(57)【要約】電子基板１３０にあるビア１３２を充填する方法であって、充填材料源１４１、１４２を準備することと、充填材料入口１２０を介して充填材料源１４１、１４２に連結され、さらに充填材料入口１２０より実質的に大きく細長い充填材料出口３４０を含む圧力ヘッド２００を準備することと、圧力ヘッド２００を電子基板１３０に接触させて配置させることと、電子基板１３０のビア１３２内に充填材料を注入するために、充填材料を加圧することとを含む方法。
2004501513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子基板にあるビアを充填する方法であって、
充填材料源を準備することと、
充填材料入口を介して前記充填材料源に連結され、さらに前記充填材料入口より実質的に大きく細長い充填材料出口を含む、圧力ヘッドを準備することと、
前記圧力ヘッドを前記電子基板に接触させて配置させることと、
前記電子基板のビア内に充填材料を注入するために、充填材料を加圧することとを含む、方法。
【請求項２】
前記圧力ヘッドは、圧力チャンバを備え、前記電子基板のビア内に充填材料を注入するために充填材料を加圧することにより、充填される前記基板から離れる方向に、前記圧力チャンバ内に充填材料が流入する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記圧力チャンバは、細長いものであり、前記圧力チャンバの長さに沿って間隔を置いて設けられた複数の入口から、前記圧力チャンバ内に充填材料が流入する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記複数の入口と前記充填材料出口との間にある前記圧力チャンバ内に配置された抵抗部材により、充填材料が充填チャンバの前記充填材料出口から流出しないようにされ、前記抵抗部材は、前記圧力チャンバを少なくとも２つの部分に分割する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
充填材料は、前記抵抗部材にある複数の開口を流れ、前記複数の開口は、前記充填材料出口の面積と実質的に等しいサイズの面積に規則的に間隔を置いて設けられている、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記抵抗部材は、前記充填材料出口に隣接して間隔を置いて設けられたフロー均一化グリッドである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記充填材料出口を囲む前記圧力ヘッドのガスケットを、前記電子基板に押し付けることにより、前記圧力ヘッドと前記電子基板との間の境界をシールするステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記圧力ヘッドのガスケットと前記電子基板との間の圧力シールを維持し、前記電子基板のビア内に充填材料が流入しつづけるように、充填材料の圧力を維持しながら、前記圧力ヘッドと電子基板とを互いに対して移動させることをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
充填材料に印加される圧力は、１平方インチ当たりＬポンドより小さく、Ｌは、８０、５０、２５、２０、１５、および１０のうちの１つである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
充填される電子基板のビアのすべてを充填するのにかかる総時間は、Ｔ秒未満であり、Ｔは、２０、３０、４０、および５０のうちの１つである、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記圧力ヘッドと前記電子基板とを互いに対して移動することは、前記圧力ヘッドを固定位置に保持し、前記電子基板を移動させた結果である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記電子基板は、電子パッケージであり、前記電子基板を移動させるステップは、
前記電子パッケージの第１の端部を支持するステップと、
前記電子パッケージの第２の端部を支持するステップとをさらに含み、
前記圧力ヘッドを配置するステップは、前記電子パッケージの前記第１の端部と前記第２の端部の間にある前記電子パッケージの一方側に、前記圧力ヘッドを配置することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記圧力ヘッドを配置することにより、前記電子パッケージにダメージを及ぼさないように、前記電子基板の反対にある前記電子パッケージの側を支持するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記圧力ヘッドを配置するステップは、ビアに入るペーストが重力に打ち勝つように、前記圧力ヘッドを配置することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ペーストがビアを充填するときに、前記圧力ヘッドが配置される反対側から自動機械ビジョンシステムでペーストを監視するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記電子基板のビア内に充填材料を注入する間、充填材料および／または前記圧力ヘッドを超音波振動させることをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本願は、米国仮特許出願第６０／２０８４５４号、および米国仮特許出願第６０／２０８４５６号の恩恵を享受し、両出願の内容全体は、参照により本願明細書に組み込まれたものとする。
【０００２】
本発明は、例えば、電気伝導性、熱伝導性、または非伝導性のペーストを、電子回路基板、セラミック基板、およびラミネートパッケージに配置することにより、電子基板のビア（ｖｉａ）に充填材料を配置する分野に関する。より詳細には、本発明は、アスペクト比が非常に大きく径が小さい電子基板のビアに、電気伝導性、熱伝導性、または非伝導性のペーストを配置することに関する。以下、今後の参考のために、本願明細書では、充填されるビア／キャビティを含むデバイスに「基板」という用語を使用する。
【０００３】
（背景技術）
ラミネートパッケージ、ワイヤ回路基板、セラミック基板、およびハイブリッド回路などのさまざまな電子パッケージに共通した構造が、ビアである。ビアとは、基板または電子パッケージのさまざまな層にある回路を、相互に接続するために用いる導電材料で充填され得る垂直方向の開口である。特定のデバイスにあるビアには、半導体基板と接続されるものがある。一般的に、ビアの最初の状態は、ドリル穴あけにより形成された電子パッケージにある空の円筒状の開口である。その後、ビアは、銅や錫などの導電体でめっきされる。めっきは、パネルまたはデバイス全体にわたって施されるか、パターン、ドット、またはボタンの特徴をもたせて施されてよい。めっきプロセスにより、ビアは、開口の内面にめっきされた導電層をもつ開口になる。また、めっきを施すことにより、デバイスの表面のすべてまたは一部がめっきされることにもなる。ビアをめっきすると、デバイス内のさまざまな層に一次電気接続が得られる。次のステップは、電気伝導性、熱伝導性、または非伝導性のペーストでビアを充填するものである。めっきを施した後にビアを充填する理由として、二次またはフェールセーフ（ｆａｉｌ　ｓａｆｅ）電気接続を与えること、または、構造上の完全性をもたらすために、ダウンラインの作業工程から化学プロセスの取り込みを防止すること、または、結果的に得られるデバイスの内側の回路層から熱を取り除くような熱伝導性を与えることが挙げられる。また、別の理由として、ビアを充填することで、めっきまたは仕上げ加工された電子デバイスが、動作温度と非動作温度との間を熱的にサイクルするときに生じる電気接続の遮断が制御されることが挙げられる。
