KR101685428B1 - 레이저 마킹방법 - Google Patents

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Abstract

레이저 빔을 이용하여, 반도체 소자 패키징용 봉지재에 마킹패턴을 형성하는 방법이 개시된다. 개시된 레이저 마킹방법은, 상기 봉지재에 의해 패키징된 상기 반도체 소자에 칩손상을 저하시키는 파장의 레이저 빔을 상기 봉지재의 표면에 조사하는 단계 및 상기 레이저 빔의 조사영역을 이동시키면서, 상기 봉지재 상에 상기 마킹패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 레이저 빔의 파장은, 상기 봉지재에 포함된 충전재의 투과율 스펙트럼에 따라 결정된다.

Description

레이저 마킹방법{Laser marking method}
레이저 마킹 방법 및 장치에 관한 것으로, 레이저 빔을 이용하여 반도체 소자 패키징용 봉지재에 마킹을 하는데 반도체칩에 손상을 주지 않고 마킹을 할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.
통상 반도체 패키지는 리드프레임 등에 반도체칩을 접착하고, 상기 반도체칩과 리드프레임을 도전성와이어로 연결하며, 상기 반도체칩, 리드프레임 등을 반도체 패키징용 봉지재로 봉지하여 이루어진다.
반도체 패키징용 봉지재는 반도체 소자를 외부로부터의 충격, 진동, 수분, 방사선 등으로부터 보호할 수 있다. 1960년대 이전에는 반도체 패키징용 봉지재로 금속 또는 세라믹 재료가 사용되었으나, 1960년대 말부터 성형이 용이하고 경제적인 에폭시 수지 화합물(Epoxy molding compound; 이하 EMC)이 사용되고 있다.
반도체 소자를 봉지재로 패키징하는 봉지 공정 후에는 상기 봉지재의 표면에 제조회사, 제품명, 제조일 및 로고 등의 각종 문자나 문양 등을 마킹하고 있다. 마킹은 잉크 또는 레이저를 이용하여 이루어지는데, 마킹공정의 편의성, 속도, 경제성 등을 고려하여 레이저 마킹이 주로 이루어지고 있다.
스마트기기 등으로의 응용이 확대되면서 반도체 패키지의 사이즈가 점점 더 소형화 및 박형화 되면서, 반도체 패키징용 봉지재의 두께도 점점 얇아지고 있다. 그리고, 반도체 패키징용 봉지재의 두께가 얇아짐에 따라 레이저 빔이 봉지재를 투과하여 반도체 소자에 전달되는 경우가 발생할 수 있다. 이로 인해, 봉지재 표면에 대한 마킹공정 중 봉지재 내부의 반도체 소자에 칩손상이 가해져 불량품이 발생하는 문제점이 있다.
레이저 빔을 이용해 반도체 패키징용 봉지재에 마킹공정을 수행할 때 발생하는 반도체 소자의 손상을 방지한다.
일 측면에 있어서,
레이저 빔을 이용하여, 반도체 소자 패키징용 봉지재에 마킹패턴을 형성하는 방법에 있어서,
상기 봉지재에 의해 패키징된 상기 반도체 소자에 칩손상을 저하시키는 파장의 레이저 빔을 상기 봉지재의 표면에 조사하는 단계; 및
상기 레이저 빔의 조사영역을 이동시키면서, 상기 봉지재 상에 상기 마킹패턴을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 레이저 빔의 파장은, 상기 봉지재에 포함된 충전재의 투과율 스펙트럼에 따라 결정되는 레이저 마킹방법이 제공된다.
상기 반도체 소자 패키징용 봉지재는 에폭시 수지 화합물(Epoxy Molding Compound; EMC)을 포함할 수 있다.
상기 충전재는 실리카(Silica) 재질을 포함할 수 있다.
상기 레이저 빔의 파장은 실리카 재질에 대해 투과율이 낮은 파장범위에서 결정될 수 있다.
상기 레이저 빔의 파장은 2.6μm 과 3.0μm 사이의 파장일 수 있다.
