KR101300575B1 - 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분기된 레이저 빔의 출력파워 편차를 동일하게 맞추는 동시에 가공 대상물에 대한 포컬 포인트를 정확하게 맞추어줄 수 있도록 한 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 장치 및 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 빔 익스팬더와 X,Y 스캐닝 미러 사이에 파워 조절용 필터를 설치하여, 레이저 소스로부터 조사된 레이저 빔이 빔 스프리터에서 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔으로 분할될 때, 레이저 빔의 출력 파워가 정확하게 절반으로 분할되지 않더라도, 파워 조절용 필터에 의하여 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔 간의 출력 파워를 동일한 수준으로 조절할 수 있고, 빔 익스팬더를 빔 사이즈를 조절할 수 있는 빔 사이즈 조절용 익스팬더로 채택하여, 마스터용 집광렌즈를 통과한 마스터 레이저 빔의 가공대상물에 대한 포컬 포인트와, 슬래이브용 집광렌즈를 통과한 슬래이브 레이저 빔의 가공대상물에 대한 포컬 포인트가 항상 동일하게 이루어질 수 있도록 한 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 장치 및 방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

반도체 패키지 제조용 레이저 가공 장치 및 방법{Laser optical system for semiconductor package}
본 발명은 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분기된 레이저 빔의 출력파워 편차를 동일하게 맞추는 동시에 가공 대상물에 대한 포컬 포인트를 정확하게 맞추어줄 수 있도록 한 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 장치 및 방법에 관한 것이다.
전자기기의 고집적화, 고성능화 등에 따라, 반도체 칩이 적층된 패키지, 반도체 패키지가 자체가 적층된 적층형 패키지 등이 제조되고 있으며, 적층형 반도체 패키지의 일례를 첨부한 도 7을 참조로 간략하게 살펴보면 다음과 같다.
하부패키지(200)는 기판(202)상에 칩(204)이 부착되고, 기판(202)의 전도성패턴과 칩(204)의 본딩패드가 도전성 와이어(206)로 연결되며, 칩(204)과 와이어(206)를 포함하는 기판(202)의 상면에 걸쳐 몰딩 컴파운드 수지(208)가 몰딩된 구조로 되어 있고, 그 밖에 도전성 와이어가 아닌 플립 칩 및 그 등가물에 의하여 기판과 칩이 도전 가능하게 연결된 구조로 되어 있으며, 특히 하부패키지(200) 위에 상부패키지(100)를 전기적 접속 가능하게 적층하기 위하여, 하부 패키지(200)의 몰딩 컴파운드 수지(208)에는 기판(202)의 전도성패턴(209)까지 관통되는 관통 몰드 비아(210, TMV: Through Mold Via)가 레이저 빔에 의하여 가공된다.
상기 관통 몰드 비아(210)는 레이저 빔에 의하여 가공된 레이저 홀(211)내에 전도성 충진재(212)가 충진된 것으로서, 전도성 충진재(212)의 하단은 인쇄회로기판(202)의 상면에 형성된 전도성패턴(212)과 도전 가능하게 접촉되고, 동시에 전도성 충진재(212)의 상면에 상부패키지(100)의 솔더볼(102)이 전기적으로 융착 연결됨으로써, 상부 및 하부패키지(100,200)간의 전기적 접속이 이루어지게 된다.
이와 같이, 적층형 반도체 패키지를 구현하기 위하여 몰딩 컴파운드 수지면에 관통 몰드 비아(210)를 형성하는 방법으로서, 종래에는 기계적 드릴(Mechanical Drill)을 사용하였으나, 회로의 미세화로 인한 비아홀 등의 크기가 매우 작아짐과 더불어 미세홀에 대한 기계적 가공의 한계로 인하여, 레이저를 이용한 가공방식이 적용되고 있다.
일반적인 레이저 드릴링 시스템은 레이저 발진기로부터 발진된 레이저빔이 콜리메이터 및 조리개를 거쳐서 반사미러로 입사된 후, 레이저 헤드로 진입하고, 레이저 헤드로 진입된 레이저빔은 광의 방향이 제어된 후, 가공대상(PCB, 몰딩 컴파운드 수지면 등)에 조사되어 레이저 드릴링을 실시함으로써, 가공대상에 홀이 형성된다.
여기서, 종래의 레이저 가공 장치에 대한 구성 및 동작을 첨부한 도 4를 참조로 살펴보면 다음과 같다.
