KR20220097063A - 레이저 본딩용 가열 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 본딩 기판에 본딩되는 반도체 칩에 레이저 빔을 조사하는 레이저 본딩용 가열 장치이며, 복수 개의 레이저 발광 소자를 구비하는 레이저 발광 유닛이 평면 형상으로 복수 개가 배열되어 레이저 빔을 전측으로 조사하는 레이저 발광 모듈 및 상기 레이저 발광 모듈에 상기 반도체 칩의 본딩 과정에서 발생되는 본딩 흄이 부착되지 않도록 상기 레이저 발광 모듈의 전측으로 오염 방지 가스를 분사하는 오염 방지 가스 분사 모듈을 포함하는 레이저 본딩용 가열 장치를 개시한다.

Description

레이저 본딩용 가열 장치{Heating Apparatus For Laser Bonding}
본 발명은 레이저 빔을 이용하여 반도체 칩을 본딩하는 레이저 본딩용 가열 장치에 관한 것이다.
반도체 칩을 본딩하는 방법으로 와이어를 이용하는 와이어 본딩 방법과 솔더 범프를 이용하는 리플로우 방법이 있다. 최근에는 반도체 칩의 소형화 추세에 따라 솔더 범프를 이용한 리플로우 방법이 많이 사용되고 있다. 상기 리플로우 방법은 솔더 범프와 반도체 칩을 기판 위에 배치한 상태에서 고온으로 가열하는 가열 리플로우 방식과, 솔더 범프와 반도체 칩을 기판 위에 배치한 상태에서 반도체 칩의 상부로 레이저 빔을 조사하는 레이저 본딩 방식이 있다.
최근에는 상기 레이저 본딩 방식은 공정의 효율성이 높아 많이 적용되고 있다. 다만, 상기 레이저 본딩 방식은 복수의 반도체 칩이 안착되는 기판의 상면에서 전체적으로 레이저 빔을 조사하므로, 반도체 칩과 기판이 함께 가열되면서 변형될 가능성이 있다. 또한, 상기 반도체 칩과 기판의 두께가 얇아지는 추세이므로, 레이저 본딩 과정에서 반도체 칩과 기판이 변형될 가능성이 증가될 수 있다. 또한, 상기 레이저 본딩 방식은 본딩 과정에서 발생되는 본딩 흄이 레이저 발광 모듈을 오염시킴으로써 레이저 빔의 조사 효율을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 레이저 빔을 조사하는 레이저 발광 모듈이 본딩 흄에 의하여 오염되는 것을 감소시킬 수 있는 레이저 본딩용 가열 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 레이저 본딩용 가열 장치는 본딩 기판에 본딩되는 반도체 칩에 레이저 빔을 조사하는 레이저 본딩용 가열 장치이며, 복수 개의 레이저 발광 소자를 구비하는 레이저 발광 유닛이 평면 형상으로 복수 개가 배열되어 레이저 빔을 전측으로 조사하는 레이저 발광 모듈 및 상기 레이저 발광 모듈에 상기 반도체 칩의 본딩 과정에서 발생되는 본딩 흄이 부착되지 않도록 상기 레이저 발광 모듈의 전측으로 오염 방지 가스를 분사하는 오염 방지 가스 분사 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 레이저 본딩용 가열 장치는 상기 레이저 발광 모듈의 전측에 이격되어 배치되며 상기 레이저 빔을 투과시키는 커버 플레이트 및 상기 레이저 발광 모듈의 전측과 커버 플레이트 사이로 퍼지 가스를 분사하는 퍼지 가스 분사 모듈을 더 포함하며, 상기 오염 방지 가스 분사 모듈은 상기 커버 플레이트의 전면으로 상기 오염 방지 가스를 분사할 수 있다.
또한, 상기 레이저 발광 유닛은 길이 방향으로 연장되며 복수의 레이저 발광 소자가 배열되는 발광 소자 기판과, 상기 발광 소자 기판의 하면에 접촉되는 기판 지지 블록과, 상기 기판 지지 블록의 하면에 전체적으로 접촉되는 열전도판 및 상기 열전도판의 하면에 전체적으로 접촉되며 내부에 냉각수가 흐르는 냉각 블록을 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광 소자 기판은 양측에 기판 관통홀을 구비하며, 상기 기판 지지 블록은 상기 기판 관통홀에 대응되는 위치에 지지 블록 관통홀을 구비하며, 상기 열전도판은 상기 블록 관통홀에 대응되는 위치에 전도판 관통홀을 구비하며, 상기 냉각 블록은 상기 전도판 관통홀에 대응되는 위치에 냉각 블록 관통홀을 구비하며, 상기 레이저 발광 유닛은 상기 기판 관통홀로부터 상기 냉각 블록 관통홀로 삽입되어 나사 결합되는 상부 결합 나사를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이저 발광 소자는 면 발광 소자, 에지 발광 소자 또는 VCSEL 소자일 수 있다.
