DE3851767T2

DE3851767T2 - Verfahren zum Sintern, Verfahren zur Schmelzschweissung, Höckerherstellung und Fühler.

Info

Publication number: DE3851767T2
Application number: DE3851767T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Araya; Mitsuaki Haneda; Susumu Hioki; Ryoji Okada
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-03-20
Filing date: 1988-03-16
Publication date: 1995-02-16
Anticipated expiration: 2008-03-17
Also published as: EP0283003B1; DE3851767D1; EP0283003A2; JPS63230802A; EP0283003A3; JPH0730362B2; US4855102A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Sintern feiner Teilchen aus wenigstens einem Metall oder einer Mischung aus feinen Teilchen von wenigstens einem Metall und wenigstens einem Nichtmetall zu einem Sinterteil durch Bestrahlung mit Energie, insbesondere Laserenergie.
Während des Fertigungsprozesses elektronischer Bauteile werden verschiedene metallische und nichtmetallische Filme ausgebildet. Diese Filme werden hauptsächlich durch Vakuumabscheidung, Sprühen, chemische Dampfabscheidung (CVD) und dergleichen ausgebildet, wobei Plattieren und Siebdrucken abhängig von den Herstellungsbedingungen ebenfalls verwendet werden.
Bei dem Fertigungsprozeß elektronischer Bauteile kommt es häufig vor, daß die Temperatur eines Substrats, auf der ein Film ausgebildet werden soll, nicht erhöht werden kann, der Film jedoch, der eine Dicke von mehreren Mikron bis einem Dutzend Mikron hat, zu einer vorgegebenen Form bearbeitet oder geätzt werden muß. In solchen Fällen werden die Vakuumabscheidung und das Sprühen nicht benutzt, da ein langer Zeitraum zur Bildung des Films erforderlich ist, und für das Ätzen unnötiger Abschnitte ebenfalls ein ausgedehnter Zeitraum benötigt wird, wenn die Filmdicke zunimmt und die Genauigkeit abnimmt. Die Vakuumabscheidung wird insbesondere nicht verwendet, da das Substrat durch Strahlung von einer Vakuumabscheidequelle erhitzt wird. Das Siebdrucken wird ebenfalls nicht verwendet, weil das Substrat als Ganzes erhitzt werden muß, um eine aufgedruckte Paste zu brennen.
Unter den oben beschriebenen Bedingungen wird deshalb das Plattieren verwendet. Obwohl durch Plattieren ein Film ohne Erhitzung des Substrats ausgebildet werden kann, ergeben sich doch Probleme dadurch, daß das Substrat in eine Plattierungslösung eingetaucht werden muß und für das Plattieren ein langer Zeitraum benötigt wird, wobei die Verfahrensschritte, wie ein Elektrodenbildungsschritt, ein Photoresistschritt und dergleichen, als Ganzes kompliziert werden, die Filmdicke wahrscheinlich nicht gleichförmig ist und die Ausbeute niedrig bleibt. Obwohl diese Probleme in einer Steigerung der Produktionskosten resultieren, wird gegenwärtig unter der oben erwähnten Bedingung das Plattieren eingesetzt.
Im Falle des Plattierens ist eine Produktion mit hohen Kosten unvermeidbar, da seine Verfahrensschritte kompliziert sind und seine Ausbeute niedrig bleibt. Vor allem dadurch, daß das Plattieren ein nasser Prozeß ist, hat er verschiedene Nachteile gegenüber anderen Verfahrensschritten.
