(57)【要約】  一本のはんだリボンを半導体剥離テープ上へ切断および配置して、はんだリボンと半導体剥離テープとの組み合わせを形成するステップと、はんだリボンと半導体剥離テープとの組み合わせを、レーザ微細加工システムのＸ−Ｙステージ対上の真空チャック上に配置するステップと、作動距離を調節するステップと、輪郭をレーザ切断するステップと、はんだリボンを剥がすステップと、所望のはんだ形状を残すステップと、割り出し孔を作り出すステップと、ターゲット面を、割り出しピンを有する位置合わせ固定具上に提供するステップと、割り出し孔を位置合わせするステップと、所望のはんだ形状を有する半導体剥離テープをターゲット面上に配置するステップと、所望のはんだ形状をターゲット面上へ押圧するステップと、剥離テープを除去するステップと、ターゲット面上に、精密位置合わせおよびデカール接合で、所望のはんだ形状のパターンを作るステップとを含む、表面へのはんだプリフォームのパターンの精密位置合わせおよびデカール接合を行う方法。【選択図】図２
2021514842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一本のはんだリボンを半導体剥離テープ上へ切断および配置して、はんだリボンと半導体剥離テープとの組み合わせを形成するステップと、
前記はんだリボンと半導体剥離テープとの組み合わせを、レーザ微細加工システムのＸ−Ｙステージ対上の真空チャック上に配置するステップと、
カメラに光学像の焦点を合わせることによって、前記はんだリボンと半導体剥離テープとの組み合わせの前記はんだリボンからのガルボの作動距離を調節するステップと、
前記はんだリボンと半導体剥離テープとの組み合わせ上に、所望のはんだ形状パターンの要素の輪郭または外周をレーザ切断するステップと、
前記はんだリボンと半導体剥離テープとの組み合わせの空間的位置合わせを維持しながら、前記剥離テープを貫通する割り出し孔を作り出すステップと、
前記はんだリボンを前記半導体剥離テープから剥がすステップと、
前記所望のはんだ形状パターンの要素を前記半導体剥離テープ上に残すステップと、
ターゲットまたは受け取り面を、割り出しピンを有する位置合わせ固定具上に提供するステップと、
前記剥離テープ上の前記割り出し孔を、前記位置合わせ固定具の前記割り出しピンと位置合わせするステップと、
前記所望のはんだ形状パターンの要素を有する前記半導体剥離テープをターゲット面上に配置するステップと、
前記所望のはんだ形状パターンの要素を前記ターゲット面上へ押圧するステップと、
前記剥離テープを除去するステップと、
前記ターゲット面上に、精密位置合わせおよびデカール接合で、前記所望のはんだ形状パターンの要素のパターンを作るステップと
を含む、表面へのはんだプリフォームのパターンの精密位置合わせおよびデカール接合を行う方法。
【請求項２】
所望のはんだ形状の輪郭または外周をレーザ切断するステップは、前記剥離テープの完全性を維持する深さまでである、
請求項１に記載の、表面へのはんだプリフォームのパターンの精密位置合わせおよびデカール接合を行う方法。
【請求項３】
所望のはんだ形状の輪郭または外周をレーザ切断するステップは、前記剥離テープの表面までの深さまでである、
請求項１に記載の、表面へのはんだプリフォームのパターンの精密位置合わせおよびデカール接合を行う方法。
【請求項４】
前記剥離テープを貫通する割り出し孔を作り出すステップは、レーザ切断による、
請求項３に記載の、表面へのはんだプリフォームのパターンの精密位置合わせおよびデカール接合を行う方法。
【請求項５】
前記ターゲット面は、ターゲット面割り出し孔を有し、
前記割り出し孔を、前記ターゲット面割り出し孔と位置合わせするステップをさらに含む、
請求項１に記載の、表面へのはんだプリフォームのパターンの精密位置合わせおよびデカール接合を行う方法。
【請求項６】
前記割り出し孔を、リール上の割り出しピンと位置合わせするステップをさらに含む、
請求項１に記載の、表面へのはんだプリフォームのパターンの精密位置合わせおよびデカール接合を行う方法。
【請求項７】
リールツーリールシステムの方法を利用するステップをさらに含む、