【０００４】
ラミネート製造の予備ステップにおいて、マイクロビア、埋込みビア、ブラインドビア、およびパッケージ／基板の端部付近での暫定的な金のプレめっきで、ビアの充填を行うことができる。
【０００５】
順次ビルドアップ（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ　Ｂｕｉｌｄ−Ｕｐ）は、上面と下面に銅箔を有する単層または多層の銅／樹脂構造体を意味する「コア材」を作ることから始まる。銅箔の厚みは、オンス重量の単位で言えば、１／２オンス（約１４ｇ）、３／８オンス（約１１ｇ）など、可変のものであり得る。コアは、通常、設計仕様に合うように機械的にドリル穴あけされ、デバリングされた（ｄｅ−ｂｕｒｒｅｄ）後、洗浄され、銅めっきされる。これらのめっきされたビアは、材料で充填する必要があり、その後、銅などのめっきされた導電材料で「キャップされ」被覆される。
【０００６】
パネルめっき（特徴付けられていない表面）、ボタンめっき、パターンめっき、およびフルビルド（ｆｕｌｌ　ｂｕｉｌｄ）など、コアパネルのめっき方法にはいくつかの基本的な方法がある。最初の３つの方法と最後の方法は、一般的に、それぞれ電解プロセスおよび無電解プロセスで区別される。以下、めっきの特徴とビア充填プロセスとの関係の例として、最初の３つの方法について簡単に記述する。パネルめっき方法は、ビア充填の最も簡単な処理方法である。ドリル穴あけされたビアを含むパネルの表面全体がめっきされる。パターン化されたトポグラフィがないため、パターン化されたステンシルまたはスクリーンを用いずに、スキージ接触または他の手段により、ビア充填材料が表面に直接塗布される。これにより、ステンシルを、パターン化されたビアに極めて正確に位置合わせする必要性がなくなる。ボタンめっきとパターンめっきの両方の場合、レジスト像が付与され、めっきされ、取り除かれた後、位置合わせされたステンシルにより、時にはレジストにより支援されて、ビア充填が適用される。レジストの理由は、パターン化されたビアが、（典型的には）５２ミクロン以上の幅であり得る隆起したランド（環状リング）を有し、１６ミクロンから５２ミクロンの厚みを有するためである。これにより、特に、１８インチ×２４インチ（約４６ｃｍ×約６１ｃｍ）パネルにｘ、ｙ、θを位置合わせする必要がある場合、ステンシルにガスケットの問題が生じる。これらの方法にはそれぞれ、長所と短所がある。以下、２つの最も基本的なものについて考察する。パネルめっき法では、ビア充填の適用および平坦化によるレベリングを容易に行えるが、より高い回路密度に求められるより微細な特徴を形成可能な能力が限定される。パターンめっきでは、ラインスペースが良好に画定されるが、ステンシルを使ったビア充填プロセスに関して深刻な位置合わせの問題が生じ、過充填や、汚れのない状態に保たなければならない表面への樹脂の流出が悪化する。日本では、パネルめっきを行う傾向があり、パネルサイズを小さくすることで、位置合わせの問題を緩和させている。これにより、パネルあたりの密度および利益率が下がる。米国では、３つのすべてのめっき仕上げプロセスを試みている製造業者が殆どである。
【０００７】
コアパネルの表面に対して申し分の無い比率でドリル穴あけされたビア壁を均一にめっきすることが目的とされている。頻繁にめっきを施すと、厚みの均一性は低下して、めっきされた壁の厚みにばらつきが生じ、「ニー（ｋｎｅｅ）」（めっきされたビア壁の上部および下部での過度のめっき）が生じる。また、ビア内に、めっき液により小さな塊（ｎｏｄｕｌｅ）が形成されることがある。これらの問題により、材料の流れがランダムなビアで非均一的に制限されるため、特に、スキージ印刷充填プロセスの場合、ビア充填の均一性に関する問題も生じる。ドリル穴あけ／めっきされたビアのサイズおよび深さは、コアパネル自体にある層の数に応じる。パネルの厚みが増し、ビアの径が小さくなると、その分、その後のめっきとビア充填動作が困難になる。表面の均一性を得るために平坦化ステップを用いることができるが、一般的に、めっき浴をより良好に制御することにより、このステップを回避することが最善の策である。
【０００８】
ビア充填処理に関して、現在用いられている適用方法では、材料の準備、または適用方法そのものにより潜在的な欠陥が生じることになる場合がある。以下、適用方法および潜在的な欠陥について記載する。
【０００９】
スキージブレードの適用は、プロセス中に基板に対して所与の角度でスキージを前方に動かすことで生じるロール効果のポンプ作用を用いて、ビア充填材料をビアホールに押し入れるために、金属、ポリマー、または複合材料のブレードを使用することを含む。このロール効果により、材料内への空気の取り込み源が与えられ、空気がビア内に送り込まれる。アスペクト比が４：１以上の場合、多数のパスを実行することが必要な場合が多い。このプロセスにより、材料にさらなるエアポケットが生じ、これらがボイドとしてビア内に移送される。ベア基板上でスキージプロセスを用いるには、このプロセスがビア内への材料移送の過度な変動を受け、気泡の取り込みが変動するため、スキージの前にある材料の量を厳密に制御する必要がある。さらに、ビア充填材料の露出面積が大きいと、ペーストが汚染される場合がある。このプロセスは、通常、材料の浪費が激しく、スキージの前にある量を補充するためにさらにペーストを追加する必要があり（さらなる空気の取り込み）、スキージの後縁によりディボットや材料の尾引き（ｄｒａｇ−ｏｕｔ）が生じて、レベリングの程度が低下することがある。（研磨による）レベリングは、非均一になる。
【００１０】
像形成されたレジストにスキージをかけると、平坦化する材料の量が少なくなるため、無駄になる量が僅かに減少する。しかしながら、このプロセスには、ディボットの可能性がわずかに減るだけで、上述したものと同じ問題がある。さらに、レジストが同時に硬化する可能性があり、はがれの問題が生じることがある。
【００１１】
ステンシルにスキージをかけると、材料の浪費の制御がわずかに向上し、二方向印刷が可能になるが、ＨＤＩ（高密度配線）の典型的なθ仕様を満たすために、正確な光学系／位置合わせが必要となる。ステンシルは、空気の取り込みの可能性を高める。ビア上の流体圧力の損失が、不完全な充填につながる可能性があるため、ビアの環状リング上のガスケットは問題となる。単一パスの充填が要求され、またはステンシルの開口量に等しいエアポケットがビア内に押し込まれる。
【００１２】
乳化／像形成されたスクリーンにスキージをかけると、ガスケット動作が高められるが、パターンの引き伸ばしが生じる。使用されるスクリーンメッシュは、空気の取り込みを大幅に増大させる。また、充填材料とのスクリーンの乳化剤の適合性も問題となる場合がある。位置合わせの再現性はより困難になり、さらなるエアポケットを回避するために、単一パスが要求される。