또한, 상기 기판 지지 블록은 내측에 하면에서 상부로 소정 깊이로 형성되는 지지 블록 결합홈을 구비하며, 상기 열전도판은 상기 지지 블록 결합홈에 대응되는 위치에 전도판 결합홀을 구비하며, 상기 냉각 블록은 상기 전도판 결합홀에 대응되는 위치에 냉각 블록 결합홀을 구비하며, 상기 레이저 발광 유닛은 상기 냉각 블록 결합홈으로부터 상기 지지 블록 결합홈으로 삽입되어 나사 결합되는 하부 결합 나사를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이저 발광 모듈과 커버 플레이트 사이의 퍼징 공간은 측부가 가열 하우징에 의하여 밀폐되며, 상기 퍼징 가스 분사 모듈은 상기 가열 하우징의 일측에서 상기 퍼징 공간으로 관통되는 퍼징 가스 분사관 및 상기 가열 하우징의 타측에서 상기 퍼징 공간으로 관통되는 퍼징 가스 흡입관을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 오염 방지 가스 모듈은 상기 커버 플레이트의 일측에 위치하여 상기 커버 플레이트의 전면으로 오염 방지 가스를 분사하는 오염 방지 가스 분사관 및 상기 커버 플레이트의 타측에서 위치하여 상기 오염 방지 가스 분사관에서 분사되는 상기 오염 방지 가스를 흡입하는 오염 방지 가스 흡입관을 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이저 본딩용 가열 장치는 커버 플레이트의 오염 정도를 측정하는 오염 측정 모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 커버 플레이트는 조사되는 레이저 빔에 대한 투과율이 90% 이상일 수 있다.
또한, 상기 커버 플레이트는 쿼쯔로 형성될 수 있다.
또한, 상기 퍼징 가스와 오염 방지 가스는 불활성 가스일 수 있다.
또한, 상기 열전도판은 그라파이트 시트, BN 시트 또는 구리 시트로 형성될 수 있다.
또한, 상기 냉각 블록은 내부에 냉각수가 흐르는 냉각 유로가 형성되며, 상기 냉각 유로의 내부에 냉각수가 상하 방향 또는 수평 방향으로 지그재그로 흐르도록 유도하는 냉각 유도 블록을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 레이저 본딩용 가열 장치는 레이저 본딩 과정에서 발생되는 본딩 흄이 레이저 발광 모듈로 유입되는 것을 감소시켜 레이저 발광 모듈의 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 레이저 본딩용 가열 장치는 레이저 발광 모듈의 전측에 커버 플레이트가 위치하여 레이저 발광 모듈로 본딩 흄이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 레이저 본딩용 가열 장치는 레이저 발광 모듈의 전측에 위치하는 커버 플레이트의 전측에 오염 방지 가스를 분사하여 커버 플레이트가 본딩 흄에 의하여 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 레이저 본딩용 가열 장치는 레이저 발광 모듈이 복수 개의 레이저 발광 유닛으로 구성되므로 고장난 레이저 발광 소자가 포함된 레이저 발광 유닛만 선택적으로 교체할 수 있어 수리가 효율적으로 진행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 본딩용 가열 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 레이저 본딩용 가열 장치의 장측벽 방향으로 절단한 사시도이다.
도 3은 도 1의 레이저 본딩용 가열 장치의 장측벽 방향으로 절단한 수직 단면도이다.
도 4는 도 1의 레이저 본딩용 가열 장치의 단측벽 방향에 대한 수직 단면도이다.
도 5는 도 1의 레이저 본딩용 가열 장치의 레이저 발광 모듈에 대한 사시도이다.
도 6은 도 5의 레이저 발광 모듈의 분해 사시도이다.
도 7은 도 5의 레이저 발광 모듈을 구성하는 냉각 블록의 수직 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 블록의 수직 단면도이다.
이하에서 실시예와 첨부된 도면을 통하여 본 발명의 레이저 본딩용 가열 장치에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 본딩용 가열 장치의 사시도이다. 도 2는 도 1의 레이저 본딩용 가열 장치의 장측벽 방향으로 절단한 사시도이다. 도 3은 도 1의 레이저 본딩용 가열 장치의 장측벽 방향으로 절단한 수직 단면도이다. 도 4는 도 1의 레이저 본딩용 가열 장치의 단측벽 방향에 대한 수직 단면도이다. 도 5는 도 1의 레이저 본딩용 가열 장치의 레이저 발광 모듈에 대한 사시도이다. 도 6은 도 5의 레이저 발광 모듈의 분해 사시도이다. 도 7은 도 5의 레이저 발광 모듈을 구성하는 냉각 블록의 수직 단면도이다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 블록의 수직 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 본딩용 가열 장치(10)는, 도 1 내지 도 8을 참조하면, 가열 하우징(100)과 레이저 발광 모듈(200)과 커버 플레이트(300)와 오염 방지 가스 분사 모듈(400) 및 퍼징 가스 분사 모듈(500)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 레이저 본딩용 가열 장치(10)는 오염 측정 모듈(600)을 더 포함할 수 있다.
상기 레이저 본딩용 가열 장치(10)는 본딩 기판에 본딩되는 반도체 칩에 레이저 빔을 조사하는 장치이다.
