KR102387982B1 - 라이다 모듈의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
라이다 모듈의 제조 방법에 있어서, 전극 패드들 각각에 레이저 발광 소자가 본딩된 소자 기판을 준비하고, 레이저 발광 소자들 각각에 광학 어레이들 각각이 대응되도록 소자 기판 및 광학 어레이들을 갖는 광학 어레이 기판을 상호 정렬한다. 이어서, 소자 기판 및 광학 어레이 기판 사이에 제1 스페이서를 개재시켜, 제1 스페이서를 이용하여 소자 기판 및 광학 어레이 기판을 상호 본딩한다. 이로써, 소자 기판 및 광학 어레이 기판이 보다 정밀하게 본딩될 수 있다.
Description
본 발명의 실시예들은 라이다 모듈의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명의 실시예들은 레이저를 이용하여 대상체를 검출하고 이격 거리를 측정할 수 있는 라이다 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 표면광 레이저는 반도체 물질층의 적층 방향으로 광을 출사하기 때문에, 다른 광학소자와의 결합이 용이하고 설치가 쉬울 뿐만 아니라, 이차원 배열을 갖도록 제조가 가능하여, 광통신 및 광신호를 이용한 인터페이스 기술등의 광전송 시스템이나 기록/재생용 광헤드 에서 광원으로 널리 응용될 수 있다.
상기 표면광 레이저의 활발한 사용 속에, 최근, 빅셀(VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser)에 대한 관심이 증대되고 있다. 빅셀은 상부 표면에 수직한 방향으로 레이저를 방출하는 반도체 레이저로, 제조 공정이 간단하여 대량 생산이 용이하며, 집적도가 뛰어나 소형화 제작이 가능하다는 장점을 가지고 있다.
한편, 빅셀은 주로 통신분야에 적용되어왔으나, 최근에는 광학계에 적용하려는 시도가 활발히 진행중이다. 특히, 자율주행 자동차의 각광과 함께 라이다(LiDAR) 모듈에 빅셀을 적용하려는 시도가 활발히 이루어지고 있는 실정이다.
상기 라이다 모듈은 소자 기판 및 광학 어레이 기판을 포함한다. 상기 소자 기판 및 상기 광학 어레이 기판이 보다 정밀하게 정렬될 경우, 보다 우수한 특성을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들은 발광 소자를 포함하는 소자 기판 및 광학 어레이를 포함하는 광학 어레이 기판을 상호 정밀하게 정렬하여 본딩할 수 있는 라이다 모듈의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예들에 따른 라이다 모듈의 제조 방법에 있어서, 전극 패드들 각각에 레이저 발광 소자가 본딩된 소자 기판을 준비하고, 상기 레이저 발광 소자들 각각에 광학 어레이들 각각이 대응되도록 상기 소자 기판 및 상기 광학 어레이들을 갖는 광학 어레이 기판을 상호 정렬한다. 이어서, 상기 소자 기판 및 상기 광학 어레이 기판 사이에 제1 스페이서를 개재시켜, 상기 제1 스페이서를 이용하여 상기 소자 기판 및 광학 어레이 기판을 상호 본딩한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 소자 기판 및 상기 광학 어레이들을 갖는 광학 어레이 기판을 상호 정렬하기 전, 렌즈 어레이 기판 및 프리즘 어레이 기판을 상호 본딩하여 상기 광학 어레이 기판을 형성한다.
여기서, 상기 렌즈 어레이 기판과 상기 프리즘 어레이 기판 사이에 제2 스페이서를 개재시켜 상기 렌즈 어레이 기판과 상기 프리즘 어레이 기판을 상호 정렬시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 소자 기판 및 광학 어레이 기판을 본딩하기 위하여, 상기 제1 스페이서, 상기 소자 기판 및 상기 광학 어레이 기판 사이에 경화성 접착제를 이용할 수 있다.여기서, 상기 경화성 접착제는 자외선 경화성 접착제 또는 열 경화 에폭시를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 소자 기판과 상기 광학 어레이 기판 사이에 제1 스페이서를 개재시키기 위하여,
상기 제1 스페이서가 형성된 스페이서 지그를 준비하고, 상기 스페이서 지그 및 상기 광학 어레이 기판을 정렬한다. 이어서, 상기 스페이서 지그로부터 상기 광학 어레이 기판으로 상기 제1 스페이서를 전사하여, 상기 제1 스페이서가 부착된 광학 어레이 기판을 준비하고, 상기 제1 스페이서가 부착된 광학 어레이 기판을 상기 소자 기판에 마주보도록 배치한다.
