KR101416820B1 - Laser Optic Device for Bonding Flip Chip of Laser Thermo Compression Type - Google Patents

Laser Optic Device for Bonding Flip Chip of Laser Thermo Compression Type Download PDF

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KR101416820B1
KR101416820B1 KR1020130138313A KR20130138313A KR101416820B1 KR 101416820 B1 KR101416820 B1 KR 101416820B1 KR 1020130138313 A KR1020130138313 A KR 1020130138313A KR 20130138313 A KR20130138313 A KR 20130138313A KR 101416820 B1 KR101416820 B1 KR 101416820B1
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최지웅
조성윤
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(주)정원기술
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Abstract

The present invention relates to a laser optic device for laser compression type flip chip bonding for supplying uniform heat over a wide area by emitting a square beam having constant uniformity onto a semiconductor chip when performing flip chip bonding by using a laser compression scheme. The laser optic device of the present invention allows a semiconductor chip to be bonded to a circuit board by irradiating a bonding head with a laser beam, wherein the bonding head is provided on a bottom of a bonding head module for suctioning a semiconductor chip based on vacuum suction force and adhering and pressurizing the semiconductor chip to the circuit board. The laser optic device includes a barrel (410) provided on one side of a top of a bonding head (550) to convert a laser beam, which is generated from an external laser head (330) and transferred through an optical fiber, into a square shaped laser beam through a plurality of lenses and to output the converted laser beam in a horizontal direction; and a reflective mirror (430) provided on a top of the bonding head (550) to convert the direction of the horizontal laser beam outputted from the barrel (410) into a vertically downward direction in order to irradiate the bonding head (550) with the laser beam, such that the laser beam can be transferred as a heat source to the semiconductor chip sucked to the bottom of the bonding head by vacuum, wherein a square shaped laser heat source having constant uniformity can be supplied to the semiconductor chip, and the size of the laser beam can be easily and accurately adjusted according to the size of the semiconductor chip.

Description

레이저 압착 방식의 플립 칩 본딩을 위한 레이저 옵틱 장치 {Laser Optic Device for Bonding Flip Chip of Laser Thermo Compression Type}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a laser-optic device for flip-

본 발명은 레이저 옵틱 장치에 관한 것으로, 특히 레이저 압착 방식을 이용하여 플립 칩 본딩을 수행할 때 반도체 칩에 균일도가 일정하게 유지된 스퀘어 빔을 조사하여 넓은 면적에 균일한 열원을 공급할 수 있도록 하는 레이저 압착 방식의 플립 칩 본딩을 위한 레이저 옵틱 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a laser-optic apparatus, and more particularly, to a laser-optic apparatus capable of supplying a uniform heat source to a wide area by irradiating a square beam with uniformity maintained in a semiconductor chip when flip chip bonding is performed using a laser- To a laser-optic device for flip chip bonding in a compression bonding method.

레이저(Laser ; Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)는 복사의 유도방출 과정에 의해 빛이 증폭되어 세기가 아주 강하고 멀리까지 퍼지지 않고 전달되는 단색광을 의미한다. Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) refers to a monochromatic light that is amplified by the induction and emission process of radiation and has strong intensity and does not spread far away.

이러한 레이저는 그 특성을 이용하여 다양한 산업 분야에서 활용될 수 있는데, 예를 들면 LITI(Laser Induced Thermal Imaging)와 같이 다양한 열 전송 프로세스(Thermal Transfer Process)에서 사용되거나, 다양한 대상 표면(Target Surface)에서 예상되는 열 유속(Heat Flux)에 적용될 수 있다. 특히, 이러한 레이저는 반도체 패키지 제작시 솔더범프(solder bumps)를 통하여 반도체 칩을 회로 기판에 부착하는 플립 칩 본딩 방식의 열원으로 사용될 수 있다. These lasers can be used in various industrial fields by using their characteristics. For example, they can be used in various thermal transfer processes such as LITI (Laser Induced Thermal Imaging), or on various target surfaces It can be applied to the expected heat flux (Heat Flux). Particularly, such a laser can be used as a heat source of a flip-chip bonding method in which a semiconductor chip is attached to a circuit board through solder bumps when a semiconductor package is manufactured.

일반적으로 플립 칩 본딩은 열 압착 방식과 레이저 압착 방식을 이용하게 되는데, 열 압착 방식의 경우 히터를 이용하여 플립 칩을 가열하기 때문에 플립 칩에 열이 전해지는 것이 늦어지고 이에 따라 플립 칩과 기판을 접합하는데 시간이 많이 소요되어 생산성이 저하되는 단점이 있다. 이러한 문제점에 따라 근래에는 레이저 압착 방식이 주로 이용되는데, 레이저 압착 방식은 반도체 칩의 솔더범프들을 회로 기판의 지정된 솔더범프와 대향되도록 본드 포지션으로 이동시킨 후에 칩의 후면으로부터 레이저 빔을 이용하여 칩을 가열하면서 가압 헤드(본딩 헤드)를 통하여 가압함으로써 양 솔더범프 사이를 본딩하는 방식으로 진행된다. Generally, the flip chip bonding uses a thermal compression bonding method and a laser compression bonding method. In the case of the thermocompression bonding method, since the flip chip is heated by using a heater, heat transfer to the flip chip is delayed. It takes a lot of time to bond and the productivity is lowered. In recent years, a laser pressing method has been used. In the laser pressing method, a solder bump of a semiconductor chip is moved to a bond position so as to face a solder bump on a circuit board, And pressurized through a pressurizing head (bonding head) while heating to bond between both solder bumps.

이러한 플립 칩 본딩을 위해서는 반도체 칩에 열이 균일하게 전달되어야 하는데, 종래 레이저 발생 장치를 통하여 조사되는 레이저 빔은 조사 중심부가 높고 주변이 낮은 가우시안 프로파일(gaussian profile)의 빔 강도를 갖기 때문에 반도체 칩에 균일한 열을 전달하기 어려운 문제점이 있었다. 또한, 종래 레이저 발생 장치는 반도체 칩을 흡착하기 위한 가압 헤드의 진공 구조에 따라 레이저 빔의 전달 과정에서 난반사 및 굴절현상 등이 발생하여 레이저 빔이 고르게 분포되지 못하는 문제점이 있었다. In order to perform such flip chip bonding, heat must be uniformly transferred to the semiconductor chip. Since the laser beam irradiated through the laser generator has a beam intensity of a gaussian profile with a high irradiation center and a low peripheral area, There is a problem that it is difficult to transmit uniform heat. In addition, the conventional laser generation apparatus has a problem that the laser beam is not uniformly distributed due to diffuse reflection and refraction phenomenon in the process of transmitting the laser beam according to the vacuum structure of the pressing head for attracting the semiconductor chip.