종래의 레이저 가공 장치는 레이저 빔을 발진시키는 레이저 소스(10)와; 레이저 소스(10)로부터 발진된 레이저 빔을 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔으로 분할시키는 빔 스프리터(11)와; 빔 스프리터(11)에 분할된 슬래이브 레이저 빔을 수직방향으로 반사시키는 반사미러(12)와; 빔 스프리터(11)에서 분할되어 수직 방향으로 조사되는 마스터 레이저 빔의 직경을 확장시키는 마스터용 빔 익스팬더(13)와; 반사미러(12)로부터 반사되어 수직 방향으로 조사되는 슬래이브 레이저 빔의 사이즈(직경)을 확장시키는 슬래이브용 빔 익스팬더(14)와; 마스터용 빔 익스팬더(13)에서 확장된 마스터 레이저 빔을 가공대상물(예를 들어, 반도체 패키지의 몰딩 컴파운드 수지)의 가공위치 좌표값에 맞게 반사시키는 마스터용 X,Y 스캐닝 미러(15)와; 슬래이브용 빔 익스팬더(14)에서 확장된 슬래이브 레이저 빔을 가공대상물의 가공위치 좌표값에 맞게 반사시키는 슬래이브용 X,Y 스캐닝 미러(16)와; 마스터용 X,Y 스캐닝 미러(15)로부터 반사된 마스터 레이저 빔을 가공대상물의 가공위치에 포컬 포인트를 형성시키면서 통과시키는 마스터용 집광렌즈(17)와; 슬래이브용 X,Y 스캐닝 미러(16)로부터 반사된 슬래이브 레이저 빔을 가공대상물의 가공위치에 포컬 포인트를 형성시키면서 통과시키는 슬래이브용 집광렌즈(18); 를 포함하여 구성되어 있다.
상기 레이저 빔을 빔 스프리터(11)를 통하여 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔으로 나누어주는 이유는 가공대상물에 대한 레이저 가공 수율을 높이고,장비의 컴팩트화 및 장비 제조 원가 절감 등을 도모하고자 함에 있다.
보다 상세하게는, 가로 및 세로 방향을 따라 다수의 반도체 패키지(200)가 매트릭스 배열을 이루고 있는 자재(220)를 레이저 가공 스테이지(20)에 로딩한 후, 마스터 레이저 빔에 의하여 자재의 한쪽 영역에 있는 반도체 패키지(200)의 몰딩 컴파운드 수지(208)에 레이저 홀(211)이 가공되도록 하고, 슬래이브 레이저 빔에 의하여 다른 한쪽 영역에 있는 반도체 패키지(200)의 몰딩 컴파운드 수지(208)에 동일한 레이저 홀(211)이 가공되도록 함으로써, 레이저 홀 가공 속도 및 수율을 높일 수 있다.
여기서, 상기와 같이 구성된 종래의 레이저 가공 장치의 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 레이저 소스(10)로부터 발진된 레이저 빔이 빔 스프리터(11)로 조사되면, 빔 스프리터(11)에 의하여 수직방향의 마스터 레이저 빔과 수평방향의 슬래이브 레이저 빔으로 분할된다.
다음으로, 상기 빔 스프리터(11)에서 분할된 마스터 레이저 빔은 마스터용 빔 익스팬더(13)로 수직 조사되고, 슬래이브 레이저 빔은 반사미러(12)에 의하여 반사되어 슬래이브용 빔 익스팬더(14)로 수직 조사된다.
이어서, 상기 마스터용 빔 익스팬더(13)에서 빔 스프리터(11)로부터 조사된 마스터 레이저 빔의 사이즈를 일정한 직경으로 확장시키는 동시에 슬래이브용 빔 익스팬더(14)에서 반사미러(12)로부터 반사된 슬래이브 레이저 빔의 사이즈를 일정한 직경으로 확장시키게 된다.
연이어, 상기 마스터용 빔 익스팬더(13)에서 확장된 마스터 레이저 빔이 마스터용 X,Y 스캐닝 미러(15)로 조사되면, 제어부의 좌표값 명령에 따라 마스터 레이저 빔을 가공대상물의 가공위치로 반사시키고, 이와 동시에 상기 슬래이브용 빔 익스팬더(14)에서 확장된 슬래이브 레이저 빔이 슬래이브용 X,Y 스캐닝 미러(16)로 조사되면, 제어부의 좌표값 명령에 따라 슬래이브 레이저 빔을 가공대상물의 가공위치로 반사시키게 된다.
다음으로, 상기 마스터용 X,Y 스캐닝 미러(15)로부터 반사되어 온 마스터 레이저 빔이 마스터용 집광렌즈(17)를 통과하게 되면, 마스터 레이저 빔의 포컬 포인트가 가공대상물의 가공 위치에 맞추어지면서 레이저 홀 등의 가공이 이루어진다.
