(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（３）にチップ（１ａ、１ｂ）をはんだ付けするための方法であって、
基板（３）と、異なる加熱特性（Ｃ１、Ｃ２）を有する２つ以上の異なるチップ（１ａ、１ｂ）とを用意するステップであって、はんだ材料（２）が、前記チップ（１ａ、１Ｂ）と前記基板（３）との間に配設される、ステップと、
前記チップ（１ａ、１ｂ）を加熱するために光パルス（６）を発生させるフラッシュランプ（５）を用意するステップであって、前記はんだ材料（２）は、前記加熱されたチップ（１ａ、１ｂ）と接触することにより少なくとも部分的に溶融される、ステップと
を含み、
マスキングデバイス（７）が、前記フラッシュランプ（５）と前記チップ（１ａ、１ｂ）との間に配設されて、前記マスキングデバイス（７）を通過する前記光パルス（６）の別々のエリアに異なる光強度（Ｉａ、Ｉｂ）を引き起こさせることにより、前記異なる加熱特性（Ｃ１、Ｃ２）を少なくとも部分的に相殺するように異なる光強度（Ｉａ、Ｉｂ）で前記チップ（１ａ、１ｂ）を加熱することによって、前記光パルス（６）による前記加熱の結果としての前記チップ間の温度の差異を低減させる、方法。
【請求項２】
前記マスキングデバイス（７）は、前記チップ（１ａ、１ｂ）に前記光パルス（６）を選択的に伝達するように構成されたマスクパターン（７ａ、７ｂ、７ｃ）を含み、前記マスクパターン（７ａ、７ｂ、７ｃ）は、第１のチップ（１ａ）と前記基板（３）との間ではんだ材料（２）を溶融するために前記第１のチップ（１ａ）に第１の光強度（Ｉａ）を有する前記光パルス（６）の光（６ａ）を伝達するように構成された第１の透過係数（Ｔａ）を有する第１のフィルタ領域（７ａ）と、第２のチップ（１ｂ）と前記基板（３）との間ではんだ材料（２）を溶融するために前記第２のチップ（１ｂ）に第２の光強度（Ｉｂ）を有する前記光パルス（６）の光（６ｂ）を伝達するように構成された第２の透過係数（Ｔｂ）を有する第２のフィルタ領域（７ｂ）とを備え、異なる光強度（Ｉａ、Ｉｂ）で前記チップ（１ａ、１ｂ）を同時に照射するために、前記第１の透過係数（Ｔａ）は前記第２の透過係数（Ｔｂ）とは異なる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光パルス（６）の前記伝達された光（６ａ、６ｂ）は、前記チップ（１ａ、１ｂ）が間に前記はんだ材料（２）が位置する状態において前記基板（３）上に位置決めされる間に、前記チップ（１ａ、１ｂ）上に投影されることにより、前記チップ（１ａ、１ｂ）を加熱し、前記加熱されたチップ（１ａ、１ｂ）は、前記基板（３）に前記チップ（１ａ、１ｂ）を装着するために前記はんだ材料（２）の前記少なくとも部分的な溶融を引き起こす、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記チップ（１ａ、１ｂ）を取外し可能に搬送するように構成されたチップキャリア（８）を用意するステップを含み、前記チップキャリア（８）は、前記フラッシュランプ（５）と前記基板（３）との間に配設され、前記チップ（１ａ、１ｂ）は、前記基板（３）上に位置決めされる前に前記基板（３）の上方で前記チップキャリア（８）により搬送され、前記マスキングデバイス（７）により伝達される前記光パルス（６）の光（６ａ、６ｂ）は、前記チップキャリア（８）により保持された前記チップ（１ａ、１ｂ）上に投影されることにより前記チップ（１ａ、１ｂ）を加熱し、前記チップ（１ａ、１ｂ）は、前記加熱により前記チップキャリア（８）から取り外され、前記基板（３）に移送され、前記加熱されたチップ（１ａ、１ｂ）は、前記基板（３）に前記チップ（１ａ、１ｂ）を装着するために前記チップ（１ａ、１ｂ）と前記基板（３）との間の前記はんだ材料（２）の前記少なくとも部分的な溶融を引き起こさせる、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記光パルス（６）の前記伝達された光（６ａ、６ｂ）は、前記チップキャリア（８）と前記チップ（１ａ、１ｂ）との間の材料の分解を引き起こすことにより前記チップキャリア（８）から前記チップ（１ａ、１ｂ）を取り外し、前記光パルス（６）の前記伝達された光（６ａ、６ｂ）は、前記チップ（１ａ、１ｂ）が前記チップキャリア（８）と前記基板（３）との間の距離を通過する間に前記チップ（１ａ、１ｂ）を照射し続け、前記光パルス（６）の前記伝達された光（６ａ、６ｂ）は、前記チップ（１ａ、１ｂ）が間に前記はんだ材料（２）が位置する状態において前記基板（３）上に位置決めされるときに前記チップ（１ａ、１ｂ）を照射し続ける、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記基板（３）は、可撓性フォイルを含み、基板ハンドラ（４）が、前記可撓性フォイルを取り扱うためのロールを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
基板（３）に異なる加熱特性（Ｃ１、Ｃ２）を有する異なるチップ（１ａ、１ｂ）をはんだ付けするための装置であって、
前記基板（３）の位置を決定するように構成された基板ハンドラ（４）と、
前記基板（３）に対して前記チップ（１ａ、１ｂ）の位置を決定するように構成されたチップ位置特定デバイス（１１）と、
前記チップ（１ａ、１ｂ）を加熱するために前記チップ（１ａ、１ｂ）に光パルス（６）を送達するように構成されたフラッシュランプ（５）と、
前記フラッシュランプ（５）と前記チップ（１ａ、１ｂ）との間に配設されたマスキングデバイス（７）であって、異なる加熱特性（Ｃ１、Ｃ２）を有する前記チップ（１ａ、１ｂ）を異なる光強度（Ｉａ、Ｉｂ）で加熱するために、前記マスキングデバイス（７）を通過する前記光パルス（６）の別々のエリアに異なる光強度（Ｉａ、Ｉｂ）を引き起こすように構成された、マスキングデバイス（７）と
を備える、装置。
【請求項８】
前記マスキングデバイス（７）は、前記チップ（１ａ、１ｂ）に前記光パルス（６）を選択的に伝達するように構成されたマスクパターン（７ａ、７ｂ、７ｃ）を含み、前記マスクパターン（７ａ、７ｂ、７ｃ）は、
第１のチップ（１ａ）と前記基板（３）との間のはんだ材料（２）を溶融するために前記第１のチップ（１ａ）に第１の光強度（Ｉａ）を有する前記光パルス（６）の光（６ａ）を伝達するように構成された第１の透過係数（Ｔａ）を有する第１のフィルタ領域（７ａ）と、
第２のチップ（１ｂ）と前記基板（３）との間のはんだ材料（２）を溶融するために前記第２のチップ（１ｂ）に第２の光強度（Ｉｂ）を有する前記光パルス（６）の光（６ｂ）を伝達するように構成された第２の透過係数（Ｔｂ）を有する第２のフィルタ領域（７ｂ）であって、異なる光強度（Ｉａ、Ｉｂ）で前記チップ（１ａ、１ｂ）を同時に照射するために、前記第１の透過係数（Ｔａ）は前記第２の透過係数（Ｔｂ）とは異なる、第２のフィルタ領域（７ｂ）と
を含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記チップ（１ａ、１ｂ）のそれぞれの大きさに依拠して前記光強度（Ｉａ、Ｉｂ）を可変的に調整するように構成されたコントローラ（１５）を含む、請求項７または８に記載の装置。
【請求項１０】
