(57)【要約】【課題】 ハンダをウエハに移すためのハンダ・モールドを提供する。【解決手段】  ハンダ・モールドは、基板と、この基板に設けられ、ハンダを保持する複数個のハンダ保持用窪みと、基板に設けられ、複数個のハンダ保持用窪み相互間を接続する複数個の通気用溝とを備える。【選択図】図３
2009044150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に設けられ、ハンダを保持する複数個のハンダ保持用窪みと、
前記基板に設けられ、前記複数個のハンダ保持用窪み相互間を接続する複数個の通気用溝とを備えるハンダをウエハに転写するためのハンダ・モールド。
【請求項２】
前記基板が、ガラスである、請求項１に記載のハンダ・モールド。
【請求項３】
前記基板が、前記ウエハの熱膨張係数（ＣＴＥ）に一致するＣＴＥを有する、請求項１に記載のハンダ・モールド。
【請求項４】
前記複数個の通気用溝が、走査方向に沿って前記複数個のハンダ保持用窪みを接続する、請求項１に記載のハンダ・モールド。
【請求項５】
前記複数個の通気用溝が、走査方向から所定の鋭角度だけ離れた方向に沿って前記複数個のハンダ保持用窪みを接続する、請求項１に記載のハンダ・モールド。
【請求項６】
前記複数個の通気用溝が、第１方向に沿って前記複数個のハンダ保持用窪みを接続する第１組の通気用溝と、前記第１方向と異なる第２方向に沿って前記複数個のハンダ保持用窪みを接続する第２組の通気用溝とを含む、請求項１に記載のハンダ・モールド。
【請求項７】
１つ以上の前記通気用溝が、１ミクロン乃至１００ミクロンの幅を有する、請求項１に記載のハンダ・モールド。
【請求項８】
１つ以上の前記通気用溝が、６０ミクロンよりも狭い幅を有する、請求項７に記載のハンダ・モールド。
【請求項９】
１つ以上の前記通気用溝が、１ミクロン乃至５０ミクロンの深さを有する、請求項１に記載のハンダ・モールド。
【請求項１０】
１つ以上の前記通気用溝が、３０ミクロンよりも浅い深さを有する、請求項９に記載のハンダ・モールド。
【請求項１１】
１つ以上の前記通気用溝が、半円状の断面を有する、請求項１に記載のハンダ・モールド。
【請求項１２】
１つ以上の前記通気用溝が、下側の角部が丸みをつけられている矩形状の断面を有する、請求項１に記載のハンダ・モールド。
【請求項１３】
前記複数個のハンダ保持用窪み相互間に形成されている前記複数個の通気用溝が、前記基板の上面に形成された粗面状または波形状凹凸により構成される、請求項１に記載のハンダ・モールド。
【請求項１４】
基板と、
前記基板に設けられ、ハンダを保持する複数個のハンダ保持用窪みと、
前記基板に設けられ、前記ハンダ保持用窪み相互間を接続する通気用溝のパターンとを備えるハンダを転写するためのハンダ・モールド。
【請求項１５】
前記通気用溝が、走査方向に沿って、または該走査方向から所定の鋭角度だけ離れた方向に沿って前記ハンダ保持用窪みを接続する、請求項１４に記載のハンダ・モールド。
【請求項１６】
前記通気用溝が、互いに平行に延びる、請求項１４に記載のハンダ・モールド。
【請求項１７】
前記通気用溝が、２つで１組の互いに近接した前記ハンダ保持用窪みへ接続する、請求項１４に記載のハンダ・モールド。
【請求項１８】
前記通気用溝が、４つで１組の互いに近接した前記ハンダ保持用窪みへ接続する、請求項１４に記載のハンダ・モールド。
【請求項１９】
ハンダを保持するための複数個のハンダ保持用窪みと、
走査方向に沿って、または該走査方向から所定の鋭角度だけ離れた方向に沿って延び前記複数個のハンダ保持用窪み相互間に設けられた複数個の通気用溝とを備えるハンダ・モールド。
【請求項２０】
前記複数個のハンダ保持用窪み及び複数個の通気用溝が設けられているガラス基板を備える、請求項１９に記載のハンダ・モールド。
【請求項２１】
複数個のハンダ保持用窪みを基板にエッチングするステップと、
前記複数個のハンダ保持用窪みを接続する複数個の通気用溝を前記基板にエッチングするステップとを含む、ハンダをウエハに転写するためのハンダ・モールドを形成する方法。
【請求項２２】