마찬가지로, 슬래이브용 X,Y 스캐닝 미러(16)로부터 반사되어 온 슬래이브 레이저 빔이 슬래이브용 집광렌즈(18)를 통과하게 되면, 슬래이브 레이저 빔의 포컬 포인트가 가공대상물의 가공위치에 맞추어지면서 레이저 홀 등의 가공이 이루어진다.
그러나, 종래의 레이저 가공 장치는 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔 간의 출력 파워가 다음과 같이 달라지는 문제점이 있다.
먼저, 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔 간의 출력 파워가 달라지는 첫번째 원인은 레이저 소스로부터 조사된 레이저 빔이 빔 스프리터에서 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔으로 분할될 때, 레이저 출력 파워가 정확하게 절반으로 분할되지 않는 점에서 찾을 수 있다.
즉, 첨부한 도 5에서 보듯이, 빔 스프리터의 물리적 및 재료적 특성상 레이저 빔의 출력 파워를 50 : 50으로 정확하게 분할하지 못하여, 최종적으로 가공대상물에 출력되는 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔 간의 출력 파워가 달라질 수 밖에 없고, 이에 따라 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔에 의하여 각각 가공되는 레이저 홀의 품질 편차가 발생할 수 밖에 없는 문제점이 있다.
참고로, 레이저 빔의 출력 파워를 3% 오차범위내에서 분할할 수 있는 빔 스프리터 제품을 사용하고 있지만, 가공대상물(예를 들어, 반도체 패키지의 몰딩 컴파운드 수지)의 두께가 수 마이크로 단위로 미세해짐과 더불어 레이저 홀 간의 간격이 수 마이크로 단위로 매우 파인피치(fine pitch)를 이루고 있기 때문에 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔에 의하여 각각 가공되는 레이저 홀의 품질 편차가 발생할 수 밖에 없는 문제점이 있다.
또한, 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔 간의 출력 파워가 달라지는 두번째 원인은 마스터용 집광렌즈를 통과한 마스터 레이저 빔의 가공대상물에 대한 포컬 포인트와, 슬래이브용 집광렌즈를 통과한 슬래이브 레이저 빔의 가공대상물에 대한 포컬 포인트가 달라지는 점에서 찾을 수 있다.
즉, 마스터용 집광렌즈와 슬래이브용 집광렌즈의 품질 차이 및 매뉴얼에 의한 장착 상태(장착 위치 및 높이 등) 차이가 존재함에 따라, 마스터용 집광렌즈를 통과한 마스터 레이저 빔의 가공대상물에 대한 포컬 포인트와, 슬래이브용 집광렌즈를 통과한 슬래이브 레이저 빔의 가공대상물에 대한 포컬 포인트가 서로 달라져, 결국 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔에 의하여 각각 가공되는 레이저 홀의 품질 편차가 발생할 수 밖에 없는 문제점이 있다.
예를 들어, 첨부한 도 6에서 보는 바와 같이 마스터용 집광렌즈를 통과한 마스터 레이저 빔의 포컬 포인트가 가공대상물에 정확하게 점 형태로 맞추어지고, 반면에 슬래이브 집광렌즈를 통과한 슬래이브 레이저 빔의 포컬 포인트가 가공대상물에 정확하게 맞추어지지 않고 원 형태로 맞추어지는 경우, 포컬 포인트의 크기 차이로 인하여 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔 간의 출력 파워가 달라질 수 밖에 없고, 결국 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔에 의하여 가공되는 레이저 홀 간의 품질 편차가 발생할 수 밖에 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 빔 익스팬더와 X,Y 스캐닝 미러 사이에 파워 조절용 필터를 설치하여, 레이저 소스로부터 조사된 레이저 빔이 빔 스프리터에서 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔으로 분할될 때, 레이저 빔의 출력 파워가 정확하게 절반으로 분할되지 않더라도, 파워 조절용 필터에 의하여 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔 간의 출력 파워를 동일한 수준으로 조절할 수 있고, 빔 익스팬더를 빔 사이즈를 조절할 수 있는 빔 사이즈 조절용 익스팬더로 채택하여, 마스터용 집광렌즈를 통과한 마스터 레이저 빔의 가공대상물에 대한 포컬 포인트와, 슬래이브용 집광렌즈를 통과한 슬래이브 레이저 빔의 가공대상물에 대한 포컬 포인트가 항상 동일하게 이루어질 수 있도록 한 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는: 레이저 빔을 발진시키는 레이저 소스와; 레이저 소스로부터 발진된 레이저 빔을 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔으로 분할시키는 빔 스프리터와; 빔 스프리터에서 분할된 슬래이브 레이저 빔을 수직방향으로 반사시키는 반사미러와; 마스터 레이저 빔을 가공대상물의 가공위치 좌표값에 맞게 반사시키는 마스터용 X,Y 스캐닝 미러와; 슬래이브 레이저 빔을 가공대상물의 가공위치 좌표값에 맞게 반사시키는 슬래이브용 X,Y 스캐닝 미러와; 마스터용 X,Y 스캐닝 미러로부터 반사된 마스터 레이저 빔을 가공대상물의 가공위치에 포컬 포인트를 형성시키면서 통과시키는 마스터용 집광렌즈와; 슬래이브용 X,Y 스캐닝 미러로부터 반사된 슬래이브 레이저 빔을 가공대상물의 가공위치에 포컬 포인트를 형성시키면서 통과시키는 슬래이브용 집광렌즈; 를 포함하는 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 장치에 있어서,