여기서, 상기 제1 스페이서가 형성된 스페이서 지그를 준비하기 위하여, 중앙부에 상기 광학 어레이 기판에 대응되는 크기를 가져 상기 광학 어레이 기판을 수용할 수 있도록 형성된 수용홈 및 모서리부에 스페이서 형성공이 각각 형성된 스페이서 지그를 준비하고, 상기 스페이서 형성공 내에 제1 스페이서를 로딩할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 경화성 접착제를 상기 스페이서 상에 도포하고, 상기 접착제를 촬상하여 상기 경화성 접착제의 도포 상태를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 소자 기판 및 상기 광학 어레이들을 갖는 광학 어레이 기판을 상호 정렬할 때, 상기 소자 기판에 형성된 적어도 두 개 이상의 제1 피두셜 마크 및 상기 광학 어레이 기판에 형성된 적어도 두 개 이상의 제2 피두셜 마크를 이용할 수 있다.
여기서, 상기 제1 피두셜 마크는, 상기 소자 기판 상에 매트릭스 형태로 배열된 상기 레이저 발광 소자들 중 상호 인접하는 상기 레이저 발광 소자들 사이에 제1 피치로 배열된 이격 공간 중 중심부에 형성되며, 상기 제2 피두셜 마크는 상기 광학 어레이 기판 상에 상기 제1 피두셜 마크의 위치에 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
한편, 상기 소자 기판 및 상기 광학 어레이들을 갖는 광학 어레이 기판을 상호 정렬하기 위하여, 상기 제1 피두셜 마크를 촬상하여 상기 광학 어레이 기판의 위치를 확인하고, 상기 광학 어레이 기판의 위치 정보를 저장한다. 이어서, 상기 위치 정보를 기준으로 상기 제1 피두셜 마크에 대하여 제2 피두셜 마크를 정렬할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 소자 기판 및 상기 광학 어레이들을 갖는 광학 어레이 기판을 상호 정렬할 때, 상기 소자 기판에 형성된 제1 피두셜 마크 및 매트릭스 형태로 배열된 상기 광학 어레이들 사이에 구성되는 이격 라인을 이용할 수 있다.
여기서, 상기 제1 피두셜 마크는 상기 소자 기판 상에 매트릭스 형태를 이루며 배열된 상기 레이저 발광 소자들 중 상호 인접하는 상기 레이저 발광 소자들 사이에 형성되며, 중심부에는 형성된 주 피두셜 마크 및 주변부에 형성된 보조 피두셜 마크를 포함할 수 있다.
또한, 상기 소자 기판 및 상기 광학 어레이들을 갖는 광학 어레이 기판을 상호 정렬할 때, 상기 이격 라인을 촬상하여 상기 광학 어레이 기판의 위치를 확인하고, 상기 광학 어레이 기판의 위치 정보를 저장한 후, 상기 위치 정보를 기준으로 제1 피두셜 마크를 정렬함으로써, 상기 광학 어레이 기판과 상기 소자 기판을 정렬할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 라이더 모듈의 제조 방법에 따르면, 상기 소자 기판 및 상기 광학 어레이 기판 사이에 제1 스페이서를 개재시켜, 상기 제1 스페이서를 이용하여 상기 소자 기판 및 광학 어레이 기판을 상호 본딩한다. 이로써, 제1 스페이서를 이용하여 상기 소자 기판 및 광학 어레이 기판이 일정한 간격을 유지하면서 보다 정밀하게 정렬될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제조방법을 이용하여 제조된 상기 라이다 모듈을 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 소자 기판을 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 렌즈 어레이 기판을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 의하여 제조된 라이다 모듈의 다른 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 소자 기판 및 광학 어레이 기판을 상호 본딩하는 본딩 공정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 도 6에 도시된 스페이서 지그를 준비하는 공정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 도 6에 도시된 상기 스페이서 지그를 설명하기 위한 단면도 및 상기 스페이서 지그 상에 상기 광학 어레이 기판이 로딩된 상태를 도시한 평면도이다.