Gemäß der JP-A-57 160 975 werden Teilchen aus Metallen, aus Metalloiden, aus Halbleitermaterialien, aus Glas, aus Harz, einschließlich organischer Lösungsmittel, oder Mischungen dieser Substanzen, gesintert, wobei das Erhitzen durch Bestrahlung mit einer Laseroptik erfolgt. Bei einem Beispiel wird eine Mischung aus Vanadiumoxyd (VO&sub2;), das eine mittlere Teilchengröße von 2 um hat, und Glaspulver in einem Gewichtsverhältnis von 2 : 1 mit Zusatz eines Bindemittels ausgeformt und getrocknet. Sie wird mit einem Rubinlaser bestrahlt, der eine Wellenlänge von 0,694 um hat. Der Körper wird mit einer Strahlungsenergiedichte von 5 J/cm² ausreichend gesintert. Das Sintern geht schnell vor sich und wird abgeschlossen, ohne daß sich große Änderungen der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Materials ergeben. Das Sintern kann lokal auf die gewünschte Tiefe und unabhängig von der Natur der Atmosphäre ausgeführt werden. Dieses bekannte Verfahren kann beispielsweise nicht für die Fertigung von elektronischen Bauteilen angewendet werden.
Als Bezug bezüglich der Laserstrahlungstechnik, die bei der vorliegenden Erfindung benutzt wird, ist die US-A-612 208 zu erwähnen.
Die EP-0 168 605 beschreibt ein Verfahren zum Aufbringen eines Lots zur Bildung einer permanenten mechanischen und elektrischen Bindung zwischen zwei Leitern auf einer gedruckten Schaltungsplatte durch Rückstromlötung. Während dieses Prozesses werden einzelne Lötpolster an den gewünschten Stellen durch Verwendung von geschmolzenem Lot gebildet, das sich dann verfestigen kann. Anschließend werden die gewünschten elektrischen Leiter in mechanischen Kontakt mit ihren eigenen Polstern gebracht und die gesamte Platte auf die gewünschte Temperatur gebracht, beispielsweise durch Laserbestrahlung. Bei diesem Verfahren ist es wesentlich, den genauen Zeitpunkt zu kennen, bei welchem ein vorgegebener Feststoff flüssig wird und umgekehrt. Dieser Übergangspunkt kann gemessen werden, wenn vor dem Schmelzen die Oberflächenreflexionen unverändert bleiben, was bedeutet, daß ein Detektorsignal konstant ist. Zu dem Zeitpunkt, zu dem der Feststoff- Flüssigkeits-Übergang an der Oberfläche eintritt, wird in dem Detektorsignal eine Diskontinuität festgestellt, die ein Anstieg oder ein Abfall der Intensität des reflektierten Lichts aufgrund einer Glanzreflexion oder einer Änderung der Oberflächenkontur sein kann. Eine kristalline Oberfläche eines Feststofflots reflektiert Strahlen, die über einen kleinen Winkel verbreitet werden, wobei einige an einem Detektor vorbeigehen. Im geschmolzenen Zustand ist die Reflexion mehr spiegelartig, so daß der Detektor mehr reflektierte Leistung empfängt.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Film oder einen linearen oder vorstehenden Film durch einen trockenen und einfachen Prozeß auszubilden, ohne eine Substrattemperatur zu erhöhen oder ohne den Film durch Schmelzen zu schweißen.
Dieses Ziel wird durch das Verfahren der gattungsgemäßen Art dadurch erreicht, daß
- als wenigstens ein Teil der Teilchen eine Komponente mit schwarzer Farbe in Form ultrafeiner Teilchen aus Metall und/oder Keramik verwendet wird, deren Teilchengröße 0,01 um bis 1 um oder weniger beträgt und deren Reflexionsfaktor unter 50% des Reflexionsfaktors als Masse liegt,
- die ultrafeinen Teilchen der Komponente in schwarzer Farbe, die den Zustand eines Energieabsorbers vor dem Sintern haben, in den Zustand eines Energiereflektors nach dem Sintern umgewandelt werden und
- die Strahlungsmenge der für das Sintern zugeführten Energie so gewählt wird, daß das Fortschreiten der Erhitzung des Sinterteils mit Abschluß des Sinterns unterbrochen oder geprüft wird.
Bevorzugt wird, daß die Oberfläche der Komponente mit schwarzer Farbe in Form der ultrafeinen Teilchen durch die aufgestrahlte Energie geschmolzen und verschweißt wird, wodurch die schwarze Komponente durch Schmelzen glasiert wird, so daß sie einen metallischen Glanz aufweist und von einem Lichtabsorber in einen Lichtreflektor umgewandelt wird.