【００１３】
上述したように、ペーストでビアを充填することに関する現在の製造プロセスには、いくつかの問題がある。これまで、エアポケットやボイドを形成することなく、ビアにペーストを確実に配置することが困難であった。ビアは、エアポケットが存在しないように、ペーストで完全に充填されなければならない。ペーストにボイドやエアポケットがあると、これらのエアポケットは、一般的に、完成品に残る。ボイドがあるビアは、いくつかの悪影響を及ぼす。熱伝導性を与えるためにペーストが配置される場合、ボイドの空気は絶縁体となる。電気伝導性を与えるためにペーストが配置される場合、ボイドに開きが生じると、形成可能な二次またはフェールセーフ電気接続がなくなる。さらに、構造的な完全性を与えるためにビアが充填される場合、ビアにボイドがあると、構造上の完全性が低下する。
【００１４】
悪影響を及ぼすものの中には、空気が、ペーストまたはめっき材料と同じ導電性のものでない絶縁体として作用するということがある。その結果、ボイドがあるビアは、導電材料で完全に充填されたビアほど導電性はない。また、ボイドにより、開接点の状態になることもある。さらに、ボイドは、ビア内にあるため見ることができず、プロセス流体を汚染されている状態に保つマイクロピンホールを生じることがある。さらに、空気が、熱伝導性の充填材料の絶縁体として作用し、ボイドは、充填されたビアの熱伝導性を減少させる。場合によっては、エアポケットやボイドを含むビアにより、電子パッケージが製造仕様を満たさないことがある。電子パッケージは検査不合格にされることがある。手直しが可能であるが、時間がかかる。また、場合によっては、電子パッケージは廃棄される必要があり、製造プロセスに関連する歩留り率を引き下げる。
【００１５】
上述した問題は、直径がより小さくアスペクト比がより大きいビアが要求される場合に顕著になる。より高密度の製品を形成するために、電子パッケージの小型化が継続されるため、径がより小さくアスペクト比がより大きいビアがより一般的になる。充填されるビアの径は、０．００２インチ（約０．５ｍｍ）から０．０２５インチ（約６．４ｍｍ）の範囲のものであり、現在、深さと径の比率は、１：１から１０：１のものである。工業界では、６：１より大きいアスペクト比をもつビアの充填に取り組んでいる。
【００１６】
したがって、ＨＤＩ（Ｈｉｇｈ　Ｄｅｎｓｉｔｙ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ：高密度配線）およびＳＢＵ（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ　Ｂｕｉｌｄ−Ｕｐ：順次ビルドアップ）の技術開発で、充填されたビアが多大な利点をもたらすため、ビアを確実に充填するための方法および装置の確立が望まれる。
【００１７】
さらに、有機ラミネートパッケージおよび基板の製造が急速に増加することで、製造業者が配線のさらなる高密度化に取り組む一方で、サイズやユニット当たりのコストが減少している。この良い例として、使い捨て携帯電話の急成長が挙げられる。小型化、低コスト化、および性能は、世界的規模での競争市場にとって重要なことである。同時に、表面実装技術（ＳＭＴ）がＰＣＢ工業界標準になって以来、ビアホールの充填に対する需要は高まっている。中間層は、ラミネーション中、樹脂の流れにより充填されることが多く、プラスチックランドグリッドアレイ（ＰＬＧＡ：Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｌａｎｄ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙｓ）の場合、めっきされたスルーホールの構造上の強化材として、リフローはんだ材料が使用されており、壁の亀裂や他の欠陥により生じる開きを潜在的に埋める高導電性の特性をさらに有する。
【００１８】
高密度配線（ＨＤＩ）基板およびＨＤＩまたは順次ブイルドアップ（ＳＢＵ）パッケージの設計者は、現在、設計の信頼性および性能を高めるために、さまざまなビア充填材料の利用可能性に依存している。需要は、大部分が非伝導性のビア充填材料に対するものであった。ビア充填の適用は、基本的に、後工程の充填処理への汚染の持込を防止することと、構造的な支持を与えることの２つの機能をもつためのものであった。標準的な工業界の慣行ではないが、この適用は、ビア充填材料の向上、特に、その伝導性の向上により、パッケージおよび基板の処理を大幅に単純化されることを示す。したがって、信頼性を高めるために、熱伝導性および導電性の材料を使用する利点が注目されている。特徴の小型化と組み合わせて、伝導性／非伝導性材料でのパッドのスルーホール、ブラインドビア、およびビアなどの特徴の充填は、この成長に向けて効果的な役割を担う。
【００１９】
結論として、ペーストにエアポケットが形成されないように、電子パッケージのビア開口にペーストを配置するための方法および装置が必要とされる。また、高信頼性の電気接触を有し、好適な熱特性を備える塞がれたビアを形成するために使用可能なプロセスおよび装置が必要とされる。また、電子パッケージに塞がれたビアを形成するための歩留りを高めることのできるプロセスが必要とされる。さらに、制御可能なものであり、例えば、比較的高速の単一パス動作で、製造中により高いスループットを有する製造プロセスがさらに必要とされる。また、製造プロセスで現在用いられているステンシル印刷機とともに使用可能なプロセスが必要とされる。また、ビア充填ペーストに汚染物が入る可能性を下げるデバイスが必要とされる。さらに、アスペクト比が大きく径が短いビアにペーストを配置するために使用可能なデバイスが必要とされる。さらに、ビアを充填する制御装置をさらに付け加えられた装置が必要とされる。
【００２０】
（発明の概要）
電気的および／または熱的に伝導性のペースト、および／または電気的／熱的に絶縁性のペースト、および／またははんだペーストなどの充填材料を、電子パッケージまたは他の平面に送出するためのデバイスおよび方法が開示され、この送出システムは、充填材料の加圧供給源と、充填材料の加圧供給源に取り付けられた圧力ヘッドとを含む。圧力ヘッドは、本体と摩耗部分とを含む。摩耗部分には、圧力ヘッドの片面に沿って配置されたガスケットが取り付けられる。圧力ヘッドは、本体内に配置された穿孔供給管を含むフロー分散調整器をさらに含み、穿孔供給管は、複数のフロー調整開口を有する。穿孔供給管のフロー調整開口のサイズは、フロー調整開口のそれぞれで実質的に一定の圧力を維持するものである。本体と摩耗部分との間には、フロー均一化グリッドが配置される。フロー均一化グリッドは、多数の開口を含む。摩耗要素には、ガスケットが取り付けられる。圧力源は、１つ以上の流体圧、空気圧、または機械駆動式の加圧シリンダを含み、さらに、ペースト容器を後方充填する（ｂａｃｋ−ｆｉｌｌｉｎｇ）ラムプレスを含むものであってよい。後方充填は、ペースト装填プロセス中に空気を取り込まないようにするために望ましい。また、ペーストのフローは、真空圧解除弁で制御される。いくつかの実施形態において、圧力ヘッドに、出力制御された超音波駆動装置が取り付けられる。超音波駆動装置とともに、出力制御機構部が使用される。