前記チップ位置特定デバイス（１１）、マスキングデバイス（７）、および／または基板ハンドラ（４）を制御するように構成され、および前記光パルス（６）の前記別々のエリアの異なる光強度（Ｉａ、Ｉｂ）を前記異なるチップ（１ａ、１ｂ）の位置と位置合わせするようにプログラムされたコントローラ（１５）を含む、請求項７から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記チップの比較的低い照射面積当たりの熱容量（Ｃ１）を有するチップ（１ｂ）に対して意図された前記光パルス（６）の部分（６ｂ）のための比較的低い光強度（Ｉｂ）と、前記チップの比較的高い照射面積当たりの熱容量（Ｃ２）を有するチップ（１ａ）に対して意図された前記光パルス（６）の部分（６ａ）のための比較的高い光強度（Ｉｂ）とを設定するようにプログラムされたコントローラ（１５）を含む、請求項７から１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記チップ（１ａ、１ｂ）を取外し可能に搬送するように構成されたチップキャリア（８）を含み、前記チップキャリア（８）は、前記フラッシュランプ（５）と前記基板（３）との間に配設され、前記チップ（１ａ、１ｂ）は、前記基板（３）上に位置決めされる前に前記基板（３）の上方で前記チップキャリア（８）により搬送され、使用時に、前記マスキングデバイス（７）により伝達される前記光パルス（６）の光（６ａ、６ｂ）は、前記チップ（１ａ、１ｂ）を加熱するために前記チップキャリア（８）により保持された前記チップ（１ａ、１ｂ）上に投影され、前記チップ（１ａ、１ｂ）は、前記加熱により前記チップキャリア（８）から取り外され、前記基板（３）に移送され、前記加熱されたチップ（１ａ、１ｂ）は、前記基板（３）に前記チップ（１ａ、１ｂ）を装着するために前記チップ（１ａ、１ｂ）と前記基板（３）との間の前記はんだ材料（２）の溶融を引き起こす、請求項７から１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記マスキングデバイス（７）および前記チップキャリア（８）は、単一片として一体化される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記マスキングデバイス（７）は、前記基板（３）に一体化される、請求項７から１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記マスクパターン（７ａ、７ｂ、７ｃ）は、前記光パルス（６）の一部を遮断するように、または前記第１の光強度（Ｉａ）および前記第２の光強度（Ｉｂ）とは異なる第３の光強度（Ｉｃ）を有する前記光パルス（６）の光（６ｃ）を伝達するように構成された、第３の透過係数（Ｔｃ）を有する第３のフィルタ領域（７ｃ）を含む、請求項８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、はんだ付けに関し、詳細には基板にチップをはんだ付けするための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタまたは光電子デバイスを有する論理機能回路などの単純な可撓性システムは、原則的には基板（例えばフォイルまたは剛性基板）上に完全にプリント加工され得る。しかし、より複雑なシステムの場合には、プリント回路が本明細書ではチップ構成要素または単に「チップ」と呼ばれるシリコンベース集積回路または表面実装デバイス（ＳＭＤ）構成要素と組み合わされる、ハイブリッドシステムを展開する必要がある。このデバイスを機能化するためには、種々の寸法をしばしば有する複数のチップ構成要素が、例えばプリント回路またはエッチング銅回路などの基板上の回路トラックに相互接続されることが必要となり得る。これは、例えばオーブンリフローはんだ付け、導電性接着剤ボンディング、またはフェースアップチップ集積化などを使用して実現され得る。しかし、これらのプロセスは、多大な時間がかかる、および／または低い分解温度を有する低コストフォイルとは不適合であると考えられている。
【０００３】
例えば、リフローはんだ付けは、典型的には剛性基板上に厚いチップを相互接続するために使用され得る。しかし、リフローはんだ付けは、低コスト可撓性フォイルおよびロールツーロール（Ｒ２Ｒ）プロセスとの適合性が低い。なぜならば、リフローはんだ付けは、長い保留時間にわたり、はんだの液相温度よりも高く基板全体を維持する必要があるからである。これにより結果として、複数のループをしばしば有する大型のインラインオーブンを使用する多大な時間がかかるプロセスとなる場合がある。また、保留時間が長いことにより、可撓性フォイル自体の変形もしくは劣化またはその有機表面コーティングもしくは接着剤の劣化が生じる場合もある。さらに、工業規格の鉛フリー合金を使用することにより、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの低コストフォイル上にはんだをオーブンリフローすることが不可能となり得る。なぜならば、ＰＥＴは、約１２０℃〜１５０℃の最高処理温度を有し、この温度はこれらのはんだの液相温度（＞２００℃）よりもはるかに低いからである。
【０００４】
代替例として、例えば、赤外線（ＩＲ）加熱が、同等のはんだ付け時間で用いられ得る。例えば、赤外線レーザスポットは、各はんだ接続部を連続的に加熱するために使用され得る。しかし、レーザスポットはんだ付けでは、小さなスポットエリアにより、各構成要素ごとのスポットの正確な位置決めが必要となり得る。さらに、Ｒ２Ｒプロセスにおいてこの技術を適用することは、レーザスポットが、移動中の基板上の複数のチップに対して位置合わせされることが必要となるため、困難である。さらに、このプロセスは時間がかかり得る。
【０００５】
別の代替例としては、フラッシュランプの高エネルギー光パルスによる大面積照明が使用され得る。例えば、Ｖａｎ  ｄｅｎ  Ｅｎｄｅら、「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ」、Ｖｏｌ．  １０、Ｎｏ．  ６  （２０１４）、１１７５〜１１８３頁の記事は、可撓性電子システム用の可撓性フォイル上への薄チップの大面積光フラッシュはんだ付けについて記載している。有利には、加熱パルスの時間スケールが、可撓性ポリマー基板の拡散性加熱を回避するのに十分なだけ短い場合には、構成要素は、フォイルの最高処理温度よりも高い温度にて、はんだ付けされ得る。しかし、（フォイル）基板および／または構成要素による吸光に相違がある場合には、それにより選択的加熱に至り得る。さらに、電子デバイスは、一般的には複数のチップ構成要素からなる。これにより、種々の構成要素ごとに加熱挙動にさらなる差異が生じる場合があり、それによって温度およびはんだプロセスの制御が困難になる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｖａｎ  ｄｅｎ  Ｅｎｄｅら、「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ」、Ｖｏｌ．  １０、Ｎｏ．  ６  （２０１４）、１１７５〜１１８３頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、例えばさらに高速化され、より確実性があり、可撓性フォイル基板、ロールツーロールプロセス、および種々のチップおよび／または基板との適合性を有する、基板にチップをはんだ付けすることにおける改良の必要性が依然としてある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の態様は、基板にチップをはんだ付けするための方法として具現化され得る。