請求項１に記載の、表面へのはんだプリフォームのパターンの精密位置合わせおよびデカール接合を行う方法。
【請求項８】
前記剥離テープを除去するステップは、機械的、熱的、または光による手段によるものである、
請求項１に記載の、表面へのはんだプリフォームのパターンの精密位置合わせおよびデカール接合を行う方法。
【請求項９】
接合面を有する受け取り試料を、位置合わせ治具上の前記割り出しピンの上に仰向けに配置するステップと、
前記剥離テープ上の前記割り出し孔を、前記位置合わせ治具の前記割り出しピンと位置合わせするステップと、
前記はんだプリフォームを有する前記剥離テープを、前記受け取り試料に面して設置するステップと、
前記はんだプリフォームを前記表面上へ押圧するステップと、
機械的、熱的、または光による手段によって、前記剥離テープを除去するステップと
をさらに含む、請求項１に記載の、表面へのはんだプリフォームのパターンの精密位置合わせおよびデカール接合を行う方法。
【請求項１０】
フレキシブル基板上の電子回路のはんだ接合を作るステップをさらに含む、
請求項１に記載の、表面へのはんだプリフォームのパターンの精密位置合わせおよびデカール接合を行う方法。
【請求項１１】
前記はんだプリフォームは、５０ミクロン未満の空間正確度で表面上に配置される、請求項１に記載の、表面へのはんだプリフォームのパターンの精密位置合わせおよびデカール接合を行う方法。
【請求項１２】
別々の層に由来する電気要素または構造を接合するステップをさらに含む、
請求項１に記載の、表面へのはんだプリフォームのパターンの精密位置合わせおよびデカール接合を行う方法。
【請求項１３】
別々の層に由来する超伝導要素または構造を接合するステップをさらに含む、
請求項１に記載の、表面へのはんだプリフォームのパターンの精密位置合わせおよびデカール接合を行う方法。
【請求項１４】
位置合わせ治具は、２Ｄ平面または３Ｄ曲面上の別々の部品を、精度よく位置合わせしかつ組み立てる、
請求項６に記載の、表面へのはんだプリフォームのパターンの精密位置合わせおよびデカール接合を行う方法。
【請求項１５】
一本のはんだリボンを半導体剥離テープ上へ切断および配置して、はんだリボンと半導体剥離テープとの組み合わせを形成するステップと、
前記はんだリボンと半導体剥離テープとの組み合わせを、レーザ微細加工システムのＸ−Ｙステージ対上の真空チャック上に配置するステップと、
カメラに光学像の焦点を合わせることによって、前記はんだリボンと半導体剥離テープとの組み合わせの前記はんだリボンからのガルボの作動距離を調節するステップと、
前記はんだリボンと半導体剥離テープとの組み合わせ上に、所望のはんだ形状パターンの輪郭または外周をレーザ切断するステップと、
前記はんだリボンと半導体剥離テープとの組み合わせの空間的位置合わせを維持しながら、前記剥離テープを貫通する割り出し孔を作り出すステップと、
前記はんだリボンを前記半導体剥離テープから剥がすステップと、
前記所望のはんだ形状要素を前記半導体剥離テープ上に残すステップと、
ターゲット面を、割り出しピンを有する位置合わせ固定具上に提供するステップと、
前記剥離テープ上の前記割り出し孔を、前記位置合わせ固定具の前記割り出しピンと位置合わせするステップと、
前記所望のはんだ形状要素を有する前記半導体剥離テープを前記ターゲット面上に配置するステップと、
前記所望のはんだ形状要素を前記ターゲット面上へ押圧するステップと、
前記剥離テープを除去するステップと、
前記ターゲット面上に、精密位置合わせおよびデカール接合で、前記所望のはんだ形状要素のパターンを作るステップと
を含む、表面へのはんだプリフォームのパターンの精密位置合わせおよびデカール接合を行うプロセスの製品。
【請求項１６】
接合面を有する受け取り試料を、位置合わせ治具上の前記割り出しピンの上に仰向けに配置するステップと、
前記剥離テープ上の前記割り出し孔を、前記位置合わせ治具の前記割り出しピンと位置合わせするステップと、
前記はんだプリフォームを有する前記剥離テープを、前記受け取り試料に面して設置するステップと、
前記はんだプリフォームを前記表面上へ押圧するステップと、