상기 빔 스프리터의 마스터 레이저 빔 출력단쪽에 마스터 레이저 빔의 사이즈를 가감 조절하는 마스터용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더를 배치하는 동시에 빔 스프리터의 슬래이브 레이저 빔을 반사시키는 반사미러의 출력단쪽에 슬래이브 레이저 빔의 사이즈를 가감 조절하는 슬래이브용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더를 배치하고, 상기 마스터용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더의 출력단과 마스터용 X,Y 스캐닝 미러 사이에 마스터 레이저 빔의 출력파워를 가감 조절하는 마스터용 필터를 배치하는 동시에 슬래이브용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더의 출력단과 슬래이브용 X,Y 스캐닝 미러 사이에 슬래이브 레이저 빔의 출력파워를 가감 조절하는 슬래이브용 필터를 배치하여서 된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 장치를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: 레이저 소스로부터 발진된 레이저 빔을 빔 스프리터에서 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔으로 분할시키는 단계와; 마스터용 X,Y 스캐닝 미러에서 마스터 레이저 빔을 가공대상물의 가공위치 좌표값에 맞게 반사시키는 동시에 슬래이브용 X,Y 스캐닝 미러에서 슬래이브 레이저 빔을 가공대상물의 가공위치 좌표값에 맞게 반사시키는 단계와; 마스터용 X,Y 스캐닝 미러로부터 반사된 마스터 레이저 빔이 마스터용 집광렌즈를 통과하면서 가공대상물의 가공위치에 포컬 포인트를 형성하는 동시에 슬래이브용 X,Y 스캐닝 미러로부터 반사된 슬래이브 레이저 빔이 슬래이브용 집광렌즈를 통과하면서 가공대상물의 가공위치에 포컬 포인트를 형성하는 단계; 를 포함하는 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 방법에 있어서,
상기 마스터 레이저 빔의 포컬 포인트 사이즈와 슬래이브 레이저 빔의 포컬 포인트 사이즈를 검출하는 단계와; 검출 결과, 마스터 레이저 빔의 포컬 포인트 사이즈와 슬래이브 레이저 빔의 포컬 포인트 사이즈가 다른 경우, 가공대상물에 대한 포컬 포인트가 정확하게 맞추어지도록 마스터용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더에서 마스터 레이저 빔의 사이즈를 가감 조절하거나, 슬래이브 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더에서 슬래이브 레이저 빔의 사이즈를 가감 조절하는 단계와; 상기 마스터용 집광렌즈를 통과하기 직전의 마스터 레이저 빔의 출력파워 및 슬래이브용 집광렌즈를 통과하기 직전의 슬래이브 레이저 빔의 출력파워를 검출하는 단계와; 검출 결과, 마스터 레이저 빔의 출력파워와 슬래이브 레이저 빔의 출력파워 가 다른 경우, 마스터 레이저 빔의 출력파워와 슬래이브 레이저 빔의 출력 파워를 동일 수준으로 조절하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 방법을 제공한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 장치의 구성중, 빔 익스팬더와 X,Y 스캐닝 미러 사이에 파워 조절용 필터를 설치하여, 레이저 소스로부터 조사된 레이저 빔이 빔 스프리터에서 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔으로 분할될 때, 레이저 빔의 출력 파워가 정확하게 절반으로 분할되지 않더라도, 파워 조절용 필터에 의하여 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔 간의 출력 파워를 동일한 수준으로 용이하게 조절할 수 있다.
특히, 빔 익스팬더를 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔의 사이즈를 가감 조절할 수 있는 빔 사이즈 조절용 익스팬더로 채택함으로써, 마스터용 집광렌즈를 통과한 마스터 레이저 빔의 가공대상물에 대한 포컬 포인트 크기와, 슬래이브용 집광렌즈를 통과한 슬래이브 레이저 빔의 가공대상물에 대한 포컬 포인트 크기가 다르더라도, 빔 사이즈 조절용 익스팬더에 의한 빔 사이즈 가감 조절에 의하여 마스터 레이저 빔의 포컬 포인트 크기와 슬래이브 레이저 빔의 포컬 포인트 크기를 동일하게 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 장치를 나타내는 구성도,
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 방법을 설명하는 구성도,
도 4는 종래의 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 장치를 나타내는 구성도,
도 5 및 도 6은 종래의 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 방법을 설명하는 구성도.