상기 레이저 본딩용 가열 장치(10)는 레이저 발광 모듈(200)이 복수 개의 레이저 발광 유닛이 배열되어 형성되며, 고장난 레이저 발광 소자가 포함된 레이저 발광 유닛만 선택적으로 교체할 수 있어 수리가 효율적으로 진행될 수 있다.
또한, 상기 레이저 본딩용 가열 장치(10)는 레이저 본딩 과정에서 발생되는 본딩 흄이 레이저 발광 모듈(200)로 유입되는 것을 감소시켜 레이저 발광 모듈(200)의 오염되는 것을 방지할 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 레이저 본딩용 가열 장치(10)는 레이저 발광 모듈(200)의 전측에 커버 플레이트(300)가 위치하여 레이저 발광 모듈(200)로 본딩 흄이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 상기 본딩 흄은 레이저 본딩을 위한 솔더 범프와 혼합되는 플럭스등이 연소되면서 발생되는 가스 성분들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이저 본딩용 가열 장치(10)는 레이저 발광 모듈(200)의 전측에 위치하는 커버 플레이트(300)의 전측에 오염 방지 가스를 분사하여 커버 플레이트(300)가 본딩 흄에 의하여 오염되는 것을 방지할 수 있다.
상기 가열 하우징(100)은 장측벽(110) 및 단측벽(120)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 가열 하우징(100)은 상부 커버(130) 및 플레이트 지지바(150)을 더 포함하여 형성될 수 있다.
상기 가열 하우징(100)은 내부에 레이저 발광 모듈(200)을 수용하며, 하부에서 커버 플레이트(300)를 지지할 수 있다. 또한, 상기 가열 하우징(100)은 레이저 발광 모듈(200)과 커버 플레이트(300) 사이의 공간을 밀폐할 수 있다. 또한, 상기 가열 하우징(100)은 하부에서 오염 방지 가스 분사 모듈(400)과 퍼징 가스 분사 모듈(500)을 지지할 수 있다.
상기 장측벽(110)은 소정 높이와 길이를 갖는 판상으로 형성되며, 2 개가 두께 방향으로 서로 이격되어 위치할 수 있다. 상기 장측벽(110)은 가열 하우징(100)에서 상대적으로 길이가 긴 벽을 형성할 수 있다.
상기 단측벽(120)은 소정 높이와 길이를 갖는 판상으로 형성될 수 있다. 상기 단측벽(120)은 장측벽(110)과 동일한 높이로 형성되며 상대적으로 작은 길이로 형성될 수 있다. 상기 단측벽(120)은 2개가 장측벽(110)의 양측단에 결합될 수 있다. 따라서, 상기 단측벽(120)은 장측벽(110)과 함께 사각링 형상의 프레임을 형성할 수 있다.
상기 상부 커버(130)는 하부가 개방된 사각통 형상으로 형성되며, 상부에 개방 홀을 더 구비할 수 있다. 상기 상부 커버(130)는 장측벽(110)과 단측벽(120)의 상부에 결합될 수 있다. 상기 상부 커버(130)는 장측벽(110)과 단측벽(120) 사이에 위치하는 레이저 발광 모듈(200)을 보호할 수 있다. 상기 상부 커버(130)는 상부의 개방 홀을 통하여 레이저 발광 모듈(200)에서 발생되는 열이 방출되도록 할 수 있다.
상기 플레이트 지지바(140)는 소정 높이와 길이를 갖는 바 형상으로 형성되며, 일측에 지지 단턱(141)이 형성될 수 있다. 상기 플레이트 지지바(150)는 2개가 장측벽(110)의 하부에 각각 결합될 수 있다. 상기 플레이트 지지바(150)는 지지 단턱(141)이 서로 대항햐도록 장측벽(110)의 하부에 결합될 수 있다. 한편, 상기 플레이트 지지바(150)는 단측벽(120)의 하부에 결합될 수 있다.
상기 지지 단턱(141)은 플레이트 지지바(150)의 내측면에서 길이 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 상기 지지 단턱(141)은 커버 플레이트(300)의 하면 모서리를 양측에서 지지할 수 있다.
상기 레이저 발광 모듈(200)은 발광 소자 기판(210)과 기판 지지 블록(220)과 열전도판(230) 및 냉각 블록(240)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 레이저 발광 모듈(200)은 상부 결합 나사(250) 및 하부 결합 나사(260)를 더 포함할 수 있다.
상기 레이저 발광 소자는 복수 개의 레이저 발광 유닛이 폭 방향으로 배열되어 소정 면적을 갖는 발광 모듈로 형성될 수 있다. 상기 레이저 발광 모듈(200)은 레이저 본딩에 필요한 레이저 빔을 발광하여 전측으로 조사할 수 있다. 상기 레이저 발광 유닛은 복수개의 레이저 발광 소자를 구비할 수 있다. 상기 레이저 발광 소자는 면 발광 레이저 소자, 에지 발광 레이저 소자 또는 VCSEL 소자로 형성될 수 있다.