本方法は、基板と、例えば異なる寸法（表面積および／または厚さ）、熱容量、吸収率、導電率、はんだボンドの個数および／またはサイズ等により生じる、典型的には異なる加熱特性を有する２つ以上の異なるチップとを用意するステップを含む。はんだ材料が、チップと基板との間に配設される。例えば、はんだ材料は、チップが配置されることとなる基板上、チップの下面、またはそれらの両方に設けられ得る。本方法は、チップを加熱するために光パルスを発生させるフラッシュランプを用意するステップを含む。はんだ材料は、加熱されたチップと接触することにより少なくとも部分的に溶融（はんだ付け）される。マスキングデバイスが、フラッシュランプとチップの間に配設されて、マスキングデバイスを通過する光パルスの別々のエリアにそれぞれ異なる光強度を引き起こさせる。別々のチップは、（単一の）光パルスからそれぞれ異なる光強度で加熱される。
【０００９】
本発明者らにより特筆される点としては、特に単一のフラッシュ光パルスに露光されることによりそれぞれの被照明エリアが同一の（均質の）光強度に対して露光される場合に、チップのそれぞれ異なる加熱特性により、チップがそれぞれ異なって加熱され得る、例えば異なる温度に到達し得る。それぞれ異なる光強度を使用することにより、例えば単位面積当たりの電力またはエネルギーは、チップのそれぞれ異なる加熱特性を少なくとも部分的に相殺することにより、光パルスによる加熱の結果としてのチップ同士の間の温度の差異を低減させ得る。例えば、別々のチップは、それに接触状態にあるはんだ材料を制御的に溶融させるために小さな温度範囲内で所定の温度を達成し得る。本技術は、例えばパルス持続期間およびパルス強度に起因する、比較的高速である、複数の構成要素を有する大面積を露光し得る、可撓性フォイルおよびロールツーロールプロセスとの適合性を有する等のフラッシュランプ露光の利点を有する点が理解されよう。さらに、マスキングデバイスの使用により、本技術は、例えば別々のチップの加熱に対する制御が改良されることなどによって確実なものとなり得る。また、マスキングデバイスは、例えばチップ間の定位置などにおける基板の露出を防止するために使用され得る。これは、基板への損傷を防止し得る。
【００１０】
マスキングデバイスのマスクパターンを通してチップに単一のパルスを同時に伝達することにより、複数のチップが、それぞれ異なる強度にて露光され得る。例えば、マスクパターンは、マスクに衝突するパルスの別々のエリアを選択的に減衰させるフィルタ領域を備える。したがって、最大で光パルスの本来の強度までの範囲内において、種々の強度が達成され得る。例えば、第１の強度が、第２の強度よりも１０〜９０％の間だけより低くまたはより高く設定され得る。マスキングデバイスは、光の一部を減衰させるまたはチップに光の一部を選択的に通過させるために、その表面中にわたり可変的な透過性または反射性を有し得る。例えば、マスキングパターンは、可変透過係数、可変反射係数、および／または可変吸収係数を有し得る。
【００１１】
マスキングデバイスは、反射および／または透過に基づくことが可能であり、例えば固定または可変のマスクパターンなどを備え得る。例えば、可変マスクパターンが、デジタルミラー（アレイ）または他の調整可能光学系の電子制御により達成され得る。可変マスクパターンは、例えば制御信号に依拠して透過係数を切り替えることができるピクセル格子などにより形成され得る。可変光強度は、例えば同一の比透過係数へと複数のピクセルを設定することにより、またはそれぞれ異なる透過係数が組み合わされたピクセルの組合せを使用することにより達成され得る。有利には、ピクセルマスクが、チップの一部のみを選択的に加熱するために使用され得る。これは、影響を被りやすいチップの部分への損傷を回避するか、または例えばはんだバンプにより近いなどのチップ（の部分）からの熱流を強化することにより、プロセスを向上させ得る。例えば、一部のピクセルがチップに到達する光を完全に遮断する（すなわち透過係数ゼロ）一方で、付近のピクセルが光を通過させる、ディザリングされたパターンを形成してもよい。また、パターンおよび異なる（非ゼロ）透過係数の他の組合せが可能である。
【００１２】
したがって、別々のチップをはんだ付けするために適したそれぞれ異なる光強度が達成され得る。例えば、パルス当たりのチップに送達される総エネルギーは、例えばチップの寸法および／または材料組成などにより決定されるチップの熱容量に対して調整され得る。例えば、チップが比較的薄い場合には、このチップは、表面積または光強度当たりの同一エネルギーにより比較的厚いチップよりも速く加熱され得る。より大きな表面積を有するチップが、パルスからより多くの光を受け得るが、またより大きな接触面積を介してより速く表面を冷却させ得る。また、所望の光強度を計算するためには、チップの熱容量が、光を受けるチップの表面積に対して正規化され得る。
【００１３】
チップが間にはんだ材料が位置する状態において基板上に位置決めされる間に、チップ上に光パルスを投影することにより、チップは、加熱され、基板にチップを装着するためにはんだ材料の少なくとも部分的な溶融を引き起こし得る。代替的にはまたは追加的には、チップは、標的基板に移送される前に、初めにチップキャリア基板上に用意されてもよい。有利には、光パルスは、キャリア基板からのチップの取外しと、はんだ付けのためのチップの加熱との両方に対して使用され得る。例えば、チップは、加熱されたチップによるチップキャリアの材料の分解またはアブレーションにより基板から取り外され得る。また、チップは、キャリアと標的基板との間の中空内に位置する間に連続的に加熱され得る。チップは、基板などのヒートシンクに接触していない場合には、中空内に位置する間に比較的高速で加熱されることが可能であり、比較的高い温度が達成され得る。パルスの強度を変調することにより、パルス強度は、例えば過熱を防止するために中空内における移送中により低い強度を用いるなど、種々の移送相に対して適合化され得る。光変調は、例えばマスキングデバイスおよび／またはフラッシュランプの制御により実現され得る。
【００１４】
また、キャリアからのチップの移送は、マスキングデバイスを用いずに実施され得る。したがって、本開示の別のまたはさらなる態様は、チップキャリアが間に位置する状態において基板およびフラッシュランプを用意するステップを含む、基板にチップをはんだ付けするための方法を提供する。本発明によれば、１つまたは複数のチップが、基板に対面するチップキャリアの側においてチップキャリアに装着される。チップを加熱するための光パルスを発生するフラッシュランプが、用意される。チップの加熱により、チップは、チップキャリアから基板に向かって放たれる。有利には、本方法は、基板への１つまたは複数のチップの非接触移送を実現し得る。
【００１５】