이러한 문제점에 따라 본 출원인은 레이저 빔이 반도체 칩의 전면에 균일하게 조사될 수 있도록 하는 등록특허 제10-1245356호 "플립 칩 본더의 가압 헤드"를 제안하였는데, 도 1은 상기 등록특허인 가압 헤드의 구조를 나타낸 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 출원인의 등록특허는 가압 헤드(40) 내부에 형성된 관통부(41)의 상,하부에 쿼츠 재질로 된 윈도(44)와 흡착 헤드(45)를 이격되게 배치하고, 상기 흡착 헤드(45)의 중심부에 수직으로 흡입홀(h)을 형성함으로써 반도체 칩(50)의 진공 흡입을 위한 구조가 레이저 빔이 반도체 칩(50)으로 균일하게 전달되는데 별다른 장애를 초래하지 않도록 하여 균일한 열전달 및 열손실의 최소화 되도록 하고 있다. 또한, 레이저 발생기(80)에 방출하는 레이저 빔이 흡착 헤드(45)를 통하여 반도체 칩(50)에 전달되도록 함으로써 반도체 칩(50)에 균일한 열 전달이 이루어질 수 있도록 하고 있다. According to this problem, the applicant of the present invention has proposed a "pressing head of a flip chip bonder ", which is capable of uniformly irradiating a laser beam onto the entire surface of a semiconductor chip. Fig. As shown in FIG. 1, the registered patent of the present applicant has a structure in which a window 44 made of a quartz material and an adsorption head 45 are disposed apart from each other on the upper and lower portions of the penetration portion 41 formed inside the pressure head 40 And the suction hole h is formed perpendicularly to the center of the absorption head 45 so that the structure for vacuum suction of the semiconductor chip 50 causes a considerable obstacle to uniformly transmitting the laser beam to the semiconductor chip 50 So that uniform heat transfer and heat loss are minimized. In addition, the laser beam emitted to the laser generator 80 is transmitted to the semiconductor chip 50 through the suction head 45, so that uniform heat transfer can be performed to the semiconductor chip 50.

한편, 회로 기판에 실장되는 반도체 칩은 다양한 크기와 패턴 그리고 가열(heating) 특성이 있기 때문에, 이렇게 다양한 성질을 갖는 반도체 칩은 그 종류에 따라 공급되는 열원의 크기 및 강도가 적절히 변경되어야 한다. 하지만, 상기 등록특허는 반도체 칩의 크기에 따라 레이저 빔의 크기를 조절할 수 있는 수단이 구비되어 있지 않으며, 반도체 칩에 조사되는 레이저 빔의 균일도를 높여 회로 기판과 반도체 칩의 본딩 효율을 높일 수 있는 방법이 제시되어 있지 않아 그 활용 범위에 제약이 따르는 문제점이 있었다.
On the other hand, since the semiconductor chip mounted on the circuit board has various sizes, patterns, and heating characteristics, the size and strength of the heat source to be supplied should be appropriately changed according to the type of the semiconductor chip having various properties. However, the above patent does not include a means for adjusting the size of the laser beam according to the size of the semiconductor chip, and it is possible to increase the uniformity of the laser beam irradiated on the semiconductor chip, thereby increasing the bonding efficiency between the circuit board and the semiconductor chip There is a problem that the application range is limited.

대한민국 등록특허 제10-1245356호 (등록일자 2013.03.13)Korean Registered Patent No. 10-1245356 (registered on March 23, 2013)

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 레이저 압착 방식을 이용하여 플립 칩 본딩을 수행할 때 반도체 칩에 공급되는 레이저 빔의 열원 균일도가 일정하게 유지될 수 있으며, 반도체 칩의 크기에 따라 공급되는 레이저 빔의 크기를 조절하여 안정적으로 레이저 빔을 공급할 수 있도록 하는 레이저 압착 방식의 플립 칩 본딩을 위한 레이저 옵틱 장치를 제공하는 데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a method of manufacturing a semiconductor device, The present invention also provides a laser-optic device for flip-chip bonding of a laser compression bonding system which can stably supply a laser beam by controlling the size of a laser beam supplied according to the size of a semiconductor chip.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레이저 옵틱 헤드 장치는 본딩 헤드 모듈의 하부에 설치되어 진공 흡착력에 의해 반도체 칩을 흡착하여 회로 기판에 밀착시켜 가압하는 본딩 헤드에 레이저 빔을 조사하여 반도체 칩이 회로 기판에 본딩될 수 있도록 하는 레이저 옵틱 장치에 있어서, 상기 본딩 헤드의 상부 측면에 설치되어, 외부의 레이저 헤드로부터 발생되어 광 섬유를 통하여 전달되는 레이저 빔을 복수의 렌즈를 통하여 스퀘어(square) 형상의 레이저 빔으로 변환하여 수평 방향으로 출력하는 경통과; 상기 본딩 헤드의 상부에 설치되어, 상기 경통으로부터 출력되는 수평 방향의 레이저 빔을 수직 하향 방향으로 전환하여 본딩 헤드에 조사하여 본딩 하부에 진공 흡착된 반도체 칩에 열원으로 전달하는 반사경;을 포함하여 이루어진다.According to an aspect of the present invention, there is provided a laser-optical head device including a semiconductor chip mounted on a lower portion of a bonding head module, the semiconductor chip being attracted by vacuum attraction force, A laser-optic device for mounting on a circuit board, the laser-optic device being mounted on an upper side of the bonding head, wherein a laser beam generated from an external laser head and transmitted through the optical fiber is transmitted through a plurality of lenses in a square shape And outputting the laser beam in a horizontal direction; And a reflector provided on the bonding head for converting the laser beam in the horizontal direction outputted from the barrel into a vertically downward direction and irradiating the bonding head with a bonding head to transmit the laser beam to the semiconductor chip vacuum- .

여기에서, 상기 반사경은 기울기 조절이 가능하도록 반사경 지지대에 통하여 본딩 헤드 상부에 설치되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the reflector is installed above the bonding head through the reflector support so that the tilt can be adjusted.

한편, 상기 경통의 일단에는 광 섬유를 통하여 전달되는 레이저 빔이 입력되는 레이저 입력부가 형성되고, 내측에는 복수의 렌즈가 이격 배치되어 가우시안 프로파일을 갖는 레이저 빔을 확장시켜 스퀘어 형상의 레이저 빔으로 변환하는 렌즈부가 구비되며, 타측에는 상기 렌즈부를 통하여 스퀘어 형상으로 변환된 레이저 빔을 외부로 출력하는 레이저 출력부가 형성된다.A laser input part for inputting a laser beam transmitted through the optical fiber is formed at one end of the barrel, and a plurality of lenses are spaced apart from the laser input part for converting the laser beam having a Gaussian profile into a square laser beam And a laser output unit for outputting a laser beam converted into a square shape through the lens unit to the outside is formed on the other side.