機械的、熱的、または光による手段によって、前記剥離テープを除去するステップと
をさらに含む、請求項１５に記載の、表面へのはんだプリフォームのパターンの精密位置合わせおよびデカール接合を行うプロセスの製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年１２月１４日に出願された米国仮特許出願第６２／５９８，５４１号、および２０１７年１２月１４日に出願された米国仮特許出願第６２／５９８，５３９号、および２０１８年９月７日に出願された米国仮特許出願第６２／７２８，６５０号の非仮出願であり、その優先権および利益を主張する。
【０００２】
本開示は、表面へのはんだプリフォームのパターンの精密位置合わせおよびデカール接合に関する。
【背景技術】
【０００３】
本開示は、表面へのはんだプリフォームのパターンの精密位置合わせおよびデカール接合に関する。用語「表面」および「試料」、「受け取り」および「ターゲット」は、本発明では交換可能に使用される。
【０００４】
最新のマイクロエレクトロニクスにおける回路構成の密度および複雑さの増大に伴い、部品を取り付けるために、厳しい空間公差で、少ない精密な量ではんだを塗布する必要がある。
【０００５】
はんだプリフォームは、はんだの一定の体積を接合領域に供給する、様々な大きさ、形状、厚さ、および組成（フラックス含有または非含有）の、市販のはんだの精密に形成された要素である。
【０００６】
これらのプリフォームを設置する現在の方法は、低体積用途または高体積用途で区別される。低体積用途は、ピンセットまたは吸引具を使用したはんだプリフォームの手動配置を採用する。高体積の方法は、予めパッケージ化されたプリフォーム（すべて同じ大きさおよび形状）を、自動ピックアンドプレースまたは表面実装（ＳＭＴ）機で使用されるテープアンドリールパッケージまたはトレイ上へ配置する。手動配置は遅く、ピックアンドプレースシステムは、非常に小さく脆い部品を取り扱うことができない（厚さ数百ミクロンに制限される）。本発明における用語「テープ」は、粘着剤を含有するかまたは含有しない構造を意味するように一般化される。
【０００７】
高速マルチヘッドピックアンドプレース機が存在するが、増大する回路構成の複雑さおよび密度は、はんだプリフォームの大きさをますます小さくすることを必要とし、より幅広い種類の、現在のピックアンドプレース機の能力を超える要求を伴う。
【０００８】
最終的に、先行技術の両方法は、その処理速度を制限する逐次的方式で、はんだプリフォームをその最終位置に配置する。
【０００９】
高体積のはんだプリフォームを配置する代替の方法は、受け取り面上のパッド／コネクタ位置へのマッチングパターンを有する固定具を使用することである。別の高体積配置方法は、はんだの薄いリンクですべて接続されたプリフォームのアレイを使用することである。これらのリンクは、電気的短絡を引き起こすことになるいかなるはんだ残渣も残すことなく、溶融およびリフローしてはんだプリフォーム塊に完全に戻るように設計される。これらの先行技術の両方法は、はんだプリフォームを同時に処理することができるが、テープの製造に使用されるロールツーロール環境に容易に実装することはできない。
【００１０】
はんだプリフォームは、伝統的に、はんだワイヤまたははんだ箔を所望の形状にスタンピングすることによって作られる。スタンピングに関連した１つの問題は、スタンピングプロセス中にそれに作用する力によって引き起こされる、プリフォームの表面の湾曲である。曲面は、プリフォームとＳＭＴ機の真空ノズルとの間の密封を低下させ得、結果としてプリフォームの持ち上げおよび解放の信頼性の低下をもたらす。この湾曲は、プリフォームの厚さが減少するにつれて悪化する。
【００１１】
はんだプリフォームのレーザ製造は、材料の廃棄を最小限にし、スタンピング後のプリフォームの隆起した縁またはバリを減少させるために使用されてきた。しかしながら、はんだプリフォームは、個々に切断され、受け取り面の任意の所定のパターンに位置合わせされていなかった。
【００１２】