다른 측면에 있어서,
레이저 빔을 이용하여, 반도체 소자 패키징용 봉지재에 마킹패턴을 형성하는 레이저 마킹장치에 있어서,
상기 봉지재에 의해 패키징된 상기 반도체 소자에 칩손상을 저하시키는 파장의 레이저 빔을 출사하는 광원; 및
상기 광원에서 출사된 레이저 빔이 상기 봉지재 표면에 조사되도록 하는 빔전송광학계 및 스캐너;를 포함하며,
상기 레이저 빔의 파장은, 상기 봉지재에 포함된 충전재의 투과율 스펙트럼에 따라 결정되는 레이저 마킹장치가 제공된다.
상기 반도체 소자 패키징용 봉지재는 에폭시 몰딩 화합물(Epoxy Molding Compound; EMC)을 포함할 수 있다.
상기 충전재는 실리카(Silica) 재질을 포함할 수 있다.
상기 레이저 빔의 파장은 실리카 재질에 대해 투과율이 낮은 파장범위에서 결정될 수 있다.
상기 레이저 빔의 파장은 2.6μm 과 3.0μm 사이의 파장일 수 있다.
다른 측면에 있어서,
레이저 빔을 이용하여, 반도체 소자 패키징용 봉지재에 마킹패턴을 형성하는 레이저 마킹장치에 있어서,
상기 봉지재에 의해 패키징된 상기 반도체 소자에 칩손상을 저하시키는 파장의 레이저 빔을 출사하는 광원; 및
상기 광원에서 출사된 레이저 빔이 상기 봉지재 표면에 조사되도록 하는 빔 전송 광학계를 포함하며,
상기 레이저 빔의 파장은, 상기 봉지재에 포함된 충전재의 투과율 스펙트럼에 따라 결정되는 레이저 마킹장치가 제공된다.
상기 레이저 빔의 파장은 2.6μm 과 3.0μm 사이의 파장일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 레이저 빔을 이용한 마킹공정 동안 봉지재에 패키징된 반도체 소자의 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 반도체 패키지의 모습을 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에서 나타낸 반도체 패키지를 I-I’선을 따라 자른 단면을 나타낸 단면도이다.
도 3은 봉지재 표면에 레이저 빔을 이용하여 마킹공정을 수행하는 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에서 나타낸 마킹공정에 의한 마킹 결과물을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 봉지재에 입사된 레이저 빔이 EMC에서 산란하는 모습을 나타낸 단면도이다.
도 6은 봉지재에 입사된 레이저 빔이 EMC에서 산란하는 모습의 다른 예를 나타낸 단면도이다.
도 7은 봉지재로 입사된 레이저 빔이 충전재를 통과하여 반도체 소자에 도달하는 예를 나타낸 단면도이다.
도 8은 도 7에서 나타낸 S1 영역을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 9는 제1 및 제2 충전재의 크기 비율이 다른 경우, 레이저 빔의 진행경로를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 예시적인 실시예에 따른 레이저 마킹방법을 나타낸 흐름도이다.
도 11은 실리카에서 광의 파장별 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 12는 예시적인 실시예에 따른 레이저 마킹장치를 대략적으로 나타낸 도면이다.
도 13은 어븀 첨가 광섬유(Erbium doped glass fiber; 이하 EDF)의 에너지 준위도이다.
이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 “...부”, “모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.
도 1은 반도체 패키지(10)의 모습을 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 반도체 소자(14)는 봉지재(12)에 의해 봉지될 수 있다. 반도체 소자(14)는 반도체 칩, IC(integrated circuits), LSI(large-scale IC) 등 반도체를 이용한 전자 장치일 수 있으며 위의 예시에 제한되지 않는다. 도 1에서는 봉지재(12) 내부에 반도체 소자(14)가 내장 된 것을 간략하게 나타냈지만, 봉지재(12) 내부에는 추가적인 부품들이 더 내장되어 있을 수 있다. 예를 들어, 봉지재(12) 내부에는 반도체 소자(14)를 외부 회로와 연결시켜 주기 위한, 와이어(wire), 리드 프레임(lead frame), 솔더볼(solder ball) 등이 더 내장되어 있을 수 있다.
