KR20200076251A - 레이저를 이용한 전자소자 접합장치 - Google Patents

레이저를 이용한 전자소자 접합장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20200076251A
KR20200076251A KR1020180165171A KR20180165171A KR20200076251A KR 20200076251 A KR20200076251 A KR 20200076251A KR 1020180165171 A KR1020180165171 A KR 1020180165171A KR 20180165171 A KR20180165171 A KR 20180165171A KR 20200076251 A KR20200076251 A KR 20200076251A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electronic device
jig
bonding
light source
laser beam
Prior art date
Application number
KR1020180165171A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102157253B1 (ko
Inventor
김완호
김재필
전시욱
장인석
송영현
Original Assignee
한국광기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국광기술원 filed Critical 한국광기술원
Priority to KR1020180165171A priority Critical patent/KR102157253B1/ko
Publication of KR20200076251A publication Critical patent/KR20200076251A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102157253B1 publication Critical patent/KR102157253B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67121—Apparatus for making assemblies not otherwise provided for, e.g. package constructions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67276—Production flow monitoring, e.g. for increasing throughput
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Die Bonding (AREA)

Abstract

레이저를 이용한 전자소자 접합장치를 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 소결 페이스트를 이용해 전자 소자를 금속 프레임 상에 접합시키는 장치에 있어서, 상기 전자소자로 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원과 상기 전자소자의 상단에서 상기 전자소자와 접촉함으로써, 상기 전자소자에 중력방향으로 압력을 가하는 지그 및 상기 레이저 광원의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 접합장치를 제공한다.

Description

레이저를 이용한 전자소자 접합장치{Apparatus for Bonding Electronic Devices Using Laser}
본 발명은 레이저를 이용하여 전자소자를 접합하는 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
도 1은 종래의 금속 프레임 상에 접합된 전자소자를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 전자소자(140)는 전자소자(140)가 동작하며 발생하는 열을 효율적으로 방출하기 위해, 금속 프레임(130) 상에 접합된다. 여기서, 전자소자(140)는, RF Power 트랜지스터와 같이, 동작을 하며 많은 열을 발생시켜, 금속 프레임(130)과 같은 열 전도성이 우수한 방열(放熱)체 상에 접합되어 사용되는 모든 소자를 의미한다.
전자소자 패키지(100)는 전극(110)을 형성하기 위해 금속 프레임(130)에 세라믹 절연층(120)을 구비하며, 세라믹 절연층(120) 상에 전극(110)이 형성된다. 또한, 전술한 대로, 전자소자(140)는 금속 프레임(130) 상에 접합되며, 전자소자(140)와 전극(110)이 금속 와이어로 연결된다.
이때, 종래의 전자소자(140)를 금속 프레임(130) 상에 접합시키기 위한 방법으로 유테틱 본딩(Eutectic Bonding)이 사용되었다. 유테틱 본딩은 금속과 금속을 녹여 붙이는 방법으로서, 방열 성능이 일정 수준 이상인 편이라 많이 사용되는 접합 방법이다. 그러나 유테틱 본딩은 방열 성능이 우수한 편은 아니고, 접합시간이 오래 걸리는 불편이 존재한다.
이러한 불편을 해소하기 위해, 소결 페이스트(Sintered Paste)를 이용한 접합방법이 등장하였다. 소결 페이스트(210)에는 일정수준의 접합력과 휘발성을 갖도록 에폭시나 플럭스 성분이 함유되어 있어, 이러한 소결 페이스트에 의해 전자소자와 금속 프레임이 접합된다.
도 2는 종래의 금속 프레임 상에 소결 페이스트를 이용하여 접합된 전자소자를 도시한 도면이다.
금속 프레임(130) 상에 접합을 위한 소결 페이스트(210)이 증착되고, 소결 페이스트(210) 상에 전자소자(140)가 접합된 채로, 최소 250℃ 이상의 고온 환경에서 2시간 이상의 경화 공정을 거치며, 전자소자(140)가 금속 프레임(130) 상에 접합된다.
