.
단계 S14 내지 단계 S20과, 단계 S21 내지 단계 S23은 동시에 행해진다. 단계 S21에서는 하부 히터부(81)가 제어부(91)의 제어 하에서 Z방향으로 상승되고, 또한 가열 헤드부(61)의 가열 프로브(도시 생략)는 제어부(91)의 제어 하에서 단자 패드(14)의 가열부와 접촉하며, 온도 제어부(57)의 제어 하에서 단자 패드(14)를 적절한 온도까지 예비 가열한다. 단계 S22에서는 하부 히터부(81)가 온도 제어부(57)의 제어 하에서 스테이지 유닛(52)에 마련된 구멍을 통해 열풍을 기판(11)의 저면(11B)에 소정 시간, 예컨대 10초 동안 분사함으로써, 단자 패드(14)상의 땜납 재료를 빠르면서도 안정적으로 용융시키기 위한 준비를 행한다. 단계 S23에서는, 상기 소정 시간이 경과하면 하부 히터부(81)가 온도 제어부(57)의 제어 하에서 열 풍의 공급을 정지하고, 제어부(91)의 제어 하에서 Z방향으로 하강된다. 또한 가열 헤드부(61)의 가열 프로브는 제어부(91)의 제어 하에서 단자 패드(14)로부터 분리된다.
한편, 단계 S14에서는 광학 소자 패키지(15)를 유지하고 있는 탑재 장치(56)가 제어부(91)의 제어 하에서 위치 결정용 구멍(12)을 이용하여 스테이지 유닛(52)상에 세팅되어 있는 기판(12)에 대하여 Z방향으로 하강된다. 단계 S15에서는 탑재 장치(56)의 위치 결정 헤드 기구는 제어부(91)의 제어 하에서 흡인 헤드(101)의 레그(102)를 기판면(11A)상의 대응하는 착지 패드(13)까지 Z방향으로 하강시켜 소정 시간, 예컨대 10초 동안 레그(102)를 착지 패드(13)에 대하여 아래쪽으로 압박한다. 또한, 단계 S16에서는 제어부(91)의 제어 하에서 가열 헤드부(61)의 한 쌍의 아암을 Z방향으로 땜납 재료와 접촉하는 위치까지 하강시키고, 온도 제어부(57)의 제어 하에서 가열 헤드부(61)의 한 쌍의 아암을 원하는 온도까지 가열함으로써 각 아암이 접촉하고 있는 땜납 재료를 용융시킨다. 바람직하게는, 땜납 재료와 접촉하기 이전까지 각 아암의 온도를 원하는 온도로 상승시킨다. 이에 따라, 광학 소자 패키지(15)는, 광학 소자 패키지(15)와 기판면(11A) 사이의 간격이 원하는 값으로 정확하게 제어되면서, 기판면(11A)에 대하여 평행한 상태로 위치가 결정되는 동시에, 단자 패드(14)와 이에 대응하는 광학 소자 패키지(15)의 단자(152)를 전기적으로 접속시키기 위한 땜납 재료가 용융된다. 단계 S17에서는 제어부(91)의 제어 하에서 가열 헤드부(61)의 한 쌍의 아암을 Z방향으로 상승시킨다. 단계 S18에서는 제어부(91) 또는 온도 제어부(57)의 제어 하에서 냉각부(103)를 통해 광학 모듈(1)의 땜납 재료에 소정 시간, 예컨대 4초 동안 공기를 분사하고, 용융된 땜납 재료를 경화시켜 납땜부(31)를 형성한다. 그 후, 단계 S19에서는 탑재 장치(56)가 제어부(91)의 제어 하에서 Z방향으로 상승된다. 단계 S20에서는 스테이지 유닛(52)이 서보 컨트롤러(58)의 제어 하에서 X방향으로 언로드 위치(unload position)까지 이동된다. 상기 언로드 위치에서는 완성된 광학 모듈(1)이 조작자에 의해 수작업으로, 또는 로봇(도시 생략)에 의해 자동적으로 스테이지 유닛(52)으로부터 이동된다.