【００２１】
有利にはペースト送出システムは、ビア充填ペーストに形成されるエアポケットの数を減少させながら、基板ごとにかかる処理時間量を短縮し、より多様な充填材料を使用でき、充填材料の浪費および汚染を最小限に抑えるように、電子パッケージにあるビア開口にビア充填ペーストを配置する方法を採用した装置である。さらに、有利には、エアポケットが形成されると、エアポケットの量が、他の方法を用いて形成されるエアポケットまたはボイドよりも少ない。装置および関連するプロセスにより、塞がれたビアが高信頼性の電気接触となり、好適な熱特性を備えることが好ましい。プロセスにより、塞がれたビアを用いる電子パッケージまたはＰＣＢ基板の歩留りが高められることが好ましい。製造プロセスは、制御可能であり、基板ごとにかかる処理時間量を短縮することで得られるように、製造中により高いスループットを有することが好ましい。多くの場合、このように短縮することで、処理時間が基板当たり３０秒未満になる。プロセスは、ステンシル印刷機、および／または製造プロセスで現在使用されているスクリーン印刷機で使用され得ることが好ましい。デバイスは、ビアの可変流れ抵抗を抑えるのに必要な流体圧力を利用することが好ましい。さらに、デバイスは、内部流体圧力を維持するために、プロセス下でデバイスに十分なガスケットを与えることができる接触圧力を用いることが好ましい。さらに、デバイスは、ペーストにおける表面の空気取り込みを制限するために、ガスケットおよび内部流体圧力を組み合わせることが好ましい。さらに、デバイスは、ビア充填ペーストに汚染物が入る可能性を減らすことが好ましい。さらに、デバイスおよびプロセスは、ビアを充填するための制御をさらに追加して、アスペクト比が大きく径が小さいビアに、ビア充填ペーストを配置するために使用可能であることが好ましい。さらに、デバイスは、スクリーン印刷用のレジスト材料および／または他の伝導性／非伝導性材料に対して使用可能であることが好ましい。さらに、比較的低い充填材料の圧力が達成されることが好ましい。フローグリッド、分散調整器を使用し、充填ヘッド内に複数の連続した圧力チャンバを使用することから、このようにより低い圧力をうまく使用できると考えられる。
【００２２】
（詳細な説明）
好適な実施形態の以下の詳細な記載において、その一部をなす添付の図面が参照され、例示として、本発明が実施される特定の実施形態が示されている。本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用され、構造上の変更がなされてもよいことを理解されたい。
【００２３】
（概要）
図１は、少なくとも１つのビア１３２を含む基板１３０にペーストを送出するための、ペースト送出システム１００の第１の実施形態の略図的斜視図である。第１の実施形態のペースト送出システム１００は、圧力ヘッド２００を移動させるための機構部１５０に取り付けられた圧力ヘッド２００を含む。また、このシステムは、ヘッド待機機構部１９０と、基板支持構造体１８０とを備える。
【００２４】
圧力ヘッド２００は、基板１３０と接触した状態に配置され、充填材料が圧力ヘッド２００を介して基板１３０に含まれるビア内に押し込まれる間、移動機構部１５０により基板１３０を横切って動かされる。基板支持構造体１８０は、充填ステーションの間、基板１３０を支持し、ヘッド待機機構部１９０は、基板１３０を横切って圧力ヘッド２００が通過する間に充填材料が損失するのを防止している。充填材料は、供給管１２０および１２０’を介して、圧力チャンバ１４１および１４２を有する加圧充填材料源に圧力ヘッド２００が連結されることから押し込まれる。以下、充填材料源の供給圧力を充填材料圧力と呼ぶ。
【００２５】
（圧力ヘッド）
図３Ａは、図１のペースト送出システム１００の組立てられた圧力ヘッドの正面図である。圧力ヘッド２００は、本体部分２１０と、摩耗要素保持部分２２０とを含む。摩耗要素保持部分２２０には、摩耗要素２３０が取り付けられる。本体２１０と摩耗要素ホルダ２２０との間に、フローグリッド５００が捕らえられ（図４Ａを参照）、フロー分散調整器１３２が本体２１０を貫通する。本体２１０と、摩耗要素ホルダ２２０と、可能ならば、摩耗要素２３０とが、細長く狭い圧力チャンバ３００を形成する。図４Ａおよび図５Ａは、図３Ａの圧力ヘッドの分解された正面図および切取図を示し、図３Ｂ、図４Ｂ、および図５Ｂは、代替の実施形態の圧力ヘッド２００の同様の図を示す。
【００２６】
本体２１０および摩耗要素保持部分２２０は、任意の適切な材料から作られてよいが、圧力ヘッド２００を通過する充填材料／ビア充填ペーストに対して不活性の状態を維持する材料から作られることが好ましい。このような材料の例は、機械陽極化アルミニウム、ステンレス鋼、耐溶剤性ポリマー、およびテフロン（登録商標）含浸Ｄｅｌｒｉｎを含むが、これらに必ずしも限定されるものではない。それ程好適でない実施形態においては、本体２１０および／または摩耗要素保持部分は、材料および／または部品の複合体を有するものであってよい。
【００２７】
（圧力ヘッド−本体）
図４Ａおよび図５Ａにおいて、本体２１０は、圧力チャンバ３００を通過し、それと流通状態にあるフロー分散調整器３１０（図９に単独で図示）を含む。フロー分散調整器３１０は、長さが圧力チャンバ３００よりも長く、その長さに沿って開口／オリフィス３１１を有するステンレス鋼管であることが好ましい穿孔供給管を備える。
【００２８】
ステンレス鋼管は、圧力ヘッドの本体２１０を越えて延伸する第１の螺装端部３１２および第２の螺装端部３１４を有する。端部３１２の付近には、圧力チャンバ３００に対して端部３１２を密閉するために使用されるＯリング３１３がある。同様のＯリングまたはシール３１５が、端部３１４を密閉する。フロー分散調整器３１０の螺装端部には、ナット３１６および３１７が取り付けられる。ナット３１６、３１７を締めると、圧力チャンバ３００が密閉され、フロー分散調整器３１０の位置が固定される。端部３１２、３１４のねじにより、供給ライン１２０、１２０’を分散調整器の端部に取り付ける機構部が得られる。加圧源からの充填材料が、供給ライン１２０、１２０’と、端部３１２、３１４とを通って分散調整器３１０に入り、オリフィス３１１を出てチャンバ３００内に入る。
【００２９】
ビア充填ペーストが圧力チャンバ３００内に入る間、さまざまな開口での圧力を均一化させるように、分散調整器および／またはオリフィス３１１の流路の寸法を変更することが好ましい。好適な実施形態において、端部３１２および３１４の付近にあるオリフィス３１１は、本体の中心付近にあるオリフィスより大きい。本質的に、ペーストがフロー分散調整器３１０を通って流れると、一定量の圧力の上昇がなくなると考えられるため、圧力チャンバ３００内の穿孔供給管の中心に近くなるほど、オリフィスは、小さくされる。同等の圧力を維持するために、オリフィスのサイズは、フロー分散調整器３１０の中心付近で小さくされるため、単位面積当たりの力またはフロー分散調整器３１０の中心付近の圧力は、端部３１２、３１４の一方の付近にあるフロー分散調整器のより小さな開口での圧力に実質的に等しい。オリフィスは、フロー分散調整器３１０の長さに沿った位置であればどこにでも配置可能であり、また、フロー分散調整器３１０の周辺の周りに完全に配置可能である。さらに、フロー分散調整器３１０にあるオリフィスは、ナット３１６、３１７を緩め、フロー分散調整器３１０を回転させることにより再度向きを変えることができる。オリフィス３１１は、圧力ヘッド２００の摩耗要素部分２２０に面する状態にすることができるが、摩耗要素部分２２０から離れ、チャンバ３００の壁の方向に面することが好ましい。