追加的にはおよび相乗効果的には、チップと基板との間にはんだ材料を用意することにより、チップは、移送後に自動的にはんだ付けされ得る。追加的にはおよび相乗効果的には、フラッシュランプとキャリアとの間にマスキングデバイスを用意することにより、それぞれ異なる加熱特性を有するチップが、はんだ付けのための温度に対する改良された制御により同時にかつ非接触的に移送され得る。マスキングデバイスおよびチップキャリアは、別個であるか、または例えばチップが装着される別々のエリアにおいてそれぞれ異なる透過特性を有する単一のフォイルへと一体化されることが可能である。さらに、透明チップキャリアを使用することにより、チップは、チップキャリアを通して伝達される光パルスによって加熱され得る。マスキングデバイスは、例えば光パルスの一部がチップの周囲の基板を直接的に照射するのを少なくとも部分的に阻止するために、または１つまたは複数のチップの加熱特性に応じてパルスを減衰させるためになど、フラッシュランプとチップとの間に配置され得る。また、マスキングデバイスは、例えばチップを保持する可撓性フォイル上のパターンとしてなど、チップキャリアの一部として一体化され得る。代替的にはまたは追加的には、マスキングデバイスは、標的基板に一体化されてもよく、例えば構成要素が、カプセル封入されたデバイスまたは基板内に取り付け／はんだ付けされ、基板自体の透過トポロジーが、マスクパターンとして機能する。
【００１６】
また、本開示の態様は、それぞれ異なる加熱特性を有するチップを基板にはんだ付けするための装置として具現化され得る。本装置は、基板の位置を決定するように構成された基板ハンドラを備える。チップ位置特定デバイスが、基板に対するチップの位置を決定するように構成される。フラッシュランプが、チップを加熱するためにチップに光パルスを送達するように構成される。使用時には、マスキングデバイスが、フラッシュランプとチップとの間に配設され、異なる加熱特性を有するチップをそれぞれ異なる光強度で加熱するために、マスキングデバイスを通過する光パルスの別々のエリアにそれぞれ異なる光強度を引き起こすように構成される。本装置は、例えば本明細書で説明される方法を実施するために使用され得る、およびその逆が可能である。例えば、コントローラが、本明細書において説明される方法に従って、装置の１つまたは複数のパーツを制御するために使用され得る。したがって、本装置は、別々の光強度がチップのそれぞれ異なる加熱特性を少なくとも部分的に相殺することにより、光パルスによる加熱の結果としてのチップ同士の間の温度の差異を低減させ得るように制御され得る。
【００１７】
マスキングデバイスは、例えばそれぞれ異なるフィルタ領域を有するマスクパターンを備えてもよい。例えば、それぞれ異なる光学特性を有する２つ、３つ、またはそれ以上のフィルタ領域が、チップ間の基板を他の場合であれば照射する光を少なくとも部分的に遮断しつつ、それぞれ異なる光強度で２つ以上のチップを選択的に加熱するために設けられ得る。例えば、別々のフィルタ領域は、それぞれ異なる透過係数、反射係数、および／または吸収係数を備えてもよい。光は、例えばマスクを通した伝達により、またはマスクからの反射によりチップに到達し得る。マスクパターンは、例えばフラッシュランプとマスクとの間のオプションの照明光学系により均質的に照明され得る。また、本装置は、チップ上にマスクパターンをイメージングするためにオプションの投影光学系を備えてもよい。代替的には、マスクは、基板の近くに配置されることが可能であり、および／または比較的平行な光線が、さらなる光学系を用いずにマスクのパターンを投影するために使用される。投影されるパターンは、例えば３つ以上の異なる光強度を、すなわち２つの異なるチップ用の少なくとも２つの異なる強度と、周囲基板用の第３の強度と備えてもよい。
【００１８】
チップ位置特定デバイスが、例えば基板および／またはマスキングデバイスなどに対するチップの位置を決定するように構成され得る。例えば、チップ位置特定デバイスは、所定のまたは既知の位置にチップを配置することによりチップの位置を決定し得る。代替的にはまたは追加的には、例えばカメラなどのチップセンサが、チップの位置を検出および決定するために使用され得る。また、チップのサイズが、配置と同時にまたは例えばカメラを使用したセンサ検出により決定され得る。したがって、マスクパターンにより決定される光の位置および強度は、チップの位置およびサイズに依拠して制御され得る。コントローラが、投影されるマスクパターンの強度とチップの位置とを同調させ得る。例えば、コントローラは、チップのそれぞれのサイズに依拠してマスクフィルタ領域の透過係数を制御してもよい。例えば、比較的より薄いサイズのチップに対して意図された光パルスの部分に対して比較的より低い光強度を設定することにより、チップは、比較的より高い光強度によって照射される比較的より厚いチップと同じ温度へと加熱され得る。
【００１９】
例えば、チップは、光パルスにより照明される前に、ピッキングおよび配置デバイスなどのチップ供給ユニットによって、間にはんだ材料が位置する状態において基板上に位置決めされ得る。代替的には、チップは、チップキャリアフォイルを照明することにより基板の上でチップを放つ一方で、同時にはんだ付けのためにチップを加熱することによって、配置され得る。マスキングデバイスを追加的に使用することにより、例えば異なるサイズなどそれぞれ異なる加熱特性を有するチップが、キャリアから標的基板に非接触的に移送され得る。マスキングデバイスおよびチップキャリアは、別個のデバイスであることが可能であり、または例えば可撓性フォイルからなるなど単一片として一体化されることが可能である。チップキャリアおよび／またはマスキングデバイスは、例えばロールツーロールプロセスなどで基板の移動を維持しつつ意図された位置にチップを配置するために基板と同期的に移動され得る。代替的にはまたは追加的には、基板ハンドラは、光がチップに印加される間に基板の移動を減速または停止させ得る。
【００２０】
本装置は、間にはんだ材料が位置する状態でチップが基板上に配置される前に、基板および／またはチップにはんだ材料を塗布するためのはんだ供給ユニットを備えてもよい。例えば、ブレードコーティングデバイスおよび／またはステンシルデバイスが、チップが配置されることとなる基板上の導電トラックに例えばはんだバンプなどのはんだ材料を塗布するために使用され得る。本装置は、例えばはんだ材料が塗布される前に基板に導電トラックを塗布するために例えばプリント加工デバイスなどのトラック塗布ユニットを備えてもよい。代替的にはまたは追加的には、基板は、トラックが予め形成された状態で供給されてもよい。
【００２１】
本開示の装置、システム、および方法のこれらのおよび他の特徴、態様、ならびに利点が、以下の説明、添付の特許請求の範囲、および添付の図面からさらによく理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】基板上にチップをはんだ付けするための実施形態の概略図である。
【図１Ｂ】基板上にチップをはんだ付けするための実施形態の概略図である。
【図２Ａ】ピクセルマスクを通してチップをはんだ付けするための実施形態の概略図である。
【図２Ｂ】ピクセルマスクを通してチップをはんだ付けするための実施形態の概略図である。
【図３Ａ】マスクを含む、チップ移送およびはんだ付けのための一実施形態の１ステップを示す概略図である。
【図３Ｂ】マスクを含む、チップ移送およびはんだ付けのための一実施形態の１ステップを示す概略図である。
【図４Ａ】チップキャリアおよびマスクが単一片からなる、図３と同様の概略図である。
【図４Ｂ】チップキャリアおよびマスクが単一片からなる、図３と同様の概略図である。
【図５Ａ】チップキャリアおよびマスクがさらに一体化された、図３および図４と同様の概略図である。