본 발명자들이 행한 실험에 의하면, 전술한 바와 같은 크기이며 전술한 바와 같은 개수의 단자 패드(14)를 구비하는 광학 소자 패키지(15)가 탑재된 광학 모듈(1)의 경우, 광학 소자 패키지(15)는 기판면(11A)에 대하여 거의 평행 상태가 되는 것을 보장할 수 있고, 완전한 평행 상태에 대한 부착 오차는 ±50 ㎛ 정도이며 부착 오차는 효과적으로 억제되는 것이 확인되었다.
땜납 재료와 접촉하는 가열 헤드부(61)의 한 쌍의 아암 중 적어도 표면 부분은 SUS, Cu+Cr, G04+Cr 등으로 이루어진다. 도 15는, 아암 표면 재료에 대해 본 발명자들이 행한 실험 결과를 나타내는 표이다. 본 발명자들이 행한 실험에 의하면 도 15에 ○로 나타낸 바와 같이, 아암 온도를 약 300℃ 이상의 원하는 온도까지 비교적 짧은 시간(땜납 재료가 용융하기 시작하는 용융 시작 시간)에 상승시킨다는 관점에서는 아암 표면 재료가 Cu+Cr 또는 G04+Cr인 것이 바람직한 것으로 확인되었다. 그러나 헤드 클리닝부(71)의 블레이드에 의해 표면이 깍이더라도 아암의 내구성을 유지한다는 관점에서는 도 15에 ○로 나타낸 바와 같이, 아암의 표면 재료로 는 SUS 또는 G04+Cr인 것이 바람직한 것으로 확인되었다. 도 15에 있어서, ×는 그 재질이 용융 시작 시간 또는 내구성의 관점에서 아암 표면 재료로서 적합하지 않은 것을 나타낸다. 따라서 가열 헤드부(61)의 한 쌍의 아암 중 적어도 표면 부분에는 G04+Cr을 이용하는 것이 특히 바람직한 것으로 확인되었다.
또한, 도 16은 아암의 클리닝 효과에 대해 본 발명자들이 행한 실험 결과를 나타내는 선도이다. 본 발명자들이 행한 실험에 의하면, 가열 헤드부(61)의 한 쌍의 아암에 부착된 플럭스는 땜납 재료의 가열 및 용융을 반복함에 따라 서서히 땜납 용융 시간을 증가시키는 것으로 확인되었다. 또한 전술한 바와 같은 크기이며 전술한 바와 같은 개수의 단자 패드(14)를 구비하는 광학 소자 패키지(15)가 탑재된 50개의 광학 모듈(1)에 대하여 가열 헤드부(61)를 이용하여 땜납 용융 작업을 행한 경우, 즉 접합 횟수가 50회인 경우, 도 16에 도시된 바와 같이, 땜납 용융 시간이 약 1초에서부터 약 10초까지 증가하는 것도 알 수 있었다. 따라서 가열 헤드부(61)의 아암을 예컨대 50개의 광학 모듈(1)마다 수작업으로 클리닝함으로써, 도 16에 도시된 바와 같이, 땜납 재료 용융 시간을 효과적으로 단축시킬 수 있다는 것도 확인되었다. 또한 파선으로 도시된 바와 같이 자동적으로 정기적인 클리닝을 행함으로써, 도 16에 굵은 화살표로 도시된 바와 같이 땜납 재료 용융 시간이 예컨대 약 5초 이하가 되도록 땜납 재료 용융 시간을 효과적으로 단축시킬 수 있다는 것도 확인되었다.
도 17은 광학 모듈 제조 장치의 제어 시스템을 도시하는 블록선도이다. 도 17에 도시하는 제어 시스템은 서보 컨트롤러(58), 온도 제어부(57) 및 제어부(91) 를 구비한다. 제어부(91)에는, 상기 각종 센서로부터 출력되는 검출 신호가 입력된다. 제어부(91)는 도포 장치(55), 탑재 장치(56) 및 가열 헤드부(61)를 구동하여 Z방향으로 이동시키는 Z방향 구동부(603)를 제어하는 동시에, 광학 모듈 제조 장치(50)의 각 부분에 대하여 각종 제어를 행한다. 물론 Z방향 구동부(603)는 도포 장치(55), 탑재 장치(56) 및 가열 헤드부(61)를 구동하는 복수의 구동 수단으로 구성될 수도 있다.