【００３０】
また、本体２１０は、細くされた部分３２２を形成するショルダ３２０を含む。細くされた部分３２２は、ランド３２３を含む圧力ヘッドの摩耗要素保持部分２２０にある同様のサイズと寸法の開口に適合する。ガスケット３２４が、本体２１０と摩耗要素保持部分２２０との間の接続を密閉する。摩耗要素ホルダ２２０に関して以下に記載するように、螺装されていない開口３５２は、摩耗要素ホルダ２２０を本体２１０に連結する役割を担う。図４Ｂおよび図５Ｂの代替の実施形態において、摩耗要素ホルダ２２０は、本体２００内に挿入される。さらなる別の代替の実施形態において、図の本体２１０に類似した細くされた部分を有する摩耗要素ホルダ２２０が利用されてよく、細くされた部分は、図５Ｂの本体２１０にある同様のサイズおよび寸法の開口に適合する。
【００３１】
再度、図４Ａを参照すると、本体２１０にある開口２１２は、移動機構部１５０のガイドされたヘッド支持体１５２に圧力ヘッド２００を取り付けるためのものである。本体２１０が、アルミニウムなどの比較的軟らかい材料から作られると、軟らかい材料内に螺装された開口２１０を設け、固定具によりアルミニウムの剥がれを防止するために使用されるヘリコイルが設けられてよい。
【００３２】
（圧力ヘッド−摩耗要素アセンブリ）
摩耗要素２３０は、摩耗要素ホルダ２２０の開放端部に取り付けられるガスケットまたはＯリングであることが好ましい。図６および図７に示されているように、開放端部は、一般的に、参照符号３４０により参照される。図５Ａを参照すると、摩耗要素２３０は、電子機器パッケージ１３０の表面と接触する丸い先端２３２と、摩耗要素保持部分２３０内の溝３３０内に捕らえられる端部２３４とを含むことが好ましい。摩耗要素２３０は、電子パッケージ１３０の表面に適切なシールを形成するように下方に押されることで、充填材料を適切に堆積するためのペースト圧力を含むことができる細長いまたは長円形の開口を形成する。
【００３３】
図６は、圧力ヘッド２００の摩耗要素保持部分２３０の底面図である。図７は、摩耗要素保持部分２３０の代替の実施形態を示す。図６および図７に示されているように、摩耗部材２３０は、１つ以上の細長く狭い開口３４０を備え、ビア充填ペーストまたは同様の材料が、圧力ヘッド２００を出るときに、その開口を通過する。開口３４０のサイズは、さまざまな電子パッケージまたはパネルにあるビアの異なるパターンに対応させて変更可能であることに留意されたい。ペーストを送出する開口３４０のサイズが異なる、さまざまな摩耗要素ホルダ２２０および／または摩耗要素２３０が、単一の本体２１０に取り付け可能であることが意図される。したがって、摩耗要素保持部分は、さまざまな基板や電子機器デバイスに合わせてペースト送出システム１００を一新するように変更可能である。摩耗要素２３０および摩耗要素ホルダ２２０のサイズおよび形状は、例えば、適用サイクル中、基板１３０の縁のゆがみの防止に役立つものでなければならない。
【００３４】
摩耗要素２３０が、適切な摩耗特性を有すが、圧力ヘッドにより電子パッケージの表面にかけられる力がかなり小さい場合でも密封性を保つ材料を有するものでなければならない。摩耗要素は、テフロン（登録商標）から機械加工されるか、または、４０から１２０以上のデュロメータ硬さのポリマーまたはシリコンゴムで成形されることが好ましい。摩耗部材２３０は、電子パッケージまたはパネル１３０にあるビアのさまざまな構成に、ビア充填ペーストを注入するための異なるサイズの印刷領域に対応するように、表面を新しくされ、さまざまな長さおよび形状に構成されることができる。
【００３５】
好適な実施形態において、摩耗要素保持部分は、圧力ヘッドの本体２１０にある螺装されていない開口３５２に対応する螺装された開口３５０を含む。固定具（図示せず）が、螺装されていない開口３５２の孔を貫通し、螺装された開口３５２内に入り、摩耗要素保持部分２３０を本体２１０に取り付ける。摩耗要素保持部分２３０にいくつかの同様の開口３５０があり、本体２１０内にいくつかの同様の螺装されていない開口３５２があり、それぞれが、圧力ヘッド２００を組み立てるための固定具を受け入れることに留意されたい。螺装された開口３５０は、摩耗要素２３０を保持するための溝の上方で終端する。摩耗要素ホルダにある開口３５０のいくつかは、摩耗要素またはＯリングを保持するための溝まで延伸した小さなドリルホールを有することで、摩耗部品２３０を着座させるために、溝内に真空を形成することができる。Ｏリング２３０は、本体２１０の螺装されていない開口３５２に真空を形成することにより取り付けられる。これにより、摩耗要素２３０の一端が適合する溝３３０内に真空が生じ、摩耗要素を取り付けやすくなる。
【００３６】
（圧力ヘッド−フローグリッド）
図８は、圧力均一化要素またはフローグリッド５００の平面図である。フローグリッド５００は、本体２１０と摩耗要素保持部分２３０との間に設けられ、ビア充填ペーストまたは同様の材料の流体のフローを分配するためのものである。フロープレート５００は、多数の開口５１０を含む。この実施形態に示されているように、フロー開口５１０は、等間隔に設けられ、ほぼ同じ径をもつ。さまざまなペーストの流動性に対応するように、フロープレート５００は、径がより大きいまたは小さいものであり、パターンが異なるものであってよい開口５１０を有してよいことを理解されたい。フローグリッドは、適切なグリッドを使用することにより、ビア充填ペーストの異なる粘性に対応できるように、別のフローグリッドと取り替え可能である。
【００３７】
フローグリッド５００は、ステンレス鋼で作られ、圧力ヘッド２００の本体２１０と摩耗要素ホルダ２２０との間に取り付けられることが好ましい。より詳細には、本体２１０の細くされた部分３２２は、本体２１０と摩耗要素２２０との間のフローグリッド５００の縁を捕らえることが好ましい。
【００３８】
（加圧充填材料源）
図１を参照すると、加圧充填材料源は、図１の横断方向の支持部材１５８に取り付けられた状態で示されている、圧力チャンバ１４１および１４２などの複数の圧力チャンバを備えることが好ましい。図１０Ａから１０Ｃは、チャンバ１４１および１４２として使用するために考案された、代替的な圧力チャンバ構成を示す。
【００３９】
図１０Ａを参照すると、ペースト送出システム１００の圧力チャンバ１４１または１４２は、ピストン４１０と、「Ｏ」リングシール４１１と、ペースト供給管４１２と、抽気弁４１３とを有する、キャニスタ４００を備える後ろ板付きラムプレスチャンバを含む。キャニスタ４００に充填材料１００が配置され、ピストン４１０でキャップされる。ピストン４１０に圧力がかけられ、ペーストは、供給管４１２から押し出され、抽気弁４１３が一時的に開いて、捕捉した空気があればそれを排気する。空気が取り除かれると、抽気弁４１３は閉じられ、圧力ヘッド２００にペーストが流れる。
【００４０】