봉지재(12)는 예시적으로 에폭시 몰딩 화합물(Epoxy Molding Compound; 이하 EMC)을 포함할 수 있다. 봉지재(12)는 충격, 방사선, 수분 등과 같은 외부환경으로부터 반도체 소자(14)를 보호하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 봉지재(12)는, 반도체 패키지(10)가 다른 장치에 실장될 때 표면 실장의 간편성을 제공할 수 있다. 도 1에서는 반도체 패키지(10)의 형상이 직육면체인 경우를 나타냈지만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니며 반도체 패키지(10)의 형상은 다른 장치에 실장되는 모양에 따라 다르게 바뀔 수도 있다.
도 2는 도 1에서 나타낸 반도체 패키지(10)를 I-I’선을 따라 자른 단면을 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 봉지재(12)의 EMC 사이에는 복수의 충전재(필러; filler 20)가 포함될 수 있다. 충전재는 예시적으로 구형 알갱이 형상을 가질 수 있으며, 그 크기는 각각 다를 수도 있다. 충전재(20)는 봉지재(12)를 지지하여 봉지재(12)가 일정한 형상을 유지할 수 있도록 해줄 수 있다. 충전재(20)는 예시적으로 실리카(Silica; SiO￢2) 재질의 알갱이일 수 있다. 하지만, 충전재(20)의 재질이 위에 국한되는 것은 아니다. 예를 들어 충전재(20)는, EMC에 첨가되어 봉지재(12)의 형상을 유지할 수 있는 다른 재질의 알갱이로 구현될 수도 있다.
도 3은 봉지재(12) 표면에 레이저 빔(L1)을 이용하여 마킹공정을 수행하는 것을 나타낸 도면이다. 또한, 도 4는 도 3에서 나타낸 마킹공정에 의한 마킹 결과물을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 봉지재(12) 표면에 레이저 빔(L1)이 조사될 수 있다. 레이저 빔(L1)은 집속 광학계(50)를 통과하면서 봉지재(12) 표면에 집속될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것에 불과하며, 레이저 빔(L1)은 집속 광학계(50)를 거치지 않고 봉지재(12) 표면에 조사될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 봉지재(12)가 EMC를 포함하면, 에폭시 수지에 포함된 탄소 원자에 의해 레이저 빔(L1)의 에너지가 흡수될 수 있다. 봉지재(12)의 표면이 레이저 빔(L1) 에너지를 흡수하면, 도 3에서 나타낸 바와 같이 봉지재(12) 표면 중 일부가 레이저 빔(L1)에 의해 분해될 수 있다. 그리고, 레이저 빔(L1)이 조사되는 위치를 원하는 마킹모양에 따라 이동 시키면 도 4에서 나타낸 바와 같이 봉지재(12) 표면에 마킹패턴(15)을 형성할 수 있다.
봉지재(12) 표면에 입사되는 레이저 빔(L1)중 일부는 봉지재(12) 내부로 투과할 수 있다. 그리고, 봉지재(12) 내부로 투과한 레이저 빔(L1)중 일부는 봉지재(12) 내부에 있는 반도체 소자(14)에 도달할 수 있다. 반도체 소자(14)에 레이저 빔(L1)이 전달되면 반도체 소자(14)에 손상이 발생할 수 있으며, 이로 인해 반도체 패키지(10) 제조공정의 수율이 저하될 수 있다. 다만, 반도체 소자(14)에 도달하는 레이저 빔 모두가 반도체 소자(14)에 손상을 가하지는 않을 수 있다. 일부 레이저 빔은 봉지재(12)의 EMC에서 산란되거나 흡수되어 반도체 소자(14)에 도달하더라도 그 빔의 에너지 밀도가 작을 수 있다.