Es ist zweckmäßig, daß die Komponente mit schwarzer Farbe oder die Mischung mit der Komponente mit schwarzer Farbe vorher auf einer Basis, insbesondere einem zu schmelzenden Teil, angeordnet und damit durch die aufgestrahlte Energie verschweißt wird.
Die Energiestrahlung kann von einem Sensor für den Energieabsorptionsfaktor oder für den Energiereflexionsfaktor oder für beide Faktoren des sinterenden und schmelzenden Metalls gesteuert werden.
Das zu sinternde oder zu schmelzende Material kann auf vorher festgelegte Abschnitte eines Substrats als eine Paste, die die Komponente mit schwarzer Farbe enthält, vorzugsweise durch Bedrucken in einem vorher festgelegten Muster, aufgebracht werden.
Es ist vorteilhaft, daß ein Film eines Materials, das einen hohen Reflexionsfaktor für die aufgestrahlte Energie hat, vorher auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet wird. Es ist auch möglich, daß zur Verbesserung der Benetzbarkeit zwischen dem die Energiebestrahlung erhaltenden Teil und dem Substrat vorher auf der Oberfläche des Substrats ein Film ausgebildet wird. Es kann zweckmäßig sein, daß wenigstens zwei Arten von metallischen Teilchen getrennt auf das Substrat oder ein im voraus präpariertes Substrat als Schicht aufgebracht werden, um einen mehrschichtigen metallischen Film aus ultrafeinen Teilchen zu bilden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird vorzugsweise zum Anschließen eines Leiterdrahts an ein Substrat in Form eines IC-Chips durch Bildung einer Erhebung verwendet.
Die Energiestrahlungsquelle ist vorzugsweise ein Laserstrahl oder ein optischer Strahl, es können jedoch auch andere elektromagnetische Wellen, wie durch eine Linse umgewandelte Sonnenstrahlen, ein Elektronenstrahl usw. bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Bevorzugt wird das monochromatische Licht eines YAG-Laserstrahls.
Wenn das metallische Pulver pulverisiert und zu ultrafeinen Teilchen zermahlen ist, nimmt der Lichtabsorptionsfaktor zu und das Sintern mit Laserbestrahlung wird einfach. Deshalb wird die Laserbestrahlungszeit merklich kürzer. Da der Vakuumabscheidungsfilm, der einen hohen Reflexionsfaktor hat, an anderen Abschnitten als dem gesinterten Abschnitt ausgebildet wird, kann ein Erhitzen des Substrats durch Laserbestrahlung besser geprüft werden. Da der metallische Film aus ultrafeinen Teilchen zu einem hohen optischen Reflektor nach dem Sintern wird, wird er nicht unnötigerweise erhitzt und unterbindet ein Erhitzen des Substrats.
Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung mit Hilfe von Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1, 7, 13, 19 und 22 sind Schnittansichten von elektronischen Bauteilen, auf denen eine Golderhebung mittels Laserbestrahlung nach dem Sinterverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet wird,
Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines Substrats gemäß dem Material der Ausführungsform von Fig. 1,
Fig. 3 ist eine Schnittansicht des Substrats von Fig. 2, auf welchem ein Goldfilm aus ultrafeinen Teilchen als Schicht aufgebracht wird,
Fig. 4 ist eine Schnittansicht einer IC-Chip-Packung, die durch die Ausführungsform von Fig. 1 erhalten wird,
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht der in Fig. 4 gezeigten Packung.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht eines Substrats gemäß des Materials der Ausführungsform von Fig. 7,
Fig. 8 ist eine teilweise perspektivische Ansicht eines elektronischen Bauteils, auf welchem eine Erhebung aus Gold mittels Laserbestrahlung durch das Sinterverfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet wird,
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht eines Substrats, auf dem eine Mikroverdrahtung nach dem Sinterverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet ist,