그러나 고온에서의 오랜 경화 공정이 진행되기 때문에, 접합 시간이 장시간 소모되는 불편이 있다. 이러한 환경에서 경화가 진행되기 때문에, 고온에 오랜시간 노출된 전자소자에 악 영향이 미칠 가능성도 존재한다. 또한, 전술한 대로, 소결 페이스트(210) 내에 에폭시와 같은 성분은 휘발성을 갖기 때문에, 접합과정에서 휘발되는데, 이러한 성분이 휘발되며, 금속 프레임(130)과 전자소자(140)의 접합면에 기공을 발생시키는 문제를 일으킨다.
따라서 전자소자를 금속 프레임 상에 신속하게 접합하면서도, 기공이 발생하는 문제를 해소할 수 있는 접합방법에 대한 필요성이 대두되고 있다.
본 발명의 일 실시예는, 신속하면서도 기공 발생을 최소화하며 전자소자를 금속 프레임 상에 접합시킬 수 있는 전자소자 접합장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는, 대면적의 전자소자도 균일하게 금속 프레임 상에 접합시킬 수 있는 전자소자 접합장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 소결 페이스트를 이용해 전자 소자를 금속 프레임 상에 접합시키는 장치에 있어서, 상기 전자소자로 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원과 상기 전자소자의 상단에서 상기 전자소자와 접촉함으로써, 상기 전자소자에 중력방향으로 압력을 가하는 지그 및 상기 레이저 광원의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 접합장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 레이저 광원은 적외선 대역의 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 지그는 쿼츠 글라스(Quartz Glass) 재질로 구현된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 지그는 상기 전자소자와 접촉하는 방향의 끝단에 상기 지그의 내부 방향으로 돌출된 돌출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 지그는 상기 돌출부로 상기 전자소자와 접촉함으로써, 상기 전자소자에 중력방향으로 압력을 가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 레이저를 소결 페이스트로 조사하여 전자 소자를 금속 프레임 상에 접합시키는 과정에서 전자소자를 고정하기 위한 장치에 있어서, 상기 전자소자의 상단에서 상기 전자소자와 접촉하여 상기 전자소자에 중력방향으로 압력을 가함으로써, 상기 소결 페이스트의 소결과정에서 공극이 발생하는 것을 방지하는 지그를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 고정장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 지그는 상기 전자소자와 접촉하는 방향의 끝단에 상기 지그의 내부 방향으로 돌출된 돌출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 소결 페이스트를 이용해 전자 소자를 금속 프레임 상에 접합시키는 장치에 있어서, 상기 전자소자로 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원과 상기 전자소자의 상단에서 상기 전자소자와 접촉함으로써 상기 전자소자에 중력방향으로 압력을 가하며, 광학계를 포함하여 상기 레이저 광원에서 조사된 레이저 빔을 균일화하는 지그 및 상기 레이저 광원의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 접합장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 레이저 광원은 적외선 대역의 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 지그는 쿼츠 글라스(Quartz Glass) 재질로 구현된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 지그는 상기 전자소자와 접촉하는 방향의 끝단에 상기 지그의 내부 방향으로 돌출된 돌출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 지그는 상기 돌출부로 상기 전자소자와 접촉함으로써, 상기 전자소자에 중력방향으로 압력을 가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 레이저를 소결 페이스트로 조사하여 전자 소자를 금속 프레임 상에 접합시키는 과정에서 전자소자를 고정하기 위한 장치에 있어서, 상기 전자소자의 상단에서 상기 전자소자와 접촉하여 상기 전자소자에 중력방향으로 압력을 가함으로써, 상기 소결 페이스트의 소결과정에서 공극이 발생하는 것을 방지하고, 광학계를 포함하여 상기 레이저 광원에서 조사된 레이저 빔을 균일화하는 지그를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 고정장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 지그는 상기 전자소자와 접촉하는 방향의 끝단에 상기 지그의 내부 방향으로 돌출된 돌출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 레이저를 소결 페이스트로 조사하여 전자 소자를 금속 프레임 상에 접합시키는 과정에서 전자소자를 고정하기 위한 장치에 있어서, 상기 전자소자의 상단에서 상기 전자소자와 접촉하여 상기 전자소자에 중력방향으로 압력을 가함으로써, 상기 소결 페이스트의 소결과정에서 공극이 발생하는 것을 방지하고, 광학계를 포함하여 상기 레이저 광원에서 조사된 레이저 빔을 균일화하며,상기 레이저 광원과 가까운 쪽 일 끝단에 레이저 빔을 반사시키기 위한 반사부를 포함하는 지그를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 고정장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 신속하게 접합시키면서도 기공 발생을 최소화하여 전자소자의 접합 강도를 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 대면적의 전자소자도 균일하게 금속 프레임 상에 접합시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 금속 프레임 상에 접합된 전자소자를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 금속 프레임 상에 소결 페이스트를 이용하여 접합된 전자소자를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자소자 접합장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자소자 접합장치의 제1 구현예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자소자 접합장치의 제2 구현예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자소자 접합장치의 제3 구현예를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자소자 접합장치의 제3 구현예를 도시한 사시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자소자 접합장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자소자 접합장치(300)는 광원(310), 제어부(320) 및 지그(330)를 포함한다.