도 5는 봉지재(12)에 입사된 레이저 빔(L1)이 EMC에서 산란되는 모습을 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 봉지재(12)의 표면에 입사된 레이저 빔(L1)중 일부가 봉지재(12) 내부로 투과될 수 있다. 그런데 투과된 레이저 빔(L1)은 EMC에서 흡수되거나 산란될 수 있다. EMC에서 산란된 레이저 빔(L2)은 산란면적이 넓어짐에 따라 단위면적당 에너지 전달량이 줄어들 수 있다. 따라서, 봉지재(12) 내부의 EMC에서 산란된 레이저 빔(L2)은 반도체 소자(14)에 도달하더라도 반도체 소자(14)에 큰 손상을 주지 않을 수 있다.
도 6은 봉지재(12)에 입사된 레이저 빔(L1)이 EMC에서 산란하는 모습의 다른 예를 나타낸 단면도이다.
도 6을 참조하면, 봉지재(12)에 입사된 레이저 빔(L1) 중 일부가 봉지재(12)에 포함된 충전재(20)까지 도달할 수 있다. 충전재(20)가 구(sphere)에 가까운 형상을 가지는 경우, 충전재(20)는 입사된 레이저 빔을 집속하는 광학소자의 기능을 수행할 수 있다. 즉, 충전재(20) 내부에서 레이저 빔은 산란하지 않고 집속될 수 있다. 그런데, 도 6에서 나타낸 예에서는 충전재(20)를 통과한 레이저 빔이 다시 EMC를 만날 수 있다. 이로 인해, EMC상에서 다시 레이저 빔 대부분이 흡수되거나 산란될 수 있다. EMC에서 산란된 산란 빔(L3)은 산란 면적이 넓어지면서, 단위 면적당 에너지 전달량이 줄어들 수 있다. 따라서, 도 6에서 나타낸 예에서도 봉지재(12) 내부로 투과한 레이저 빔(L1)이 반도체 소자(14)에 큰 손상을 주지 않을 수 있다.
도 7은 봉지재(12)로 입사된 레이저 빔(L1)이 충전재(20)를 통과하여 반도체 소자(14)에 도달하는 예를 나타낸 단면도이다.
도 7을 참조하면, 봉지재(12)로 입사된 레이저 빔(L1)은 EMC를 지나 충전재(20)에 입사될 수 있다. 도 7에서 S1 영역에는 복수의 충전재(20)가 레이저 빔(L1)의 진행경로를 따라 나열되어 있을 수 있다. 이 경우, 충전재들(20)은 레이저 빔(L1)의 광 도파로 역할을 할 수 있다. 즉, EMC에서와 달리, 충전재(20)를 통과하는 레이저 빔(L1)은 산란되지 않고 반도체 소자(14)로 전달될 수 있다. 또한, 도 7에서와 같이 충전재(20)가 구 형상을 가진 경우, 충전재(20)는 볼록렌즈와 같이 작용하여 레이저 빔(L1)을 집속시킬 수 있다.
도 8은 도 7에서 나타낸 S1 영역을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 봉지재(12)의 표면에 입사된 레이저 빔(L1)이 충전재(20)로 입사될 수 있다. 봉지재(12)의 표면과 충전재(20)의 표면 사이 거리(h1)가 작으면, 도 8에서 나타낸 바와 같이, 마킹공정 중에 충전재(20)를 커버하고 있던 EMC 부분이 벗겨지면서 충전재(20)의 표면이 외부로 드러날 수 있다. 그렇게 되면, 레이저 빔(L1)의 에너지가 거의 손실되지 않은 채로 충전재(20)로 입사될 수 있다. 또한, 도 8에서와 같이 충전재(20) 표면의 EMC가 전부 벗겨지지 않은 경우라도, 봉지재(12) 표면과 충전재(20) 표면 사이 거리(h1)이 작으면, 레이저 빔(L1) 중 상당비율이 EMC에서 산란되거나 흡수되지 않고 충전재(20)로 입사될 수 있다.