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht des Substrats von Fig. 9 während der Bestrahlung des Substrats mit dem Laserstrahl,
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht des Substrats mit der Verdrahtung, die nach dem in Fig. 10 gezeigten Schritt erhalten wird,
Fig. 12 ist ein Diagramm, das den Reflexionsfaktor des ultrafeinen Teilchenfilms im Vergleich mit dem einer Masse zeigt,
Fig. 14 ist eine Schnittansicht eines Verbindungsgegenstands vor seiner Schmelzverschweißung durch das Schmelzschweißverfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 15 ist eine Schnittansicht des Verbindungsgegenstands, die den Schmelzverschweißungsschritt durch Bestrahlen des Verbindungsgegenstands mit einem Laserstrahl zeigt,
Fig. 16 ist eine perspektivische Ansicht eines Sensors gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 17 ist eine Schnittansicht der in Fig. 16 gezeigten Ausführungsform,
Fig. 18 ist eine Schnittansicht eines Substrats gemäß einem Material einer weiteren Ausführungsform, die in Fig. 19 gezeigt ist,
Fig. 20 ist eine Schnittansicht nachdem die Erhebung auf dem Substrat ausgebildet ist, die in Fig. 18 gezeigt ist,
Fig. 21 ist eine Schnittansicht eines Substrats gemäß dem Material der in Fig. 22 gezeigten Ausführungsform,
Fig. 23 ist eine Schnittansicht nachdem die in Fig. 21 gezeigte Erhebung auf dem Substrat ausgebildet ist,
Fig. 24 zeigt fotografisch das Ergebnis der Oberflächenbeobachtung des Golddruckfilms, der auf die IC- Fläche vor der Laserbestrahlung gedruckt und getrocknet wurde,
Fig. 25 zeigt fotografisch das Ergebnis der Oberflächenbetrachtung des Golddruckfilms nach der Laserbestrahlung,
Fig. 26 zeigt fotografisch das Ergebnis der Betrachtung des Abschnitts des Golddruckfilms, der auf die IC-Oberfläche gedruckt und getrocknet wurde, vor der Laserbestrahlung und
Fig. 27 zeigt fotografisch das Ergebnis der Betrachtung des Abschnitts des Golddruckfilms nach der Laserbestrahlung.

(Ausführungsform 1)

Fig. 1 zeigt ein Sinterverfahren für ultrafeines Goldpulver durch Laserbestrahlung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In der Zeichnung stellt das Bezugszeichen 1 ein Siliziumsubstrat, 2 eine Aluminiumverdrahtung, 3 einen isolierenden Schutzfilm, 4 einen vakuumabgeschiedenen Film aus Gold, 5 einen Film aus ultrafeinem Goldpulver, 6 einen Laserstrahl und 7 einen Laseroszillator dar.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht des Substrats, bevor der Film aus ultrafeinem Goldpulver ausgebildet ist, und Fig. 3 ist eine Schnittansicht des Substrats, nachdem der Film 5 aus ultrafeinem Goldpulver gemäß Fig. 2 ausgebildet ist.
Gold ist ursprünglich ein hoher Lichtreflektor und reflektiert etwa 95% eines YAG-Lasers (Wellenlänge 1,06 um) und etwa 98% eines CO&sub2;-Lasers (Wellenlänge 10,6 um). Wenn es in die Form von ultrafeinen Teilchen gebracht ist, wird Gold jedoch schwarz und ein starker Lichtabsorber mit einem extrem hohen Absorptionsfaktor. Metalle werden insgesamt hohe Lichtabsorber, wenn sie in die Form von ultrafeinen Teilchen gebracht werden. Ein Teil der vorliegenden Erfindung benutzt die oben beschriebenen Eigenschaften von Metallen und sintert ultrafeines Pulver durch Laserstrahlung.
Zunächst wird ein Gold-(Au)-Dünnfilm auf einem IC-Chip, wie in Fig. 2 gezeigt, ausgebildet. Für das Filmbildungsverfahren gibt es keine Begrenzung, es können das Aufsprühen, die Vakuumabscheidung, die chemische Dampfabscheidung (CVD) oder dergleichen verwendet werden.
Als nächstes wird eine Paste, die aus ultrafeinem Pulver aus Au zubereitet wurde, aufgedruckt, wie in Fig. 3 gezeigt, in der Atmosphäre aus Inertgas, in der N&sub2;-Atmosphäre oder in der Luft auf etwa 400ºC erhitzt und dann getrocknet.