図１０Ｂを参照すると、ペースト送出システム１００の圧力チャンバ１４１または１４２の代替の実施形態が、真空状態を解除することのできる加圧空気コーキング用のガンシリンダチャンバを含む。圧力チャンバ１４１は、外側ケース１８０と内側チャンバ１８１を含む。圧力チャンバ１４１は、供給管１２０に取り付けられた出口端部１８３を含む。圧力チャンバ１４１は、圧力チャンバの端部にねじ留めされたドーム状のキャップ１８２でキャップされる。ドーム状のキャップは、エアフィッティング１８４を含む。内側チャンバ１８１内には、プランジャ１８６がある。プランジャは、内側チャンバ１８１内で密閉される。プランジャ１８６と出口端部１８３との間に、ペーストが設けられる。プランジャ１８６は、圧力チャンバ１４１の内側チャンバ内にペーストを含む。
【００４１】
圧力制御には、実際のところ、２つの方法がある。印刷ストローク中、または印刷ヘッドまたは圧力ヘッド２００にペーストが与えられるとき、プランジャ１８６に圧力がかけられる。印刷ストロークまたは圧力が完了すると、印刷ヘッド２００が、中継または待機領域１９２（図２Ｂから２Ｄを参照）に移動し、内側ケース内の材料と、供給ライン１２０および圧力ヘッド２００内のペーストがわずかに引き込まれるように、プランジャ１８６にわずかな真空を形成することにより、加圧充填材料１１０のフローが逆になる。これにより、ペーストの無駄が防止される。
【００４２】
図１０Ｃを参照すると、図１０Ａおよび図１０Ｂの実施形態の要素が、Ｏリングシール４１１および抽気弁４２１を有するピストン４１０を移動させるためにステッピングモータ４２０を利用する実施形態に組み合わされてよい。図から分かるように、チャンバ４００の「底」に、供給管１２０が連結されている。ステッピングモータ４１０は、充填材料１１０をチャンバ４００から供給管１２０を介して押し出すように、ピストン４１０を移動させる。
【００４３】
充填材料１１０は、基板のビアを加圧充填するために使用可能な材料であれば、任意の材料を有するものであってよいが、導電性または非導電性および／または熱伝導性または非熱伝導性のペーストを使用することが、特に基板が電子パッケージ部材を有する場合に、特に有利となり得ることが考えられる。
【００４４】
（移動機構部）
圧力ヘッド２００を移動させるための機構部１５０は、横方向の支持部材１５８と、第１のレール１５６と、第２のレール１５７と、連結部材１５５と、ガイドされたヘッド支持体１５２と、ベアリングブロック１５１Ａおよびレール１５１Ｂを有するヘッド支持ガイド機構部１５１とを含む。また、この機構部は、ガイドされたヘッド支持体１５２の一方側に取り付けられた第１の空気圧ムーバ１５３と、ガイドされたヘッド支持体１５２の他方側に取り付けられた第２の空気圧ムーバ１５４とを含む。空気圧ムーバ１５３、１５４は、支持部材１５８に対する圧力ヘッド２００の移動を制御するために使用され、圧力ヘッド２００と基板１３０の間にかかる力または圧力の量を制御するためにも使用される。ベアリングブロック１５１Ａおよびレール１５１Ｂは、案内をして横方向の支持をガイドされたヘッド支持体１５２に与える。支持部材１５８は、連結部材１５５を介して、第１のレール１５６および第２のレール１５７に摺動可能に接続される。
【００４５】
代替の実施形態において、圧力ヘッド２００は、任意の一般的なスクリーン印刷機へ、支持部材１５８に代わる印刷機の横断方向のバーを介して取り付けられることができる。
【００４６】
ヘッド２００は、処理される基板または表面に均一な平坦性を提供するように、移動機構部１５０に取り付けられなければならない。ベアリングブロック１５１Ａおよびレール１５１Ｂは、ガイドされたヘッド支持体１５２に横方向の支持を与えることにより、ムーバ１５３、１５４により上下に移動する際のガイドされたヘッド支持体１５２の「ぐらつき」を防止するのに役立つ。ガイドされたヘッド支持体１５２に対する圧力ヘッド２００の向きは、スタッド／固定具１６１およびレベリングねじ１６２により達成される（図２Ｄから２Ｆを参照）。スタッド１６１は、圧力ヘッド２１０にねじ留めされるか、さもなくば圧力ヘッド２１０に固定され、ヘッドからガイドされたヘッド支持体１５２にあるスロット１６３を通って外向きに延伸することが好ましい。レベリングねじ１５２は、ガイドされたヘッド支持体１５２内にねじ留めされ、圧力ヘッド２００と当接することが望ましい。このようなスタッドおよびレベリングねじを使用することで、スタッド１６１をスロット１６３内で上下に摺動することにより、ヘッドを垂直方向に設けることができ、さらに、レベリングねじ１６２の割当量と組み合わせて、スタッド／固定具１６１を介してねじ１６２に対して圧力ヘッド２００を堅く締めることにより、ガイドされたヘッド支持体１５２に対する圧力ヘッド２００の向きを調節することができる。
【００４７】
（ヘッド待機機構部および基板支持構造体）
ヘッド待機機構部１９０は、傾斜した縁部１９３を有する棚１９２と、独立して摺動する棚支持部材１９２Ａおよび１９２Ｂとを備えることが好ましい。棚１９２は、ばね鋼などの比較的剛性および可撓性がある材料を有するものであってよい。
【００４８】
（動作）
支持構造体１８０（第２の部材１８２に連結された第１の部材１８１を有し、その上に基板が配置される）に基板１３０が配置され、本質的に基板１３０の上面を延び、基板１３０の高さまで棚１９２を上昇させるように、基板１３０に対して棚支持部材１９２Ａが上方に摺動され、棚１９２の縁部１９３を支持部材１９２Ｂから離し、基板１３０の方へと移動させるように、棚支持部材１９２Ｂが基板１３０の方向に摺動される。このように配置される場合、棚１９２は、充填されていない基板１３０の縁部付近にある基準穴を保護し、充填材料１１０の損失を最小に抑えながら、圧力ヘッド２００を基板１３０から離すように移動させる機構部を与える。
【００４９】
基板が配置されると、圧力ヘッドは、摩耗要素２３０が基板１３０とシーリング接触し、１つ以上のビア１３２を囲むように配置される。基板１３０と接触させて摩耗要素を配置することは、摩耗要素２３０と基板１３０との間に特定の力を維持する空気圧ムーバ１５３、１５４と、レール１５６、１５７に沿って支持部材１５８を動かすことにより達成される。
【００５０】
その後、供給管１２０および１２０’と、圧力ヘッド２００を介して、開口３４０を出た後にビア１３２に充填材料が流れるように、充填材料源に圧力がかけられる。より詳細には、圧力機構部１４１は、圧力ヘッド２００に取り付けられた供給ライン１２０に圧力を発生する。加圧されたペーストは、供給ライン１２０、１２０’を介して、圧力ヘッド２００の加圧チャンバ３００にあるフロー分散調整器３１０内に流れる。圧力は、加圧チャンバ３００のフロー分散調整器３１０内において、参照符号３１１などのオリフィスまたは開口により均一化される。加圧チャンバ３００に入った後、ペーストは、フロー均一化グリッド５００を介して、磨耗要素保持部分２２０にある開口３４０内に流れる。開口３４０から、ペーストは、ヘッド２００に対してシールされた基板１３０の表面に当たり、ビア１３２内に流れる。
【００５１】