도 7은 관통 몰드 비아를 갖는 반도체 패키지 구조를 설명하는 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 가공 장치는 반도체 패키지의 몰딩 컴파운드 수지에 레이저 홀을 가공하여, 반도체 패키지 적층을 위한 관통 몰드 비아를 형성시킬 수 있도록 한 것으로서, 기본적으로 레이저 빔을 발진시키는 레이저 소스(10)와, 레이저 소스(10)로부터 발진된 레이저 빔을 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔으로 분할시키는 빔 스프리터(11)를 포함한다.
상기 레이저 소스(10)로부터 발진된 레이저 빔이 빔 스프리터(11)로 조사되면, 빔 스프리터(11)에 의하여 수직방향의 마스터 레이저 빔과 수평방향의 슬래이브 레이저 빔으로 분할되지만, 전술한 바와 같이 레이저 소스(10)로부터 발진된 레이저 빔의 출력 파워를 빔 스프리터에서 정확하게 50 : 50으로 분할하지 못하여 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔 간의 파워 편차가 발생할 수 밖에 없다.
이에, 하기와 같이 마스터용 필터(23) 및 슬래이브용 필터(24)에 의하여 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔 간의 출력 파워가 동일한 수준으로 조절된다.
본 발명에 따르면, 상기 빔 스프리터(11)의 마스터 레이저 빔 출력단쪽에 마스터 레이저 빔의 사이즈를 가감 조절할 수 있는 마스터용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(21)가 배치되고, 동시에 상기 빔 스프리터(11)의 슬래이브 레이저 빔을 반사시키는 반사미러(12)의 출력단쪽에 슬래이브 레이저 빔의 사이즈를 가감 조절할 수 있는 슬래이브용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(22)가 배치된다.
상기 마스터용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(21)와 슬래이브용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(22)는 각각 마스터 레이저 빔의 사이즈와 슬래이브 레이저 빔 의 사이즈를 가감 조절하여, 마스터용 집광렌즈를 통과한 마스터 레이저 빔의 가공대상물에 대한 포컬 포인트 크기와 슬래이브용 집광렌즈를 통과한 슬래이브 레이저 빔의 가공대상물에 대한 포컬 포인트 크기를 동일한 수준으로 조절하는 역할을 하며, 그 구체적인 조절 동작은 하기에서 상세하게 설명하기로 한다.
이때, 상기 마스터용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(21)와 슬래이브용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(22)의 출력단쪽에는 각각 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔 간의 출력 파워를 동일한 수준으로 가감 조절하는 마스터용 필터(23) 및 슬래이브용 필터(24)가 배치되며, 이 마스터용 필터(23) 및 슬래이브용 필터(24)는 ND(neutral density) 필터로 채택되며, 그 밖에 어테뉴에이터(Attenuator), 편광 필터 등과 같은 파워 감쇄용 필터로 채택 가능하다.
한편, 상기 마스터용 필터(23) 및 슬래이브용 필터(24)의 출력단쪽에는 각각 마스터 레이저 빔을 가공대상물(예를 들어, 반도체 패키지의 몰딩 컴파운드 수지)의 가공위치 좌표값에 맞게 반사시키는 마스터용 X,Y 스캐닝 미러(15)와, 슬래이브 레이저 빔을 가공대상물의 가공위치 좌표값에 맞게 반사시키는 슬래이브용 X,Y 스캐닝 미러(16)가 배치되고, 또한 그 아래쪽에는 마스터용 X,Y 스캐닝 미러(15)로부터 반사된 마스터 레이저 빔을 가공대상물의 가공위치에 포컬 포인트를 형성시키면서 통과시키는 마스터용 집광렌즈(17)와, 슬래이브용 X,Y 스캐닝 미러(16)로부터 반사된 슬래이브 레이저 빔을 가공대상물의 가공위치에 포컬 포인트를 형성시키면서 통과시키는 슬래이브용 집광렌즈(18)가 배치된다.
특히, 본 발명에 따른 레이저 가공 장치는 마스터용 집광렌즈(17)를 통과하기 직전의 마스터 레이저 빔의 출력파워 및 슬래이브용 집광렌즈(18)를 통과하기 직전의 슬래이브 레이저 빔의 출력파워를 검출하는 레이저 빔 파워미터(25)를 포함하고, 또한 상기 마스터용 집광렌즈(17)를 통과한 마스터 레이저 빔의 포컬 포인트 크기와, 슬래이브용 집광렌즈(18)를 통과한 슬래이브 레이저 빔의 포컬 포인트 크기를 검출하는 빔 다이아미터(26)를 포함한다.