前記複数個のハンダ保持用窪みを基板にエッチングする前記ステップと、前記複数個の通気用溝を前記基板にエッチングする前記ステップとが同時に行われる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記複数個の通気用溝を前記基板にエッチングする前記ステップが、前記複数個のハンダ保持用窪みを基板にエッチングする前記ステップと別々に行われる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記複数個の通気用溝を前記基板にエッチングする前記ステップが、フォトリソグラフ・プロセスにより画定された領域に行われる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記複数個の通気用溝を前記基板にエッチングする前記ステップが、レーザ・アブレーションにより行われる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記複数個の通気用溝を前記基板にエッチングする前記ステップが、前記基板の表面を研磨シートにより擦ることにより行われる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記複数個の通気用溝を前記基板にエッチングする前記ステップが、前記基板の表面を、走査方向に沿って一次元的に研磨シートで擦ることにより行われる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
複数個のハンダ保持用窪み相互間に通気用溝が設けられているハンダ・モールドに対して、該ハンダ・モールドを横切る走査方向に沿って射出成形ハンダ（ＩＭＳ）射出ヘッドを移動させることにより、前記複数個のハンダ保持用窪み内にハンダを射出するステップと、
前記射出されたハンダを含む前記ハンダ・モールドをウエハに位置合わせするステップと、
前記複数個のハンダ保持用窪み内の前記ハンダを前記ウエハに転写するステップとを含む、前記ウエハに前記ハンダを設ける方法。
【請求項２９】
前記ＩＭＳ射出ヘッドがハンダ・シールを有し、該ハンダ・シールが、前記ＩＭＳ射出ヘッドから与えられる溶融ハンダが前記ハンダ・シールを越えて漏れるのを防ぐと共に前記通気用溝を流れる空気を通す、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ハンダ・モールドが、ガラスである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記ハンダ・モールドが、前記ウエハの熱膨張係数（ＣＴＥ）に一致するＣＴＥを有する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記複数個のハンダ保持用窪み内の前記ハンダを前記ウエハに転写するステップが、前記ハンダがリフローする温度まで前記複数個のハンダ保持用窪み内の前記ハンダを加熱する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
前記ウエハに移されたハンダを配線基板の電気的コンタクトに位置合わせし、前記ハンダをリフローさせる熱を加えることにより前記ウエハを前記配線基板に装着するステップを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
射出成形ハンダ（ＩＭＳ）射出ヘッドのハンダ貯蔵室内に溶融ハンダを供給するステップと、
前記ハンダ貯蔵室内の溶融ハンダに圧力を加えるステップと、
表面に複数個のハンダ保持用窪み及び該ハンダ保持用窪み相互間を接続する複数個の通気用溝が設けられているハンダ・モールドの前記表面に近接して前記ＩＭＳヘッドを位置づけ、該ＩＭＳヘッドから溶融ハンダが排出されるにつれて、走査方向と逆の方向に沿って前記ハンダ・モールドを移動させることにより、前記ハンダ貯蔵室から前記ハンダ・モールドの前記複数個のハンダ保持用窪み内に前記溶融ハンダを射出するステップとを含み、
前記射出される溶融ハンダにより前記ハンダ保持用窪みから追い出される空気が、前記ハンダ保持用窪み相互間を接続する前記通気用溝を介して放出される、前記ハンダ・モールドに前記溶融ハンダを供給する方法。
【請求項３５】
前記複数個の通気用溝が、前記複数個のハンダ保持用窪みを走査方向に沿って接続する、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記複数個の通気用溝が、前記走査方向から所定の鋭角度だけ離れた方向に沿って前記ハンダ保持用窪みを接続する、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記複数個のハンダ保持窪みの間に形成されている前記複数個の通気用溝が、前記ハンダ・モールドの表面に設けられている複数個の粗面状または波形状凹凸である、請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記複数個のハンダ保持用窪み及び前記複数個の通気用溝が、フォトリソグラフィック・プロセスにより画定されるパターンで前記ハンダ・モールドの基板にエッチングされる、請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
前記複数個の通気用溝が、レーザ・アブレーションにより形成される、請求項３４に記載の方法。
【請求項４０】