서보 컨트롤러(58)는 제어부(91)의 제어 하에서 스테이지 유닛(52)을 구동하여 X방향으로 이동시키는 X방향 구동부(601)를 제어하는 동시에, 도포 장치(55) 및 탑재 장치(56)를 구동하여 Y방향으로 이동시키는 Y방향 구동부(602)를 제어한다. 온도 제어부(57)는 제어부(91)의 제어 하에서 하부 히터부(81), 냉각부(103), 가열 헤드부(61)의 가열 프로브 등의 제어를 행한다. 물론 Y방향 구동부(602)는 도포 장치(55) 및 탑재 장치(56)를 구동하는 복수의 구동 수단으로 구성될 수도 있다.
또한, 본 발명은 이하에 부기하는 발명도 포함하는 것이다.
(부기 1) 기판면에 복수의 단자 패드 및 복수의 착지 패드를 구비하는 기판에 대하여,
상기 단자 패드에 땜납 재료를 도포하는 도포 단계와,
상기 착지 패드를 이용하여 광학 소자 패키지의 상면이 상기 기판면과 대략 평행하게 되도록, 그리고 상기 광학 소자 패키지의 저면과 상기 기판면 사이에 간격이 형성되도록, 복수의 단자와 평탄한 상면을 갖는 광학 소자 패키지를 상기 기판상에 탑재하는 탑재 단계와,
상기 탑재 단계와 동시에, 상기 단자 패드를 예비 가열하는 예비 가열 단계와,
상기 땜납 재료를 용융시킨 후에 경화시켜 상기 단자 패드와 이에 대응하는 상기 광학 소자 패키지의 단자를 전기적으로 접속시키는 납땜 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 방법.
(부기 2) 상기 탑재 단계는, 위치 결정 헤드 기구에 의해 상기 광학 소자 패키지의 상면을 유지한 상태로 상기 위치 결정 헤드 기구의 레그로 상기 착지 패드를 압박함으로써 상기 간격을 결정하고,
상기 납땜 단계는, 상기 간격이 결정된 상태에서 가열 헤드부가 가열된 아암을 상기 땜납 재료와 접촉시켜 상기 땜납 재료를 용융시키는 것을 특징으로 하는 부기 1 기재의 광학 모듈 제조 방법.
(부기 3) 상기 예비 가열 단계는, 상기 기판면의 반대쪽에서 상기 기판을 예비 가열하는 것을 특징으로 하는 부기 1 또는 2 기재의 광학 모듈 제조 방법.
(부기 4) 상기 예비 가열 단계는, 가열 프로브를 상기 단자 패드의 상기 땜납 재료가 도포되어 있지 않은 부분과 접촉시켜 예비 가열하는 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 3 중 어느 하나에 기재한 광학 모듈 제조 방법.
(부기 5) 상기 단자 패드에는, 상기 도포 단계가 행해지기 전에 땜납 재료가 예비코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 4 중 어느 하나에 기재한 광학 모듈 제조 방법.
(부기 6) 상기 간격은 150 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 5 중 어느 하나에 기재한 광학 모듈 제조 방법.
(부기 7) 상기 광학 소자 패키지는 CCD 또는 CMOS 소자를 포함하고,
상기 탑재 단계는, 상기 광학 소자 패키지의 광축이 상기 기판면과 거의 수직이 되도록 상기 광학 소자 패키지를 상기 기판상에 탑재하는 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 6 중 어느 하나에 기재한 광학 모듈 제조 방법.
(부기 8) 상기 광학 소자 패키지의 형상은 평면도상 직사각형이며, 상기 착지 패드는 탑재되는 전술한 직사각형 광학 소자 패키지의 대향하는 변을 따라 상기 기판면상에 배치되고, 상기 단자 패드는 상기 광학 소자 패키지의 대응하는 변을 따라 상기 기판면상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 7 중 어느 하나에 기재한 광학 모듈 제조 방법.
(부기 9) 상기 기판을 관통하는 한 쌍의 위치 결정용 구멍을 이용하여 상기 기판을 스테이지 유닛상에 세팅하는 단계를 포함하고, 상기 위치 결정용 구멍은, 대략 상기 직사각형 광학 소자 패키지의 대각선상으로 상기 광학 소자 패키지를 피한 위치에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 8 기재의 광학 모듈 제조 방법.