여기서, 상기한 구성을 기반으로 하는 본 발명의 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 레이저 소스(10)로부터 발진된 레이저 빔이 빔 스프리터(11)로 조사되면, 빔 스프리터(11)에 의하여 수직방향의 마스터 레이저 빔과 수평방향의 슬래이브 레이저 빔으로 분할된다.
다음으로, 상기 빔 스프리터(11)에서 분할된 마스터 레이저 빔은 마스터용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(21)로 수직 조사되고, 슬래이브 레이저 빔은 반사미러(12)에 의하여 반사되어 슬래이브용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(22)로 수직 조사되어, 하기와 같이 포컬 포인트가 맞지 않는 경우 마스터용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(21)와 슬래이브용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(22)에 의한 빔 사이즈 조절이 이루어지게 된다.
이어서, 상기 마스터용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(21)에서 출력된 마스터 레이저 빔과 슬래이브용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(22)에서 출력된 슬래이브 레이저 빔이 각각 마스터용 필터(23) 및 슬래이브용 필터(24)를 통과하여, 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔 간의 출력 파워가 동일한 수준으로 조절되어진다.
즉, 마스터용 집광렌즈(17)를 통과하기 직전의 마스터 레이저 빔의 출력파워 및 슬래이브용 집광렌즈(18)를 통과하기 직전의 슬래이브 레이저 빔의 출력파워를 검출하는 레이저 빔 파워미터(25)에서 검출한 결과, 파워 편차가 발생한 것으로 판정되면, 마스터용 필터(23)에 의한 마스터 레이저 빔의 출력 파워 가감 조절이 이루어지거나, 또는 슬래이브용 필터(24)에 의한 슬래이브 레이저 빔의 출력 파워 가감 조절이 이루어져, 결국 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔 간의 출력 파워가 동일한 수준으로 조절된다.
예를 들어, 레이저 소스(10)로부터 발진된 레이저 빔의 출력파워를 100% 라고 할 때, 빔 스프리터(11)에서 레이저 소스(10)로부터 발진된 레이저 빔의 출력 파워를 정확하게 50 : 50으로 분할하지 못하므로, 첨부한 도 2에서 보듯이 레이저 빔 파워미터(25)에서 검출한 마스터 레이저 빔의 출력파워가 53%이고, 슬래이브 레이저 빔의 출력파워가 47% 라고 가정하면, 마스터용 필터(23)의 파워 감쇄 작동에 의하여 마스터 레이저 빔의 출력파워를 47% 수준으로 낮추어줌으로써, 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔의 출력파워가 동일한 47% 수준으로 조절될 수 있다.
이어서, 상기 마스터용 필터(23)를 통과한 마스터 레이저 빔은 마스터용 X,Y 스캐닝 미러(15)에 의하여 가공대상물의 가공위치 좌표값에 맞게 반사되고, 이와 동시에 상기 슬래이브용 필터(24)를 통과한 슬래이브 레이저 빔은 슬래이브용 X,Y 스캐닝 미러(16)에 의하여 가공대상물의 가공위치 좌표값에 맞게 반사된다.
연이어, 상기 마스터용 X,Y 스캐닝 미러(15)로부터 반사된 마스터 레이저 빔이 마스터용 집광렌즈(17)를 통과하면서 가공대상물의 가공위치에 포컬 포인트를 형성하고, 이와 동시에 슬래이브용 X,Y 스캐닝 미러(16)로부터 반사된 슬래이브 레이저 빔이 슬래이브용 집광렌즈(18)를 통과하면서 가공대상물의 가공위치에 포컬 포인트를 형성함으로써, 최종적으로 마스터 레이저 빔의 포컬 포인트 및 슬래이브 레이저 빔의 포컬 포인트에 의하여 가공대상물(반도체 패키지의 몰딩 컴파운드 수지)에 레이저 홀 가공이 이루어지게 된다.
이때, 상기 마스터 레이저 빔의 포컬 포인트 사이즈와 슬래이브 레이저 빔의 포컬 포인트 사이즈를 검출하는 단계가 진행된다.
즉, 상기 마스터용 집광렌즈(17)를 통과한 마스터 레이저 빔의 포컬 포인트 크기와, 슬래이브용 집광렌즈(18)를 통과한 슬래이브 레이저 빔의 포컬 포인트 크기를 빔 다이아미터(26)에서 검출하게 된다.