상기 VCSEL 소자는 레이저 빔을 조사하는 일반적인 VCSEL 소자로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 VCSEL 소자는 면 발광 레이저를 발진하는 소자일 수 있다. 상기 VCSEL 소자는 평면이 사각 형상으로 이루어지며, 바람직하게는 정사각형 또는 폭과 길이의 비가 1:2를 초과하지 않는 직사각형 형상으로 형성될 수 있다. 상기 VCSEL 소자는 육면체 형상의 칩으로 제조되며, 일면에서 고출력의 레이저 빔을 발진할 수 있다. 상기 VCSEL 소자는 복수 개가 발광 소자 기판(210)의 상면에 격자 형상으로 배열될 수 있다. 상기 VCSEL 소자는 소자 영역(200a)의 면적과 필요로 하는 레이저 빔의 에너지 량에 따라 적정한 개수가 적정한 간격으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 VCSEL 소자는 발광되는 레이저 빔이 인접하는 VCSEL 소자의 레이저 빔과 오버랩될 때 균일한 에너지를 조사할 수 있는 간격으로 위치할 수 있다.
이하에서는 레이저 발광 유닛을 중심으로 설명한다. 또한, 길이 방향은 상대적으로 길이가 긴 방향이며, 폭 방향은 상대적으로 길이가 짧은 방향을 의미할 수 있다.
상기 발광 소자 기판(210)은 소정 폭과 길이를 갖는 기판으로 형성되며, 길이가 상대적으로 길어 길이 방향으로 연장되는 형상으로 형성될 수 있다. 상기 발광 소자 기판(210)은 상부에 복수 개의 레이저 발광 소자(211)가 격자 형상으로 배열될 수 있다. 상기 발광 소자 기판(210)은 복수개가 폭 방향으로 배열될 수 있다. 예를 들면, 도 5에서 보는 바와 같이 4 개가 폭 방향으로 배열될 수 있다. 상기 발광 소자 기판(210)은 복수 개로 분할되어 형성되므로 어느 하나의 레이저 발광 소자(211)가 고장 나는 경우에 해당 발광 소자 기판(210)만을 분리하여 교체할 수 있다.
상기 발광 소자 기판(210)은 양측에 기판 관통홀(212)을 구비할 수 있다. 상기 기판 관통홀(212)은 발광 소자 기판(210)의 상면에서 하면으로 관통되어 형성될 수 있다. 상기 기판 관통홀(212)은 발광 소자 기판(210)에서 레이저 발광 소자(211)가 형성되지 않는 양측 영역에 형성될 수 있다. 상기 기판 관통홀(212)은 상부 결합 나사(250)가 관통하는 통로를 제공할 수 있다.
상기 기판 지지 블록(220)은 발광 소자 기판(210)의 평면 형상에 대응되는 판상으로 형성될 수 있다. 상기 기판 지지 블록(220)은 발광 소자 기판(210)의 하면에 결합되어 발광 소자 기판(210)을 지지할 수 있다. 상기 기판 지지 블록(220)은 구리 또는 알루미늄과 같이 열전도성이 좋은 금속으로 형성될 수 있다.
상기 기판 지지 블록(220)은 양측에 지지 블록 관통홀(221)을 구비할 수 있다. 상기 지지 블록 관통홀(221)은 기판 지지 블록(220)의 상면에서 하면으로 관통되어 형성될 수 있다. 상기 지지 블록 관통홀(221)은 기판 관통홀(212)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 상기 지지 블록 관통홀(221)은 상부 결합 나사(250)가 관통하는 통로를 제공할 수 있다.
또한, 상기 기판 지지 블록(220)은 내측에 지지 블록 결합홈(222)을 구비할 수 있다. 상기 지지 블록 결합홈(222)은 기판 지지 블록(220)의 면에서 상부로 소정 깊이로 형성될 수 있다. 상기 지지 블록 결합홈(222)은 하부 결합 나사(260)가 나사 결합되는 통로를 제공할 수 있다.
상기 열전도판(230)은 기판 지지 블록(220)의 평면 형상에 대응되는 판상으로 형성될 수 있다. 상기 열전도판(230)은 기판 지지 블록(220)의 하면에 전체적으로 접촉되도록 형성될 수 있다. 상기 열전도판(230)은 접촉되면서 변형될 수 있는 탄성이 있는 재질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 열전도판(230)은 열전도성이 우수한 재질로 형성될 수 있다. 상기 열전도판(230)은 그라파이트 시트, BN 시트 또는 구리 시트로 형성될 수 있다. 상기 열전도판(230)은 상부에 위치하는 기판 지지 블록(220)과 하부에 위치하는 냉각 블록(240)과 접촉하면서 기판 지지 블록(220)의 열이 냉각 블록(240)으로 용이하게 전도되도록 할 수 있다.
상기 열전도판(230)은 양측에 전도판 관통홀(231)을 구비할 수 있다. 상기 전도판 관통홀(231)은 열전도판(230)의 상면에서 하면으로 관통되어 형성될 수 있다. 상기 전도판 관통홀(231)은 지지 블록 관통홀(221)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 상기 전도판 관통홀(231)은 상부 결합 나사(250)가 관통하는 통로를 제공할 수 있다.