はんだプリフォームは、位置決め板中の開口のマッチングパターン中にプリフォームを装填し、その後、機械的、振動、空気、または音圧による手段でプリフォームを剥離することによって、目的の受け取りパターンの上に配置され得る。プリフォームはまた、位置決め板からプリフォームを分離し、受け取り面に付着するのに、はんだペーストなどの、受け取り面上の粘着性媒体に頼る。
【００１３】
既存の技術は、まず、（ステンシルまたはチャネルなどの）開口のアレイからなる凹型ホルダ上にプリフォームを機械的に装填および固定し、その後、受け取りパターンの上にそれらを位置合わせし、様々な作動手段でプリフォームを剥離することによって、所定の規則的な形状および大きさのはんだプリフォームのパターンを、受け取り面上に配置する。これらの先行技術では、各はんだプリフォームの形状および大きさは、通常、受け取りパターン全体で一定であり、凹型ホルダを再設計および再作製することなく容易に変更されない。これらの先行技術では、プリフォーム形状は、プリフォームが、受け取り試料上に任意の空間的配向で着地できるという点で、規則的である。これは、プリフォームの装填、および剥離装置の動作を単純化するが、受け取りパターンのはんだ着地領域が、２次元および３次元の両方で形状が対称かつ規則的であることを必要とする。非常に特殊な用途に必要とされ得る、不規則な形状で非常に薄い（＜０．２５ｍｍ）はんだプリフォームは、現在の技術によって容易に取り扱えない場合がある。加えて、現在の技術からのはんだプリフォームの配置の空間公差およびばらつきについて言及はない。非常に薄く（＜０．２ｍｍ）、低質量のはんだプリフォームは、（高温超伝導（ＨＴＳ）テープまたは箔などの）微細な電子回路構成に必要とされ、それらを受け取り試料上に高い精度（数十ミクロンの公差）で配置することは、先行技術に関する長年の問題である。
【００１４】
そのようなはんだプリフォームのパターンを受け取り面上へ堆積させるための、新規で効率的な方法が必要である。
【００１５】
本開示は、はんだプリフォームのパターンを、複数の位置に同時に配置し、それらを微視的精度で表面上へ接合するための方法について記載する。
【００１６】
本明細書に記載されるこの新規プロセスは、上下の面間で特定の位置に電気回路パターンを接合するための、効率的かつスケーラブルな方法である。はんだプリフォームのパターンは、剥離テープ上に作製され、規定位置に割り出された位置合わせ孔を有する。この割り出されたテープ設計は、商業用のリールツーリールシステムへの単純な統合を可能とする。この方法は、上下の高温超伝導（ＨＴＳ）テープからのフィラメントの重ね合わせをはんだ接合するのに、特に適用可能である。この方法はまた、任意の２つの重ね合わせた隣接表面間で、精密な位置での微小フィーチャの並行はんだ接合を可能とするように一般化され得る。
【発明の概要】
【００１７】
本開示は、表面へのはんだプリフォームのパターンの精密位置合わせおよびデカール接合に関する方法および製品を教示する。
【００１８】
本明細書に記載されるこの新規プロセスは、上下の面間で特定の位置に電気回路パターンを接合するための、効率的かつスケーラブルな方法である。はんだプリフォームのパターンは、剥離テープ上に作製され、規定位置に割り出された位置合わせ孔を有する。この割り出されたテープ設計は、商業用のリールツーリールシステムへの単純な統合を可能とする。この方法は、上下の高温超伝導（ＨＴＳ）テープからのフィラメントの重ね合わせをはんだ接合するのに、特に適用可能である。この方法はまた、任意の２つの重ね合わせた隣接表面間で、精密な位置での微小フィーチャの並行はんだ接合を可能とするように一般化され得る。
【００１９】
発明の目的は、はんだプリフォームのパターンを、複数の位置に同時に配置し、それらを微視的精度で表面上へ接合するための方法を提供することにある。
【００２０】
発明のさらなる目的は、はんだプリフォームのパターンを剥離テープ上に予め作製することにある。
【００２１】
発明のさらなる目的は、はんだプリフォーム剥離テープが、受け取り面上の位置決め孔と位置合わせされる、割り出された位置決め孔を有することにある。
【００２２】