여기에서, 상기 경통에는 내측에 구비된 복수의 렌즈 간의 거리를 조절하여 변환되는 레이저 빔의 크기를 조절하는 포커싱 조절부가 구비되는데, 상기 포커싱 조절부는 회전 운동을 직선 거리 운동으로 전환하는 주밍(Zooming) 동작을 통하여 렌즈 간의 거리를 조절하게 된다. Here, the lens barrel is provided with a focusing adjuster that adjusts the size of the laser beam to be converted by adjusting the distance between the plurality of lenses disposed inside the zoom lens barrel. The focusing adjuster includes a zooming mechanism for converting the rotational motion into a linear distance motion, The distance between the lenses is adjusted through the operation.

또한, 상기 렌즈부에는 레이저 입력부를 통하여 입력되는 레이저 빔을 확장시키는 빔 익스펜더(Beam Expander)와, 확장되는 레이저 빔을 평행광으로 시준하는 시준 렌즈(Collimation Lens)와, 시준화 된 레이저 빔의 초점을 조절하는 포커싱 렌즈(Focusing Lens)와, 비구면을 통하여 레이저 빔을 선명하게 하는 비구면 렌즈(Aspheric Lens)와, 스퀘어 형상으로 확장된 레이저 빔을 레이저 출력부를 통하여 외부로 출력하는 대물 렌즈(Objectice Lens)가 상호 이격되어 배치된다. The lens unit may further include a beam expander for expanding the laser beam input through the laser input unit, a collimation lens for collimating the expanded laser beam into parallel light, a focal point of the collimated laser beam, An aspheric lens for sharpening a laser beam through an aspherical surface, an objective lens for outputting a laser beam expanded in a square shape to the outside through a laser output unit, Are spaced apart from each other.

상기 렌즈부는 입력되는 가우시안 프로파일을 갖는 레이저 빔을 균일도가 85％ 이상되는 스퀘어 형상의 레이저 빔으로 변환하게 되는데, 상기 렌즈부의 포커싱 조절부는 2~6mm, 6~18mm, 18~35mm의 3단계 주밍 동작을 통하여 2mm×2mm 내지 35mm×35mm 의 크기를 갖는 레이저 빔을 형성하게 된다.
The lens unit converts a laser beam having an input Gaussian profile into a square-shaped laser beam having a uniformity of 85% or more. The focusing unit of the lens unit has a 3-step zooming operation of 2 to 6 mm, 6 to 18 mm, Thereby forming a laser beam having a size of 2 mm x 2 mm to 35 mm x 35 mm.

본 발명에 따른 레이저 옵틱 헤드 장치는 레이저 압착 방식을 이용하여 플립 칩 본딩을 수행할 때 반도체 칩에 균일도가 일정하게 유지되는 스퀘어 형태의 레이저 열원을 공급할 수 있어 반도체 칩의 보다 정밀한 플립 칩 본딩 작업이 이루어질 수 있으며, 반도체 칩의 크기에 따라 레이저 빔의 크기를 용이하고 정밀하게 조절할 수 있어 다양한 형태의 반도체 칩에 적용할 수 있는 효과가 있다. 또한, 이러한 본 발명에 따른 레이저 옵틱 장치를 반도체 설비에 적용하게 되면 반도체 패키지 제작시 고집적도 칩의 실장을 가능하며, 본딩 시간을 단축하여 생산성을 높일 수 있게 된다.
The laser optical head device according to the present invention can supply a square-shaped laser heat source in which the uniformity of the semiconductor chip is kept constant when the flip chip bonding is performed using the laser pressing method, so that more accurate flip chip bonding operation of the semiconductor chip And the size of the laser beam can be easily and precisely adjusted according to the size of the semiconductor chip, so that the present invention can be applied to various types of semiconductor chips. In addition, when the laser optical device according to the present invention is applied to a semiconductor facility, it is possible to mount a highly integrated chip at the time of manufacturing a semiconductor package, and the productivity can be improved by shortening the bonding time.

도 1은 종래 플립 칩 본더의 가압 헤드 구조도,
도 2는 본 발명에 따른 레이저 옵틱 장치의 레이저 발생 개념도,
도 3은 본 발명에 따른 레이저 옵틱 장치가 설치된 본딩 헤드 모듈의 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 레이저 옵틱의 부분 측단면도.
도 5는 본 발명에 따른 레이저 옵틱의 부분 사시 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 레이저 옵틱의 경통 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 레이저 옵틱의 경통 부분 사시 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 레이저 옵틱의 경통 내부에 배치된 렌즈의 일례,
도 9은 본 발명에 따른 레이저 옵틱의 경통 내부에 배치된 렌즈를 통하여 레이저 빔이 변환되는 과정을 나타낸 개념도,
도 10은 본 발명에 따른 레이저 옵틱의 경통 내부에 배치된 반구면 렌즈와 대물 렌즈 사이에서 발생하는 레이저 빔의 변화 일례,
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 레이저 옵틱의 경통 내부에 배치된 렌즈를 통하여 출력되는 레이저 빔의 균일도 및 형태 일례를 나타낸 것이다. 1 is a structure of a pressure head of a conventional flip chip bonder,
2 is a conceptual diagram of the laser generation of the laser-optic device according to the present invention,
3 is a perspective view of a bonding head module provided with a laser-optic device according to the present invention,
4 is a partial side cross-sectional view of a laser optic according to the present invention.
5 is a partial perspective view of a laser optic according to the present invention,
6 is a perspective view of a barrel of a laser optic according to the present invention,
7 is a cross-sectional view of the lens barrel of the laser optic according to the present invention,
8 is an example of a lens disposed inside the barrel of the laser optic according to the present invention,
9 is a conceptual diagram illustrating a process of converting a laser beam through a lens disposed inside a barrel of a laser optic according to the present invention.
10 is a view showing an example of a variation of a laser beam generated between a hemispherical lens disposed in the lens barrel of the laser optics according to the present invention and an objective lens,
FIGS. 11 and 12 show examples of the uniformity and shape of a laser beam output through a lens disposed inside the barrel of the laser optics according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 옵틱 장치의 레이저 발생 개념도를 나타낸 것이다. 2 is a conceptual diagram illustrating the laser generation of the laser-optic device according to the embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 옵틱 장치는 레이저 빔을 발생시키는 레이저 헤드(300)와, 상기 레이저 헤드(300)에 레이저 발생을 위한 전원을 공급하고 레이저 헤드(300)의 동작을 제어하는 레이저 헤드 컨트롤러(200)와, 상기 레이저 헤드 컨트롤러(200)를 통하여 레이저 헤드(300) 동작을 원격 제어하는 호스트 컴퓨터(100)와, 상기 레이저 헤드(300)를 통하여 발생하는 레이저 빔을 전달받아 스퀘어 형상의 레이저 빔으로 변환하여 출력하는 레이저 옵틱(400)을 포함하여 이루어진다. 2, the laser-optic apparatus according to the present invention includes a laser head 300 for generating a laser beam, a power supply for generating a laser beam to the laser head 300, A host computer 100 for remotely controlling the operation of the laser head 300 through the laser head controller 200 and a control unit 200 for controlling a laser beam generated through the laser head 300 And converts the laser beam into a square-shaped laser beam and outputs the converted laser beam.