【図５Ｂ】チップキャリアおよびマスクがさらに一体化された、図３および図４と同様の概略図である。
【図６Ａ】チップ移送およびはんだ付けのための一実施形態の１ステップを示す概略図である。
【図６Ｂ】チップ移送およびはんだ付けのための一実施形態の１ステップを示す概略図である。
【図７Ａ】ロールツーロールプロセスを使用して基板上にチップをはんだ付けするステージに関する実施形態を示す概略図である。
【図７Ｂ】ロールツーロールプロセスを使用して基板上にチップをはんだ付けするステージに関する実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
いくつかの例では、周知のデバイスおよび方法の詳細な説明が、本システムおよび方法の説明を不明確にしないために省略される場合がある。特定の実施形態を説明するために使用される術語は、本発明を限定するようには意図されない。本明細書において、「１つの（ａ、ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」という単数形は、文脈により別様のことが明示されない限りは複数形をも含むように意図される。「および／または」という用語は、関連する列挙されたアイテムの中の１つまたは複数のあらゆる組合せを含む。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、述べられた特徴の存在を明示するが、１つまたは複数の他の特徴の存在または追加を排除しない点が理解されよう。さらに、方法のある特定のステップが別のステップに後続するものとして示される場合に、この特定のステップは、別様のことが明示されない限りは前記他のステップの直後に続くことが可能であり、または１つまたは複数の中間ステップがその特定のステップの実施前に実施されてもよい点が理解されよう。同様に、構造体間または構成要素間の連結が説明される場合に、この連結は、別様のことが明示されない限りは直接的にまたは中間構造体もしくは中間構成要素を介して確立され得る点が理解されよう。
【００２４】
例示の実施形態の説明は、明細書全体の一部として見なされるべき添付の図面との関連において読まれるように意図される。図面中において、システム、構成要素、層、および領域の絶対サイズならびに相対サイズは、明瞭化のために誇張される場合がある。実施形態は、本発明の可能な限り理想化された実施形態および中間構造体の概略図および／または断面図を参照として説明され得る。本説明および図面において、同様の番号は、全体を通じて同様の要素を指す。相対用語およびその派生語は、そこで説明されるようなまたは説明中の図面に示されるような配向を基準として解釈されるべきである。これらの相対用語は、説明上の便宜を目的とするものであり、別様のことが明示されない限りはシステムが特定の配向において作製または動作されることを必須としない。
【００２５】
図１Ａは、基板３にチップ１ａおよび１ｂをはんだ付けするための装置および方法の一実施形態を概略的に示す。チップ１ａおよび１ｂは、異なる加熱特性Ｃ１およびＣ２をそれぞれ有する。
【００２６】
一実施形態によれば、装置は、基板３および／またはチップ１ａ、１ｂの位置を決定するように構成された基板ハンドラ４を備える。一実施形態では、装置は、基板３に対してチップ１ａ、１ｂの位置を決定するように構成されたチップ位置特定デバイス（ここには図示せず）を備える。一実施形態では、装置は、チップ１ａ、１ｂを加熱するためにチップ１ａ、１ｂに光パルス６を送達するように構成された光源５を備える。好ましくは、ミリ秒光パルスが使用される。最も好ましくは、光源は、フラッシュランプであり、例えば（パルス）キセノンフラッシュランプである。典型的なパルスは、１〜２０Ｊ／ｃｍ２の間の総エネルギーを、例えば０．５〜１０ｍｓの間のパルス時間で送達し得る。例えば、キセノンフラッシュランプまたは他の高強度フラッシュランプは、例えば２ｍｓのパルス長および１０Ｊ／ｃｍ２のパルス強度などで使用され得る。
【００２７】
フラッシュチューブとも呼ばれるフラッシュランプは、例えば５００ミリ秒〜２０ミリ秒の間のパルス長を有する光パルスなど、短い持続期間にわたり強い（インコヒーレント）光を発するように構成されたアーク灯を典型的には備える。また、より短いまたはより長いパルスが可能であり得る。フラッシュチューブは、例えば両端部に電極を有するガラス管材から作製され、始動された場合にイオン化し高電圧パルスを生成して光を発するガスで充填される。例えば、キセノンフラッシュランプは、チップ表面を照射し、例えばチップを介して伝導される熱などによりチップと接触状態にあるはんだ材料を少なくとも部分的に溶融させるのに十分な高さの光強度を生成するために使用され得る。一実施形態では、楕円鏡または放物面鏡が、例えば平行な光パルスを成形するために使用される。
【００２８】
一実施形態では、装置は、使用時にフラッシュランプ５とチップ１ａ、１ｂとの間に配設されるマスキングデバイス７を備え、このマスキングデバイス７は、異なる寸法を有するチップ１ａ、１ｂをそれぞれ異なる光強度Ｉａ、Ｉｂで加熱するために、マスキングデバイス７を通過する光パルス６の別々のエリア６ａ、６ｂにそれぞれ異なる光強度Ｉａ、Ｉｂを引き起こすように構成される。例えば、光強度ＩａおよびＩｂは、少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも５０％（すなわち一方の強度が他方の２倍程度である）、またはさらに大きな分だけ異なる。例えば、一実施形態では、高強度パルスキセノンフラッシュランプが、チップに衝突する光パルスをパターニングするために（リソグラフィ）マスクとの組合せで使用される。
【００２９】
別のまたはさらなる実施形態によれば、この方法は、基板３と、別々の寸法を有する２つ以上のチップ１ａ、１ｂとを用意することを含む。はんだ材料２が、チップ１ａ、１ｂと基板３との間に配設され、例えば基板３上の導電トラックに対して事前に塗布される。フラッシュランプ５が、チップ１ａ、１ｂを加熱するために光パルス６を発生させ、はんだ材料２は、加熱されたチップ１ａ、１ｂとの接触により少なくとも部分的に溶融される。一実施形態では、マスキングデバイス７は、フラッシュランプ５とチップ１ａ、１ｂとの間に配設されて、マスキングデバイス７を通過する光パルス６の別々のエリア６ａ、６ｂにそれぞれ異なる光強度Ｉａ、Ｉｂを生じさせ、それにより異なる寸法を有するチップ１ａ、１ｂをそれぞれ異なる光強度Ｉａ、Ｉｂで加熱する。
【００３０】
光パルス６は、マスキングデバイス７のマスクパターン７ａ、７ｂ、７ｃを通してチップ１ａ、１ｂに同時に伝達される。例えば、マスクパターン７ａ、７ｂ、７ｃは、第１のチップ１ａに第１の光強度Ｉａを有する光パルス６の第１の部分６ａを通過させる第１のフィルタ領域７ａと、第２のチップ１ｂに第２の光強度Ｉｂを有する光パルス６の第２の部分６ｂを通過させる第２のフィルタ領域７ｂとを備え、第１の光強度Ｉａは、第２の光強度Ｉｂとは異なる。光強度は、例えば光パルスの一部を受けるチップ表面の単位面積当たりで測定される。
【００３１】