発明のさらなる目的は、この方法が、リールツーリール製造システムに適合可能なことにある。
【００２３】
発明のさらなる目的は、ＨＴＳテープ構造中の通電フィラメントを電気的に接続するために、この方法によって、はんだプリフォームのパターンを適用および接合し得ることにある。
【００２４】
はんだのデカールインプリントおよび接合（ＤＩＢＳ）プロセスは、３つのステップ−剥離テープ上へのはんだプリフォーム（形状および間隔）の作製、ターゲット面の上への剥離テープの位置合わせおよび配置、ならびに剥離テープからターゲット面上への個々のはんだプリフォームの剥離およびそれに続くターゲット面へのそれらの接合からなる。はんだプリフォームは、剥離テープから取り外され得、機械的、熱的、または光による手段によって、ターゲット面に接合され得る。
【００２５】
はんだ剥離テープを作製するために、「ロータックブルー（ｌｏｗ−ｔａｃｋ  ｂｌｕｅ）」などの、半導体ダイシングテープ片が、はんだプリフォームの支持構造として使用される。「ロータックブルー」ダイシングテープに取り付けられた部品は、機械的に除去され得る。他のタイプのダイシングテープは、その取り付けられた部品を剥離するために、熱（日東電工、「リバアルファ」）または、ＵＶ光（ＤＵ−３００）を使用してその粘着性を低下させ得る。ターゲット面とほぼ同じ大きさおよび形状のダイシングまたは剥離テープ片が、安定した表面（例えば、真空チャック）に固定される。次に、一定の厚さのはんだのリボン（例えば、インジウムビスマス共晶）が、剥離テープ上へ押圧される。その後、ＵＶ（λ＝３５５ｎｍ）レーザが、はんだ上へ集束され、下層の剥離テープを損傷することなく、所望のはんだプリフォームの外周を穿孔する。ターゲット面への剥離テープ（およびはんだプリフォーム）の精密位置合わせを確実に行うために、同じレーザが使用されて、はんだ接合領域の外側の剥離テープに割り出し孔をあける。割り出し孔のレーザ孔あけおよびはんだプリフォームの穿孔は、剥離テープを物理的に乱すことなく、同じ装置で行われなければならない。その後、はんだリボンが、剥離テープから注意深く剥がされ得、所望のはんだプリフォームのパターンを残す。剥離テープの割り出し孔の大きさ、形状、および位置は、例えば、リール上の割り出しピンと一致するテープの両縁部に沿った規則的な間隔の孔といった、リールツーリールシステムでの使用に適合され得ることに留意されたい。
【００２６】
このはんだプリフォームテープは、今度は、ターゲット面を保持する位置合わせ治具の対応する割り出しピンの上にガイドされ、はんだ側がターゲット面の上に配置され、ターゲット面上へ押圧される。ＩｎＢｉなどのはんだプリフォームは、ダイシングテープから機械的に剥離され得、その後、圧力および／または熱処理されて単一ステップで適合面に接合され得る。剥離テープは、その後、ターゲット面上にはんだプリフォームの精密な間隔のパターンを残して除去され得る。同じパターンの割り出し孔を有する追加の層またはテープが、今度は、このはんだプリフォームの第１の層の上に精密に位置合わせおよび配置され得ることに留意されたい。図１は、使用できる状態のはんだプリフォームのセットを有する、完成した青色「ロータック」剥離テープを示す。
【００２７】
受け取り面へのはんだパターンの高い配置正確度を確実にするための鍵は、１）はんだプリフォームを含有する剥離テープおよび受け取り面（複数可）の両方に割り出し孔を作製すること、および２）位置合わせ治具上に「相補的」割り出しピンを作製することである。位置合わせ治具は、２Ｄ平面または３Ｄ曲面上のすべての別々の部品をともに、高い精度で位置合わせしかつ組み立てるのを助けるデバイスまたは構造である。割り出し孔およびピンの賢明な選択で、個々の部品は、５０ミクロン未満の空間公差に位置合わせされる。機械的手段（例えば、ノッチ、孔、ガイド）または光学的手段（例えば、レーザ、ＬＥＤ、ランプ）などの割り出し部品の他の方法が、使用され得る。割り出される部品と一致する位置合わせ治具上に「相補的」構造がある限り、高い空間正確度が維持され得る。
【００２８】