前記複数個の通気用溝が、前記ハンダ・モールドの基板の上面を研磨シートで擦ることにより形成される、請求項３４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｃ４（controlled collapse chip connection）ハンダ（ソルダ）モールドに関し、更に具体的にいうならば、通気用溝を有するＣ４ハンダ・モールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路（ＩＣ）は、小型の半導体チップ又はダイに組み込まれる小型化された電子回路である。一般的にＩＣは、有機材料又はセラミック材料で作られそして多層配線層を含む配線基板上にパッケージ又は装着される。例えば、ＩＣの電気的リードを配線基板の対応するリードに接続するために極細のワイヤが形成されるワイヤ・ボンディング・プロセスにより、ＩＣ及び第１レベルのパッケージ基板の間の電気的接続がなされる。
【０００３】
ワイヤ・ボンディングに関連して幾つかの不利点が生じ、例えば、ボンディング・ワイヤが互いに接触しないように、ＩＣの電気的リードは、ＩＣの外側のエッジに限定されなければならない。ワイヤ・ボンディングに対する１つの代替手段は、エリア・アレイとして増大した数の電気的接続を与えるフリップ・チップ・ハンダ・バンプ相互接続である。
【０００４】
フリップ・チップ相互接続においては、電気的コンタクトがＩＣの上面全体に亘って設けられ、そしてハンダ・バンプのパターンが電気的コンタクトを覆って設けられる。マウントするときは、ＩＣの上面のハンダ・バンプが配線基板の電気的コンタクトに対面するように、ＩＣがひっくり返される。次いで、Ｃ４（controlled collapse chip connection）プロセスが行われ、ハンダをリフローしそしてＩＣと基板との間に最終的な電気的接続を設立する。従って、フリップ・チップ相互接続は、一般的にＣ４として知られている。
【０００５】
個々のチップにダイシングする前に、ハンダ・バンプをウエハの上面に設ける際に、十分な注意が払われてきた。Ｃ４ハンダ・バンプを設ける１つの方法によると、ＩＣの表面上にハンダ・バンプを所望のパターンで形成するために、ハンダ及びボール制限金属（ＢＬＭ）の両方が、マスクの開口を介して蒸着される。ハンダ・バンプを設ける他の方法によると、ハンダ・バンプは、フォトリソグラフィック・プロセスによって限定された領域内に電気メッキされることができる。他の方法によると、ハンダ・バンプは、スクリーン印刷又はスクリーニングと呼ばれるプロセスによりウエハ上に設けられることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のいずれの方法も利点及び不利点があり、射出成形ハンダ（ＩＭＳ）と呼ばれる他の方法が特に関心を持たれている。
【０００７】
ＩＭＳにおいては、ハンダ・モールドを形成するために、モールド基板の表面に窪みのパターンが形成される。次いで或る量の溶融ハンダが、ハンダ・モールドの各窪み内に射出される。各窪み内にハンダがつめこまれた後に、モールド内のハンダのパターンがウエハのチップの電気的コンタクトにそれぞれ対面するように、ハンダ・モールドがウエハに対して位置合わせされ、そして接合される。次いで、このように接合されたアセンブリが加熱されることにより、ハンダ・バンプをリフローしそしてこれらを個々のダイに接合する。
【０００８】
米国特許第５，２４４，１４３号、米国特許第６，１０５，８５２号、米国特許第６，３９０，４３９号、米国特許第６，０５６，１９１号及び米国特許第６，８３２，７４７号は、ハンダ・モールドに溶融ハンダを射出するＩＭＳ方法に関するものであり、参照のために本明細書に組み入れる。
【０００９】
図１は、ＩＭＳを行うための装置を示す概略図である。ハンダ・モールドは、モールド基板１３及びこれの上面に形成された複数個の窪み１４を含む。ハンダは、ＩＭＳヘッド１１を使用して各窪み１４内に射出されることができ、そしてこのＩＭＳヘッド１１は、正圧力を使用してハンダ貯蔵室１２から窪み１４内へ或る所望の量にハンダ１５を射出する。正圧力は、圧力供給口１７を介して、例えば窒素のような圧力をかけられた気体を導入することによりＩＭＳヘッド１１内に供給されることができる。ＩＭＳヘッド１１は、ウエハの幅全体を覆うような十分な幅を有し、そしてハンダは、ハンダ・モールドの幅に亘って延びる長いスロットを介して均等に射出されることができる。ＩＭＳヘッド１１は、例えばＩＭＳヘッド１１を静止させたままハンダ・モールド基板１３を移動させることによりウエハの長さに亘って走査することができる。このような場合、ハンダ・モールドは、走査方向と逆の方向に移動される。ＩＭＳヘッド１１は、ハンダ、シール１６を含むことができ、そしてこのハンダ・シール１６は、これが取り囲む領域を越えてハンダが漏れることを防止する。このハンダ・シール１６は、Ｏリング又は可撓性のガスケットのような他の形のものでもよい。又、ハンダ・シールは、ハンダが窪み１４相互間のハンダ・モールドの表面上に残らないようにするために、ウエハが走査されるにつれて過剰のハンダを押し出す。