검출 결과, 마스터 레이저 빔의 포컬 포인트 사이즈와 슬래이브 레이저 빔의 포컬 포인트 사이즈가 다른 경우, 가공대상물에 대한 포컬 포인트가 정확하게 맞추어지도록 마스터용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(21)에서 마스터 레이저 빔의 사이즈를 가감 조절하거나, 슬래이브 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(22)에서 슬래이브 레이저 빔의 사이즈를 가감 조절하는 단계가 진행된다.
보다 상세하게는, 첨부한 도 3에서 보듯이 상기 마스터 레이저 빔의 포컬 포인트 사이즈는 정상이고, 슬래이브 레이저 빔의 포컬 포인트 사이즈가 정상보다 큰 경우, 슬래이브 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(22)에서 슬래이브 레이저 빔의 사이즈를 포컬 포인트가 정확하게 맞추어지는 수준까지 감소 조절하게 되고, 이에 사이즈가 감소된 슬래이브 레이저 빔이 슬래이브용 집광렌즈(18)를 통과하면 포컬 포인트 사이즈가 감소되므로, 결국 슬래이브 레이저 빔의 포컬 포인트도 가공대상물의 가공 위치에 정확하게 맞추어지게 된다.
반면에, 상기 슬래이브 레이저 빔의 포컬 포인트 사이즈는 정상이고, 마스터 레이저 빔의 포컬 포인트 사이즈가 정상보다 큰 경우, 마스터 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(22)에서 마스터 레이저 빔의 사이즈를 포컬 포인트가 정확하게 맞추어지는 수준까지 감소 조절함으로써, 마스터용 집광렌즈(17)를 통과하는 마스터 레이저 빔의 포컬 포인트도 가공대상물의 가공 위치에 정확하게 맞추어질 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 레이저 빔의 출력 파워가 정확하게 절반으로 분할되지 않더라도, 파워 조절용 필터에 의하여 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔 간의 출력 파워를 동일한 수준으로 조절하고, 또한 마스터 레이저 빔의 가공대상물에 대한 포컬 포인트 크기와 슬래이브 레이저 빔의 가공대상물에 대한 포컬 포인트 크기를 동일하게 조절함에 따라, 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔에 의하여 가공대상물(반도체 패키지의 몰딩 컴파운드 수지)에 가공되는 레이저 홀의 가공 품질을 항상 균일한 수준으로 유지시킬 수 있다.
10 : 레이저 소스
11 : 빔 스프리터
12 : 반사미러
13 : 마스터용 빔 익스팬더
14 ; 슬래이브용 빔 익스팬더
15 : 마스터용 X,Y 스캐닝 미러
16 : 슬래이브용 X,Y 스캐닝 미러
17 : 마스터용 집광렌즈
18 : 슬래이브용 집광렌즈
21 : 마스터용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더
22 : 슬래이브용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더
23 : 마스터용 필터
24 : 슬래이브용 필터
25 : 레이저 빔 파워미터
26 : 빔 다이아미터

Claims (8)

  1. 레이저 빔을 발진시키는 레이저 소스(10)와; 레이저 소스(10)로부터 발진된 레이저 빔을 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔으로 분할시키는 빔 스프리터(11)와; 빔 스프리터(11)에 분할된 슬래이브 레이저 빔을 수직방향으로 반사시키는 반사미러(12)와; 마스터 레이저 빔을 가공대상물(반도체 패키지의 몰딩 컴파운드 수지)의 가공위치 좌표값에 맞게 반사시키는 마스터용 X,Y 스캐닝 미러(15)와; 슬래이브 레이저 빔을 가공대상물의 가공위치 좌표값에 맞게 반사시키는 슬래이브용 X,Y 스캐닝 미러(16)와; 마스터용 X,Y 스캐닝 미러(15)로부터 반사된 마스터 레이저 빔을 가공대상물의 가공위치에 포컬 포인트를 형성시키면서 통과시키는 마스터용 집광렌즈(17)와; 슬래이브용 X,Y 스캐닝 미러(16)로부터 반사된 슬래이브 레이저 빔을 가공대상물의 가공위치에 포컬 포인트를 형성시키면서 통과시키는 슬래이브용 집광렌즈(18); 를 포함하는 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 장치에 있어서,
    상기 빔 스프리터(11)의 마스터 레이저 빔 출력단쪽에 마스터 레이저 빔의 사이즈를 가감 조절하는 마스터용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(21)를 배치하는 동시에 빔 스프리터(11)의 슬래이브 레이저 빔을 반사시키는 반사미러(12)의 출력단쪽에 슬래이브 레이저 빔의 사이즈를 가감 조절하는 슬래이브용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(22)를 배치하고,
    상기 마스터용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(21)의 출력단과 마스터용 X,Y 스캐닝 미러(15) 사이에 마스터 레이저 빔의 출력파워를 가감 조절하는 마스터용 필터(23)를 배치하는 동시에 슬래이브용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(22)의 출력단과 슬래이브용 X,Y 스캐닝 미러(16) 사이에 슬래이브 레이저 빔의 출력파워를 가감 조절하는 슬래이브용 필터(24)를 배치하여서 이루어지되,
    상기 마스터용 집광렌즈(17)를 통과한 마스터 레이저 빔의 포컬 포인트 크기와, 슬래이브용 집광렌즈(18)를 통과한 슬래이브 레이저 빔의 포컬 포인트 크기를 검출하는 빔 다이아미터(26)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 마스터용 필터(23) 및 슬래이브용 필터(24)는 ND(neutral density) 필터, 어테뉴에이터(Attenuator), 편광 필터를 포함하는 파워 감쇄용 필터로 채택된 것임을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 마스터용 집광렌즈(17)를 통과하기 직전의 마스터 레이저 빔의 출력파워 및 슬래이브용 집광렌즈(18)를 통과하기 직전의 슬래이브 레이저 빔의 출력파워 를 검출하는 레이저 빔 파워미터(25)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 장치.