상기 열전도판(230)은 내측에 전도판 결합홀(232)을 구비할 수 있다. 상기 전도판 결합홀(232)은 열전도판(230)의 상면에서 하면으로 관통되어 형성될 수 있다. 상기 전도판 결합홀(232)은 지지 블록 결합홈(222)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 상기 전도판 결합홀(232)은 하부 결합 나사(260)가 관통하는 통로를 제공할 수 있다.
상기 냉각 블록(240)은 레이저 발광 유닛을 구성하는 발광 소자 기판(210)의 평면 형상에 대응되는 판상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 냉각 블록(240)은 도 5에서 보는 바와 같이 4개의 발광 소자 기판(210)의 평면 면적에 대응되는 면적을 갖는 형상으로 형성될 수 있다. 상기 냉각 블록(240)은 열전도판(230)의 하면에 전체적으로 접촉되어 열전도판(230)에서 전달되는 열을 냉각시킨다. 따라서, 상기 냉각 블록(240)은 내부에 냉각수가 흐른다. 상기 냉각 블록(240)은 구리 또는 알루미늄과 같이 열전도성이 좋은 금속으로 형성될 수 있다.
상기 냉각 블록(240)은 양측에 냉각 블록 관통홀(241)을 구비할 수 있다. 상기 냉각 블록 관통홀(241)은 냉각 블록(240)의 상면에서 하면으로 관통되어 형성될 수 있다. 상기 냉각 블록 관통홀(241)은 기판 관통홀(212)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 상기 냉각 블록 관통홀(241)은 상부 결합 나사(250)가 나사 결합되는 통로를 제공할 수 있다.
상기 냉각 블록(240)은 내측에 냉각 블록 결합홀(242)을 구비할 수 있다. 상기 냉각 블록 결합홀(242)은 냉각 블록(240)의 상면에서 하면으로 관통되어 형성될 수 있다. 상기 냉각 블록 결합홀(242)은 전도판 결합홀(232)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 상기 냉각 블록 결합홀(242)은 하부 결합 나사(260)가 상부로 관통하는 통로를 제공할 수 있다.
상기 냉각 블록(240)은 하면에서 냉각 블록(240)의 내측으로 연장된 후에 다시 하면으로 개방되는 냉각 유로(243)를 더 구비할 수 있다. 상기 냉각 유로(243)는 하면에서 형성되는 냉각수 유입구(243a)와 냉각수 유출구(243b)를 구비하며 냉각 블록(240)의 내부에 냉각수가 흐르는 냉각수 통로(243c)가 형성될 수 있다. 상기 냉각 유로(243)는 외부에서 공급되는 냉각수를 냉각 블록(240)의 내부에서 순환시킨 후에 외부로 유출시키면서 냉각 블록(240)을 냉각시킬 수 있다.
또한, 상기 냉각 블록(240)은 냉각 유로(243)의 내부에 냉각수의 흐름을 지그재그로 흐르도록 유도하는 냉각 유도 블록(244)을 더 구비할 수 있다. 상기 냉각 유도 블록(244)은 냉각수 통로에 위치하여 내부를 흐르는 냉각수가 상하 방향 또는 수평 방향으로 지그재그로 흐르도록 하여 냉각수와 냉각 블록(240)의 접촉 시간과 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 냉각 유도 블록(244)은 보다 효율적으로 냉각 블록(240)이 냉각수에 의하여 냉각되도록 할 수 있다. 상기 냉각 블록(240)은 판상으로 형성되며 상면에서 하면으로 관통되는 유도 관통홀(245a)이 형성된 냉각 블록판(245)이 적층되어 냉각 유도 블록(244)을 형성할 수 있다.
상기 상부 결합 나사(250)는 기판 관통홀(212)로부터 전도판 관통홀(231)을 통과하여 냉각 블록 관통홀(241)에 나사 결합될 수 있다. 상기 상부 결합 나사(250)는 발광 소지 기판과 기판 지지 블록(220) 및 열전도판(230)을 냉각 블록(240)에 고정할 수 있다. 상기 상부 결합 나사(250)는 바람직하게는 각각의 발광 소자 기판(210)의 양측에서 발광 소자 기판(210)의 기판 관통홀(212)을 통과하여 냉각 블록 관통홀(241)에 결합될 수 있다. 따라서, 상기 발광 소자 기판(210)의 어느 하나를 분리하는 경우에, 해당 상부 결합 나사(250)만을 풀어서 해당 발광 소자 기판(210)을 냉각 블록(240)으로부터 분리할 수 있다.
상기 하부 결합 나사(260)는 냉각 블록 결합홀(242)로부터 전도판 결합홀(232)을 관통하여 지지 블록 결합홈(222)에 나사 결합될 수 있다. 상기 하부 결합 나사(260)는 기판 지지 블록(220) 및 열전도판(230)의 내측을 냉각 블록(240)에 고정할 수 있다. 따라서, 상기 하부 결합 나사(260)는 상대적으로 길게 형성되는 기판 지지 블록(220)과 열전도판(230)을 냉각 블록(240)에 보다 견고하게 밀착시켜 기나 지지 블록의 열이 열전도판(230)을 통하여 냉각 블록으로 전도되도록 할 수 있다. 상기 하부 결합 나사(260)는 바람직하게는 각각의 기판 지지 블록(220)에 대하여 독립적으로 냉각 블록에 결합되도록 한다. 따라서, 상기 발광 소자 기판(210)의 어느 하나를 분리하는 경우에, 해당 발광 소자 기판(210)을 지지하는 기판 지지 블록(220)만을 냉각 블록으로부터 분리할 수 있다.