광원(310)은 금속 프레임 상에 배치된 전자소자로 레이저 빔을 조사한다. 전자소자 접합장치(300)는 소결 페이스트를 이용하여 전자소자를 금속 프레임 상에 접합시킴에 있어, 신속하게 접합시키기 위해 광원(310)을 포함한다. 광원(310)은 레이저 빔을 전자소자로 조사하며, 전자소자 또는 소결 페이스트를 가열함으로써 소결 페이스트에 의해 전자소자가 금속 프레임 상에 접합될 수 있도록 한다. 광원(310)은 연속파(CW: Continuous Wave) 형태의 레이저 빔을 조사할 수도 있고, 펄스 형태의 레이저 빔을 조사할 수도 있다.
제어부(320)는 광원(310)의 동작을 제어한다. 제어부(320)는 외부로부터 입력을 받거나, 별도의 센서 또는 영상처리 장치를 이용하여 금속 프레임 상에 전자소자가 배치되었는지를 확인하고, 광원(310)이 레이저 빔을 전자소자로 조사하도록 제어한다.
지그(330)는 전자소자와 접촉하여 전자소자에 중력방향으로 압력을 가함으로써, 전자소자와 금속 프레임과의 접합강도를 증가시킨다. 지그(330)는 전자소자의 접합과정 중에서 전자소자를 고정하기 위한 구성으로서, 전자소자와 일부 면적이 접촉함으로써, 전자소자에 중력방향으로 압력을 가한다. 소결 페이스트에 의해 전자소자가 금속 프레임에 접합되는 과정에서, 소결 페이스트 내 휘발성 성분에 의해 기공이 발생하며 접합면에서 공극이 발생한다. 지그(330)는 전자소자에 중력방향으로 압력을 가함으로써, 접합과정에서 소결 페이스트 내 기공이 발생하더라도 공극이 발생하지 않도록 한다. 지그(330)에 의해 전자소자와 금속 프레임의 접합 강도는 상승한다.
추가적으로, 별도의 추가적인 광학계가 광원(310)에 접속되지 않는 이상, 광원(310)에서 조사되는 레이저 빔은 통상적으로 가우시안 분포를 갖도록 조사된다. 이처럼, 가우시안 분포의 빔이 전자소자로 조사되는 경우, 전자소자는 금속 프레임에 균일하게 접합이 되지 않을 우려가 존재한다. 이러한 우려를 해소하고자, 지그(330)는 내부에 레이저 빔의 분포를 균일하게 변환하는 광학계를 포함함으로써, 전자소자의 면적에 대응되는 면적의 균일한 레이저 빔이 전자소자로 조사될 수 있도록 한다. 지그(330)는 내부에 광학계를 포함하여 전자소자의 면적에 대응되는 적절한 면적의 균일한 레이저 빔이 조사되도록 함으로써, 전자소자에 균일한 레이저 빔이 조사되도록 할 수 있는 장점이 있다. 종래에는 레이저를 이용하여 전자소자를 접합을 하는 장치가 개시된 예도 있으나, 이러한 장치는 BGA와 같이 아주 작은 사이즈의 칩을 접합하는 공정에서 사용되었다. 즉, 장치가 아주 좁은 스팟에 일회적으로 레이저 빔을 조사함으로써 BGA와 같은 칩을 접합시켰으나, 본 발명의 일 실시예에서 접합되는 전자소자와 같이 1mm*1mm 의 면적 내지 5mm*5mm의 면적을 갖는 전자소자라면 경우가 달라진다. 이와 같은 종래의 장치가 대면적의 전자소자를 접합시키기 위해서는 수 차례 레이저를 전자소자로 조사해야 하기 때문에, 처리 공정이 번잡해지고 오랜 시간 소모되며, 전자소자의 모든 면적이 균일하게 접합되었음을 보증할 수 없는 문제가 있다. 반면, 전자소자 접합장치(300)는 내부에 레이저 빔의 분포를 균일하게 변환하는 광학계가 포함된 지그(330)를 이용하기 때문에, 간편하면서도 균일하게 전자소자를 금속 프레임에 접합시킬 수 있는 장점을 갖는다.