一実施形態では、第１のチップ１ａは、第１の熱容量Ｃａを有し、第２のチップ１ｂは、第１の熱容量Ｃａとは異なる第２の熱容量Ｃｂを有する。例えば、図示する実施形態では、第１のチップ１ａは、第２のチップ１ｂよりも薄い。物体の熱容量は、例えば物体に伝達される熱エネルギー量と、物体の温度の結果的な上昇との比として定義される。熱容量は、より大きな物体の場合には、またはより大きな比熱容量（単位質量当たり）または体積熱容量（単位体積当たり）を有する材料を含む物体の場合にはより大きくなり得る。好ましくは、光パルス６により加熱されるチップの温度の差異を低減させるために、異なる光強度Ｉａ、Ｉｂが、異なるチップ１ａ、１ｂ間における熱容量Ｃ１、Ｃ２の差異または加熱特性の他の差異を少なくとも部分的に相殺する。
【００３２】
一例では、それぞれ異なる厚さおよび表面積を有する２つの構成要素が、構成要素をはんだ付けするために異なる入力エネルギーを必要とし得る。例えば、厚さおよび表面がより小さいものは、結果として熱容量が低くなり、それにより入力エネルギー単位当たりの温度上昇が比較的高くなるが、一方で対照的に、はんだボンドの個数が少ない場合には、対応するボンドをはんだ付けするためにより低い入力エネルギーが必要となり得る。対応する透過フィルタと共にマスクを使用することにより、露光フルエンスが局所的に調整されて、別々のチップが単一パルスではんだ付けされ得ることが可能となる。フィルタは、例えば一定のまたは設定可能な透過率を有し得る。
【００３３】
一実施形態では、装置は、マスクパターン７ａ、７ｂ、７ｃを有するマスキングデバイス７のエリアを均質的に照明するように構成されたオプションの照明光学系（図示せず）を備える。別のまたはさらなる実施形態では、装置は、チップ１ａ、１ｂ上にマスクパターン７ａ、７ｂ、７ｃの像を投影するように構成されたオプションの投影光学系（図示せず）を備える。図示する実施形態では、光パルス６の伝達された光６ａ、６ｂは、チップ１ａ、１ｂが間にはんだ材料２が位置する状態において基板３上に位置決めされている間に、チップ１ａ、１ｂ上に投影され、それによりチップ１ａ、１ｂを加熱する。加熱されたチップ１ａ、１ｂは、（再硬化後に）基板３にチップ１ａ、１ｂを装着するためにはんだ材料２の少なくとも部分的な溶融を生じさせ得る。
【００３４】
一実施形態では、マスキングデバイス７は、チップ１ａ、１ｂに光パルス６を選択的に伝達するように構成されたマスクパターン７ａ、７ｂ、７ｃを備える。別のまたはさらなる実施形態では、マスクパターン７ａ、７ｂ、７ｃは、第１のチップ１ａと基板３との間のはんだ材料２を溶融させるために第１のチップ１ａに第１の光強度Ｉａを有する光パルス６の光６ａを伝達するように構成された第１の透過係数Ｔａを有する第１のフィルタ領域７ａと、第２のチップ１ｂと基板３との間のはんだ材料２を溶融するために第２のチップ１ｂに第２の光強度Ｉｂを有する光パルス６の光６ｂを透過させるように構成された第２の透過係数Ｔｂを有する第２のフィルタ領域７ｂとを備える。さらなる一実施形態では、第１の透過係数Ｔａは、別々の光強度Ｉａ、Ｉｂでチップ１ａ、１ｂを同時に照射するために、第２の透過係数Ｔｂとは異なる。透過係数は、どれだけの量の電磁波（光）が表面または光学素子を通過するかの測定値である。例えば、透過係数は、波の振幅または強度のいずれかに関して計算され得る。これらはいずれも、表面または素子の前の値に対するそれらの後の値の比を算出することにより計算される。
【００３５】
一実施形態では、マスクパターンのフィルタ領域７ａ、７ｂ、７ｃは、透過係数Ｔａ、Ｔｂを調整するために制御可能である。例えば、マスクパターン７ａ、７ｂ、７ｃは、例えばデジタルミラー格子および／または偏光光学系などの調節可能光学系により形成される。一実施形態では、マスクパターン７ａ、７ｂ、７ｃは、例えば他の場合であれば基板３上に直接的に投影される部分などの光パルス６の一部を実質的に遮断するように構成された第３の透過係数Ｔｃを有する第３のフィルタ領域７ｃを備える。
【００３６】
一実施形態では、マスキングデバイス７は、ガラス上にフォトリソグラフィ加工された金属を備える。例えば、アルミニウムまたはクロムが、２つ、３つ、またはより多数の異なる強度へとパルスの光強度を変更するために使用される。一実施形態では、マスキングデバイス７は、例えば高エネルギー光パルスの（部分的）吸収を処理するために水冷却などの冷却デバイス（図示せず）を備える。
【００３７】
図１Ｂは、図１Ａと同様の実施形態を示すが、光パルス６の光６ｃは、基板３に第３の光強度Ｉｃで伝達される。一実施形態では、第３の光強度Ｉｃは、例えばチップの加熱とは無関係に基板の加熱をさらに制御するために、第１の光強度Ｉａおよび第２の光強度Ｉｂとは異なる。チップ同士の間の基板のさらなる加熱により、チップの位置のみにおける局所的加熱効果が緩和され得る。代替的にはまたは追加的には、基板３および／または基板ハンドラ４は、光６ｃに対する透過性を少なくとも部分的に有し得ることにより、基板の加熱効果が限定され得る。
【００３８】
図２Ａは、基板３上にチップ１ａをはんだ付けするための装置を示し、マスキングデバイス７は、第１のチップ１ａに第１の光強度Ｉａを有する光パルス６の光６ａを伝達するために第１の透過係数Ｔａを有するピクセル７ｐを有する第１のフィルタ領域７ａを備える。
【００３９】
図２Ｂは、基板３上にチップ１ａをはんだ付けするための装置を示し、チップ１ａに光パルス６の部分６ａを伝達するフィルタ領域７ａは、種々の透過係数を有する複数のピクセル７ｐを備え、第１の光強度Ｉａは、種々の透過係数を有するピクセル７ｐにより伝達される組合せ光強度により決定される。例えば、ディザリングされたピクセルパターンが、チップ１ａに衝突する光６ａの全体強度または平均強度Ｉａを低減させるために使用され得る。
【００４０】
図３は、基板３にチップ１ａ、１ｂをはんだ付けするための別のまたはさらなる実施形態を概略的に示す。
【００４１】
この実施形態によれば、チップキャリア８が、チップ１ａ、１ｂを取外し可能に搬送するように構成される。使用時に、チップキャリア８は、フラッシュランプ５と基板３との間に配設される。チップ１ａ、１ｂは、基板３上に位置決めされる前に、基板３の上方のチップキャリア８により搬送される。マスキングデバイス７により伝達される光パルス６の光６ａ、６ｂは、チップキャリア８により保持されたチップ１ａ、１ｂ上に投影され、それによりチップ１ａ、１ｂを加熱する。チップ１ａ、１ｂは、加熱によりチップキャリア８から取り外され、基板３に移送され、結果として図３Ｂに示す構成となる。例えば図１などを参照として説明されたものと同様に、加熱されたチップ１ａ、１ｂは、基板３にチップ１ａ、１ｂを装着するためにチップ１ａ、１ｂと基板３との間のはんだ材料２を少なくとも部分的に溶融させる。
【００４２】
一実施形態では、光パルス６の伝達された光６ａ、６ｂは、例えばチップキャリア８とチップ１ａ、１ｂとの間の材料のアブレーションなどの分解を生じさせることにより、チップキャリア８からチップ１ａ、１ｂを取り外す。別のまたはさらなる実施形態では、光パルス６の伝達された光６ａ、６ｂは、チップキャリア８と基板３との間の距離を通過する間に、チップ１ａ、１ｂを照射し続ける。別のまたはさらなる実施形態では、光パルス６の伝達された光６ａ、６ｂは、チップ１ａ、１ｂが間にはんだ材料２が位置する状態において基板３上に位置決めされるときに、チップ１ａ、１ｂを照射し続ける。
【００４３】
一実施形態では、チップキャリア８は、犠牲接着層を有する透明ポリマーフィルムまたは透明ガラス基板を備える。例えば、チップキャリア８は、いわゆる「規格化された（青色）透明ポリマーフィルム」を備え、このポリマーフィルム上には典型的にはシリコンウェーハが配置される。これは、原則的に、これらのカットウェーハの製造業者がウェーハ処理を変更しなくてもよいことを意味する。また、例えばいわゆる「紫色接着テープ」などの他のチップキャリア基板を使用することが可能である。一実施形態では、５０ミクロン厚未満の薄い（例えばシリコン）チップが、はんだ付けのために頂部から底部への熱輸送を助長するために使用される。