以下の説明および図面は、本開示のある例示的実装を詳細に述べ、開示の様々な原則が実行され得るいくつかの例示的方法を示す。しかしながら、説明される例は、開示の多くの可能な実施形態を網羅していない。図面と併せて検討した、開示の他の目的、利点、および新規特徴を、以下の詳細な説明で述べる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】はんだプリフォームを有する「ブルーロータック」ダイシング／剥離テープの写真を示す。
【図２】一般的なＤＩＢＳプロセスの段階的な図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本開示は、表面へのはんだプリフォームのパターンの精密位置合わせおよびデカール接合を教示する。
【００３１】
本発明は、任意の形状のはんだ要素を任意のパターンで剥離テープ層上に作製し、その後、それらすべてを、微視的精度で表面上へ同時に配置する。
【００３２】
実施例１
はんだのデカールインプリントおよび接合（ＤＩＢＳ）
本発明は、「はんだのデカールインプリントおよび接合」（ＤＩＢＳ）」と呼ばれ得、３つのステップ−剥離（層または）テープ上へのはんだプリフォーム（形状および間隔）の作製、ターゲット面の上への剥離テープの位置合わせおよび配置、ならびに剥離テープからターゲット面上への個々のはんだプリフォームの剥離およびそれに続くターゲット面へのそれらの接合からなる。
【００３３】
はんだプリフォームは、剥離テープから取り外され得、機械的、熱的、または光による手段によって、ターゲット面に接合され得る。
【００３４】
実施例２
はんだ剥離テープを作製するために、「ロータックブルー（ｌｏｗ−ｔａｃｋ  ｂｌｕｅ）」などの、半導体ダイシングテープ片が、はんだプリフォームの支持構造として使用される。「ロータックブルー」ダイシングテープに取り付けられた部品は、機械的に除去され得る。他のタイプのダイシングテープは、その取り付けられた部品を剥離するために、熱（日東電工、「リバアルファ」）または、ＵＶ光（ＤＵ−３００）を使用してその粘着性を低下させ得る。
【００３５】
ターゲット面とほぼ同じ大きさおよび形状のダイシングまたは剥離テープ片が、安定した表面、例えば、真空チャックに固定される。
【００３６】
次に、一定の厚さのはんだのリボン（例えば、インジウムビスマス共晶）が、剥離テープ上へ押圧される。
【００３７】
その後、ＵＶ（λ＝３５５ｎｍ）レーザが、はんだ上へ集束され、下層の剥離テープを損傷することなく、所望のはんだプリフォームの外周または輪郭を穿孔する。
【００３８】
ターゲット面への剥離テープ（およびはんだプリフォーム）の精密位置合わせを確実に行うために、同じレーザが使用されて、はんだ接合領域の外側の剥離テープに割り出し孔をあける。割り出し孔のレーザ孔あけおよびはんだプリフォームの穿孔は、剥離テープを物理的に乱すことなく、同じ装置で行われ得る。
【００３９】
その後、はんだリボンが、剥離テープから注意深く剥がされ得、所望のはんだプリフォームのパターンを残す。剥離テープの割り出し孔の大きさ、形状、および位置は、リールツーリールシステムでの使用に適合され得ることに留意されたい（例えば、リール上の割り出しピンと一致するテープの両縁部に沿った規則的な間隔の孔）。
【００４０】
実施例３
このはんだプリフォームテープは、今度は、受け取り面を保持する位置合わせ治具の対応する割り出しピンの上にガイドされ、はんだ側が受け取り面の上に配置され、受け取り面上へ押圧される。
【００４１】
Ｉｎ２Ｂｉなどのはんだプリフォームは、ダイシングテープから機械的に剥離され得、圧力および熱処理されて単一ステップで適合面に接合され得る。
【００４２】
剥離テープは、その後、ターゲット面上にはんだプリフォームの精密な間隔のパターンを残して除去され得る。同じパターンの割り出し孔を有する追加の層またはテープが、今度は、このはんだプリフォームの第１の層の上に精密に位置合わせおよび配置され得ることに留意されたい。図１は、使用できる状態のはんだプリフォームのセットを有する、完成した青色「ロータック」剥離テープを示す。
【００４３】