지그를 포함한 전자소자 접합장치의 구체적인 구현예는 도 4 내지 7을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자소자 접합장치의 제1 구현예를 도시한 도면이다.
전자소자(140)가 금속 프레임(130) 상에 접합될 수 있도록, 금속 프레임(130) 상에는 소결 페이스트(210)가 도포되어 있으며, 소결 페이스트(210) 상에 전자소자(140)가 배치되어 있다.
광원(310)에서 레이저 빔이 전자소자(140)로 조사된다.
지그(330)는 전자소자(140)의 면적만큼 내부가 빈 통형으로 구현될 수 있으며, 전자소자(140)에 압력을 가하여 접합부위에서 공극이 발생하지 않도록 한다.
지그(330)는 레이저 빔을 일정 수준 통과시키는 쿼츠 글라스(Quartz Glass) 소재로 구현될 수 있다. 쿼츠 글라스 소재는 레이저 빔을 통과시키기 때문에, 광원(310)에서 조사되는 레이저 빔의 일부가 외부로 빠져나가기는 하지만, 열 전도도가 현저히 낮아 잘 가열되지 않는 장점을 갖는다. 지그(330), 특히, 전자소자(140)와 접촉하는 측면(333)이 가열될 경우, 열이 전자소자(140)로 직접 전달되기 때문에, 전자소자(140)에 악영향을 미칠 우려가 존재한다. 이러한 우려를 방지하기 위해, 지그(330)는 열전도도가 낮은 소재, 특히, 쿼츠 글라스(Quartz Glass) 소재로 구현될 수 있다.
지그(330)는 전자소자(140)가 위치한 끝단에 내부로 일정 길이만큼 돌출된 돌출부(331)를 포함한다. 지그(330)는 돌출부(331)를 이용하여 전자소자(140)와 접촉하며, 중력방향으로 전자소자(140)에 압력을 가한다. 접합과정에서 소결 페이스트(210) 내 휘발성 물질이 휘발되며 기공이 발생하더라도, 지그(330)가 전자소자(140)에 압력을 가함으로써, 접합부분에서 공극이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 지그(330)는 전자소자(140)가 위치한 끝단의 전면적으로 전자소자(140)와 접촉하는 것이 아니라, 돌출부(331)를 이용하여 전자소자(140)와 접촉함으로써 전자소자(140)와의 접촉면적을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 전술한 대로, 지그(330)가 열전도도가 낮은 소재로 구현된다 하더라도 레이저 빔에 의해 일정 수준 가열될 수 있는데, 전자소자(140)와의 접촉면적을 최소화함으로써, 전자소자(140)에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
돌출부(331)는 전자소자(140)와 접촉하는 표면에 탄성을 갖는 소재를 포함하거나, 댐퍼구조로 구현될 수 있다. 돌출부(331)가 전자소자(140)와 접촉을 함에 있어, 전자소자(140)에 충격이 전달될 수 있다. 돌출부(331)는 전자소자(140)와 접촉하는 표면에 탄성을 갖는 소재를 포함하거나, 댐퍼구조로 구현됨으로써, 전자소자(140)와 접촉시 발생하는 충격(전자소자로 전달될 충격)을 최소화할 수 있다.