(부기 10) 기판면에 복수의 단자 패드 및 복수의 착지 패드를 포함하는 기판이 세팅되는 이동 가능한 스테이지 유닛과,
상기 스테이지 유닛이 도포 위치로 이동되면, 상기 단자 패드에 땜납 재료를 도포하는 도포 장치와,
상기 스테이지 유닛이 탑재 위치로 이동되면, 상기 착지 패드를 이용하여 광학 소자 패키지의 상면이 상기 기판면과 거의 평행하게 되도록, 그리고 상기 광학 소자 패키지의 저면과 상기 기판면 사이에 간격이 형성되도록, 복수의 단자와 평탄한 상면을 갖는 광학 소자 패키지를 상기 기판상에 탑재하는 탑재 장치와,
상기 광학 소자 패키지를 상기 기판상에 탑재함과 동시에, 상기 단자 패드를 예비 가열하는 예비 가열 수단과,
상기 땜납 재료를 용융시킨 후에 경화시켜 상기 단자 패드와 이에 대응하는 상기 광학 소자 패키지의 단자를 전기적으로 접속시키는 납땜 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 장치.
(부기 11) 상기 탑재 장치는 위치 결정 헤드 기구를 포함하고, 상기 위치 결정 헤드 기구에 의해 상기 광학 소자 패키지의 상면을 유지한 상태에서 상기 위치 결정 헤드 기구의 레그로 상기 착지 패드를 압박함으로써 상기 간격을 결정하고,
상기 납땜 수단은 아암을 포함하며, 상기 간격이 결정된 상태에서 가열된 아암을 상기 땜납 재료와 접촉시켜 상기 땜납 재료를 용융시키는 것을 특징으로 하는 부기 10 기재의 광학 모듈 제조 장치.
(부기 12) 상기 예비 가열 수단은, 상기 기판면의 반대쪽에서 상기 기판을 예비 가열하는 하부 히터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부기 10 또는 11 기재의 광학 모듈 제조 장치.
(부기 13) 상기 예비 가열 수단은, 상기 단자 패드의 상기 땜납 재료가 도포되어 있지 않은 부분과 접촉하여 예비 가열하는 가열 프로브를 포함하는 것을 특징으로 하는 부기 10 내지 12 중 어느 하나에 기재한 광학 모듈 제조 장치.
(부기 14) 상기 도포 위치로 이동한 상기 스테이지 유닛에 세팅되어 있는 상 기 기판상의 상기 단자 패드에는 땜납 재료가 예비코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 10 내지 13 중 어느 하나에 기재한 광학 모듈 제조 장치.
(부기 15) 상기 간격은 150 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 부기 10 내지 14 중 어느 하나에 기재한 광학 모듈 제조 장치.
(부기 16) 상기 광학 소자 패키지는 CCD 또는 CMOS 소자를 포함하고,
상기 탑재 장치는, 상기 광학 소자 패키지의 광축이 상기 기판면과 거의 수직이 되도록 상기 광학 소자 패키지를 상기 기판상에 탑재하는 것을 특징으로 하는 부기 10 내지 15 중 어느 하나에 기재한 광학 모듈 제조 장치.
(부기 17) 상기 광학 소자 패키지의 형상은 평면도상 직사각형이며, 상기 착지 패드는 탑재되는 상기 직사각형 광학 소자 패키지의 대향하는 변을 따라 상기 기판면상에 배치되고, 상기 단자 패드는 상기 광학 소자 패키지의 대응하는 변을 따라 상기 기판면상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 10 내지 16 중 어느 하나에 기재한 광학 모듈 제조 장치.
(부기 18) 상기 기판은, 상기 기판을 관통하는 한 쌍의 위치 결정용 구멍을 이용하여 상기 스테이지 유닛상에 세팅되어 있고, 상기 위치 결정용 구멍은 대략 상기 직사각형 광학 소자 패키지의 대각선상으로 상기 광학 소자 패키지를 피한 위치에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 17 기재의 광학 모듈 제조 장치.
이상, 본 발명을 실시예를 이용하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범주 내에서 여러 가지의 변형 및 개선이 가능한 것은 물론이다.