상기 레이저 헤드(300)는 통상의 레이저 발생 장치와 마찬가지로 가우시안 프로파일을 갖는 레이저 빔을 발생시켜 하나의 광 섬유(Single Fiber)을 통하여 레이저 옵틱(400)에 전달하게 된다. The laser head 300 generates a laser beam having a Gaussian profile and transmits the laser beam to the laser optics 400 through a single fiber.

상기 레이저 옵틱(400)은 광 섬유를 통하여 레이저 헤드(300)로부터 전송되는 가우시안 프로파일을 갖는 레이저 빔을 스퀘어 형상을 갖는 레이저 빔으로 변화시켜 출력하게 된다. 본 발명의 실시예에서 상기 레이저 옵틱(400)은 복수의 렌즈 조합을 통하여 가우시안 프로파일을 갖는 레이저 빔을 균일도가 85％ 이상, 더욱 바람직하게 90％ 이상 되는 스퀘어 형상의 레이저 빔으로 변화시켜 출력하게 되는데, 이 스퀘어 형상의 레이저 빔 크기(size)는 렌즈 간의 거리 조절을 통하여 다양하게 변화할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 실시예에서 상기 레이저 옵틱(400)은 980nm의 파장을 갖는 레이저 빔을 출력하게 되는데, 이때 출력되는 레이저 빔은 2mm×2mm 내지 35mm×35mm의 크기를 갖게 된다.
The laser optics 400 converts a laser beam having a Gaussian profile transmitted from the laser head 300 through an optical fiber into a laser beam having a square shape and outputs the laser beam. In the embodiment of the present invention, the laser optics 400 outputs a laser beam having a Gaussian profile through a plurality of lens combinations into a square-shaped laser beam having a uniformity of 85% or more, more preferably 90% or more , The square-shaped laser beam size (size) can be changed variously by controlling the distance between the lenses. Also, in the embodiment of the present invention, the laser optic 400 outputs a laser beam having a wavelength of 980 nm, wherein the output laser beam has a size of 2 mm x 2 mm to 35 mm x 35 mm.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 옵틱 장치가 설치된 본딩 헤드 모듈의 사시도를 나타낸 것이다. 3 is a perspective view of a bonding head module provided with a laser-optic device according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 본딩 헤드 모듈(500)은, 진공 흡착력을 이용하여 반도체 칩을 흡착한 상태에서 진공 척 위에 고정된 회로 기판에 가압시키고, 레이저 옵틱(400)을 통하여 조사되는 레이저 빔을 반도체 칩에 조사하여 반도체 칩과 회로 기판의 솔더범프 사이를 본딩하는 장치이다.The bonding head module 500 shown in FIG. 3 presses a semiconductor chip onto a circuit board fixed on a vacuum chuck in a state of adsorbing the semiconductor chip by using vacuum attraction force, and irradiates the laser beam irradiated through the laser optic 400, To bond between the semiconductor chip and the solder bumps of the circuit board.

이러한 플립 칩 본딩을 위한 본딩 헤드 모듈(500)은 헤드 몸체(510)의 하부에 설치되어 반도체 칩을 회로 기판에 본딩하는 본딩 헤드(550)와, 헤드 몸체(510)의 상부 측면에 설치되어 본딩 헤드(550)를 업/다운 시켜 반도체 칩을 회로 기판에 1차 가압하는 승강 블록(520)과, 헤드 몸체(510)의 상부에 설치되어 본딩 헤드(550)에 흡착된 반도체 칩을 회로 기판에 2차 가압하는 로드 셀(530)과, 헤드 몸체(510)의 상부 일측에 설치되어 본딩 헤드(550)를 θ 방향으로 정렬시키는 서보 모터(540)와, 상기 본딩 헤드(550)의 측면에 설치되어 본딩 헤드(550)에 반도체 칩의 본딩에 필요한 열원을 공급하는 레이저 옵틱(400)을 포함하여 이루어진다. The bonding head module 500 for flip chip bonding includes a bonding head 550 mounted on a lower portion of the head body 510 and bonding the semiconductor chip to a circuit board, A lift block 520 for up / down the head 550 to primarily press the semiconductor chip onto the circuit board, and a semiconductor chip mounted on the head body 510 and adsorbed to the bonding head 550, A servo motor 540 installed on one side of the upper portion of the head body 510 to align the bonding head 550 in the? Direction, and a load cell 530 pressed on the side of the bonding head 550 And a laser optic 400 for supplying the bonding head 550 with a heat source necessary for bonding the semiconductor chip.

상기 본딩 헤드(550)는 헤드 몸체(510)의 하부에 설치되어, 진공발생기에 의해 발생하는 진공 흡착력을 이용하여 반도체 칩을 흡착하여 회로 기판의 상부로 위치시킨 후, 승강 블록(520)과 로드 셀(530) 및 서보 모터(540)의 구동에 따라 반도체 칩을 회로 기판에 정렬 및 가압시킨 상태에서 레이저 옵틱(400)을 통해 공급되는 열원을 통하여 반도체 칩을 회로 기판에 본딩시키게 된다. 이러한 본딩 헤드(550)의 구조는 기본적으로 본 출원인의 등록특허 제10-1245356호를 따르므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 상기 승강 블록(520)과 로드 셀(530) 및 서보 모터(540)의 구조와 동작은 본 발명이 속하는 플립 칩 본딩 분야에서 일반적으로 사용되는 구조를 따르므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
The bonding head 550 is installed at a lower portion of the head body 510. The semiconductor chip is sucked and positioned on an upper portion of the circuit board by using a vacuum attraction force generated by a vacuum generator, The semiconductor chip is bonded to the circuit board through the heat source supplied through the laser optics 400 while the semiconductor chip is aligned and pressed on the circuit board according to the driving of the cell 530 and the servo motor 540. The structure of the bonding head 550 is basically the same as that of the present applicant's Registration No. 10-1245356, so that a detailed description thereof will be omitted. The structure and operation of the lifting block 520, the load cell 530, and the servo motor 540 are similar to those used in the flip chip bonding art to which the present invention belongs, so a detailed description thereof will be omitted do.