Das ultrafeine Au-Pulver, das so getrocknet wurde, wird dann einer Laserbestrahlung für einen extrem kurzen Zeitraum von höchstens wenigen Sekunden unterworfen und gesintert, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Auf diese Weise wird eine Golderhebung ausgebildet, die eine Größe von etwa 100 um mal 100 um und eine Höhe von etwa 20 um hat. Es gibt keine Einschränkung für den Laser, speziell können YAG-Laser, CO&sub2;-Laser, Glaslaser oder dergleichen verwendet werden. Im vorliegenden Fall reflektiert der Vakuumabscheidungs-Au-Film, der auf dem IC-Chip ausgebildet ist, den Laserstrahl an anderen Abschnitten als an dem ultrafeinen Au-Pulverfilm und verhindert den Temperaturanstieg des IC-Chips. Da Al eine geringe Benetzbarkeit für Au hat, kann zwischen der Al-Verdrahtung und der Golderhebung nach dem Sintern durch die Laserbestrahlung keine ausreichende Bindefestigkeit erhalten werden, wenn das ultrafeine Au-Pulver direkt auf die Al-Verdrahtung geschichtet wird. Wenn jedoch der Vakuumabscheidungs-Au- Film vorher ausgebildet wird, können die Au-Erhebung und die Al-Verdrahtung in ausreichendem Maße verbunden werden. Deshalb kann der Vakuumabscheidungsfilm durch das Material ausgebildet werden, das die Bindefestigkeit zwischen der Au-Erhebung und der Al-Verdrahtung neben dem Au-Vakuumsabscheidungsfilm, beispielsweise Pd, bereitstellt.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Au-Erhebung auszubilden, während der IC-Chip auf einer niedrigen Temperatur gehalten wird, da der Laserstrahlabschnitt extrem klein ist, da die Laserbestrahlungszeit extrem kurz ist, da der Au-Vakuumsabscheidungsfilm auf dem IC-Chip den Laserstrahl an anderen Abschnitten als an dem Film aus ultrafeinem Au- Pulver reflektiert und da der metallische Film aus ultrafeinem Pulver ein hoher Lichtreflektor nach dem Sintern wird und seine Energieabsorption nach dem Sintern abfällt.
Gemäß dieser Ausführungsform kann die Au-Erhebung auf dem IC-Chip mit extrem hoher Reproduzierbarkeit durch einen einfachen Trocknungsschritt ausgebildet werden.
Fig. 4 ist eine Schnittansicht der TAB-Packung, die durch die oben beschriebene Ausführungsform erhalten wird, und Fig. 5 ist eine Draufsicht davon. In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 8 den IC-Chip, 9 einen Polyimidfilm, 10 eine Kupferleitung und 11 die Au-Erhebung.
Das TAB-Packverfahren ist ein für verschiedene dünne Büroautomationsgeräte (OA), Taschenrechner und IC-Karten der neuesten Art unerläßlich, für die eine begrenzte Dünnheit von absoluter Bedeutung ist, da das TAB-Packverfahren die Dicke und Größe von IC-Vorrichtungen reduzieren und die Anzahl der Anschlüsse erhöhen kann.
Gemäß den bekannten Verfahren werden zuerst ein dünner Kupferfilm auf einem Polyimidfilm haftend befestigt und dann Kupferleitungen durch Ätzen ausgebildet. Andererseits wird ein Au-Kissen (im folgenden "Erhebung" genannt), das eine Größe von etwa 100 um mal 100 um und eine Dicke von etwa 20 bis etwa 30 um hat, durch Plattieren auf der Aluminiumverdrahtung des CI-Chips ausgebildet, der mit der Kupferleitung zu verbinden ist. Die Au- Erhebung und die Kupferleitung werden durch Bindung aneinander angeschlossen und der IC-Chip wird auf dem 35 mm dicken Polyimidfilm aufgebracht. Da der IC-Chip nicht auf eine Temperatur von höher als 450ºC erhitzt werden kann, muß die Au-Erhebung durch Plattieren ausgebildet werden, wodurch die Substrattemperatur nicht angehoben wird. Wie bereits beschrieben erfordert das Plattierverfahren jedoch insgesamt schwierige und lange Verfahrensschritte, nämlich (1) den Bildungsschritt der Plattierungselektrode, (2) den Fotoresistschritt, (3) den Plattierungsschritt, (4) den Entfernungsschritt des Fotoresists und (5) den Ätzschritt der Elektrode. Darüberhinaus ist es wahrscheinlich, daß die Höhe der Au-Erhebungen nicht gleichförmig ist, wodurch eine fehlerhafte Verbindung mit der Kupferleitung bewirkt wird und die Herstellungsausbeute demzufolge fällt.