도 9는 도 3에 도시된 상기 소자 기판의 제1 피두셜 마크를 설명하기 위한 확대평면도이다.
도 10은 상기 광학 어레이 기판에 포함되는 프리즘 어레이 기판의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제조방법을 이용하여 제조된 상기 라이다 모듈을 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 소자 기판을 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 렌즈 어레이 기판을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 의하여 제조된 라이다 모듈의 다른 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 소자 기판 및 광학 어레이 기판을 상호 본딩하는 본딩 공정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 도 6에 도시된 스페이서 지그를 준비하는 공정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 도 6에 도시된 상기 스페이서 지그를 설명하기 위한 단면도 및 상기 스페이서 지그 상에 상기 광학 어레이 기판이 로딩된 상태를 도시한 평면도이다.
도 9는 도 3에 도시된 상기 소자 기판의 제1 피두셜 마크를 설명하기 위한 확대평면도이다.
도 10은 상기 광학 어레이 기판에 포함되는 프리즘 어레이 기판의 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
본 발명의 실시예들에서 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들이 이들 사이에 개재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결되는 것으로 설명되는 경우 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 2는 도 1에 도시된 제조방법을 이용하여 제조된 상기 라이다 모듈을 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 모듈(1000)의 제조 방법에 따르면, 전극 패드들(110) 각각에 레이저 발광 소자(130)가 본딩된 소자 기판(100)을 준비한다(S100).
도 1 및 도 2를 참조하면, 소자 기판(100) 상에는 전극 패드(110)가 구비되며, 상기 전극 패드(110) 상에 레이저 발광 소자(130)가 본딩된다. 상기 레이저 발광 소자(130)가 본딩된 상기 소자 기판(100)은 상기 전극 패드(110)를 통하여 상기 레이저 발광 소자(130)로 전기적 신호를 전달할 수 있다. 이로써, 상기 레이저 발광 소자(130)는 발광 빔을 상기 광학 어레이 기판(200)을 향해 출력할 수 있다.
상기 소자 기판(100)은 상대적으로 높은 절연성 및 열전도성을 가지는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. 상기 소자 기판(100) 상에는 레이저 발광에 필요한 전자 부품들이 추가로 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 소자 기판(100)은 PCB기판 및 다층으로 적층된 반도체로 이루어질 수 있다.
상기 레이저 발광 소자(130)는 구체적으로 빅셀칩(VCSEL Chip, Vertical Cavity Surface Emitting Laser Chip)을 포함할 수 있다. 상기 레이저 발광 소자(130)는 상기 레이저 발광 소자(130)가 배치된 방향에 대해 수직으로 빛을 방출한다.
또한, 상기 레이저 발광 소자(130)는 복수 개 구비되어 상기 소자 기판(100) 상에 유테틱 접착을 이용하여 본딩될 수 있다. 구체적으로, 상기 전극 패드(110) 및 상기 레이저 발광 소자(130) 사이에는 필름 형태로 형성된 필름형 접착제(115)가 개재될 수 있다. 이러한 상태에서, 상기 필름형 접착제(115)를 용융 상태로 가열하여 상기 전극 패드(110) 상에 상기 레이저 발광 소자(130)가 접합될 수 있다. 상기 필름형 접착제(115)는 금, 은, 주석, 납 등으로 구성되는 금속 혼합물 및 합금을 포함할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 소자 기판을 설명하기 위한 평면도이다. 도 4는 도 2에 도시된 렌즈 어레이 기판을 설명하기 위한 평면도이다. 도 5는 본 발명의 실시예들에 의하여 제조된 라이다 모듈의 다른 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 레이저 발광 소자들(130) 각각에 광학 어레이들(211, 231) 각각이 대응되도록 상기 소자 기판(100) 및 상기 광학 어레이들(211, 231)을 갖는 광학 어레이 기판(200)을 상호 정렬시킨다(S300).