【００１０】
ハンダの射出は、真空中で行われることができるが、空気の雰囲気中で射出を行うほうがより単純で且つ簡単である。従って、ハンダが各窪み内に射出されるにつれて、窪み内の空気が追い出されてハンダ・シールを介して逃げようとし、これがないと、窪みを完全にハンダで満たすことが妨げられる。従って、ハンダ・シール１６は、溶融ハンダの漏れを防げるに十分な気密さ、しかも射出されるハンダにより追い出される空気の逃げを妨げないような気密さを有する。
【００１１】
代替的に、ＩＭＳヘッドは、追い出される空気を除去することができる。参照として本明細書に組み込む米国特許第６、２３１、３３３号において、ＩＭＳヘッドは、ハンダの射出の前に、窪み内を排気するのに使用される真空スロットを含む。
【特許文献１】米国特許第５，２４４，１４３号
【特許文献２】米国特許第６，１０５，８５２号
【特許文献３】米国特許第６，３９０，４３９号
【特許文献４】米国特許第６，０５６，１９１号
【特許文献５】米国特許第６，８３２，７４７号
【特許文献６】米国特許第６、２３１、３３３号
【非特許文献１】Ｐ．Ａ．Ｇｒｕｂｅｒ等による、名称が“Ｌｏｗ−Ｃｏｓｔ  Ｗａｆｅｒ  Ｂｕｍｐｉｎｇ”であるＩＢＭ  Ｊ．Ｒｅｓ．＆  Ｄｅｖ．第４９巻、第４／５号、２００５年７月／８月
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ウエハにハンダを転写する即ち移すためのハンダ・モールドは、基板、ハンダを保持するための複数個のハンダ保持用窪み（空洞）、及び複数個のハンダ保持用窪み相互間に形成された複数個の通気用溝を含む。
【００１３】
ハンダを転写するためのハンダ・モールドは、基板と、ハンダを保持するための複数個のハンダ保持用窪みと、ハンダ保持用窪み相互間を接続する通気用溝のパターンを含む。
【００１４】
ハンダ・モールドは、ハンダを保持する複数個のハンダ保持用窪み、及び走査方向又は走査方向に対して鋭角な方向に延び、複数個のハンダ保持用窪み相互間に形成された複数個の通気用溝を含む。
【００１５】
ハンダをウエハに転写するためのハンダ・モールドを形成する方法は、複数個のハンダ保持用窪みを基板にエッチングするステップを含む。複数個の通気用溝は、複数個のハンダ保持用窪みを接続するように基板にエッチングされる。
【００１６】
ハンダをウエハに設ける方法は、ハンダ・モールドの複数個のハンダ保持用窪み内にハンダを射出するステップを含む。ハンダ・モールドは、複数個のハンダ保持用窪み相互間に形成された通気用溝を複数個有する。ハンダは、ハンダ・モールドを横切る走査方向に沿って射出成形ハンダ（ＩＭＳ）射出ヘッドを走査（移動）させることにより射出される。射出されたハンダを保持するハンダ・モールドは、ウエハに位置合わせされる。ハンダ・モールドのハンダ保持用窪みに射出されたハンダは、ウエハに移される。
【００１７】
ハンダをハンダ・モールドに設ける方法は、射出成形ハンダ（ＩＭＳ）射出ヘッドのハンダ貯蔵室に溶融されたハンダを供給するステップを含む。ハンダ貯蔵室に不活性ガス圧力が与えられる。溶融されたハンダは、ＩＭＳ射出ヘッドの下側でハンダ・モールドを、ハンダがＩＭＳ射出ヘッドから射出されるにつれて、走査方向に反対な方向に移動させることにより、ハンダ貯蔵室からハンダ・モールドの複数個のハンダ保持用窪み内に射出される。溶融ハンダによりハンダ保持用窪みから追い出される空気は、ハンダ保持窪み相互間を接続する複数個の通気用溝を介して外部雰囲気へ逃げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図に示されている本発明の例示的な実施例の説明においては、説明を明確化するための特殊な技術用語が使用されている。しかしながら、本発明は、以下において選択した特殊な用語に限定されるのではなく、そしてこのような用語により表されるそれぞれの要素は、これらと同様に動作する技術的に等価な全ての要素を含むことが理解されるべきである。
【００１９】
射出成形ハンダ（ＩＭＳ）プロセスは、Ｃ４ニュー・プロセス（Ｃ４ＮＰ）として参照されることができる。本発明の例示的な実施例は、Ｃ４ＮＰの間に溶融ハンダにより追い出される空気を逃がすための通気構造を含むハンダ・モールドを提供する。本発明は、図１に示すモールド基板１３の改良に係わるものであり、図１のＩＭＳヘッド１１を使用する。
【００２０】