Die Probleme des Verfahrens nach dem Stand der Technik, wie es beschrieben ist, können durch Anpassen der Ausführungsform der Erfindung gelöst werden, wie sie in Fig. 1 bis 3 gezeigt ist.

(Ausführungsform 2)

Der Ausbildungsschritt der Au-Erhebung auf dem Kupferleiter gemäß der weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand von Fig. 6 bis 8 beschrieben. In Fig. 6 und 7 stellen das Bezugszeichen 10 den Kupferleiter, 9 den Polyimidfilm, 12 einen Sn-Vakuumsabscheidungsfilm, 5 einen Film aus ultrafeinem Au-Pulver, 13 einen Kupferblock, 6 einen Laserstrahl und 7 einen Laseroszillator dar. Die Au-Erhebung muß bei einer niedrigen Temperatur ausgebildet werden, da der Polyimidfilm keine Temperatur aushalten kann, die höher als etwa 450ºC ist, genauso wie der IC-Chip.
Zunächst wird durch Vakuumabscheidung der Sn-Film auf dem Kupferleiter, wie in Fig. 6 gezeigt, ausgebildet. Es gibt speziell keine Begrenzung bezüglich des Bildungsverfahrens des Sn-Films durch Vakuumabscheidung. Der Film kann somit durch Vakuumabscheidung, Sprühen oder Plattieren aufgebracht werden.
Als nächstes wird, wie in Fig. 7 gezeigt, eine aus dem ultrafeinen Au-Pulver hergestellte Paste aufgedruckt, auf etwa 400ºC in einer Inertgasatmosphäre oder einer N&sub2;- Atmosphäre erhitzt und dann getrocknet. Als nächstes wird, wie in Fig. 7 gezeigt, der Kupferleiter durch die Kupferblöcke von oberhalb und unterhalb geklemmt und der Film aus ultrafeinem Au-Pulver durch den Laserstrahl in einer Inertgasatmosphäre, wie N&sub2; oder Ar, für einen kurzen Zeitraum gesintert, der wenige Sekunden maximal nicht übersteigt, wodurch die Au-Erhebung ausgebildet wird. In diesem Fall absorbiert der Kupferblock die Wärme aufgrund der Laserstrahlung und verhindert eine Erhitzung des Polyimidfilms. Der im Vakuum abgeschiedene Sn-Film verursacht die eutektische Reaktion mit der Au-Erhebung und erzeugt eine ausreichende Bindefestigkeit.
Zur Verhinderung einer Oxydation des Kupferleiters und des im Vakuum abgeschiedenen Sn-Films muß eine Laserbestrahlung in einer Inertgasatmosphäre von N&sub2; oder Ar durchgeführt werden.