상기 광학 어레이 기판(200)은 상기 소자 기판(100)의 상부에 배치된다. 이로써, 상기 광학 어레이 기판(200)은 상기 소자 기판(100)으로부터 출력되는 발광 빔을 수용하여 상기 발광 빔을 굴절 및 회절시킬 수 있다.
또한, 상기 레이저 발광 소자(130)에서 방출되는 발광 빔은 통상 가우시안 분포를 가진다. 따라서, 상기 발광 빔의 중심부의 광의 세기가 가장자리부의 광의 세기보다 강할 수 있다. 상기 발광 빔이 상기 광학 어레이 기판(200)을 통과함으로써 상기 발광 빔의 전체적인 광의 세기가 균일해질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 소자 기판(100) 및 상기 광학 어레이들(211, 231)을 갖는 광학 어레이 기판(200)을 상호 정렬하는 단계 전에, 렌즈 어레이 기판(210) 상에 프리즘 어레이 기판(230)을 본딩하여 상기 광학 어레이 기판(200)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 광학 어레이 기판(200)은 상기 렌즈 어레이 기판(210) 및 상기 프리즘 어레이 기판(230)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 렌즈 어레이 기판(210) 및 상기 프리즘 어레이 기판(230) 각각은 매트릭스 형태로 배열된 렌즈 어레이들(211) 및 프리즘 어레이들(231)을 가질 수 있다.
이에 따라, 상기 레이저 발광 소자들(130) 각각에 광학 어레이들(211, 231) 각각이 대응되도록 상기 소자 기판(100) 및 상기 광학 어레이들(211, 231)을 갖는 광학 어레이 기판(200)을 상호 정렬할 수 있다. 각각의 상기 레이저 발광 소자들(130)과 상기 광학 어레이들(211, 231)을 상호 정렬하는 구체적인 방법은 후술하기로 한다.
이로써, 상기 레이저 발광 소자(130)로부터 방출되는 발광 빔은 먼저 상기 렌즈 어레이 기판(210)을 통과하며 확산되어 균일한 광 세기를 가질 수 있다. 또한, 상기 렌즈 어레이 기판(210)을 통과한 발광 빔은 상기 프리즘 어레이 기판(230)을 통과하며 회절 됨으로써, 상기 라이다 모듈(2000)이 설치된 전방으로 갈수록 상기 발광 빔이 확장됨으로써 입체적인 3D 이미지를 이룰 수 있다.
한편, 상기 소자 기판(100) 및 상기 광학 어레이 기판(200) 사이에 상기 제1 스페이서(300)를 개재시킬 수 있다. 즉, 상기 소자 기판(100) 및 상기 광학 어레이 기판(200)이 상기 제1 스페이서(300)를 매개로 상호 본딩됨으로써, 상기 소자 기판(100) 및 상기 광학 어레이 기판(200) 간의 간격이 일정하게 유지될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 상기 소자 기판(100) 각 모서리부에는 스페이서 본딩 영역(150)이 정의될 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 상기 렌즈 어레이 기판(210) 각 모서리부에도 상기 제1 스페이서(300)가 본딩되기 위한 돌출부(201)가 구성될 수 있다. 따라서, 상기 돌출부(201) 상에는 상기 제1 스페이서(300)가 본딩되고, 상기 스페이서(300)를 이용하여 상기 렌즈 어레이 기판(210)이 상기 소자 기판(100) 상에 본딩될 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 상기 렌즈 어레이 기판(210) 및 상기 프리즘 어레이 기판(230) 사이에는 제2 스페이서(310)가 개재될 수 있다. 제2 스페이서(310)는 상기 라이다 모듈(1000, 2000)의 사용 용도에 따라 달리 제공될 수 있다. 즉, 상기 제2 스페이서(310)의 길이가 조절됨으로써, 상기 렌즈 어레이 기판(210) 및 상기 프리즘 어레이 기판(230) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 따라서, 렌즈 어레이 기판(210) 및 상기 프리즘 어레이 기판(230) 사이의 간격에 따라, 상기 광학 어레이 기판(200)을 통과하여 출력되는 발광 빔의 발광 각도가 조절될 수 있다.