상기 커버 플레이트(300)는 레이저 발광 모듈(200)의 면적에 대응되는 면적을 갖는 판상으로 형성될 수 있다. 상기 커버 플레이트(300)는 레이저 발광 모듈(200)의 전측에 이격되어 배치되며 상기 레이저 빔을 투과시킬 수 있다. 상기 커버 플레이트(300)는 레이저 발광 모듈(200)에서 조사되는 레이저 빔에 대한 투과율이 90% 이상인 재질로 형성될 수 있다. 상기 커버 플레이트(300)는 쿼쯔 재질로 형성될 수 있다.
상기 커버 플레이트(300)는 장측벽(110)의 하부에 위치하는 플레이트 지지바(150)의 지지 단턱(141)에 안착되어 지지될 수 있다. 한편, 상기 커버 플레이트(300)는 다른 수단에 의하여 장측벽(110) 또는 단측벽(120)에 지지될 수 있다.
상기 커버 플레이트(300)는 레이저 발광 소자(211)의 전측에서 소정 거리로 이격되어 레이저 발광 소자(211)의 전측을 커버할 수 있다. 따라서, 상기 커버 플레이트(300)는 레이저 발광 소자(211)와의 사이에 퍼징 공간(300a)을 형성할 수 있다. 상기 퍼징 공간(300a)은 가열 하우징(100)의 장측벽(110)과 단측벽(120)에 의하여 각 측부가 밀봉될 수 있다. 상기 커버 플레이트(300)는 레이저 본딩 과정에서 발생되는 본딩 흄이 레이저 발광 모듈(200)로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 따라서, 상기 레이저 발광 모듈(200)은 본딩 흄에 의하여 오염되지 않으며 레이저 빔을 보다 효율적으로 발광하여 조사할 수 있다.
상기 커버 플레이트(300)의 상면과 하면에는 완충 가스켓(310)이 더 구비될 수 있다. 상기 완충 가스켓(310)은 커버 플레이트(300)의 모서리 형상에 대응되는 사각 링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 완충 가스켓(310)은 커버 플레이트(300)의 상면 모서리 영역이 상부에 위치하는 다른 구성과 직접 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 완충 가스켓(310)은 커버 플레이트(300)의 하면 모서리 영역이 하부에 위치하는 플레이트 지지바(150)의 지지 단턱(141)과 직접 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 상기 완충 가스켓(310)은 그라파이트 재질 또는 BN 재질로 형성될 수 있다. 상기 완충 가스켓(310)은 레이저 본딩 과정에서 발생되는 열에 의하여 커버 플레이트(300)가 팽창될 때 커버 플레이트(300)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상기 오염 방지 가스 분사 모듈(400)은 레이저 발광 모듈(200)에 본딩 과정에서 발생되는 본딩 흄이 부착되지 않도록 레이저 발광 모듈(200)의 전측으로 오염 방지 가스를 분사할 수 있다. 상기 커버 플레이트(300)가 레이저 발광 모듈(200)의 전측에 위치하는 경우에 커버 플레이트(300)의 전측으로 오염 방지 가스를 분사할 수 있다. 상기 오염 방지 가스 분사 모듈(400)은 레이저 발광 모듈(200) 또는 커버 플레이트(300)의 전면이 본딩 흄에 의하여 오염되는 것을 방지할 수 있다. 상기 오염 방지 가스 분사 모듈(400)에서 분사되는 오염 방지 가스는 질소 가스 또는 알곤 가스와 같은 불활성 가스일 수 있다. 또한, 상기 오염 방지 가스는 필터링된 공기일 수 있다.
상기 오염 방지 가스 분사 모듈(400)은 오염 방지 가스 분사관(410) 및 오염 방지 가스 흡입관(420)을 포함할 수 있다,.
상기 오염 방지 가스 분사관(410)은 커버 플레이트(300)의 일측에 위치하여 커버 플레이트(300)의 일측 전면으로 오염 방지 가스를 분사할 수 있다. 상기 오염 방지 가스 분사관(410)은 일측의 장측벽(110) 하부에서 커버 플레이트(300)의 전면으로 개방되도록 결합될 수 있다. 상기 오염 방지 가스 분사관(410)은 플레이트 지지바(150)를 관통하여 커버 플레이트(300)의 일측 전면으로 개방되도록 형성될 수 있다. 한편, 상기 오염 방지 가스 분사관(410)은 일측의 단측벽(120) 하부에 결합될 수 있다.