ビア１３２が充填されると、圧力ヘッドは、さらなるビアがある電子パッケージ上の別の場所に移動する。このような移動は、圧力ヘッド２００とパネル１３０との間の係合と、加圧充填材料１１０の流れとが維持されることにより達成され、支持部材１５８は、圧力ヘッド２００がパネル１３０の端から端まで移動するように、レール１５６および１５７に沿って移動される。ヘッド２００が基板１３０と係合状態を維持するため、多少の連続した量の加圧充填材料１１０が、圧力源から供給ライン１２０、１２０’を介して、圧力ヘッド内に流入して、基板１３０内のビア１３２内に注入される。
【００５２】
圧力ヘッド２００の移動は、待機機構部１９０の待機棚１９２に向かって行われる。棚１９２は、充填材料の損失を最小に抑えた状態で、ヘッド２００がパネルを横断して棚１９２へと待機位置に移動されるようにわずかに傾斜した縁部１９３を含む。ヘッド２００が待機位置に進む場合、加圧充填材料の流れが逆になり（すなわち、真空解除が適用される）、ヘッドが棚１９２から続いて離れるように上昇されると、圧力ヘッドから流れるであろうあらゆるペーストを引き込める。
【００５３】
圧力ヘッド２００は、棚１９２上に配置されているのに対して、充填ビアを有するパネル１３０は、支持構造体１８０から取り除かれ、別のパネルが支持構造体１８０に配置される。その後、ビアの充填プロセスが繰り返される。
【００５４】
充填材料１１０の流体圧力および真空の解除は、手動か、または特定の基板印刷長に合わせて設定された停止作動スイッチを試みることにより制御可能である。別の実施形態において（図１２Ａを参照）、停止作動スイッチの代わりとして、機械ビジョンシステムの使用が可能である。機械ビジョンシステムは、選択されたビアパターン領域が充填されたときに信号を発生する。
【００５５】
（超音波駆動装置を備えた圧力ヘッドの使用）
図１１は、出力制御式超音波駆動システム８００を有する圧力ヘッド２００の実施形態を示す略図である。圧力ヘッド２００の本体２１０に、いくつかの超音波駆動装置８１０、８１２、８１４、８１６が取り付けられる。超音波駆動装置には、出力制御システム８２０が通信可能に連結される。出力制御システム８２０は、圧力ヘッド２００に与えられる超音波振動の周波数および大きさを調整する超音波駆動装置８１０に信号を送信する。出力制御システム８２０は、マイクロプロセッサと、フィードバックループとを含むものであってよい。
【００５６】
超音波駆動装置８１０、８１２、８１４および８１６は、ビア充填ペースト１１０を硬化させない周波数で振動させられる。ビア充填ペースト１１０に超音波振動をかけることにより、アスペクト比が非常に高いビア１３２を充填することができる。例えば、アスペクト比が１２：１のビア１３２に、超音波駆動装置８１０、８１２、８１４および８１６を使わずに、処理することが非常に難しい充填材料を充填可能であるが、超音波駆動装置を使用して、アスペクト比が最大１７：１以上のビア１３２に充填可能である。超音波駆動装置８１０、８１２、８１４および８１６が設けられた圧力ヘッド２００を用いて、アスペクト比がさらに高いビアが充填されると考えられる。また、アスペクト比が非常に高いビア充填が、ペーストの流動性、固体の充填、およびペースト内での粒子サイズの分布に依存すると考えられる。
【００５７】
（ボトム充填の実施形態の構造および動作）
代替の実施形態において、基板１３０のビア１３２内に充填材料が押し上げられるように、圧力ヘッド２００が配置されてよい。図１２Ａ、図１２Ｂおよび図１２Ｃに、このような「ボトム充填」の実施形態の一つ（すなわち、ビア充填ペースト１１０が重力に打ち勝つようにさせるプロセス）が示されている。この特定の実施形態において、２つの部分１０５、１０５’を有するスプリットコンベヤの下方に、「静止した」圧力ヘッド２００が配置される。パネルまたは電子パッケージ１３０は、注入ヘッド２００上を引かれ、そして、パネルまたは電子パッケージが取り除かれ、連続してビア充填するために新しいパネルが装填される反対側に出る。この第２の実施形態は、このシステムを用いて基板または電子パッケージ１３０が連続して供給および充填可能であるため、スループットが高い。圧力ヘッド２００は、第１の実施形態ほど多く移動しない。第２の実施形態において、圧力ヘッド２００は、上下に移動したり、パネル２００と係合および分離したりする。パネル１３０は、ビアが充填されると、圧力ヘッド２００上を移動する。
【００５８】
充填されるパネル表面または電子パッケージ１３０の表面に合うように、約１インチ（約２．５ｃｍ）から３インチ（約７．６ｃｍ）の上下の移動を調節可能な空気圧両側圧力シリンダ９２０を作動させることにより、圧力ヘッドが上昇する。両側圧力シリンダ９２０は、ヘッド２００のように、ガイドされたヘッド支持バー９５２に取り付けられる。パネルの一方側に、第１のスカベンジャブレード９６０が配置され、パネル１３０の他方側に、第２のスカベンジャブレード１０２０が配置される。
【００５９】
ボトム充填プロセスにより、充填ホールの質をプロセス中に観察でき、防止シート（ｓｔｏｐ−ｏｆｆ　ｓｈｅｅｔ）や、上側からの充填中に生じる溢れに対して使用されるスタンドオフ（ｓｔａｎｄ−ｏｆｆ）の必要性がなくなることが有利である。したがって、スカベンジャブレード９６０は、ボトム充填プロセスを使用する場合は不要なことがある。ビア充填の質のプロセス中の観察は、裸眼により可能であり、または、図１２Ａに示されているビジョンシステム９５０を用いて観察可能である。さらなる利点として、電子パッケージまたはパネル１３０のビア１３２に、エアポケットまたはボイドが形成される可能性が低いことが挙げられる。
【００６０】
スカベンジャブレード１０２０は、後続する平坦化プロセスを最小限に抑えるために、圧力ヘッド２００に設けられる。次のめっきプロセス、すなわち、充填されたビアの銅キャッピング用の水準面を与えるために、通常、基板表面全体の平坦化が要求される。上下またはＺ方向の動き（接触力）、充填圧力（内部ヘッド流体圧力）、および基板でのサイクル速度は、基板のビアパターンのサイズ、充填するビアの直径およびアスペクト比に直接関係する。
【００６１】
以下、図１３を参照すると、圧力ヘッド２００とは反対のパネルの反対側に、充填パターンの間にコンタクトホイールアレイ１０００がランダムに間隔を置いて配置された、ローラまたはホイールのセットが設けられる。ホイールアレイ１００は、充填される電子パッケージまたはパネル１３０の充填領域１０１０にすぐ近接した位置にある。ホイールアレイ１０００により、圧力ヘッド２００を用いた充填が受け入れられないものになるひずみやゆがみのあるパネルがなくなるか、減少する。
【００６２】
（ステンシル嵌め込み板の実施形態の構造および動作）
図１４は、パターン化された基板１３０に対してステンシル１１００とともに使用される嵌め込み板１１１０を示した、ペースト送出システム１００の別の実施形態である。嵌め込み板１１１０は、ステンシル１１００と噛み合い、パネルまたは電子パッケージ１３０を、ステンシルに対して位置合わせ可能にする円錐状の工具ピン１１１１を有する。基板は、図１２Ａ、図１２Ｂ、および図１２Ｃの実施形態に記載した方法と同様に、固定された注入ヘッドを介してまたは通過して往復させられる。この特定の方法により、パターンめっきされたコアおよび／または仕上げられたビア充填が得られる。
【００６３】
（注入器圧力源の実施形態の構造および動作）