  4. 삭제
  5. 레이저 소스(10)로부터 발진된 레이저 빔을 빔 스프리터(11)에서 마스터 레이저 빔과 슬래이브 레이저 빔으로 분할시키는 단계와; 마스터용 X,Y 스캐닝 미러(15)에서 마스터 레이저 빔을 가공대상물의 가공위치 좌표값에 맞게 반사시키는 동시에 슬래이브용 X,Y 스캐닝 미러(16)에서 슬래이브 레이저 빔을 가공대상물의 가공위치 좌표값에 맞게 반사시키는 단계와; 마스터용 X,Y 스캐닝 미러(15)로부터 반사된 마스터 레이저 빔이 마스터용 집광렌즈(17)를 통과하면서 가공대상물의 가공위치에 포컬 포인트를 형성하는 동시에 슬래이브용 X,Y 스캐닝 미러(16)로부터 반사된 슬래이브 레이저 빔이 슬래이브용 집광렌즈(18)를 통과하면서 가공대상물의 가공위치에 포컬 포인트를 형성하는 단계; 를 포함하는 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 방법에 있어서,
    상기 마스터 레이저 빔의 포컬 포인트 사이즈와 슬래이브 레이저 빔의 포컬 포인트 사이즈를 검출하는 단계와;
    검출 결과, 마스터 레이저 빔의 포컬 포인트 사이즈와 슬래이브 레이저 빔의 포컬 포인트 사이즈가 다른 경우, 가공대상물에 대한 포컬 포인트가 정확하게 맞추어지도록 마스터용 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(21)에서 마스터 레이저 빔의 사이즈를 가감 조절하거나, 슬래이브 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(22)에서 슬래이브 레이저 빔의 사이즈를 가감 조절하는 단계와;
    상기 마스터용 집광렌즈(17)를 통과하기 직전의 마스터 레이저 빔의 출력파워 및 슬래이브용 집광렌즈(18)를 통과하기 직전의 슬래이브 레이저 빔의 출력파워 를 검출하는 단계와;
    검출 결과, 마스터 레이저 빔의 출력파워와 슬래이브 레이저 빔의 출력파워 가 다른 경우, 마스터 레이저 빔의 출력파워와 슬래이브 레이저 빔의 출력 파워를 동일 수준으로 조절하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 마스터 레이저 빔의 출력파워와 슬래이브 레이저 빔의 출력 파워를 동일 수준으로 조절하는 것은, 마스터 레이저 빔의 출력파워에 맞게 슬래이브 레이저 빔의 출력파워를 가감 조절하거나, 슬래이브 레이저 빔의 출력파워에 맞게 마스터 레이저 빔의 출력파워를 가감 조절하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 마스터 레이저 빔의 포컬 포인트 사이즈는 정상이고, 슬래이브 레이저 빔의 포컬 포인트 사이즈가 정상보다 큰 경우, 슬래이브 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(22)에서 슬래이브 레이저 빔의 사이즈를 포컬 포인트가 정확하게 맞추어지는 수준까지 감소 조절하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 방법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 슬래이브 레이저 빔의 포컬 포인트 사이즈는 정상이고, 마스터 레이저 빔의 포컬 포인트 사이즈가 정상보다 큰 경우, 마스터 빔 사이즈 조절형 빔 익스팬더(22)에서 마스터 레이저 빔의 사이즈를 포컬 포인트가 정확하게 맞추어지는 수준까지 감소 조절하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 레이저 가공 방법.
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