예를 들면, 상기 라이다 모듈(1000, 2000)의 검색 대상 면적이 넓은 경우에는, 상기 렌즈 어레이 기판(210) 및 상기 프리즘 어레이 기판(230) 사이에 상대적으로 긴 길이를 갖는 상기 제2 스페이서(310)를 개재하여 발광 빔의 발광 각도를 확장할 수 있다. 반면에, 상기 라이다 모듈(1000, 2000)의 검색 대상 면적이 좁은 경우에는, 상기 렌즈 어레이 기판(210) 및 상기 프리즘 어레이 기판(230) 사이에 상대적으로 짧은 길이를 갖는 상기 제2 스페이서(310)를 개재하여 발광 빔의 발광 각도를 축소할 수 있다.
한편, 상기 제1 스페이서(300)는 경화성 접착제(330)를 이용하여 상기 소자 기판(100) 및 상기 광학 어레이 기판(200)이 본딩될 수 있다. 상기 경화성 접착제(330)는 자외선 경화성 접착제 및 열 경화 에폭시를 포함할 수 있다.
이어서, 상기 소자 기판 및 상기 광학 어레이 기판 사이에 제1 스페이서를 개재시켜, 상기 제1 스페이서를 이용하여 상기 소자 기판 및 광학 어레이 기판을 상호 본딩한다(S500). 상기 본딩 공정에 대하여 도 6 내지 도 8을 참고로 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 도 1에 도시된 소자 기판 및 광학 어레이 기판을 상호 본딩하는 본딩 공정을 설명하기 위한 순서도이다. 도 7은 도 6에 도시된 스페이서 지그를 준비하는 공정을 설명하기 위한 순서도이다. 도 8은 도 6에 도시된 상기 스페이서 지그를 설명하기 위한 단면도 및 상기 스페이서 지그 상에 상기 광학 어레이 기판이 로딩된 상태를 도시한 평면도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 상기 소자 기판(100)과 상기 광학 어레이 기판(200) 사이에 제1 스페이서(300)를 개재시키기 위해 상기 제1 스페이서(300)가 형성된 스페이서 지그(400)를 준비할 수 있다(S510).
도 6을 참조하면, 중앙부에 상기 수용홈(410) 및 모서리부에 상기 스페이서 형성공(430)이 각각 형성된 스페이서 지그(400)를 준비한다(S511).
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 스페이서 지그(400)는 중앙부에는 상기 광학 어레이 기판(200)에 대응되는 크기를 가지는 수용홈(410)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 스페이서 지그(400)의 모서리부에는 상기 제1 스페이서(300)에 대응되는 크기를 가지는 스페이서 형성공(430)이 형성될 수 있다.
이후, 상기 제1 스페이서(300) 상에는 상기 경화성 접착제(330)가 도포될 수 있다(S513). 이어서, 상기 경화성 접착제(330)를 촬상하여 상기 경화성 접착제(330)의 도포 상태를 확인할 수 있다(S515). 상기 스페이서 형성공(430) 내에 스페이서를 로딩한다(S517)
다시 도 6을 참조하면, 상기 제1 스페이서(300) 및 상기 광학 어레이 기판(200)을 정렬한다(S530).
상기 스페이서 지그(400)로부터 상기 광학 어레이 기판(200)으로 상기 스페이서(300)를 전사할 수 있다(S550).
다시 도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 스페이서(300)가 부착된 상기 광학 어레이 기판(200)을 준비하고, 상기 광학 어레이 기판(200) 및 상기 소자 기판(100)을 상호 정렬한다(S300).