本発明は、任意の大きさおよび形状の複数のはんだプリフォームが、剥離テープ上の精密な位置に作製されることを可能とする。はんだプリフォームのこの規定のパターンは、対応する「接合パッド」の位置と一致し、本質的に高度に並行なはんだプロセスを行う。
【００４４】
現在のはんだ技術は、テープリール上ですべて同じ大きさおよび形状のプリフォームのみを可能とする。それらは、その後、「ピックアンドプレース」機によって、逐次的方式でパッド位置上へ配置される。
【００４５】
本発明は、設計の自由度を高めること、および処理速度を上げることによって、これらの制限を克服する。
【００４６】
加えて、剥離テープの薄い寸法および本発明の割り出し機能は、リールツーリールまたはシートツーシート環境に容易に適合可能である。
【００４７】
剥離テープの粘着性は、先に述べたように、熱的に、またはＵＶ光によって不活性化され得る。したがって、熱またはＵＶ光源（ランプまたはレーザ）が、剥離テープから受け取り面上へはんだプリフォームを剥離するために、注意深く使用され得る。インジウムビスマス以外の他のはんだ材料が使用され得、剥離テープが除去され得る前に受け取り面に接合するために、追加の熱処理を必要とする場合がある。
【００４８】
実施例４
本発明に使用される材料は、はんだリボン、例えば、厚さ２ミルのＩｎ２Ｂｉからなるが、ＤＩＢＳプロセスで機能するであろう任意の他の一定の組成または厚さであり得る。
【００４９】
タックまたは粘着性が低く、残渣を残さないか、または最小限の残渣を残す半導体（剥離）テープが、はんだリボンまたは要素の保持に必要である。
【００５０】
予め加工された割り出しまたは位置決め孔を有する目的の受け取り試料または表面が、はんだ要素を受け取るために必要である。
【００５１】
割り出しピンを有する位置合わせ治具または固定具が、試料および剥離テープを位置合わせして受け取るために必要である。
【００５２】
レーザ微細加工システムも、はんだプリフォームテープおよび割り出し孔を作製するために必要である。システムは、以下を含む：
ａ）レーザ−好ましくは、パルスＵＶ（波長３５５ｎｍ、パルス幅３０〜７０ｎｓ、繰り返し数＞１０ｋＨｚ）であるが、はんだリボンを溶融または変形させることなく切断できる他のタイプのレーザであり得る。
ｂ）ａ）高速走査ガルバノメトリック（ガルボ）ミラー、レーザーパルス振幅およびタイミング制御、高精度および正確度Ｘ−Ｙ平行移動ステージ対、真空チャック、同焦点光学検査カメラ、ならびにステージ、ならびにミラー走査ソフトウェアからなるビーム制御、光学および動作制御部品。
【００５３】
実施例５
Ａ．剥離テープの作製：
１）所望の長さのはんだリボンを半導体剥離テープ上へ切断および配置する。
２）レーザ微細加工システムのＸ−Ｙステージ対上の真空チャック上に配置する。
３）カメラに光学像の焦点を合わせることによって、はんだからのガルボの作動距離を調節する。
４）レーザエネルギーおよび走査パラメータを他の代理テープについて最適化した後、所望のはんだ形状およびパターンの輪郭（外周）を、剥離テープを損傷しない深さまでレーザ切断する。
５）所望のはんだ（プリフォーム）要素を残しながら、はんだリボンを剥離テープから注意深く剥がす。
６）受け取り面上の割り出し孔と一致する、剥離テープを貫通する割り出し孔をレーザ切断する。
Ｂ）試料へのはんだプリフォームの適用
１）接合面を有する受け取り試料を、位置合わせ治具上の割り出しピンの上に仰向けに配置する。
２）剥離テープ上の割り出し孔を、位置合わせ治具の割り出しピンと位置合わせし、はんだプリフォームを有する剥離テープを、受け取り試料に面して設置する。
３）はんだプリフォームを表面上へ押圧し、機械的、熱的、または光による手段によって、剥離テープを除去する。
【００５４】
はんだプリフォームは、今や試料表面に接合され、必要に応じてさらなる処理を受けられる状態である。
【００５５】