図１５は、ペースト送出システム１３００のさらなる別の実施形態を示す。この特定のシステムにおいて、注入器タイプのデバイス１３１０内に、ビア充填ペーストがある。ビア充填ペースト１１０を移動または加圧するために、空気圧が使用される。このようなシステムは、試作基板の作成などの小規模なカスタム作業用に使用されてよい。さらに、このようなシステムは、基板上のビア１３２にわずかな欠陥を含む基板を作り直すために使用されることができる。
【００６４】
（考えられる利点）
本発明のペースト送出システムは、好ましくはビア充填ペーストに形成されるエアポケットの数を減らしながら、基板当たりにかかる処理時間量を短縮させて、さまざまな充填材料を使用でき、充填材料の浪費および汚染を最小限に抑えるように、電子パッケージにあるビア開口にビア充填ペーストを配置するための方法を採用する装置であることが有利である。さらに、エアポケットが形成されても、エアポケットの量は、他の方法を用いて形成されるエアポケットまたはボイドより小さい。その結果、本発明の装置および関連するプロセスにより、電気接触が高信頼性のものであり、好適な熱特性を備えた充填ビアが得られ、このプロセスでは、充填ビアを用いる電子パッケージの歩留りが高められる。
【００６５】
製造プロセスは、制御可能なものであり、製造中、比較的高いスループットを有する。このように高いスループットは、基板当たりにかかる処理時間を短縮させることにより得られる。多くの場合、このような短縮により、処理時間が基板当たり３０秒未満になる。
【００６６】
本発明のデバイスは、ビア充填ペーストに汚染物が入る機会を減らすことができる。充填材料源から充填されるビアまでの充填材料の流路が密閉されることにより、汚染物が入る機会が減ると考えられる。
【００６７】
さらに、本発明のデバイスおよびプロセスは、ビアを充填するためのさらなる制御とともに、アスペクト比が大きく径が小さいビアに、ビア充填ペーストを配置するためにも使用可能である。充填可能なビア１３２の径は、０．００２インチ（約０．５ｍｍ）から０．０２５インチ（約６．４ｍｍ）の範囲のものであり得る。直径は、０．０１２インチ（約３．０ｍｍ）未満であることが好ましい。直径は、０．００８インチ（約２．０ｍｍ）未満であることがさらに好ましく、０．００６インチ（約１．５ｍｍ）未満であることが最も好ましい。さらに、充填可能なこれらのビアに関連するアスペクト比、すなわち、充填することのできるビアの径でビアの深さを割った比率は、材料の流動性、ペースト固体の充填、および使用されるペースト内での粒子サイズの分布に応じて、１：１から１７：１＋の範囲のものである。アスペクト比は、５：１より大きいことが好ましい。アスペクト比は、１０：１より大きいことがさらに好ましく、１２：１より大きいことが最も好ましい。
【００６８】
充填システムは、ビアを充填するために、充填材料圧力がより低いものを利用することが有利である。フローグリッド、分散調整器を使用し、充填ヘッド内で多数の連続した圧力チャンバを使用することで、このように低い圧力がうまく使用されると考えられる。また、充填材料の入口（例えば、フロー分散調整器３１０の端部３１２および３１４）より実質的に大きい充填材料の出口（例えば、開端部３４０）を使用することは、ビアを適度に充填するのに必要な充填材料の圧力低下に多大な貢献をすると考えられる。より大きな出口と、フローグリッド、分散調整器、および充填材料の粘性とともに複数の連続した圧力チャンバにより、少なくとも部分的に与えられるヘッドを通る充填材料の流れ方向の多様な変化が、ヘッドを介して材料の流れを後方に抑止するため、充填材料の圧力低下に貢献することが可能である。
【００６９】
基板１３０は、任意のタイプのものであってよいことに留意されたい。例えば、ビアを含む基板または電子パッケージは、このような基板またはパッケージが、ラミネートまたはセラミックを有するものであったとしても使用されてよい。さらに、ワイヤ回路基板にあるビアは、本願明細書に記載した実施形態のうちの１以上のものを用いて充填されてよい。
【００７０】
上述した記載は、例示的なものであり、制限的なものではないことを理解されたい。多数の他の実施形態は、上記記載を参照することにより当業者に明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲を参照しながら、特許請求の範囲が権利を与える同等物の全範囲に従って決定されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
電子パッケージにペーストを送出するためのペースト送出システムの第１の実施形態の略図的斜視図である。
【図２Ａ】
図１のペースト送出システムの側面図である。
【図２Ｂ】
基板に接触し、かつ基板に沿って待機ゾーンから離れる方向に移動する、圧力ヘッドを示す図１のペースト送出システムの側面図である。
【図２Ｃ】
基板に接触し、かつ基板に沿って待機ゾーンに移動する圧力ヘッドを示す、図１のペースト送出システムの側面図である。
【図２Ｄ】
待機ゾーン内に移動し基板から離れて上昇する圧力ヘッドを示す、図１のペースト送出システムの側面図である。
【図２Ｅ】
図１の圧力ヘッド調節機構部の略図的側面詳細図である。
【図２Ｆ】
図１の圧力ヘッド取付機構部の背面詳細図である。
【図２Ｇ】
図１の圧力ヘッド取付機構部の側面詳細図である。
【図３Ａ】
図１のペースト送出システムの組立てられた圧力ヘッドの正面図である。
【図３Ｂ】
図１のペースト送出システムの代替の組立てられた圧力ヘッドの正面図である。
【図４Ａ】
図３Ａの圧力ヘッドの分解正面図である。
【図４Ｂ】
図３Ｂの圧力ヘッドの分解正面図である。
【図５Ａ】
図３Ａの圧力ヘッドの側面分解切取図である。
【図５Ｂ】
図３Ｂの圧力ヘッドの側面分解切取図である。
【図６】
圧力ヘッドの摩耗要素の底面図である。
【図７】
圧力ヘッドの代替の摩耗要素の底面図である。
【図８】
圧力ヘッドの圧力均一化要素の平面図である。
【図９】
フロー分散調整器の側面図である。
【図１０Ａ】
図１のペースト送出用のペースト送出システムの圧力チャンバの１つを示す図である。
【図１０Ｂ】
図１のペースト送出用のペースト送出システムの圧力チャンバの１つの第１の代替の実施形態を示す図である。
【図１０Ｃ】
図１のペースト送出用のペースト送出システムの圧力チャンバの１つの第２の代替の実施形態を示す図である。
【図１１】
出力制御式超音波駆動装置を有する圧力ヘッドを示す図である。
【図１２Ａ】
ペースト送出システムの第２の実施形態の正面図である。
【図１２Ｂ】
図１２Ａのペースト送出システムの側面図である。
【図１２Ｃ】
図１２Ａのペースト送出システムの平面図である。
【図１３】
回転基板支持機構部を組み込んだペースト送出システムを示す。
【図１４】
パターン化されたパネル用のステンシル嵌め込み板を備えたペースト送出システムの使用を示す。
【図１５】
ペースト送出システムの第３の実施形態を示す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図３Ａ】
2004501513.tif 000011
【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
2004501513.tif 000068
2004501513.tif 000069
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