도 8에서와 같이 레이저 빔(L1)의 진행경로에 제1 및 제2 충전재(20a, 20b)가 연속적으로 나열되어 있으면, 레이저 빔(L1)이 산란되지 않고 반도체 소자(14)의 표면으로 전달될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 충전재(20a, 20b)가 구형상을 가지는 경우, 제1 및 제2 충전재(20a, 20b) 내부에서 레이저 빔(L1)이 집속될 수 있다. 레이저 빔(L1)이 진행되는 경로는 충전재(20)의 재질이 갖는 굴절률에 따라 다를 수 있다. 도 8에서는 제2 충전재(20b) 내부에서 레이저 빔(L1)이 집광점을 형성시키는 예를 나타냈다. 하지만, 레이저 빔(L1)이 집광점을 형성시키는 위치는 달라질 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔(L1)은 제1 충전재(20a)에서 집광점을 형성시킬 수도 있다. 또는 레이저 빔(L1)은 제1 및 제2 충전재(20a, 20b)를 투과하는 동안 집광점을 형성시키지 않을 수도 있다.
레이저 빔(L1)이 제1 및 제2 충전재(20a, 20b)를 투과하면 반도체 소자(14)의 표면에 도달할 수 있다. 반도체 소자(14)에서 레이저 빔(L1)이 도달하는 면적(A2)는 레이저 빔(L1)이 봉지재(12) 표면에 입사되는 면적(A1)과 거의 같은 크기를 가질 수 있다. 따라서, 레이저 빔(L1)이 반도체 소자(14)에 전달하는 단위 면적당 에너지량이 레이저 마킹에 이용되는 레이저 빔의 단위 면적당 에너지 전달량에 거의 근접할 수 있다. 그렇게 되면, 레이저 빔(L1)이 입사되는 반도체 소자(14) 표면의 온도가 손상 임계치 이상으로 상승하여 반도체 소자(14)에 손상이 일어날 수 있다. 하지만 레이저 빔(L1)이 반도체 소자(14)에 전달하는 단위 면적당 에너지량이 레이저 마킹에 이용되는 레이저 빔의 단위 면적당 에너지 전달량보다 많이 작은 경우에도 상태에 따라서 반도체소자(14)에 손상을 발생시킬 수도 있다.
도 9는 제1 및 제2 충전재(20a, 20b)의 크기 비율이 다른 경우, 레이저 빔(L1)의 진행경로를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 레이저 빔(L1)의 진행경로 상에 제1 및 제2 충전재(20a, 20b)가 나란히 배열되어 있을 수 있다. 또한, 제1 충전재(20a)의 크기가 제2 충전재(20b)에 비해 클 수 있다. 제1 충전재(20a)의 크기가 크면, 제1 충전재(20a)의 표면의 곡률반경이 상대적으로 작아지면서, 레이저 빔(L1)이 굴절되는 각도가 작아질 수 있다. 따라서, 도 8의 경우에 비해 상대적으로 레이저 빔(L1)의 집광점이 반도체 소자(14)의 표면에 대해 더 가깝게 형성될 수 있다. 그리고, 반도체 소자(14)에 입사되는 레이저 빔(L1)의 입사면적(A2)이 봉지재(12)에 입사되는 레이저 빔(L1)의 입사면적(A1)보다 더 작을 수 있다. 입사면적(A2)가 작아짐에 따라 반도체 소자(14)에 전달되는 레이저 빔의 단위 면적당 에너지가 커지게 되어 반도체 소자(14)의 손상이 더욱 잘 일어날 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 충전재(20)를 투과한 레이저 빔(L1)이 반도체 소자(14)의 손상에 가장 많은 영향을 줄 수 있다. 상술한 반도체 소자(14)의 손상을 방지하기 위해, 예시적인 실시예에 따른 레이저 마킹방법은, 레이저 빔의 파장을 적절히 조절할 수 있다.