【００４４】
図４Ａおよび図４Ｂは、図３Ａおよび図３Ｂと同様の別の実施形態を概略的に示すが、マスキングデバイス７およびチップキャリア８は、単一片として一体化される。例えば、図示するように、マスキングデバイス７は、チップキャリア８の頂部上の層により形成され得る。一実施形態では、チップキャリア８および／またはマスキングデバイス７は、例えばチップが装着される別々のエリアごとに可変的な透過性を有するなど、可撓性フォイルからなる。
【００４５】
図５Ａおよび図５Ｂは、図４Ａおよび図４Ｂと同様の別の実施形態を概略的に示すが、マスキングデバイス７のフィルタ領域７ａおよび７ｂは、キャリア基板８を形成する層に一体化される。一実施形態では、マスキングデバイス７は、チップ１ｂが装着される透明度の低いエリア７ｂを有する透明フォイルを備える。例えば、エリア７ａは、第１のチップ１ａに全強度のパルスを供給するために透明であり、エリア７ｂは、例えば照射面積当たりの熱容量がより低いなど、第２のチップに衝突するパルス６の光を減衰するために部分的に不透明または半透明であってもよい。
【００４６】
図６Ａおよび図６Ｂは、基板３にチップ１ａをはんだ付けするための方法を概略的に示す。この方法は、間にチップキャリア８が位置する状態において基板３とフラッシュランプ５とを用意することを含む。１つまたは複数のチップ１ａが、基板３に対面するチップキャリア８の側においてチップキャリア８に装着される。この方法は、チップ１ａを加熱するための光パルス６を発生させるフラッシュランプ５を用意することを含む。チップ１ａの加熱により、チップ１ａは、チップキャリア８から基板３に向かって放たれる。
【００４７】
一実施形態では、はんだ材料２は、チップ１ａと基板３との間に設けられ、はんだ材料２は、基板３にチップ１ａを装着するために加熱されたチップ１ａとの接触により少なくとも部分的に溶融される。例えば、はんだ材料は、基板上の電気トラックに、チップに、またはそれらの両方に塗布され得る。一実施形態では、図示するように、チップ１ａは、チップキャリア８を通り伝達される光パルス６により加熱される。例えば、チップキャリア８は、光パルス６に対して透過性を有するキャリア基板を備える。
【００４８】
一実施形態では、チップキャリア８を通り伝達された光パルス６の光６ａは、チップキャリア８とチップ１ａとの間の材料の分解を生じさせ、それによりチップキャリア８からチップ１ａを取り外す。一実施形態では、光パルス６の伝達された光６ａは、チップキャリア８と基板３との間の距離Ｚを通過する間にチップ１ａを照射し続ける。
【００４９】
一実施形態では、チップ１ａは、重力方向に沿って基板３に向かい少なくとも部分的に移送される。代替的にはまたは追加的には、チップキャリア８から取り外されることにより、チップ１ａは、基板３に向かう初期速度を有し得る。例えば、チップキャリア８の材料の分解により、チップ１ａを放つガス形成が引き起こされ得る。
【００５０】
一実施形態では、チップ１ａは、基板３から少なくとも５０ミクロンの、好ましくは少なくとも１００ミクロンの距離Ｚに位置する。より近い距離に位置する場合には、チップは、移送される前に基板３に誤って接触し始める場合がある。別のまたはさらなる実施形態では、チップ１ａは、基板３から最大で１ミリメートルの、好ましくは最大で５００ミクロンの距離Ｚに位置する。より遠い距離に位置する場合には、チップの位置決めに関する制御が悪化する場合がある。例えば、チップと標的基板（任意の導電トラックおよび／またははんだバンプを含む）との間の間隙は、１２５マイクロメートルである。これにより、約１０ミクロンのアラインメント精度が実現され得る。例えば、基板３は、１８ミクロン厚の銅トラックおよびはんだバンプを伴うポリイミドを含む。また、チップの位置決めに関する所望の制御量に応じて他の距離が可能である。距離Ｚは、基板３およびチップキャリア８の対面し合う表面間で、または代替的には（最も厚い）チップの対面表面と間に存在する任意のはんだ材料を含む基板３上の接触点との間で測定され得る。後者の場合には、距離Ｚは、チップがキャリアと標的基板との間を移動し得る距離の測定値である。
【００５１】
一実施形態では、マスキングデバイス７は、フラッシュランプ５とチップ１ａとの間に配設されて、光パルス６の一部がチップ周囲の基板３を直接照射するのを少なくとも部分的に阻止する。マスキングデバイスは、この図に示すようにチップキャリア基板８に一体化されるか、またはチップキャリア基板８とは別個であってもよい。
【００５２】
一実施形態では、光パルス６の伝達された光６ａは、チップ１ａが間にはんだ材料２が位置する状態において基板３上に位置決めされる場合に、チップ１ａを照射し続ける。一実施形態では、光パルス６の光６ａは、時間関数として変調される。別のまたはさらなる実施形態では、光変調は、マスキングデバイス７および／またはフラッシュランプ５により引き起こされる。別のまたはさらなる実施形態では、光６ａの光強度は、チップキャリア８と基板３との間をチップ１ａが移動する時間中よりも、チップがチップキャリア８から取り外される瞬間においてより高い。別のまたはさらなる実施形態では、光６ａの光強度は、チップキャリア８と基板３との間をチップ１ａが移動する時間中よりも、チップがはんだ材料２に接触する瞬間においてより高い。別のまたはさらなる実施形態では、光６ａの光強度は、チップが基板３上のはんだ材料２に接触する瞬間よりも、チップがチップキャリア８から取り外される瞬間においてより高い。
【００５３】
図７Ａは、ロールツーロール製造プロセスにおいてチップをはんだ付けするための装置の一実施形態を示す。この実施形態では、基板ハンドラ４は、可撓性であり得るフォイル基板３を取り扱うためのロールを備える。例えば、基板は、例えばＰＥＴまたは他のポリエステルを含むポリマーフォイルを備えてもよい。
【００５４】
一実施形態では、装置は、チップ１ａ、１ｂのそれぞれのサイズに依拠して光強度Ｉａ、Ｉｂを可変的に調整するように構成されたコントローラ１５を備える。一実施形態では、コントローラ１５は、チップ位置特定デバイス１１からチップ１ａ、１ｂの位置を決定するように、ならびにチップ位置特定デバイス１１、マスキングデバイス７、および／または基板ハンドラ４を制御するように構成される。別のまたはさらなる実施形態では、コントローラ１５は、別々のチップ１ａ、１ｂの位置に光パルス６の別々のエリア６ａ、６ｂのそれぞれ異なる光強度Ｉａ、Ｉｂを位置合わせするようにプログラミングされる。例えば、コントローラ１５は、チップ１ａ、１ｂのそれぞれのサイズに依拠してフィルタ領域７ａ、７ｂの透過係数Ｔａ、Ｔｂを制御するように構成される。
【００５５】