도 4에는 도시되어 있지 않으나, 지그(330)의 외측면에는 광 반사코팅이 수행될 수 있다. 지그(330)의 측면(333)의 외부에 광 반사코팅이 수행됨으로써, 지그(330)의 외부로 빠져나가는 레이저 빔을 반사시킴으로써, 전자소자(140)로 전달되도록 할 수 있다. 광 반사코팅이 지그(330)의 측면(333)의 내부에 수행될 수도 있으나, 지그(330) 내부에서 너무 많은 열이 발생할 수 있어 전자소자(140)에 악영향이 미칠 수 있다. 따라서 지그(330)의 외측면에 접합효율을 높이기 위해 광 반사코팅이 수행될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자소자 접합장치의 제2 구현예를 도시한 도면이다.
전자소자 접합장치의 제2 구현예는 지그(330)의 측면(333) 내부에 광학계를 포함할 수 있다.
광학계는 레이저 빔이 균일한 에너지 분포로 전자소자(140)에 조사될 수 있도록 한다. 광학계는 콘덴서 렌즈(Condenser Lens, 335(a), 335(b))와 마이크로 렌즈(Micro Lens, 337(a), 337(b))를 포함할 수 있다. 콘덴서 렌즈(335(a), 335(b))는 레이저 빔을 집광하기 위한 렌즈로서, 지나치게 확산되는 레이저 빔을 일정 수준으로 집광한다. 하나의 콘덴서 렌즈(335(a))는 광원(310)의 가장 가까이에 배치되어 광원(310)에서 조사되는 레이저 빔의 확산을 방지하며, 다른 하나의 콘덴서 렌즈(335(b))는 전자소자(140)와 가장 가까이에 배치되어 레이저 빔을 일정 수준 집광한다. 마이크로 렌즈(337(a), 337(b))는 콘덴서 렌즈(335(a), 335(b))의 사이에 배치되어, 레이저 빔을 평행광으로 변환한다. 마이크로 렌즈는 콜리메이터 렌즈(Collimator Lens)로 대체될 수 있다. 이처럼, 광학계는 가우시안 분포를 갖도록 조사되는 레이저 빔을 균일한 에너지 분포를 갖도록 변환한다. 광학계는 빔 호모지나이저(Beam Homogenizer)로 구현될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 레이저 빔의 분포를 균일하게 변환할 수 있는 구성이면 어떠한 구성으로도 구현될 수 있다.
또한, 지그(330)는 광학계에 배치된 렌즈의 위치를 조정함으로써, 전자소자(140)로 조사되는 레이저 빔의 면적을 조절할 수 있다. 지그(330)는 광학계 내 콘덴서 렌즈(335(b))의 위치를 상·하(광원의 방향과 전자소자의 방향)로 조정함으로써, 전자소자(140)로 조사되는 레이저 빔의 면적을 조절할 수 있다. 이에 따라, 지그(330)는 전자소자(140)로 일시에 균일하게 레이저 빔을 조사할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자소자 접합장치의 제3 구현예를 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자소자 접합장치의 제3 구현예를 도시한 사시도이다.
전자소자 접합장치의 제3 구현예는 전자소자(140)의 간격만큼 각각 떨어져 배치된 복수 개의 지그(330)를 포함함으로써, 복수 개의 전자소자(140)를 금속 프레임(130)에 한번에 접합시킬 수 있다.