도 10은 예시적인 실시예에 따른 레이저 마킹방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 레이저 마킹방법은, 반도체 소자(14)의 파손을 방지할 수 있는 파장의 레이저 빔을 봉지재(12)의 표면에 조사하는 단계(S110)와, 레이저 빔의 조사영역을 이동 시키면서, 봉지재(12) 상에 마킹패턴을 형성하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.
레이저 빔을 조사하는 단계(S110)에서는 반도체 소자(14)에 칩손상을 저하시킬 수 있는 파장의 레이저 빔을 조사할 수 있다. 봉지재(12)에 조사되는 레이저 빔은 충전재(20)를 투과하여 반도체 소자(14)에 전달되었을 때, 반도체 소자(14)의 손상을 야기할 수 있다. 따라서, 레이저 빔의 파장은 봉지재(12)에 포함된 충전재(20)의 투과율 스펙트럼에 따라 결정될 수 있다. 즉, 레이저 빔의 파장은 충전재(20)에 대해 투과율이 낮은 파장으로 결정될 수 있다.
예를 들어, 봉지재(12)가 EMC와, EMC 사이에 포함된 실리카 재질의 충전재(20)를 포함하는 경우 레이저 빔의 파장은 실리카에 대해 투과율이 낮은 파장범위에서 결정될 수 있다.
도 11은 실리카에서 광의 파장별 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 11에서 세로축은 광의 투과율을 나타내며, 광의 파장을 나타낸다. 도 11을 참조하면, 실리카에 대한 광의 투과율이 광의 파장이 2.6μm 과 3.0μm 사이에서 눈에 띄게 감소할 수 있다. 또한, 광의 파장이 2.7μm 과 2.8μm 사이의 임의의 파장일 때는 실리카에 대한 광의 투과율이 거의 0에 수렴할 수 있다. 즉, 2.6μm 과 3.0μm 사이의 파장, 더 바람직하게는 2.7μm 과 2.8μm사이의 파장을 가지는 레이저 빔은 실리카 재질의 충전재(20)에 입사되었을 때, 대부분의 에너지가 충전재(20)를 투과하지 못할 수 있다. 반면, EMC의 탄소원자들은 상기 2.6μm 과 3.0μm 사이에 있는 파장의 레이저 빔을 잘 흡수할 수 있다. 따라서, 위와 같이 레이저 빔의 파장을 설정하면 EMC 표면 상에는 마킹공정이 이루어질 수 있다. 또한, EMC 사이에 충전재(20)에 입사된 레이저 빔은 충전재(20)를 투과하지 않을 수 있다. 이를 통해 도 7 내지 도 9에서와 같이 충전재(20)에 의해 레이저 빔이 집광되어 반도체 소자(14)에 입사되는 것을 방지할 수 있다.
마킹패턴을 형성하는 단계(S120)에서는 레이저 빔의 조사 위치를 이동시키면서 봉지재(12) 상에 마킹패턴을 형성할 수 있다. 마킹패턴을 형성하는 단계(S120)에서는 반도체 소자(14)에 손상을 가하지 않으면서 도 4에서 나타낸 것과 같은 마킹패턴을 형성할 수 있다.
이상에서는 실리카 재질의 충전재(20)를 예로 들어 설명하였다. 하지만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 충전재(20)의 재질은 달라질 수 있으며 이에 따라 레이저 빔의 파장도 달라질 수 있다. 레이저 빔의 파장은 EMC에 잘 흡수되면서 충전재(20)에 대해서는 투과율이 낮은 파장범위에서 결정될 수 있다.
이상에서 도 10 및 도 11을 참조하여 예시적인 실시예에 따른 레이저 마킹방법에 관하여 설명하였다. 이하에서는 상기 레이저 마킹방법을 실시하기 위한 레이저 마킹장치에 관하여 설명한다.