상기 오염 방지 가스 흡입관(420)은 커버 플레이트(300)의 타측에 위치하며, 오염 방지 가스 분사관(410)에서 분사되어 커버 플레이트(300)의 타측 전면으로 흐르는 오염 방지 가스를 흡입할 수 있다. 상기 오염 방지 가스 흡입관(420)은 별도의 진공 펌프(미도시)에 연결되며 오염 방지 가스를 외부로 유출할 수 있다. 상기 오염 방지 가스 흡입관(420)은 타측의 장측벽(110) 하부에서 커버 플레이트(300)의 전면으로 개방되도록 결합될 수 있다. 상기 오염 방지 가스 분사관(410)은 플레이트 지지바(150)를 관통하여 커버 플레이트(300)의 일측 전면으로 개방되도록 형성될 수 있다. 한편, 상기 오염 방지 가스 분사관(410)은 타측의 단측벽(120) 하부에 결합될 수 있다.
상기 퍼징 가스 분사 모듈(500)은 레이저 발광 모듈(200)의 전측과 커버 플레이트(300) 사이로 퍼지 가스를 분사할 수 있다. 즉, 상기 퍼징 가스 분사 모듈(500)은 퍼징 공간(300a)으로 퍼징 가스를 공급할 수 있다. 상기 퍼징 가스는 레이저 발광 모듈(200)의 전측으로 분사되면서 레이저 발광 소자(211)가 발열에 의하여 산화되는 것을 방지할 수 있다. 상기 퍼징 가스 분사 모듈(500)에서 분사되는 퍼징 가스는 질소 가스 또는 알곤 가스와 같은 불활성 가스일 수 있다.
상기 퍼징 가스 분사 모듈(500)은 퍼징 가스 분사관(510) 및 퍼징 가스 흡입관(520)을 포함할 수 있다.
상기 퍼징 가스 분사관(510)은 레이저 발광 모듈(200)의 일측에 위치하여 퍼징 공간(300a)의 일측으로 퍼징 가스를 분사할 수 있다. 상기 퍼징 가스 분사관(510)은 일측의 장측벽(110)을 관통하여 퍼징 공간(300a)으로 개방되도록 결합될 수 있다. 상기 퍼징 가스 분사관(510)은 일측의 단측벽(120)을 관통하여 퍼징 공간(300a)으로 개방될 수 있다.
상기 퍼징 가스 흡입관(520)은 레이저 발광 모듈(200)의 타측에 위치하며, 퍼징 가스 분사관(510)에서 퍼징 공간(300a)의 일측으로 퍼징 공간(300a)의 타측 전면으로 흐르는 퍼징 가스를 흡입할 수 있다. 상기 퍼징 가스 흡입관(520)은 별도의 진공 펌프(미도시)에 연결되며 퍼징 가스를 외부로 유출할 수 있다. 상기 퍼징 가스 흡입관(520)은 타측의 장측벽(110)을 관통하여 퍼징 공간(300a)으로 개방되도록 결합될 수 있다. 한편, 상기 퍼징 가스 분사관(510)은 타측의 단측벽(120) 하부에 결합될 수 있다.
상기 오염 측정 모듈(600)은 커버 플레이트(300)의 하부에 위치하여 커버 플레이트(300)의 반사율을 측정할 수 있다. 상기 오염 측정 모듈(600)은 커버 플레이트(300)의 반사율을 측정하여 커버 플레이트(300)의 오염 정도를 측정할 수 있다. 상기 오염 측정 모듈(600)은 유리 쿼쯔와 같은 물질의 반사율을 측정하는 일반적인 수단으로 형성될 수 있다. 예들 들면, 상기 오염 측정 모듈(600)은 광을 발광하는 발광 유닛과 광을 수광하는 수광 유닛을 포함할 수 있다. 상기 오염 측정 모듈(600)은 발광 유닛이 커버 플레이트(300)의 하면으로 광을 조사하며, 수광 유닛이 커버 플레이트(300)의 하면에서 반사되는 광을 수광하여 반사율을 측정할 수 있다. 상기 오염 측정 모듈(600)은 발광 유닛과 수광 유닛이 일체로 형성되거나 분리되어 형성될 수 있다.
상기 오염 측정 모듈(600)은 커버 플레이트(300)의 반사율을 측정하여 커버 플레이트(300)의 오염 정도를 판단할 수 있다. 상기 커버 플레이트(300)의 반사율이 높다면 커버 플레이트(300)가 오염 정도가 높은 것으로 판단될 수 있다. 따라서, 상기 커버 플레이트(300)는 별도의 세정 과정을 필요로 한다. 또한, 상기 커버 플레이트(300)의 반사율이 낮다면 커버 플레이트(300)가 오염 정도가 높지 않은 것으로 판단될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예는 여러 가지 실시 가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함 물론, 균등한 다른 실시예의 구현이 가능하다.