図２は、ＩＭＳプロセスを行うための方法を示すフロー・チャートである。最初に、ハンダ・モールドが形成されることができる（ステップＳ２０）。このハンダ・モールドは、モールド基板に１つ以上のハンダ保持用窪みを設けることにより形成されることができる。モールド基板は、任意の堅い材料で作られることができるが、ウエハの熱膨張係数（ＣＴＥ）とほぼ一致する熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する材料が特に望ましい。例えば、ウエハがシリコンで形成される場合には、硼珪酸ガラスで作られたモールド基板を使用することができる。
【００２１】
モールド基板が形成された後、モールド基板は、十分に洗浄されることができる（ステップＳ２１）。次いで、洗浄されたモールド基板に対して、ハンダ保持用窪み内に溶融ハンダを充填するためのハンダ射出ステップが行われる（ステップＳ２２）。ガラス製の透明基板を使用することにより、ハンダ保持用窪みが溶融ハンダで適切に充填され終えたかを検証するための光学的検査を使用することができる。
【００２２】
次に、ハンダ・モールドが、ウエハに位置合わせされることができる（ステップＳ２３）。ハンダ・モールドのウエハに対するこの位置あわせは、ハンダ・モールドのハンダで充填されたハンダ保持用窪みのそれぞれを、これに対応するダイの電気的コンタクトに位置合わせすることにより行われることができる。透明なガラス製のモールド基板を使用することにより、この位置合わせステップを簡単に且つ確実に行うことができる。ハンダ・モールドが、ウエハの熱膨張係数（ＣＴＥ）と同様なＣＴＥを有する材料で形成される場合には、位置合わせは、低温で行われることができ、その理由は、ハンダ・モールド及びウエハが高温に加熱されても、正確な位置合わせが失われないからである。ウエハ及びハンダ・モールドは、ハンダがリフローしてウエハ側に移される温度までこれらが加熱される間、互いに接触した又は近接した状態に維持されることができる（ステップＳ２４）。ウエハ側に移されたハンダは、ウエハ上のハンダ・バンプとなる。
【００２３】
ウエハから切り出されたチップ又はダイは、ダイのハンダ・バンプを、例えば第１レベル・パッケージのような配線基板の電気的コンタクトに位置合わせして、ハンダ・バンプをリフローするように加熱することにより、この配線基板に装着即ちマウントされることができる。従って、永久的な電気的接続が、ダイの電気的コンタクトとパッケージ基板との間に確立されることができる。次いで、パッケージされたチップは、ソケットにより印刷回路板に電気的に相互接続されることができ、又は低温のハンダ・リフローを伴うハンダ・ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）を使用して取り付けられることができる。
【００２４】
上述のように、ハンダ射出を行う場合には、ハンダ・モールドのハンダ保持用窪みから追い出される空気が逃げることができそしてハンダ保持用窪み内に留まらず、これによりハンダだけで完全に充填された状態を確実に生じるように注意がなされねばならない。本発明の例示的な実施例は、ハンダ・モールドのハンダ保持用窪みから追い出された空気を消散させるための１組の通気用溝を含むハンダ・モールドを提供する。通気用溝は、１つのハンダ保持用窪みから追い出された空気がこの通気用溝を介して移動することができ、そしてＩＭＳヘッドのハンダ・シール１６を越えた場所において外部雰囲気に消散することができるように、２つ以上のハンダ保持用窪みを相互接続する。従って、通気用溝は、走査方向と同じ軸に沿ってハンダ保持用窪みを相互接続することができる。更に、通気用溝の寸法は、この寸法が追い出される空気を流すように十分大きく、且つ溶融ハンダがこの通気用溝を通ってハンダ・シールを通り過ぎるのをほぼ防ぐように十分小さくなるようにされている。
【００２５】
ハンダ供給用のスロットが通気用溝の上を通過するときに、使用される通気用溝の寸法に依存して、或る量のハンダが通気用溝内に集められることが起こりうる。しかしながら、通気用溝内にある或る量のハンダは、問題を生じない。ハンダ・モールドからウエハにハンダを転写する前のリフローの間、通気用溝内に存在するハンダは、これが溶融し始めるときに表面張力に基づいてハンダ保持用窪み内に引き込まれることができる。ハンダ保持用窪み内に引き込まれなかったハンダも又問題を生じない。その理由は、このようなハンダがハンダ・バンプの最上面により規定される平面よりも下となり、そして、このハンダが付着するウエハ表面にはパッドが存在しないからである。
【００２６】
チャネルのパターニング：