도 12는 예시적인 실시예에 따른 레이저 마킹장치를 대략적으로 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 레이저 마킹장치는 광원(110)과, 광원(110)에서 출사된 레이저 빔이 봉지재(12) 표면에 조사되도록 하는 빔 전송 광학계(114) 및 스캐너(120)를 포함할 수 있다. 광원(110)에서 나오는 레이저 빔의 파장은 전술한 바와 같이 충전재(20)에 대해 투과율이 낮은 파장으로 결정될 수 있다. 또한, 광원(110)에서 나오는 레이저 빔의 파장은 EMC에서는 잘 흡수가 일어나는 파장으로 결정될 수 있다.
충전재(20)가 실리카 재질을 포함하는 경우, 광원(110)으로부터 출사되는 레이저 빔의 파장은 2.6μm 과 3.0μm 사이, 더 바람직하게는 2.7μm과 2.8μm 사이의 임의의 파장일 수 있다. 상기 파장범위의 레이저 빔을 방출하기 위해 광원(110)은 어븀 첨가 광섬유(Erbium doped glass fiber; EDF)를 이용할 수 있다. 예를 들어, 광원(110)은 어븀 첨가 광섬유를 포함하는 공진기와, 상기 공진기에 펌핑광을 방출하는 펌핑 광원을 포함할 수 있다. 펌핑 광원은 980nm 이상의 파장을 가지는 펌핑광을 공진기에 방출할 수 있다. 공진기는 에르븀 첨가 유리 파이버를 이득매질로 하여 2.7μm 과 2.8μm 사이의 임의의 파장을 가지는 레이저 빔을 방출할 수 있다.
도 13은 어븀 첨가 광섬유(Erbium doped glass fiber; 이하 EDF)의 에너지 준위도이다.
도 13을 참조하면, EDF에 980 nm대역의 펌핑광이 입사할 경우, 기저 준위 흡수(ground state absorption 이하, GSA)가 생겨 기저 상태(4I15 /2)의 전자가 여기 상태(4I11 /2)로 여기 될 수 있다. 그리고, 이 여기 상태(4I11 /2)에서 기저 상태(4I13 /2)로 천이하면서 대략 2.8μm의 레이저광이 발진될 수 있다. 즉, 광원(110)은 EDF를 이득매질로 하여 2.7μm 과 2.8μm 사이의 임의의 파장을 가지는 레이저 빔을 방출할 수 있다.
다시 도 12를 참조하면, 레이저 마킹장치는 광원(110)으로부터 출사된 레이저 빔을 전달하는 광섬유(111)와 레이저 빔을 시준하는 빔 시준기(112)를 포함할 수 있다. 또한, 빔 시준기(112)에서 나온 레이저 빔의 빔 사이즈가 작을 경우, 빔 전송 광학계(114)를 이용하여 빔의 사이즈를 확대할 수도 있다. 빔 전송 광학계(114)는 레이저 빔의 빔 사이즈를 확장하기 위한 빔 직경 확대기를 포함할 수 있다. 빔 직경 확대기는 복수의 렌즈로 구성될 수 있다. 빔 직경 확대기에 포함된 렌즈는 광원(110)으로부터 출사되는 레이저 빔의 파장에 대해 투과율이 좋은 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원(110)이 2.6μm 과 3.0μm 사이인 임의의 파장의 레이저 빔을 방출하는 경우, 빔 직경 확대기에 포함된 렌즈들은 상기 파장범위에 대해 높은 투과율을 가지는 재질을 포함할 수 있다. 또는 빔 전송 광학계(114)는 빔 전송 거울을 포함할 수도 있다. 빔 전송 광학계(114)는 빔 직경 확대기와 빔 전송 거울 모두를 포함할 수도 있으며, 입사되는 레이저 특성 등에 따라 빔 직경 확대기와 빔 전송 거울 중 하나의 구성요소를 택일할 수도 있다.혹은 편광빔분할기(PBS: Polarized Beam Splitter)와 같은 추가적인 구성요소를 더 포함할 수도 있다.