한편, 상기 레이저 옵틱(400)은 레이저 헤드(300)를 통하여 생성되어 광 섬유를 통하여 공급되는 레이저 빔을 균일도가 일정하게 유지되는 스퀘어 형상의 레이저 빔으로 변환한 후, 변환된 레이저 빔의 방향을 전환하여 본딩 헤드(550)의 상부에서 수직 하부 방향으로 전달하게 된다. The laser optics 400 converts a laser beam generated through the laser head 300 and supplied through the optical fiber into a square laser beam whose uniformity is kept constant, And is transferred in the vertical downward direction from the upper portion of the bonding head 550.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 옵틱의 부분 측단면도이고, 도 5는 레이저 옵틱의 부분 사시 단면도를 나타낸 것이다. FIG. 4 is a partial side sectional view of a laser optic according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a partial perspective sectional view of the laser optic.

도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 옵틱(400)은 본딩 헤드(550)의 상부 및 측면에 설치되어 외부의 레이저 헤드(300)로부터 발생하는 레이저 빔을 전달받아 스퀘어 형상의 레이저 빔으로 변환한, 후 이를 반사경(430)을 통하여 본딩 헤드(550)로 전달하는 광학 장치이다.4 and 5, the laser optic 400 is installed on the upper and side surfaces of the bonding head 550 and receives a laser beam generated from an external laser head 300, And transmits the converted light to the bonding head 550 through the reflector 430.

이러한 레이저 옵틱(400)은 복수의 렌즈(421, 422, 423, 424, 425 ; 420)가 배치된 경통(410)과, 상기 경통(410)의 측면에 위치한 본딩 헤드(550)의 상부에 설치되어 경통(410)으로부터 조사되는 수평 방향의 레이저 빔을 수직 하향 방향으로 전환하여 본딩 헤드(550)에 전달하는 반사경(430)을 포함하여 이루어진다. The laser optics 400 includes a barrel 410 having a plurality of lenses 421, 422, 423, 424, 425 and 420 disposed thereon and a bonding head 550 disposed on the side of the barrel 410 And a reflector 430 for converting the horizontal laser beam irradiated from the barrel 410 into a vertically downward direction and transmitting the laser beam to the bonding head 550.

상기 반사경(430)은 본딩 헤드(550)의 수직 상부에 위치하도록 반사경 지지대(431)를 통하여 본딩 헤드(550)의 상부에 고정 설치되는데, 이 반사경(430)은 45도 방향으로 경사지게 설치되어 측면의 경통(410)을 통하여 조사되는 스퀘어 형상의 레이저 빔을 수직 하부에 위치한 본딩 헤드(550)로 전달하게 된다. 만약, 반사경(430)이 없다면 레이저 옵틱(400)이 본딩 헤드(550)의 수직 상부에서 레이저 빔을 조사하여야 하기 때문에 설치 공간에 제약이 따르게 되며, 이로 인하여 본딩 헤드 모듈(500)의 크기가 상하로 길게 형성되어야 하는 문제점이 발생하게 된다. 이러한 문제점에 따라 본 발명에서는 반사경(430)을 본딩 헤드(550) 상부에 설치하고, 이 반사경(430)의 측면에 경통(410)을 설치함으로써, 설치 공간의 제약에서 벗어날 수 있도록 하였다. 한편, 상기 반사경 지지대(431)는 경통(410)의 설치 위치에 따라 반사경(430)의 각도를 조절할 수 있도록 본딩 헤드(550) 상부에 설치되는 것이 바람직하다. The reflector 430 is fixed to the upper portion of the bonding head 550 through a reflector support 431 so as to be positioned vertically above the bonding head 550. The reflector 430 is installed at an angle of 45 degrees, Shaped laser beam irradiated through the lens barrel 410 of the lens barrel 410 to the bonding head 550 positioned at the vertically lower portion. If there is no reflecting mirror 430, the laser beam is irradiated to the laser beam from the vertically upper portion of the bonding head 550, thereby limiting the installation space. As a result, the size of the bonding head module 500 A problem arises in that it must be formed long. According to the present invention, the reflecting mirror 430 is disposed on the bonding head 550 and the mirror barrel 410 is provided on the side surface of the reflecting mirror 430, thereby making it possible to avoid the limitation of the installation space. The reflector support 431 may be installed on the bonding head 550 to adjust the angle of the reflector 430 according to the installation position of the barrel 410.

상기 경통(410)은 반사경(430)을 향하여 레이저 빔을 조사할 수 있도록 반사경(430)의 측면에 고정 설치되는데, 이 경통(410)의 내측에는 복수의 렌즈(420 ; 421, 422, 423, 424, 425)가 포커싱 조절부(415)를 통하여 상호 간격이 조절될 수 있도록 설치되어 렌즈의 거리 조절을 통하여 스퀘어 빔의 크기를 조절할 수 있도록 구성된다.
The lens barrel 410 is fixed to the side surface of the reflecting mirror 430 so as to irradiate a laser beam toward the reflecting mirror 430. A plurality of lenses 420 (421, 422, 423, 424 and 425 can be adjusted by the focusing adjuster 415 so that the size of the square beam can be adjusted through adjusting the distance of the lens.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 옵틱의 경통 사시도이고, 도 7은 경통의 부분 사시 단면도이며, 도 8은 경통 내부에 배치된 렌즈의 일례를 나타낸 것이다. FIG. 6 is a perspective view of a barrel of a laser optic according to an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a sectional perspective view of the barrel, and FIG. 8 is an example of a lens disposed inside the barrel.

도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 옵틱(400)의 경통(410)은 일단에 레이저 헤드(300)로부터 발생하는 레이저 빔이 광 섬유를 통하여 입력되는 레이저 입력부(411)가 형성되고, 타단에 경통(410)의 내측에서 복수의 렌즈를 통하여 스퀘어 형상으로 변환된 레이저 빔이 출력되는 레이저 출력부(412)가 형성된 원통 형상으로 이루어진다. 상기 레이저 입력부(411)로 입력되는 레이저 빔은 통상의 가우시안 프로파일을 갖는 레이저 빔이고, 레이저 출력부(412)를 통하여 출력되는 레이저 빔은 스퀘어 형상을 갖는 레이저 빔으로, 이러한 레이저 빔의 차이에 따라 레이저 입력부(411)에 비해 레이저 출력부(412)의 구경이 더 크게 형성된다.  6 to 8, the lens barrel 410 of the laser optics 400 according to the present invention includes a laser input unit 411 through which a laser beam generated from the laser head 300 is input through optical fibers, And a laser output unit 412 for outputting a laser beam converted into a square shape through a plurality of lenses from the inside of the barrel 410 at the other end. The laser beam input to the laser input unit 411 is a laser beam having a normal Gaussian profile and the laser beam output through the laser output unit 412 is a laser beam having a square shape, The diameter of the laser output portion 412 is formed to be larger than that of the laser input portion 411.