本発明の例示的な実施例は、ハンダ保持用窪み相互間を接続し、そして射出されるハンダにより追い出される空気を消散させるための通気用溝のパターンを与える。ＩＭＳヘッドがハンダ・モールドに対して走査方向に移動し、そしてＩＭＳヘッドがウエハの全幅を覆うに十分なほど広いので、複数個の通気用溝は走査方向に沿った複数個のハンダ保持用窪みを相互接続し、その結果、追い出された空気は、ハンダ・シールの下側で通気用溝内を移動し、そしてＩＭＳヘッドにより覆われていない場所またはＩＭＳヘッドのハンダ・シール外の領域あるいはその両方において外部雰囲気中に消散することができる。
【００２７】
図３の（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の例示的な実施例に従う通気用溝のパターンを示す図である。図３の（Ａ）は平面図であり、そして図３の（Ｂ）は側面図である。ハンダ・モールドは、基板３１及びこれに形成された１組のハンダ保持用窪み３２を含む。通気用溝３３は、少なくとも１つの方向においてハンダ保持用窪み３２を相互接続することができる。図示のように、通気用溝３３は、走査方向において複数個のハンダ保持用窪み３２を相互接続することができる。図示のように通気用溝３３は、互いに平行に配置され、そして走査方向に対して平行に配置されているが、他の構成が可能である。
【００２８】
例えば、図４は、本発明の他の例示的な実施例に従う通気用溝のパターンを示す図である。ここで、ハンダ・モールドは、基板４１及びこれに形成された１組のハンダ保持用窪み４２を含む。通気用溝４３は、複数個のハンダ保持用窪み４２を相互接続する。ハンダ保持用窪み相互間を接続する複数組の通気用溝４３を設けることができ、即ち、第１方向に沿って前記複数個のハンダ保持用窪みを接続する第１組の通気用溝と、第１方向と異なる第２方向に沿って複数個のハンダ保持用窪みを接続する第２組の通気用溝とを含み、そして図示のように、各ハンダ保持用窪み（基板の外側エッジにある窪みを除く）は、これに近接する４つからなる１組のハンダ保持用窪みに通気用溝により相互接続されることができる。この構成は、各ハンダ保持用窪みが通気用溝により２つからなる１組の近接するハンダ保持用窪みに相互接続されている図３の（Ａ）及び（Ｂ）の例示的実施例とは異なっている。このような付加的な通気用溝の使用は、排気の間の追い出された空気の流動抵抗を減少し、そして余裕度を与える。図４に示すように、通気用溝は走査方向から４５度傾けられており、そして１つの通気用溝は他の通気用溝に対して垂直に配置されている。
【００２９】
図４に示す例示的な実施例において、直交方向に延びるベクトル成分が含まれてはいるが、ハンダ保持用窪みの配向を表すベクトル成分は走査方向に延びているので、これらのハンダ保持用窪みは、走査方向において相互接続されているといえる。かくして、もしも走査方向がＸ方向であると考えるならば、通気用溝はｘ方向に沿って設けられることができ、又は通気用溝はｘ方向の成分及びｙ方向の成分を有する方向に設けられることができ、あるいはその両方である。
【００３０】
従って、通気用溝は、走査方向において又はこの走査方向に対して鋭角度だけ傾いた方向において、複数個のハンダ保持用窪みを相互接続することができる。又、通気用溝は、複数の方向に沿って設けられることができる。
【００３１】
図５は、本発明の例示的実施例に従う、複数個のハンダ保持用窪みを相互接続する通気用溝のパターンを示す図である。ここでは、図３及び図４の通気用溝の代わりに使用される、又は、これらの通気用溝と組み合わせられて使用されるハンダ・モールド基板５１の上面５３の形状を示す。即ち、ハンダ・モールド基板５１の上面５３の形状は、少なくとも走査方向に沿った方向成分を有する１次元的に設けられた粗面状又は波形状の凹凸、即ち、１次元方向である走査方向に沿って交互に凹凸が繰り返される形状であり、又はｘ成分及びｙ成分を有する種々な方向に沿って凹凸が繰り返される形状である。従って、上面５３の凹凸は、ＩＭＳヘッドのハンダ・シールがハンダ・モールドに対して気密的に接触することを防止し、そして追い出された空気が消散できるようにする。
【００３２】
溝の寸法：
上述のように、通気用溝の寸法は、空気が通気用溝を通れる寸法にされており、且つ通気用溝の寸法は、溶融ハンダがハンダ・シールの下側で通気用溝内を流れることを防止する寸法にされている。溶融ハンダの粘度及び表面張力は、通気用溝の寸法が十分に小さい限り、溶融ハンダがハンダ・シールの下側で通気用溝を通って漏れることを防止する。
【００３３】
図１に示すように、ＩＭＳヘッド及びハンダ・モールドの間のシーリング力（密封力）を増大するように、下方に向かう力がＩＭＳヘッドに加えられることができる。更に上述のように、ＩＭＳヘッド内のハンダ貯蔵室内は、例えばこの貯蔵室に圧力をかけられた窒素を導入することにより正の圧力に保たれることができる。使用される下方に向かう力、特定な成分の混合物である溶融ハンダに加えられる正の圧力の大きさ、ハンダ・シールの柔軟性及びこの溶融ハンダの粘度の全てが、通気用溝の寸法を決める要因である。