복수 개의 전자소자(140)를 한번에 접합시키기 위해, 각 전자소자(140)나 지그(330)의 면적에 비해 상당히 넓은 면적의 레이저 빔이 광원(310)으로부터 조사된다. 이에 따라, 제1 구현예나 제2 구현예와는 달리, 지그(330)내로도 다량의 레이저 빔이 조사될 수 있다. 지그(330)가 쿼츠 글라스와 같은 열 전도도가 낮은 재질로 구현된다 하더라도, 고출력의 레이저 빔을 다량 조사받을 경우, 온도가 올라가게 되고 적은 면적이기는 하나 전자소자(140)와 접촉하고 있어, 전자소자(140)에 악영향을 미칠 우려가 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해, 각 지그(330)는 광원(310) 방향의 일 끝단에 반사부(339)를 구비함으로써, 광원(310)에서 조사되는 레이저 빔을 반사시킨다. 이에 따라, 각 지그 내부로 레이저 빔의 유입이 최소화될 수 있으며, 광원(310)으로부터 레이저 빔이 광대역으로 조사되더라도 조사된 레이저 빔은 오롯이 전자소자의 접합에만 사용될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 전자소자 패키지
110: 전극
120: 세라믹 절연층
130: 금속 프레임
140: 전자소자
210: 소결 페이스트
300: 전자소자 접합장치
310: 광원
320: 제어부
330: 지그
331: 돌출부
333: 측면
335(a). 335(b): 콘덴서 렌즈
337(a), 337(b): 마이크로 렌즈
339: 반사부

Claims (15)

  1. 소결 페이스트를 이용해 전자소자를 금속 프레임 상에 접합시키는 장치에 있어서,
    상기 전자소자로 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원;
    상기 전자소자의 상단에서 상기 전자소자와 접촉함으로써, 상기 전자소자에 중력방향으로 압력을 가하는 지그; 및
    상기 레이저 광원의 동작을 제어하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 접합장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 광원은,
    적외선 대역의 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 전자소자 접합장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지그는,
    쿼츠 글라스(Quartz Glass) 재질로 구현된 것을 특징으로 하는 전자소자 접합장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지그는,
    상기 전자소자와 접촉하는 방향의 끝단에 상기 지그의 내부 방향으로 돌출된 돌출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 접합장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지그는,
    상기 돌출부로 상기 전자소자와 접촉함으로써, 상기 전자소자에 중력방향으로 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 전자소자 접합장치.
  6. 레이저를 소결 페이스트로 조사하여 전자 소자를 금속 프레임 상에 접합시키는 과정에서 전자소자를 고정하기 위한 장치에 있어서,
    상기 전자소자의 상단에서 상기 전자소자와 접촉하여 상기 전자소자에 중력방향으로 압력을 가함으로써, 상기 소결 페이스트의 소결과정에서 공극이 발생하는 것을 방지하는 지그
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 고정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 지그는,
    상기 전자소자와 접촉하는 방향의 끝단에 상기 지그의 내부 방향으로 돌출된 돌출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 고정장치.
  8. 소결 페이스트를 이용해 전자소자를 금속 프레임 상에 접합시키는 장치에 있어서,
    상기 전자소자로 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원;
    상기 전자소자의 상단에서 상기 전자소자와 접촉함으로써 상기 전자소자에 중력방향으로 압력을 가하며, 광학계를 포함하여 상기 레이저 광원에서 조사된 레이저 빔을 균일화하는 지그; 및
    상기 레이저 광원의 동작을 제어하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 접합장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 레이저 광원은,
    적외선 대역의 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 전자소자 접합장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 지그는,
    쿼츠 글라스(Quartz Glass) 재질로 구현된 것을 특징으로 하는 전자소자 접합장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 지그는,
    상기 전자소자와 접촉하는 방향의 끝단에 상기 지그의 내부 방향으로 돌출된 돌출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 접합장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 지그는,
    상기 돌출부로 상기 전자소자와 접촉함으로써, 상기 전자소자에 중력방향으로 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 전자소자 접합장치.
  13. 레이저를 소결 페이스트로 조사하여 전자 소자를 금속 프레임 상에 접합시키는 과정에서 전자소자를 고정하기 위한 장치에 있어서,
    상기 전자소자의 상단에서 상기 전자소자와 접촉하여 상기 전자소자에 중력방향으로 압력을 가함으로써, 상기 소결 페이스트의 소결과정에서 공극이 발생하는 것을 방지하고,
    광학계를 포함하여 상기 레이저 광원에서 조사된 레이저 빔을 균일화하는 지그
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 고정장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 지그는,
    상기 전자소자와 접촉하는 방향의 끝단에 상기 지그의 내부 방향으로 돌출된 돌출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 고정장치.