스캐너(120)는 레이저 빔이 조사되는 방향을 조절할 수 있다. 스캐너(120)는 적어도 하나의 미러를 포함할 수 있다. 스캐너(120)는 미러의 각도와 위치를 변화시킴으로써 레이저 빔이 봉지재(12)의 표면에 조사되는 위치를 조절할 수 있다. 스캐너(120)에 포함된 미러는 광원(110)으로부터 출사되는 레이저 빔의 파장에 대해 반사율이 좋은 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원(110)이 2.6μm 과 3.0μm 사이인 임의의 파장의 레이저 빔을 방출하는 경우, 스캐너(120)에 포함된 미러는 상기 파장범위에 대해 높은 반사율을 가지는 재질을 포함할 수 있다.
또한, 레이저 마킹장치는 조리개(130)와 집광렌즈(140)를 더 포함할 수도 있다. 조리개(130)는 레이저 빔이 통과할 수 있는 영역의 크기를 변경함으로써, 마킹모양에 따라 레이저 빔의 직경을 다르게 조절할 수 있다. 또한, 집광렌즈(140)는 레이저 빔이 봉지재(120) 표면의 한 영역에 집광되도록 할 수 있다.
이상에서 예시적인 실시예들에 따른 레이저 마킹방법 및 장치에 관하여 설명하였다. 이상에서 설명한 실시예들에 따르면, 반도체 패키지(10)의 봉지재(12)에 레이저 빔을 이용하여 마킹공정을 수행할 수 있다. 여기서, 레이저 빔이 봉지재(12)에 포함된 충전재(20)에 대해 투과율이 낮도록 레이저 빔의 파장이 조절될 수 있다. 이를 통해, 레이저 빔을 이용한 마킹공정 동안 봉지재(12)에 패키징된 반도체 소자(14)의 손상을 방지할 수 있다.
이상의 설명에서 많은 사항들이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
110 : 광원
111 : 광섬유
112 : 빔 시준기
114 : 빔 전송 광학계
120 : 스캐너
130 : 조리개
140 : 집광렌즈
10 : 반도체 패키지
12 : 봉지재
14 : 반도체 소자
50 : 집속 광학계
15 : 마킹패턴
20 : 충전재

Claims (12)

  1. 레이저 빔을 이용하여, 반도체 소자 패키징용 봉지재에 마킹패턴을 형성하는 방법에 있어서,
    2.6μm 과 3.0μm 사이의 파장의 레이저 빔을 상기 봉지재의 표면에 조사하는 단계; 및
    상기 레이저 빔의 조사영역을 이동시키면서, 상기 봉지재 상에 상기 마킹패턴을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 봉지재는 실리카 재질을 포함하는 충전재를 포함하는 레이저 마킹방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 소자 패키징용 봉지재는 에폭시 수지 화합물(Epoxy Molding Compound; EMC)을 포함하는 레이저 마킹방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 레이저 빔을 이용하여, 반도체 소자 패키징용 봉지재에 마킹패턴을 형성하는 레이저 마킹장치에 있어서,
    2.6μm 과 3.0μm 사이의 파장의 레이저 빔을 출사하는 광원; 및
    상기 광원에서 출사된 레이저 빔이 상기 봉지재 표면에 조사되도록 하는 빔전송광학계 및 스캐너;를 포함하며,
    상기 봉지재는 실리카 재질을 포함하는 충전재를 포함하는 레이저 마킹장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 반도체 소자 패키징용 봉지재는 에폭시 몰딩 화합물(Epoxy Molding Compound; EMC)을 포함하는 레이저 마킹장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 레이저 빔을 이용하여, 반도체 소자 패키징용 봉지재에 마킹패턴을 형성하는 레이저 마킹장치에 있어서,
    2.6μm 과 3.0μm 사이의 파장의 레이저 빔을 출사하는 광원; 및
    상기 광원에서 출사된 레이저 빔이 상기 봉지재 표면에 조사되도록 하는 빔 전송 광학계를 포함하며,
    상기 봉지재는 실리카 재질을 포함하는 충전재를 포함하는 레이저 마킹장치.
  12. 삭제
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