【００３４】
図６は、半径Ｒの円形の開口を有する通気用溝（６０）、断面が４Ｒ×２Ｒである矩形上の開口（６１）、及び比較的幅が大きくそして高さが２Ｒである断面の溝（６２）の寸法の関数としての、表面張力に基づく圧力のプロットを示す。これらのプロットは、次式に基づく。
ΔＰ＝（σ×２×ｃｏｓΘ）／Ｋ                  （１）
ここで、ΔＰは表面張力からの液体−気体界面における圧力の差であり、σは表面張力であり０．４６４Ｎ／ｍと仮定し、Θは接触角度であり４５度と仮定し、そしてＫは円形開口及び矩形状開口に対する半径であり、ここで、
２／Ｋ＝１／Ｒ１＋１／Ｒ２                      （２）
ここで、２Ｒ１は矩形状開口又は溝の幅であり、２Ｒ２は高さである。接触角度は、加えられる力の方向を決定する。もしもハンダが濡れた状態（ｗｅｔ）ならば  （Θ＞９０°）、これは通気用溝内に引き込まれる。もしもハンダが濡れた状態にない（ｄｅｗｅｔ）ならば（Θ＜９０°）、これが表面張力に起因する圧力に打ち勝たない限り通気用溝内に流れ込むことが防止される。溶融ハンダは、ハンダ・シールに用いられているガラス又はポリマーを濡らさないことに注目されたい。前記米国特許第６，２３１，３３３号において説明されているように、真空ＩＭＳを用いた実験では、圧力差が１６×６８９４＝１１０３０４Ｎ／ｍ２（１６ｐｓｉ）である場合、リンク手段が約２．５ミクロン×４ｃｍの窪み又は溝であるとき、ハンダは漏れず、５ミクロンの高さの溝のパフォーマンスは限界であり、そして５ミクロンよりも大きな溝ではハンダ・シールを越えてハンダが漏れた。図６のプロットから、５ミクロンの高さの溝（Ｒ＝２．５ミクロン）では、ハンダの漏れを生じるためには約１９×６８９４＝１３０９８６Ｎ／ｍ２（１９ｐｓｉ）の圧力差が要求されるように見える。真空が使用されない場合には、ハンダ及び充填ヘッドのハンダ・シールを越える領域の間の圧力差は低い。又、図６から、幅対深さの比が２：１である溝は、同じ深さで且つ幅が更に広い溝よりもハンダの流れに対して耐えることが明らかである。深さの約２倍の幅を有する溝は、例えばガラスのモールド基板にハンダ保持用窪みを形成するのに使用されるプロセスである、ガラスの等方性エッチングにより形成される結果的な溝に近づくものとして考えられる。
【００３５】
上述のように図６においては、ハンダは、表面張力が０．４６４Ｎ／ｍでありＳｎ：Ｐｂ比が６０：４０であるＳｎ−Ｐｂ混合物であり、そして４５度の接触角度が使用された。これらの仮定のもとでは、スライドして移動中のハンダ・シールを境とする圧力差は７×６８９４＝４８２５８Ｎ／ｍ２（７ｐｓｉ）であり、通気用溝の深さの２倍だけ広い深さは、ハンダ・シールの下側のハンダの漏れを防ぐために約２０ミクロンよりも浅くなければならない。もしも圧力差が５×６８９４＝３４４７０Ｎ／ｍ２（５ｐｓｉ）に減少されると、深さは、ハンダの漏れを防ぐために約３０ミクロンより浅くなければならない。移動中のハンダ・シールを境とする圧力差に対しては、周囲雰囲気の圧力よりも高い窒素の圧力及び充填ヘッド内の液状ハンダの高さの両方が寄与する。
【００３６】
例えば、通気用溝は、約１ミクロン乃至５０ミクロンの範囲内の深さを有することができ、約３０ミクロンより浅い深さを有することが好ましく、そして、約１ミクロン乃至１００ミクロンのレンジの幅を有することができ、約６０ミクロンよりも狭い幅を有することが好ましい。図６から判るように、１０ミクロンの深さ及び約２０ミクロンの幅を有する通気用溝は、約１４×６８９４＝９６５１６Ｎ／ｍ２（１４ｐｓｉ）に対応する、ハンダの流れに対する抵抗を有する。
【００３７】
通気用溝の形成：
図３の（Ａ）及び（Ｂ）並びに図４を参照して説明した通気用溝は、エッチング・プロセスにより形成されることができる。このエッチング・プロセスは、ハンダ保持用窪みを形成するのに使用されるプロセスと同じか若しくは同様である。
【００３８】
ガラス基板に窪みをエッチングすることによりハンダ・モールドを形成する方法の例は、Ｐ．Ａ．Ｇｒｕｂｅｒ等による、名称が“Ｌｏｗ−Ｃｏｓｔ  Ｗａｆｅｒ  Ｂｕｍｐｉｎｇ”であるＩＢＭ  Ｊ．Ｒｅｓ．＆  Ｄｅｖ．第４９巻、第４／５号、２００５年７月／８月と、米国特許第６，１０５，８５２号に記載されている。これらの文献に示されているように、窪みは、希釈されたフッ化水素（ＨＦ）または他の等方性エッチング剤を使用してガラス基板に形成されることができる。例えば、クロム層の上に銅層を設けたＨＦによりエッチングされない２層をパターン化するためにフォトレジストを介してこれらをエッチングすることができ、そして、これらの２層は、ガラスのエッチングの間マスクとして働き、この後に除去されることができる。