본 발명에 따르면, 광학 모듈을 소형화하면서도 원하는 성능과 높은 신뢰성을 갖는 광학 모듈을 제조할 수 있는 광학 모듈의 제조 방법 및 제조 장치를 실현할 수 있다.

Claims (10)

  1. 기판면에 복수의 단자 패드 및 복수의 착지 패드를 구비하는 기판에 대하여, 상기 단자 패드에 땜납 재료를 도포하는 도포 단계와,
    상기 착지 패드를 이용하여 광학 소자 패키지의 상면이 상기 기판면과 평행하게 되도록, 그리고 상기 광학 소자 패키지의 저면과 상기 기판면 사이에 간격이 형성되도록, 복수의 단자와 평탄한 상면을 갖는 광학 소자 패키지를 상기 기판상에 탑재하는 탑재 단계와,
    상기 탑재 단계와 동시에, 상기 단자 패드를 예비 가열하는 예비 가열 단계와,
    상기 땜납 재료를 용융시킨 후에 경화시켜 상기 단자 패드와 이에 대응하는 상기 광학 소자 패키지의 단자를 전기적으로 접속시키는 납땜 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탑재 단계는 위치 결정 헤드 기구에 의해 상기 광학 소자 패키지의 상면을 유지한 상태에서 상기 위치 결정 헤드 기구의 레그로 상기 착지 패드를 압박함으로써 상기 간격을 결정하고,
    상기 납땜 단계는, 상기 간격이 결정된 상태에서, 가열 헤드부의 가열된 아암을 상기 땜납 재료와 접촉시켜 상기 땜납 재료를 용융시키는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단자 패드에는, 상기 도포 단계가 행해지기 전에 땜납 재료가 예비코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 간격은 150 ㎛ 내지 200 ㎛의 범위인 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광학 소자 패키지는 CCD 또는 CMOS 소자를 포함하고,
    상기 탑재 단계는, 상기 광학 소자 패키지의 광축이 상기 기판면과 수직이 되도록 상기 광학 소자 패키지를 상기 기판상에 탑재하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 방법.
  6. 기판면에 복수의 단자 패드 및 복수의 착지 패드를 포함하는 기판이 세팅되는 이동 가능한 스테이지 유닛과,
    상기 스테이지 유닛이 도포 위치로 이동되면, 상기 단자 패드에 땜납 재료를 도포하는 도포 장치와,
    상기 스테이지 유닛이 탑재 위치로 이동되면, 상기 착지 패드를 이용하여 광학 소자 패키지의 상면이 상기 기판면과 평행하게 되도록, 또한 상기 광학 소자 패키지의 저면과 상기 기판면 사이에 간격이 형성되도록, 복수의 단자와 평탄한 상면을 갖는 광학 소자 패키지를 상기 기판상에 탑재하는 탑재 장치와,
    상기 광학 소자 패키지를 상기 기판상에 탑재함과 동시에, 상기 단자 패드를 예비 가열하는 예비 가열 수단과,
    상기 땜납 재료를 용융시킨 후에 경화시켜 상기 단자 패드와 이에 대응하는 상기 광학 소자 패키지의 단자를 전기적으로 접속시키는 납땜 수단
    을 포함한 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 탑재 장치는 위치 결정 헤드 기구를 포함하고, 상기 위치 결정 헤드 기구에 의해 상기 광학 소자 패키지의 상면을 유지한 상태에서 상기 위치 결정 헤드 기구의 레그로 상기 착지 패드를 압박함으로써 상기 간격을 결정하며,
    상기 납땜 수단은 아암을 포함하고, 상기 간격이 결정된 상태에서 가열된 아암을 상기 땜납 재료와 접촉시켜 상기 땜납 재료를 용융시키는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 예비 가열 수단은, 상기 기판면의 반대쪽에서 상기 기판을 예비 가열하는 하부 히터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 장치.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 예비 가열 수단은, 상기 단자 패드의 상기 땜납 재료가 도포되어 있지 않은 부분과 접촉하여 예비 가열하는 가열 프로브를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 장치.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 광학 소자 패키지는 CCD 또는 CMOS 소자를 포함하고,
    상기 탑재 장치는, 상기 광학 소자 패키지의 광축이 상기 기판면과 수직이 되도록 상기 광학 소자 패키지를 상기 기판상에 탑재하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 장치.
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