상기 소자 기판(100) 및 상기 광학 어레이 기판(200)을 상호 정렬하기 위해, 상기 소자 기판(100)에 형성된 적어도 두 개 이상의 제1 피두셜 마크(10) 및 상기 광학 어레이 기판(200)에 형성된 적어도 두 개 이상의 제2 피두셜 마크(20)를 이용할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제1 피두셜 마크(10)는, 상기 소자 기판(10) 상에 매트릭스 형태를 이루며 배열된 상기 레이저 발광 소자(130)들 중 상호 인접하는 상기 레이저 발광 소자(130)들 사이에 형성된다. 상기 제1 피두셜 마크(10)는 상호 인접하는 레이저 발광 소자(130)들 사이에 위치하며, 제1 피치(P1)로 배열된 이격 공간(30) 중 중심부에 형성된다.
도 4를 참조하면, 상기 제2 피두셜 마크(20)는 상기 광학 어레이 기판(200) 상에 상기 제1 피치(P1)와 동일한 제2 피치(P2)로 배열되고 상기 제1 피두셜 마크(10)의 위치에 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 소자 기판(100) 및 상기 광학 어레이들(211, 231)을 갖는 광학 어레이 기판(200)을 상호 정렬하기 위해서는, 상기 제1 피두셜 마크(10)를 촬상하여 상기 광학 어레이(211)의 위치를 확인할 수 있다. 이어서, 상기 광학 어레이(211)의 위치 정보를 저장할 수 있다. 이후, 상기 위치 정보를 기준으로 제2 피두셜 마크(20)를 정렬함으로써, 상기 소자 기판(100)과 상기 광학 어레이 기판(200)을 정렬할 수 있다.
이때, 상기 제1 피두셜 마크(10)는 적어도 2개 이상의 위치 정보를 저장하여, 상기 제1 피두셜 마크(10)의 위치 정보와 대응하는 상기 제2 피두셜 마크(20)를 양쪽으로 번갈아 반복적으로 정렬함으로써, 상기 제1 피두셜 마크(10)와 상기 제2 피두셜 마크(20)의 위치를 일치시킬 수 있다.
도 9는 도 3에 도시된 상기 소자 기판의 제1 피두셜 마크를 설명하기 위한 확대 평면도이다. 도 10은 상기 광학 어레이 기판에 포함되는 프리즘 어레이 기판의 평면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이 상기 제1 피두셜 마크(10)는 상기 소자 기판(10) 상에 매트릭스 형태를 이루며 배열된 상기 레이저 발광 소자들(130) 중 상호 인접하는 상기 레이저 발광 소자들(130) 사이에 형성된다. 상기 제1 피두셜 마크(10)는 중심부에는 주 피두셜 마크(10) 및 주변부에는 보조 피두셜 마크(11)를 포함할 있다. 상기 주 피두셜 마크(10) 및 상기 보조 피두셜 마크(11)는 횡방향과 열방향을 따라 배열되어 상기 레이저 발광 소자(130)에 대해 수직 및 수평방향으로 배열될 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 프리즘 어레이 기판(230) 상에는 상기 프리즘 어레이(231)가 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 이때, 상기 프리즘 어레이(231) 사이의 간격이 상대적으로 좁게 형성되어 여유 공간이 적다. 따라서, 상기 프리즘 어레이 기판(230)에는 피두셜 마크를 형성하는 형성 공간이 부족하다.
이 경우, 상기 소자 기판(100) 및 상기 광학 어레이 기판(200)을 상호 정렬 하기 위해서는, 상기 소자 기판(100)에 형성된 제1 피두셜 마크(10)와, 매트릭스 형태로 배열된 상기 프리즘 어레이(231) 사이에 구성되는 이격 라인(50)을 이용할 수 있다. 이때, 상기 이격 라인(50)은 상기 프리즘 어레이(231)에 대해 수직 방향 및 수평 방향으로 연장된다. 또한, 상기 이격 라인(50)은 프리즘 어레이(231)을 정의하는 프리즘들의 측부를 따라 연장된다.