10: 레이저 본딩용 가열 장치
100: 가열 하우징
110: 장측벽 120: 단측벽
130: 상부 커버 140: 플레이트 지지바
200: 레이저 발광 모듈
210: 발광 소자 기판 220: 기판 지지 블록
230: 열전도판 240: 냉각 블록
250: 상부 결합 나사 260: 하부 결합 나사
300: 커버 플레이트 310: 완충 가스켓
400: 오염 방지 가스 분사 모듈
410: 오염 방지 가스 분사관 420: 오염 방지 가스 흡입관
500: 퍼징 가스 분사 모듈
510: 퍼징 가스 분사관 520: 퍼징 가스 흡입관
600: 오염 측정 모듈

Claims (14)

  1. 본딩 기판에 본딩되는 반도체 칩에 레이저 빔을 조사하는 레이저 본딩용 가열 장치이며,
    복수 개의 레이저 발광 소자를 구비하는 레이저 발광 유닛이 평면 형상으로 복수 개가 배열되어 레이저 빔을 전측으로 조사하는 레이저 발광 모듈 및
    상기 레이저 발광 모듈에 상기 반도체 칩의 본딩 과정에서 발생되는 본딩 흄이 부착되지 않도록 상기 레이저 발광 모듈의 전측으로 오염 방지 가스를 분사하는 오염 방지 가스 분사 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 본딩용 가열 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 본딩용 가열 장치는
    상기 레이저 발광 모듈의 전측에 이격되어 배치되며 상기 레이저 빔을 투과시키는 커버 플레이트 및
    상기 레이저 발광 모듈의 전측과 커버 플레이트 사이로 퍼지 가스를 분사하는 퍼지 가스 분사 모듈을 더 포함하며,
    상기 오염 방지 가스 분사 모듈은 상기 커버 플레이트의 전면으로 상기 오염 방지 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 레이저 본딩용 가열 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저 발광 유닛은
    길이 방향으로 연장되며 복수의 레이저 발광 소자가 배열되는 발광 소자 기판과,
    상기 발광 소자 기판의 하면에 접촉되는 기판 지지 블록과,
    상기 기판 지지 블록의 하면에 전체적으로 접촉되는 열전도판 및
    상기 열전도판의 하면에 전체적으로 접촉되며 내부에 냉각수가 흐르는 냉각 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 본딩용 가열 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 발광 소자 기판은 양측에 기판 관통홀을 구비하며,
    상기 기판 지지 블록은 상기 기판 관통홀에 대응되는 위치에 지지 블록 관통홀을 구비하며,
    상기 열전도판은 상기 블록 관통홀에 대응되는 위치에 전도판 관통홀을 구비하며,
    상기 냉각 블록은 상기 전도판 관통홀에 대응되는 위치에 냉각 블록 관통홀을 구비하며,
    상기 레이저 발광 유닛은
    상기 기판 관통홀로부터 상기 냉각 블록 관통홀로 삽입되어 나사 결합되는 상부 결합 나사를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 본딩용 가열 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 레이저 발광 소자는 면 발광 소자, 에지 발광 소자 또는 VCSEL 소자 인 것을 특징으로 하는 레이저 본딩용 가열 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판 지지 블록은 내측에 하면에서 상부로 소정 깊이로 형성되는 지지 블록 결합홈을 구비하며,
    상기 열전도판은 상기 지지 블록 결합홈에 대응되는 위치에 전도판 결합홀을 구비하며,
    상기 냉각 블록은 상기 전도판 결합홀에 대응되는 위치에 냉각 블록 결합홀을 구비하며,
    상기 레이저 발광 유닛은
    상기 냉각 블록 결합홈으로부터 상기 지지 블록 결합홈으로 삽입되어 나사 결합되는 하부 결합 나사를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 본딩용 가열 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저 발광 모듈과 커버 플레이트 사이의 퍼징 공간은 측부가 가열 하우징에 의하여 밀폐되며,
    상기 퍼징 가스 분사 모듈은
    상기 가열 하우징의 일측에서 상기 퍼징 공간으로 관통되는 퍼징 가스 분사관 및
    상기 가열 하우징의 타측에서 상기 퍼징 공간으로 관통되는 퍼징 가스 흡입관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 본딩용 가열 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 오염 방지 가스 모듈은
    상기 커버 플레이트의 일측에 위치하여 상기 커버 플레이트의 전면으로 오염 방지 가스를 분사하는 오염 방지 가스 분사관 및
    상기 커버 플레이트의 타측에서 위치하여 상기 오염 방지 가스 분사관에서 분사되는 상기 오염 방지 가스를 흡입하는 오염 방지 가스 흡입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 본딩용 가열 장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 커버 플레이트의 오염 정도를 측정하는 오염 측정 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 본딩용 가열 장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 커버 플레이트는 조사되는 레이저 빔에 대한 투과율이 90% 이상인 것을 특징으로 하는 레이저 본딩용 가열 장치.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 커버 플레이트는 쿼쯔로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 본딩용 가열 장치.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 퍼징 가스와 오염 방지 가스는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 레이저 본딩용 가열 장치.
  13. 제 3 항에 있어서,
    상기 열전도판은 그라파이트 시트, BN 시트 또는 구리 시트로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 본딩용 가열 장치.
  14. 제 3 항에 있어서,
    상기 냉각 블록은 내부에 냉각수가 흐르는 냉각 유로가 형성되며,
    상기 냉각 유로의 내부에 냉각수가 상하 방향 또는 수평 방향으로 지그재그로 흐르도록 유도하는 냉각 유도 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 본딩용 가열 장치.
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