한편, 상기 경통(410) 내측에는 여러 개의 렌즈가 소정의 간격으로 배치된 렌즈부(420)가 형성되는데, 이 렌즈부(420)에 구비된 렌즈들은 경통(410)에 구비된 포커싱 조절부(415)를 통하여 상호 간격이 조절된다. 상기 포커싱 조절부(415)는 일반적인 카메라 줌 렌즈에 적용되는 주밍(Zooming) 기능을 통하여 렌즈 간의 간격을 조절하게 되는데, 이렇게 포커싱 조절부(415)를 통해 렌즈 간의 간격이 조절되면 렌즈 출력부(412)를 통하여 출력되는 레이저 빔의 크기를 달라지게 된다. A plurality of lenses are arranged at predetermined intervals on the inner side of the lens barrel 410. The lenses provided on the lens 420 include a focusing adjuster 415, respectively. The focusing adjustment unit 415 adjusts the distance between the lenses through a zooming function applied to a general camera zoom lens. When the distance between the lenses is adjusted through the focusing adjustment unit 415, the lens output unit 412 The size of the laser beam output through the laser beam differs.

본 발명의 실시예에서 상기 경통(410)에 구비되는 렌즈부(420)에는 모두 5개의 렌즈가 배치되는데, 이 렌즈부(420)에는 레이저 입력부(411) 측으로부터 빔 익스펜더(Beam Expander)(421), 시준 렌즈(Collimation Lens)(422), 포커싱 렌즈(Focusing Lens)(423), 비구면 렌즈(Aspheric Lens)(424), 대물 렌즈(Objectice Lens)(425)가 순차적으로 배치된다. 상기 빔 익스펜더(421)는 레이저 입력부(411)를 통하여 입력되는 레이저 빔을 확장시켜 퍼트리게 되고, 시준 렌즈(422)는 확장되는 레이저 빔을 평행광으로 시준하게 되며, 포커싱 렌즈(423)는 시준 렌즈(422)를 통하여 시준화 된 레이저 빔의 초점을 조절하고, 비구면 렌즈(424)는 비구면을 통하여 레이저 빔을 선명하게 만들며, 대물 렌즈(425)는 레이저 빔을 레이저 출력부(412)를 통하여 외부로 출력시키게 된다. 도 9은 이러한 렌즈부(420)에 구비된 렌즈를 통하여 레이저 빔이 변환되는 과정을 나타낸 개념도이다. In the embodiment of the present invention, five lenses are disposed in the lens unit 420 of the lens barrel 410. A beam expander 421 is provided to the lens unit 420 from the laser input unit 411 side. A collimation lens 422, a focusing lens 423, an aspherical lens 424, and an objective lens 425 are sequentially arranged. The beam expander 421 expands and spreads the laser beam input through the laser input unit 411. The collimator lens 422 collimates the expanded laser beam into parallel light, The aspherical lens 424 adjusts the focus of the collimated laser beam through the lens 422. The aspherical lens 424 sharpens the laser beam through the aspherical surface and the objective lens 425 adjusts the focus of the laser beam through the laser output unit 412 And outputs it to the outside. FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a process of converting a laser beam through a lens provided in the lens unit 420. FIG.

상기의 렌즈 조합으로 이루어진 렌즈부(420)는 경통(410)에 형성된 포커싱 조절부(415)를 통하여 렌즈 간의 거리가 조절됨으로써 대물 렌즈(425)를 통하여 방출되는 레이저 빔의 크기가 달라지게 된다. 이때 상기 포커싱 조절부(415)는 직선 구동에 의해 렌즈 간의 거리를 조절하는 것이 아니라, 카메라 렌즈와 같이 회전 운동을 통하여 렌즈 간 거리 조절이 가능하도록 구성됨으로써 렌즈 간에 미세하고 용이한 거리 조절이 가능하며, 이에 따라 경통(410)을 통하여 출력되는 레이저 빔을 크기를 용이하고 정밀하게 조절할 수 있게 된다.The distance between the lenses is adjusted through the focusing adjuster 415 formed on the lens barrel 410 so that the size of the laser beam emitted through the objective lens 425 is changed. In this case, the focusing adjustment unit 415 is configured not to adjust the distance between the lenses by linear driving, but also to adjust the distance between the lenses through a rotational motion like a camera lens, so that a fine and easy distance adjustment between the lenses is possible So that the size of the laser beam output through the barrel 410 can be adjusted easily and precisely.

본 발명의 실시예에서 상기 포커싱 조절부(415)는 렌즈부(420)의 포커싱 렌즈(423)를 기준으로 반구면 렌즈(424) 및 대물 렌즈(425)의 간격을 조절함으로써 레이버 빔의 크기를 조절하게 되는데, 이러한 포커싱 조절부(415)는 2mm∼6mm, 6m∼18mm, 18mm∼35mm의 변화가 가능한 3단계 주밍 동작을 통하여 2mm×2mm 내지 35mm×35mm 의 크기를 갖는 스퀘어 형상의 레이저 빔을 형성할 수 있게 된다. The focusing adjustment unit 415 adjusts the size of the laser beam by adjusting the interval between the hemispherical lens 424 and the objective lens 425 based on the focusing lens 423 of the lens unit 420 The focusing adjustment unit 415 adjusts the focus of the laser beam in a square shape having a size of 2 mm x 2 mm to 35 mm x 35 mm through three-step zooming operation in which the focus adjustment unit 415 is capable of varying from 2 mm to 6 mm, 6 mm to 18 mm, and 18 mm to 35 mm. .

이렇게 렌즈부(420)를 통과하는 레이저 빔이 스퀘어 형상으로 변화되는 것은, 레이저 빔이 반구면 렌즈(424)와 대물 렌즈(425)를 통과하면서 에너지 변형이 발생하기 때문인 것으로, 이러한 레이저 빔의 에너지 변형은 내부의 빔 웨이브 프론트의 외곡을 나타나는 다름의 수학식 1에 의해 공식화될 수 있다. The reason why the laser beam passing through the lens unit 420 is changed into a square shape is that energy deformation occurs when the laser beam passes through the hemispherical lens 424 and the objective lens 425. The energy of the laser beam The deformation can be formulated by equation (1), which represents the buckling of the inner beamwave front.

Figure 112013103763839-pat00001
Figure 112013103763839-pat00001

여기에서, ρ는 지정된 극좌표의 변수 빔 반경을, Iin()는 입력 레이저 빔의 강도 분포 함수를, rin은 강도 분포의 대상인 입력 레이점 빔의 반경을, Iout()은 출력 레이점 빔의 강도 분포 함수를, rout de는 인텐시티 재분배 후 결과 출력 레이저 빔의 반경을 나타낸다. Where I in () is the intensity distribution function of the input laser beam, r in is the radius of the input ray point beam that is the object of the intensity distribution, and I out () is the radius of the output ray point Where r out de represents the radius of the resulting output laser beam after intensity redistribution.