상기 소자 기판(100) 및 상기 프리즘 어레이들(231)을 갖는 프리즘 어레이 기판(230)과 같은 광학 어레이 기판(200)을 상호 정렬하기 위해서는, 상기 이격 라인(50)을 촬상하여 상기 광학 어레이 기판(200)의 위치를 확인하고 상기 광학 어레이 기판(200)의 위치 정보를 저장할 수 있다. 이후, 상기 위치 정보를 기준으로 제1 피두셜 마크(10)를 정렬함으로써, 상기 광학 어레이 기판(200)과 상기 소자 기판(100)을 상호 정렬할 수 있다.
즉, 상기 레이저 발광 소자(130)에 대해 수직 및 수평방향으로 배열된, 주 피두셜 마크(10) 및 보조 피두셜 마크(11)가 상기 이격 라인(50) 상에 위치하도록 정렬됨으로써, 상기 소자 기판(100) 상의 상기 레이저 발광 소자(130)와 상기 광학 어레이 기판(200) 상의 상기 광학 어레이들(211, 231)이 상호 정렬될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 제1 피두셜 마크 20 : 제2 피두셜 마크
30 : 이격 공간 50 : 이격 라인
100 : 소자 기판 110 : 전극 패드
111 : 필름형 접착제 130 : 레이저 발광 소자
150 : 스페이서 본딩 영역 200 : 광학 어레이 기판
201 : 돌출부 210 : 렌즈 어레이 기판
211 : 렌즈 어레이 230 : 프리즘 어레이 기판
231 : 프리즘 어레이 300 : 제1 스페이서
310 : 제2 스페이서 330 : 경화성 접착제
400 : 스페이서 지그 410 : 수용홈
430 : 스페이서 형성공
30 : 이격 공간 50 : 이격 라인
100 : 소자 기판 110 : 전극 패드
111 : 필름형 접착제 130 : 레이저 발광 소자
150 : 스페이서 본딩 영역 200 : 광학 어레이 기판
201 : 돌출부 210 : 렌즈 어레이 기판
211 : 렌즈 어레이 230 : 프리즘 어레이 기판
231 : 프리즘 어레이 300 : 제1 스페이서
310 : 제2 스페이서 330 : 경화성 접착제
400 : 스페이서 지그 410 : 수용홈
430 : 스페이서 형성공
Claims (14)
- 전극 패드들 각각에 레이저 발광 소자가 본딩된 소자 기판을 준비하는 단계;
상기 레이저 발광 소자들 각각에 광학 어레이들 각각이 대응되도록 상기 소자 기판 및 상기 광학 어레이들을 갖는 광학 어레이 기판을 상호 정렬하는 단계; 및
상기 소자 기판 및 상기 광학 어레이 기판 사이에 제1 스페이서를 개재시켜, 상기 제1 스페이서를 이용하여 상기 소자 기판 및 광학 어레이 기판을 상호 본딩하는 단계를 포함하고,
상기 소자 기판과 상기 광학 어레이 기판 사이에 제1 스페이서를 개재시키는 단계는,
상기 제1 스페이서가 형성된 스페이서 지그를 준비하는 단계;
상기 스페이서 지그 및 상기 광학 어레이 기판을 정렬하는 단계;
상기 스페이서 지그로부터 상기 광학 어레이 기판으로 상기 제1 스페이서를 전사하여, 상기 제1 스페이서가 부착된 광학 어레이 기판을 준비하는 단계; 및
상기 제1 스페이서가 부착된 광학 어레이 기판을 상기 소자 기판에 마주보도록 배치하는 단계를 포함하고,
상기 제1 스페이서가 형성된 스페이서 지그를 준비하는 단계는,
중앙부에 상기 광학 어레이 기판에 대응되는 크기를 가져 상기 광학 어레이 기판을 수용할 수 있도록 형성된 수용홈 및 모서리부에 스페이서 형성공이 각각 형성된 스페이서 지그를 준비하는 단계; 및
상기 스페이서 형성공 내에 제1 스페이서를 로딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 모듈의 제조 방법. - 제1항에 있어서, 상기 소자 기판 및 상기 광학 어레이들을 갖는 광학 어레이 기판을 상호 정렬하는 단계 전,