  15. 레이저를 소결 페이스트로 조사하여 전자 소자를 금속 프레임 상에 접합시키는 과정에서 전자소자를 고정하기 위한 장치에 있어서,
    상기 전자소자의 상단에서 상기 전자소자와 접촉하여 상기 전자소자에 중력방향으로 압력을 가함으로써, 상기 소결 페이스트의 소결과정에서 공극이 발생하는 것을 방지하고,
    광학계를 포함하여 상기 레이저 광원에서 조사된 레이저 빔을 균일화하며,
    상기 레이저 광원과 가까운 쪽 일 끝단에 레이저 빔을 반사시키기 위한 반사부를 포함하는 지그
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자 고정장치.
KR1020180165171A 2018-12-19 2018-12-19 레이저를 이용한 전자소자 접합장치 KR102157253B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180165171A KR102157253B1 (ko) 2018-12-19 2018-12-19 레이저를 이용한 전자소자 접합장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180165171A KR102157253B1 (ko) 2018-12-19 2018-12-19 레이저를 이용한 전자소자 접합장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200076251A true KR20200076251A (ko) 2020-06-29
KR102157253B1 KR102157253B1 (ko) 2020-09-17

Family

ID=71401084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180165171A KR102157253B1 (ko) 2018-12-19 2018-12-19 레이저를 이용한 전자소자 접합장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102157253B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009164310A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Sharp Corp 電子部品リペア装置および電子部品リペア方法
KR101012701B1 (ko) * 2002-11-25 2011-02-09 삼성테크윈 주식회사 반도체 패키지와 그의 제조방법
JP2016115865A (ja) * 2014-12-17 2016-06-23 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
JP2016219539A (ja) * 2015-05-18 2016-12-22 株式会社ジェイテクト 半導体部品と金属部材との接合装置及び接合方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101012701B1 (ko) * 2002-11-25 2011-02-09 삼성테크윈 주식회사 반도체 패키지와 그의 제조방법
JP2009164310A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Sharp Corp 電子部品リペア装置および電子部品リペア方法
JP2016115865A (ja) * 2014-12-17 2016-06-23 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
JP2016219539A (ja) * 2015-05-18 2016-12-22 株式会社ジェイテクト 半導体部品と金属部材との接合装置及び接合方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102157253B1 (ko) 2020-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017195625A1 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
US6234374B1 (en) Rapid and selective heating method in integrated circuit package assembly by means of tungsten halogen light source
TWI684256B (zh) 用於半導體晶粒的雷射輔助接合之系統及方法
JP5121783B2 (ja) Ｌｅｄ光源およびその製造方法ならびにｌｅｄ光源を用いた露光装置及び露光方法
US8213481B2 (en) Semiconductor laser module and manufacturing method therefor
JP6560797B2 (ja) 発光素子の製造装置、及び発光素子の製造方法
JP2019036638A (ja) 発光装置
US20090295277A1 (en) Glass packages and methods of controlling laser beam characteristics for sealing them
TW200925131A (en) Method and apparatus for sealing a glass package
WO2012098569A1 (ja) レーザ光源モジュール
KR20200076251A (ko) 레이저를 이용한 전자소자 접합장치
JP2003258037A (ja) レーザ光を用いて半導体チップを加熱する超音波フリップチップ実装用接合ヘッド
US9151483B2 (en) Heat pipe for cooling optical sources
JP2006156916A (ja) 熱補償ヒーターモジュールを有するレーザー熱処理用チャック
TWI668772B (zh) 於一埋置式固化區固化一熱可固化之材料的技術
JP2016134539A (ja) 半導体発光装置
JP5803803B2 (ja) 半導体装置の製造方法
TWI837408B (zh) 放電燈及放電燈用電極的製造方法
US20210082859A1 (en) Method and material for attaching a chip to a submount
JP2006261442A (ja) キャップ部材及び光半導体装置
JP2017059774A (ja) 電子部品
KR101917859B1 (ko) 공공의 발생을 방지하기 위한 리플로우 솔더링 방법
JP2004343042A (ja) 電子装置の製造方法
KR20210132384A (ko) 파워 반도체용 레이저 리플로우 장치
JP5652614B2 (ja) ロングアーク型メタルハライドランプ

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right