【００３９】
上述のプロセスと同じか同様なプロセスが通気用溝を形成するために使用されることができる。今日のフォトリソグラフィ装置では、幅が２ミクロン以下の窪み、溝、他の構造を形成するために使用される装置が容易に達成されることができる。エッチングされるガラスの深さは、エッチング時間及びエッチング材の濃度により調整されることができる。従って、エッチングの深さは、５ミクロン乃至１０ミクロン若しくはこれよりも浅い。例えば、もしもガラス・エッチングの間に使用されるエッチング材に耐える層（耐エッチング層）に設けられた開口が、エッチングの深さよりも小さいならば、形成される溝は、このエッチングが等方性の性質であることに基づいて、深さの約２倍の幅を有することができる。溝のコーナは、例えばエッチング深さにほぼ等しい半径を有し、そして、平坦な底領域は、耐エッチング層の開口にほぼ等しい。更にエッチングを行うと、幅及び深さが増大し、そして断面はほぼ半円になる。
【００４０】
通気用溝は、ハンダ保持用窪みと同時に形成されることができ、これにより余分なステップをなくすることができる。これの代わりに、通気用溝は、ハンダ保持用窪みの形成に使用するプロセスと同じか又は異なるプロセスを使用してハンダ保持用窪みとは別に形成されることができる。
【００４１】
これの代わりに、通気用溝は、直接的レーザ・エッチング技法により、又は他の周知のエッチング技術により形成されることができる。例えば、通気用溝は、レーザ・アブレーションにより、例えば、レーザ・ビームをモールド基板上を横切って走査させることにより形成されることができる。例えば、２６６ｎｍのフェムト秒レーザが、１０ミクロン（１／ｅ）スポット直径に焦点合わせされることができる。従って、５ミクロンの幅及び５ミクロンの深さを有する通気用溝が、電力及び走査速度を制御することにより生成されることができる。
【００４２】
通気用溝が、図５を参照して説明したように、ハンダ・モールド基板の粗面化された表面又は波状にされた表面の形をとる例示的な実施例は、例えばアブレーションにより生成されることができる。例えば粗面化された表面又は波形の表面を生成するために、少なくとも部分的に走査方向に沿って１次元的に設けられ、又は種々な方向に沿って設けられて粗い凹凸が使用されることができる。例えば、モールド基板の表面は、ＳｉＣで覆われた研磨シートでほぼ走査方向に沿って１次元的にこすられることができる。研磨の寸法は、適切な寸法の凹凸及び荒さ、例えば図６に示すように１ミクロン乃至２５ミクロンの範囲内の半径を有するハンダ保持用溝を形成するように選択されることができる。
【００４３】
例えば２５００番のＳｉＣ研磨シートが、約１ミクロン乃至２ミクロンの深さの溝を実現するために使用されることができ、そして１２００番のＳｉＣ研磨シートが、約３ミクロン乃至６ミクロンの深さの溝を実現するために使用されることができる。
【００４４】
上述の特定な例示的実施例は、説明の便宜のためのものであり、そして、本発明の精神及び請求の範囲に記載した範囲から逸脱することなくこれ他の実施例をすることが可能であることが明らかである。例えば、上述の種々な実施例の構成要素または構造物あるいはその両方は、本発明の精神の範囲内で互いに組み合わせられることができ、または１つの実施例の構成要素を他の実施例の構成要素に取り替えることができることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】ＩＭＳを行う装置を示す図である。
【図２】ＩＭＳプロセスを行う方法を示す図である。
【図３】本発明の例示的な実施例に従う通気用溝のパターンを示す図である。
【図４】本発明の例示的な実施例に従う通気用溝のパターンを示す図である。
【図５】本発明の例示的な実施例に従う通気用溝のパターンを示す図である。
【図６】本発明の例示的な実施例に従う通気用溝の寸法の関数としての表面張力に基づく圧力のプロットを示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１１  ＩＭＳヘッド
１２  ハンダ貯蔵室
１３  モールド基板
１４  ハンダ保持用窪み
１５  ハンダ
１６  ハンダ・シールド
１７  圧力供給口
３１，４１，５１  ハンダ・モールド基板
３２，４２，５２  ハンダ保持用窪み
３３，４３  通気用溝
５３  上面
【図１】
2009044150.tif 000003
【図２】
2009044150.tif 000004
【図３】
2009044150.tif 000005
【図４】
2009044150.tif 000006
【図５】
2009044150.tif 000007
【図６】
2009044150.tif 000008