렌즈 어레이 기판 및 프리즘 어레이 기판을 상호 본딩하여 상기 광학 어레이 기판을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 모듈의 제조 방법. - 제2항에 있어서, 상기 렌즈 어레이 기판과 상기 프리즘 어레이 기판 사이에 제2 스페이서를 개재시켜 상기 렌즈 어레이 기판과 상기 프리즘 어레이 기판을 정렬하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 모듈의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 소자 기판 및 광학 어레이 기판을 본딩하는 단계는, 상기 제1 스페이서, 상기 소자 기판 및 상기 광학 어레이 기판 사이에 경화성 접착제를 이용하는 것을 특징으로 하는 라이다 모듈의 제조 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 경화성 접착제는 자외선 경화성 접착제 또는 열 경화 에폭시를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 모듈의 제조 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 경화성 접착제를 상기 스페이서 상에 도포하는 단계; 및
상기 접착제를 촬상하여 상기 경화성 접착제의 도포 상태를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 모듈의 제조 방법. - 제1항에 있어서, 상기 소자 기판 및 상기 광학 어레이들을 갖는 광학 어레이 기판을 상호 정렬하는 단계는,
상기 소자 기판에 형성된 적어도 두 개 이상의 제1 피두셜 마크 및 상기 광학 어레이 기판에 형성된 적어도 두 개 이상의 제2 피두셜 마크를 이용하는 것을 특징으로 하는 라이다 모듈의 제조 방법. - 제9항에 있어서, 상기 제1 피두셜 마크는, 상기 소자 기판 상에 매트릭스 형태로 배열된 상기 레이저 발광 소자들 중 상호 인접하는 상기 레이저 발광 소자들 사이에 제1 피치로 배열된 이격 공간 중 중심부에 형성되며,
상기 제2 피두셜 마크는 상기 광학 어레이 기판 상에 상기 제1 피두셜 마크의 위치에 대응하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 라이다 모듈의 제조 방법. - 제9항에 있어서, 상기 소자 기판 및 상기 광학 어레이들을 갖는 광학 어레이 기판을 상호 정렬하는 단계는,
상기 제1 피두셜 마크를 촬상하여 상기 광학 어레이 기판의 위치를 확인하는 단계;
상기 광학 어레이 기판의 위치 정보를 저장하는 단계; 및
상기 위치 정보를 기준으로 상기 제1 피두셜 마크에 대하여 제2 피두셜 마크를 정렬하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 모듈의 제조 방법. - 제1항에 있어서, 상기 소자 기판 및 상기 광학 어레이들을 갖는 광학 어레이 기판을 상호 정렬하는 단계는,
상기 소자 기판에 형성된 제1 피두셜 마크 및 매트릭스 형태로 배열된 상기 광학 어레이들 사이에 구성되는 이격 라인을 이용하는 것을 특징으로 하는 라이다 모듈의 제조 방법. - 제12항에 있어서, 상기 제1 피두셜 마크는 상기 소자 기판 상에 매트릭스 형태를 이루며 배열된 상기 레이저 발광 소자들 중 상호 인접하는 상기 레이저 발광 소자들 사이에 형성되며, 중심부에는 형성된 주 피두셜 마크 및 주변부에 형성된 보조 피두셜 마크를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 모듈의 제조 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 소자 기판 및 상기 광학 어레이들을 갖는 광학 어레이 기판을 상호 정렬하는 단계는,
상기 이격 라인을 촬상하여 상기 광학 어레이 기판의 위치를 확인하는 단계;
상기 광학 어레이 기판의 위치 정보를 저장하는 단계;
상기 위치 정보를 기준으로 제1 피두셜 마크를 정렬함으로써, 상기 광학 어레이 기판과 상기 소자 기판을 정렬하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 모듈의 제조 방법.
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