一実施形態では、コントローラ１５は、例えば比較的厚いチップなどの、照射面積当たりの熱容量が比較的高いチップ１ｂに対して意図された光パルス６の部分６ｂに対して比較的高い光強度Ｉｂを設定するようにプログラミングされる。別のまたはさらなる実施形態では、コントローラ１５は、例えば比較的薄いチップなどの、照射面積当たりの熱容量が比較的低いチップ１ａに対して意図された光パルス６の部分６ａに対して比較的低い光強度Ｉａを設定するようにプログラミングされる。例えば、チップの全寸法が拡大される場合には、受光量は、チップの（頂部）表面積と二次関数的に増加し得る一方で、熱容量は、チップの体積の３乗で増大し得る。一実施形態では、コントローラ１５は、比較的より大きなサイズのチップ１ｂに対して意図された光パルス６の部分６ｂに対して比較的より高い透過係数Ｔｂを設定し、比較的より小さなサイズのチップ１ａに対して意図された光パルス６の部分６ａに対して比較的より低い透過係数Ｔａを設定するようにプログラミングされる。
【００５６】
一実施形態では、基板ハンドラ４は、光６ａ、６ｂがチップ１ａ、１ｂに印加される間に、基板３の移動を減速または停止させるように構成される。
【００５７】
一実施形態では、チップ位置特定デバイスは、チップ１ａ、１ｂが基板３にはんだ付けされる前にチップ１ａ、１ｂを供給するように構成されたチップ供給ユニット１１を備える。別のまたはさらなる実施形態では、チップ供給ユニット１１は、基板３上にチップ１を配置するように構成されたピッキングおよび配置デバイスを備える。また、他のチップ配置デバイスが使用され得る。
【００５８】
一実施形態では、チップ位置特定デバイスは、基板３上におけるチップ１ａ、１ｂの位置および／またはサイズを検出するように構成されたチップセンサ１２を備える。別のまたはさらなる実施形態では、チップセンサ１２は、カメラを備える。また、他のセンサが使用され得る。
【００５９】
一実施形態では、装置は、チップ１ａ、１ｂが間にはんだ材料２が位置する状態において基板３上に配置される前に、基板３および／またはチップ１ａ、１ｂにはんだ材料２を塗布するように構成されたはんだ供給ユニット９を備える。例えば、はんだ供給ユニット９は、ブレードコーティングデバイスおよび／またはステンシルデバイスを備える。
【００６０】
一実施形態では、装置は、はんだ材料２が塗布される前に基板３に導電トラックを例えば印刷するなど塗布するように構成されたトラック塗布ユニット１０を備え、使用時に、チップ１ａ、１ｂは、トラックに電気接続される。
【００６１】
図７Ｂは、基板にチップを送達するためのチップキャリア８を備える、ロールツーロール製造プロセスにおいてチップをはんだ付けするための装置の一実施形態を示す。一実施形態では、チップキャリア８および／またはマスキングデバイス７は、可撓性フォイルからなる。一実施形態では、チップキャリア８および／またはマスキングデバイス７は、基板３と同期的に移動するように構成される。一実施形態では、フラッシュランプ５は、場合によってはそれぞれ異なるサイズまたは他の加熱特性を有する複数のチップ１ａ、１ｂを移送およびはんだ付けするために単一パルス６を送達するように構成される。
【００６２】
明瞭かつ簡明に説明することを目的として、本明細書では、特徴が、同一のまたは別個の実施形態の一部として説明されるが、本発明の範囲は、説明される特徴の全てまたは一部の組合せを有する実施形態を含み得る点が理解されよう。例えば、図７Ａおよび図７Ｂを参照として説明されるデバイスは、ロールツーロールプロセス以外の実施形態でも使用され得ることが明白となろう。例えば、コントローラ１５は、固定された基板上へのチップの配置を制御するためにも使用され得る。また、本明細書において説明されるような他のデバイス１０、９、１１、１２は、場合によっては本明細書において説明されるようにコントローラ１５の個別のまたは共通の制御下において、単独でまたは任意の組合せで他の実施形態に適用され得る。コントローラは、これらの実施形態のいずれかを参照として本明細書で説明されるような方法に従って、コントローラに動作ステップを実行させることを可能にするソフトウェアを用いてプログラミングされてもよい。
【００６３】
また、同様の機能および結果を実現するための本開示の利点を有する他の組合せが当業者には容易に明らかになろう。例えば、電子構成要素および機械構成要素が、１つまたは複数の代替的な構成要素へと組み合わされてもまたは分離されてもよい。論じられ図示されるような実施形態の様々な要素は、チップの高速かつ確実なはんだ付けおよび／またはチップの非接触移送などの特別な利点をもたらす。当然ながら、設計および利点の発見および整合においてさらなる改良をもたらすために、上記の実施形態またはプロセスのいずれか１つが１つまたは複数の他の実施形態またはプロセスと組み合わされてもよい点を理解されたい。本開示は、ロールツーロールプロセスに対していくつかの利点をもたらし、一般的にはチップがはんだ付けされる任意の用途に対して適用可能である点が理解される。
【００６４】
最後に、上記の説明は、本システムおよび本方法を単に説明するように意図されたものであり、任意の特定の実施形態および／または実施形態群に添付の特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。したがって、本明細書および図面は、例示的に解釈されるべきであり、添付の特許請求の範囲を限定するように意図されない。添付の特許請求の範囲の解釈において、「備える」という語は、所与の請求項に列挙されたもの以外の要素または動作の存在を排除せず、ある要素に先行する「１つの（ａ、ａｎ）」という語は、複数のかかる要素の存在を排除せず、請求項内の任意の参照符号は、それらの範囲を限定せず、複数の「手段」は、同一もしくは異なるアイテムまたは実装される構造体もしくは機能が相当するものであってもよく開示されるデバイスまたはその一部分のいずれかが、別様のことが明示されない限りは共に組み合わされるかまたはさらなる部分へと分離されてもよい点を理解されたい。相互に異なる請求項内でいくつかの方策が引用されるという単なる事実は、これらの方策の組合せが有利に利用できないことを示すわけではない。特に、請求項の全ての機能する組合せは、本質的に開示されたものとして見なされる。
【符号の説明】
【００６５】
１ａ  チップ
１ｂ  チップ
２  はんだ材料
３  基板
４  基板ハンドラ
５  光源、フラッシュランプ
６  光パルス
６ａ  光、部分、エリア
７  マスキングデバイス
７ａ  マスクパターン
７ｂ  マスクパターン
７ｃ  マスクパターン
８  チップキャリア
９  はんだ供給ユニット
１０  トラック塗布ユニット
１１  チップ位置特定デバイス
１２  チップセンサ
１５  コントローラ
Ｃ１  加熱特性
Ｃ２  加熱特性
Ｉａ  光強度
Ｉｂ  光強度
Ｃａ  第１の熱容量
Ｃｂ  第２の熱容量
Ｔａ  第１の透過係数
Ｔｂ  第２の透過係数
Ｔｃ  第３の透過係数
７ｐ  ピクセル
【図１Ａ】
0006726215.tif 000002
【図１Ｂ】
0006726215.tif 000003
【図２Ａ】
0006726215.tif 000004
【図２Ｂ】
0006726215.tif 000005
【図３Ａ】
0006726215.tif 000006
【図３Ｂ】
0006726215.tif 000007
【図４Ａ】
0006726215.tif 000008
【図４Ｂ】
0006726215.tif 000009
【図５Ａ】
0006726215.tif 000010
【図５Ｂ】
0006726215.tif 000011
【図６Ａ】
0006726215.tif 000012
【図６Ｂ】
0006726215.tif 000013
【図７Ａ】
0006726215.tif 000014
【図７Ｂ】
0006726215.tif 000015