도 10은 이러한 반구면 렌즈와 대물 렌즈 사이에서 발생하는 레이저 빔의 변화 일례를 나타낸 것이다. FIG. 10 shows an example of the change of the laser beam generated between the hemispherical lens and the objective lens.

한편, 이러한 렌즈부(420)를 통하여 스퀘어 빔으로 변형되어 출력되는 레이저 빔은 85％ 이상의 균일도(Uniformity)를 갖게 되는데, 이는 필드 매핑 타입의 굴절 빔 셰이퍼의 원칙을 나타내는 다음의 수학식 2에 따른 것이다. 즉, 굴절 빔 셰이퍼의 원칙은 두 광학 소자(optical components)와 망원경 시스템으로 구현되는데, 이는 입력 및 출력 파형이 전면 통제된 방식으로 실현되어, 가우스 빔에서 균일한 하나의 인텐시티 프로파일(intensity profile)이 변화하여 균일도를 유지하게된다. 첫 번째 소자로 파 수차의 정확한 유도 및 그 결과로 평행 출력 빔의 균일한 강도와 빔 일관성과 증가 및 분기 없이 평면 빔을 유지하게 된다. Meanwhile, the laser beam deformed and output through the lens unit 420 through the square beam has a uniformity of 85% or more. This is due to the following equation (2) indicating the principle of the field-mapping type refraction beam shaper will be. That is, the principle of a refracting beam shaper is implemented with two optical components and a telescope system, in which the input and output waveforms are realized in an entirely controlled manner, so that a uniform intensity profile in the Gaussian beam And the uniformity is maintained. As a result of the accurate derivation of the wave aberration to the first element and consequently the uniform intensity of the parallel output beam and the beam consistency and increase, the planar beam is maintained without branching.

Figure 112013103763839-pat00002
Figure 112013103763839-pat00002

여기에서, ω는 가우시안 빔의 반지름을, Iin0 , Iout0는 상수를 나타낸다.Where ω is the radius of the Gaussian beam, and I in 0 and I out 0 are constants.

도 11은 이러한 포커싱 조절부를 통하여 변화되는 레이저 빔 중 8m×8m 크기를 갖는 레이저 빔에 대한 특성을 나타낸 것이며, 도 12는 포커싱 조절부를 통하여 변화되는 레이저 빔 중 35m×35m 크기를 갖는 레이저 빔에 대한 특성을 나타낸 것이다. 도 11과 도 12에서, 좌측 두 개의 도면은 균일도를 평가한 빔 프로파일 측정 그래프이고, 우측 도면은 균일도를 평가한 평면 온도 분포를 측정 사진으로, 이러한 스퀘어 형상의 레이저 빔은 85％ 이상의 균일도를 보이고 있다.
FIG. 11 shows characteristics of a laser beam having a size of 8 m × 8 m among the laser beams changed through the focusing controller. FIG. 12 shows characteristics of a laser beam having a size of 35 m × 35 m, Respectively. In FIGS. 11 and 12, the two left figures are beam profile measurement graphs in which the uniformity is evaluated, and the right drawing is a measurement photograph of the plane temperature distribution in which the uniformity is evaluated. The square beam laser beam has a uniformity of 85% have.

이하, 상기의 구성으로 이루어진 레이저 옵틱 장치가 설치된 본딩 헤드 모듈을 통하여 반도체 칩의 본딩이 이루어지는 과정에 대하여 설명한다.Hereinafter, a process of bonding a semiconductor chip through a bonding head module provided with the laser-optic device having the above-described structure will be described.

반도체 칩을 회로 기판에 본딩하기 위하여, 먼저 본딩 헤드(550)가 진공 흡착력을 통하여 반도체 칩을 흡착한 후 회로 기판의 상부로 위치시키게 된다. 상기 본딩 헤드(550)에 흡착된 반도체 칩이 회로 기판 상부에 위치되면, 승강 블록(520)은 본딩 헤드(550)를 하강시켜 반도체 칩을 회로 기판에 1차 가압시키고, 로드 셀(530) 및 서보 모터(540)가 반도체 칩을 회로 기판에 정렬 및 2차 가압하면서 레이저 옵틱(400)으로부터 조사되는 레이저 빔을 열원으로 하여 회로 기판과 반도체 칩의 본딩 작업을 수행하게 된다. In order to bond the semiconductor chip to the circuit board, the bonding head 550 first sucks the semiconductor chip through the vacuum attraction force, and then places the semiconductor chip on the circuit board. When the semiconductor chip adsorbed on the bonding head 550 is positioned above the circuit board, the lift block 520 lowers the bonding head 550 to primarily press the semiconductor chip onto the circuit board, The servo motor 540 aligns the semiconductor chip with the circuit board and presses the semiconductor chip to the circuit board while performing the bonding operation of the circuit board and the semiconductor chip using the laser beam irradiated from the laser optic 400 as a heat source.

이때, 레이저 옵틱(400)을 통하여 조사되는 레이저 빔은 경통(410)에 설치된 포커싱 조절부(415)를 통하여 경통(410) 내측에 배치된 렌즈 간의 간격을 이동시킴으로써 그 크기를 조절할 수 있으며, 이렇게 경통(410)의 렌즈부(420)를 통하여 스퀘어 빔으로 변환된 레이저 빔은 레이저 출력부(412)를 통하여 수평 방향으로 출력되며, 수평 방향으로 출력되는 스퀘어 레이저 빔은 반사경(430)을 통하여 진행 방향이 수직 하향 방향으로 전환되어 본딩 헤드(550)에 전달되게 된다.At this time, the laser beam irradiated through the laser optics 400 can be adjusted in size by moving the interval between the lenses disposed inside the lens barrel 410 through the focusing adjuster 415 provided on the lens barrel 410, The laser beam converted into the square beam through the lens unit 420 of the barrel 410 is output in the horizontal direction through the laser output unit 412 and the square laser beam output in the horizontal direction is transmitted through the reflector 430 Direction to be vertically downwardly transmitted to the bonding head 550.

본딩 헤드(550)로 전달되는 레이저 빔은 본딩 헤드(550)의 하부에 진공 압착된 반도체 칩을 가열시키게 되며, 반도체 칩의 가열 및 가압에 따라 반도체 칩과 회로 기판의 솔더범프 사이를 본딩시키게 된다.
The laser beam transmitted to the bonding head 550 heats the semiconductor chip vacuum-bonded to the lower portion of the bonding head 550 and bonds between the semiconductor chip and the solder bumps of the circuit board according to heating and pressing of the semiconductor chip .