はんだプリフォームは、電子回路構成を取り付けるための精密な量および形状のはんだを供給する。プリフォームを設置する現在の方法は、低体積用途または高体積用途で区別される。低体積用途は、ピンセットまたは吸引具を使用したはんだプリフォームの手動配置を採用する。高体積の方法は、プリフォーム（すべて同じ大きさ）を、テープアンドリールパッケージまたはトレイ上へ配置し、それらは、自動ピックアンドプレースシステムによって除去され、他の場所に配置され得る。手動配置は遅く、ピックアンドプレースシステムは、非常に小さく脆い部品を取り扱うことができない。高速マルチヘッドピックアンドプレース機が存在するが、増大する回路構成の複雑さおよび密度は、はんだプリフォームの大きさをますます小さくすることを必要とし、より幅広い種類の、現在のピックアンドプレース機の能力を超える要求を伴う。最終的に、両方法は、その処理速度を制限する逐次的方式で、はんだプリフォームをその最終位置に配置する。
【００５６】
本発明は、一定の体積および形状のはんだを、表面上の複数の精密な位置に同時に配置する方法を教示する。
【００５７】
［０００１］本発明は、明確な形状および大きさのはんだプリフォーム（または要素）のパターンを、表面上の複数の位置に同時に配置し、それらを、高い空間分解能および正確度で表面に接合するための方法を提供する。
【００５８】
それは、特にフレキシブル試料上の、電子回路の２Ｄおよび３Ｄフィーチャをはんだ接合する、効率的かつスケーラブルな方法である。
【００５９】
はんだプリフォームのパターンは、高速走査レーザビームで剥離（層または）テープ上に作製され、ユーザが定めた位置に割り出された位置合わせ孔を有する。この割り出されたテープ設計は、リールツーリールまたはシートツーシートシステムへのはんだプリフォームの配置および単純な統合を可能とする。
【００６０】
この方法は、別々の高温超伝導（ＨＴＳ）テープまたはリボン構造に由来するフィラメントのセットをはんだ接合するのに、特に適用可能である。この方法はまた、密着した任意の２つの隣接表面間で、精密な位置での微小フィーチャのはんだ接合を可能とするように一般化され得る。
【００６１】
本発明は、任意の大きさおよび形状の複数のはんだプリフォームが、剥離テープ上の精密な位置に作製されることを可能とする。はんだプリフォームのこの規定のパターンは、対応する「接合パッド」の位置と一致し、本質的に高度に並行なはんだプロセスを行う。現在のはんだ技術は、テープリール上ですべて同じ大きさおよび形状のプリフォームのみを可能とする。それらは、その後、「ピックアンドプレース」機によって、逐次的方式でパッド位置上へ配置される。
【００６２】
本発明は、設計の自由度を高めること、および処理速度を上げることによって、これらの制限を克服する。
【００６３】
加えて、剥離テープの薄い寸法および本発明の割り出し機能は、リールツーリール環境および将来の商業的可能性に容易に適する。
【００６４】
剥離テープの粘着性は、熱的に、またはＵＶ光によって不活性化され得る。したがって、熱またはＵＶ源、例えば、ランプまたはレーザが、受け取り面上へはんだプリフォームを剥離するために、注意深く使用され得る。ＩｎＢｉ以外の他のはんだ材料が使用され得、剥離テープが除去され得る前に受け取り面に接合するために、追加の熱処理を必要とする場合がある。
【００６５】
上記の例は、本開示の様々な態様のいくつかの可能な実施形態の単なる例示であり、当業者なら、本明細書および付属の図面を読んで理解すると、均等な変更および／または修正が思い浮かぶであろう。加えて、開示の特定の特徴が、いくつかの実装の１つのみに関して説明および／または記載されている場合があるが、そのような特徴は、任意の所与のまたは特定の用途に望ましくかつ有利であり得るように、他の実装の１つ以上の他の特徴と組み合わせられてよい。また、用語「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｗｉｔｈ）」、またはそれらの変化形が、詳細な説明および／または特許請求の範囲で使用される限り、そのような用語は、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同様の方法で含むことが意図される。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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