이와 같이, 본 발명에 따른 레이저 옵틱 장치는 경통(410)에 배치된 복수의 렌즈를 통하여 레이저 빔을 스퀘어 형상으로 변환할 수 있으며, 렌즈 간의 거리를 조절함으로써 레이저 빔의 크기 또한 조절할 수 있게 된다. 특히, 경통(410)의 설치된 포커싱 조절부(415)의 회전을 통해 렌즈 간의 거리를 정밀하게 조절할 수 있으므로 스퀘어 형상의 레이저 빔 크기를 용이하고 정밀하게 조절할 수 있게 된다. As described above, the laser optical apparatus according to the present invention can convert a laser beam into a square shape through a plurality of lenses disposed in the lens barrel 410, and adjust the size of the laser beam by adjusting the distance between the lenses. Particularly, since the distance between the lenses can be precisely adjusted through the rotation of the provided focusing adjuster 415 of the lens barrel 410, the size of the square-shaped laser beam can be adjusted easily and precisely.

이러한 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구 범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
It is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and that various modifications and changes may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the appended claims. Of course, can be achieved.

100 : 호스트 컴퓨터 200 : 레이저 헤드 컨트롤러
300 : 레이저 헤드
400 : 레이저 옵틱 410 : 경통
411 : 레이저 입력부 412 : 레이저 출력부
415 : 포커싱 조절부 420 : 렌즈부
421 : 빔 익스펜더 422 : 시준 렌즈
423 : 포커싱 렌즈 424 : 비구면 렌즈
425 : 대물렌즈 430 : 반사경
431 : 반사경 지지대
500 : 본딩 헤드 모듈 510 : 헤드 몸체
520 : 승강 블록 530 : 로드 셀
540 : 서보 모터 550 : 본딩 헤드100: host computer 200: laser head controller
300: laser head
400: laser optic 410: lens barrel
411: Laser input unit 412: Laser output unit
415: focusing control unit 420: lens unit
421: beam expander 422: collimating lens
423: focusing lens 424: aspheric lens
425: objective lens 430: reflector
431: reflector support
500: bonding head module 510: head body
520: lift block 530: load cell
540: Servo motor 550: Bonding head

Claims (8)

삭제delete 삭제delete 외부의 레이저 헤드(300)로부터 발생되어 광 섬유를 통하여 전달되는 레이저 빔을 복수의 렌즈를 통하여 스퀘어(square) 형상의 레이저 빔으로 변환하여 수평 방향으로 출력하는 경통(410)과, 상기 경통(410)으로부터 출력되는 수평 방향의 레이저 빔을 수직 하향 방향으로 전환하여 본딩 헤드(550)에 조사하여 본딩 하부에 진공 흡착된 반도체 칩에 열원으로 전달하는 반사경(430)이 구비된 레이저 옵틱 장치에 있어서,
상기 경통(410)의 일단에는 광 섬유를 통하여 전달되는 레이저 빔이 입력되는 레이저 입력부(411)가 형성되고, 내측에는 복수의 렌즈가 이격 배치되어 가우시안 프로파일을 갖는 레이저 빔을 확장시켜 스퀘어 형상의 레이저 빔으로 변환하는 렌즈부(420)가 구비되며, 타측에는 상기 렌즈부(420)를 통하여 스퀘어 형상으로 변환된 레이저 빔을 외부로 출력하는 레이저 출력부(412)가 형성되되,
상기 렌즈부(420)에는 상기 레이저 입력부(411)를 통하여 입력되는 레이저 빔을 확장시키는 빔 익스펜더(Beam Expander)(421)와, 확장되는 레이저 빔을 평행광으로 시준하는 시준 렌즈(Collimation Lens)(422)와, 시준화 된 레이저 빔의 초점을 조절하는 포커싱 렌즈(Focusing Lens)(423)와, 비구면을 통하여 레이저 빔을 선명하게 하는 비구면 렌즈(Aspheric Lens)(424)와, 스퀘어 형상으로 확장된 레이저 빔을 레이저 출력부(412)를 통하여 외부로 출력하는 대물 렌즈(Objectice Lens)(425)가 상호 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱 장치.
A lens barrel 410 for converting a laser beam generated from an external laser head 300 and transmitted through optical fibers into a square laser beam through a plurality of lenses and outputting the laser beam in a horizontal direction, And a reflector 430 for converting the laser beam in the horizontal direction into a vertically downward direction and transmitting the laser beam to the bonding head 550 and to the semiconductor chip vacuum-
A laser input unit 411 is provided at one end of the barrel 410 to receive a laser beam transmitted through the optical fiber. A plurality of lenses are spaced apart from the laser input unit 411 to extend a laser beam having a Gaussian profile, And a laser output unit 412 for outputting a laser beam converted into a square shape through the lens unit 420 to the outside is formed on the other side of the lens unit 420,
The lens unit 420 includes a beam expander 421 for expanding a laser beam input through the laser input unit 411 and a collimation lens for collimating the expanded laser beam into parallel light. A focusing lens 423 for adjusting the focus of the collimated laser beam, an aspherical lens 424 for sharpening the laser beam through the aspherical surface, And an objective lens (425) for outputting the laser beam to the outside through the laser output part (412) are arranged apart from each other.
제 3항에 있어서,
상기 경통(410)에는 내측에 구비된 복수의 렌즈 간의 거리를 조절하여 변환되는 레이저 빔의 크기를 조절하는 포커싱 조절부(415)가 구비된 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱 장치.
The method of claim 3,
Wherein the lens barrel (410) is provided with a focusing adjusting part (415) for adjusting the size of a laser beam to be converted by adjusting a distance between a plurality of lenses provided inside the lens barrel (410).
제 4항에 있어서,
상기 포커싱 조절부(415)는 회전 운동을 직선 거리 운동으로 전환하는 주밍(Zooming) 동작을 통하여 렌즈 간의 거리를 조절하는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the focusing adjusting unit (415) adjusts the distance between the lenses through a zooming operation for converting the rotational motion into the linear distance motion.
삭제delete 제 3항에 있어서,
상기 렌즈부(420)는 입력되는 가우시안 프로파일을 갖는 레이저 빔을 균일도가 85％ 이상되는 스퀘어 형상의 레이저 빔으로 변환하는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱 장치.
The method of claim 3,
Wherein the lens unit (420) converts a laser beam having an input Gaussian profile into a laser beam of a square shape having a uniformity of 85% or more.
제 4항에 있어서,
상기 렌즈부(420)의 포커싱 조절부(415)는 2~6mm, 6~18mm, 18~35mm의 3단계 주밍 동작을 통하여 2mm×2mm 내지 35mm×35mm 의 크기를 갖는 레이저 빔을 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱 장치.5. The method of claim 4,
The focusing unit 415 of the lens unit 420 forms a laser beam having a size of 2 mm x 2 mm to 35 mm x 35 mm through three-step zoom operation of 2 to 6 mm, 6 to 18 mm, and 18 to 35 mm .
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