Fig. 8 zeigt ein Beispiel einer Produktionsvorrichtung. In Fig. 8 steht das Bezugszeichen 10 für den Kupferleiter, auf welchem der Sn-Film durch Vakuumabscheidung ausgebildet wird, 9 für den Polyimidfilm, 5 für den Film aus ultrafeinem Au-Pulver, 13 für den Kupferblock, 14 für den Kupferblock, der die Form eines rechteckigen Zylinders hat, 7 für den Laseroszillator, 15 für ein Rohr und 6 für den Laserstrahl. Der Kupferleiter, auf den der Laserstrahlen muß, ist zwischen dem Kupferblock von oben und unten festgeklemmt. Innerhalb des Kupferblocks, der die Form des rechteckigen Zylinders hat, wird N&sub2; oder Ar durch das Rohr geblasen, so daß nur der Umfang des Laserstrahlabschnitts von der N&sub2;- oder Ar-Atmosphäre eingeschlossen ist. Bei diesem Verfahren kann die Au-Erhebung auf dem Kupferleiter sogar in Luft ausgebildet werden.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß dieser Ausführungsform möglich, die Au-Erhebung mit hoher Produktivität auszubilden, während der Polyimidfilm auf einer niedrigen Temperatur gehalten wird, da der Laserbestrahlungsabschnitt extrem klein ist, da die Laserbestrahlungszeit kurz ist, da die Kupferblöcke die Wärme absorbieren und da dem Reflexionsfaktor des Films aus ultrafeinem Au- Pulver zunimmt, jedoch sein Absorptionsfaktor nach dem Sintern abfällt.

(Ausführungsform 3)

Anhand von Fig. 9 bis 11 wird eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wenn die Elektroden nach Vervollständigung des IC-Chips gegenseitig verbunden werden sollen, ist es nicht effizient, die Al-Verdrahtung über die üblichen Schritte des Fotoresists, die Al-Vakuumabscheidung und die Ätzung auszubilden. Da der IC-Chip bereits fertiggestellt ist, kann die Substrattemperatur nicht mehr erhöht werden und ein Siebdruck, der sonst äußerst effizient ist, kann nicht mehr eingesetzt werden.
Fig. 9 bis 11 zeigen schematisch den Ausbildungsschritt der Au-Verdrahtung auf den IC-Chip gemäß dieser Ausführungsform. In diesen Zeichnungen bezeichnen das Bezugszeichen 8 den IC-Chip, 16 und 17 die Elektroden, die durch Au-Verdrahtung zu verbinden sind, 18 einen isolierenden Schutzfilm, 5 den Film aus ultrafeinem Au-Pulver, 6 den Laserstrahl und 7 den Laseroszillator.
Zunächst wird als Schicht der Film aus ultrafeinem Au- Pulver zwischen den zu verbindenden Elektroden aufgebracht, wie in Fig. 10 gezeigt ist. In diesem Fall kann nur der Film aus ultrafeinem Au-Pulver als Schicht oder eine Paste aufgebracht werden, die das ultrafeine Au- Pulver verwendet. Wenn der Film aus ultrafeinem Au-Pulver ausgebildet ist, wird entweder der Laserstrahl oder der IC-Chip bewegt, während der Laserstrahl so strahlt, daß die Elektroden verbunden werden und nur der Verdrahtungsabschnitt sintert, der die Elektroden verbindet. Nach der Laserbestrahlung werden die ungesinterten Abschnitte des ultrafeinen Au-Teilchenfilms durch Wasser oder ein organisches Lösungsmittel entfernt, wie es in Fig. 11 gezeigt ist.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß dieser Ausführungsform möglich, effizient die Au-Verdrahtung, die eine willkürliche Form hat, auszubilden, während die Substrattemperatur auf einem niedrigen Pegel gehalten wird, da die Laserbestrahlungszeit kurz ist und da der Film aus ultrafeinem Au-Pulver ein hoher Lichtreflektor nach dem Sintern wird und keine überschüssige Wärme absorbiert.
Wenn die Au-Verdrahtung ausgebildet ist, ist es möglich, sie effizient dadurch auszubilden, daß lediglich der Verdrahtungsabschnitt bedruckt und durch die Laserbestrahlung nach dem Trocknen auf die gleiche Weise gesintert wird, wie bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Ausbildung der Au-Erhebung.
Im Falle des Au-Dünnfilms, der durch Aufbringen eines Films aus ultrafeinen Au-Teilchen als Schicht auf das Siliziumsubstrat ausgebildet ist, auf welchem ein Au-Film durch Vakuumabscheidung ausgebildet wurde, und des anschließenden Bestrahlens mit einem Laserstrahl, um den Film in der Scheibenform mit einem Durchmesser von etwa l mm zu sintern, zeigt die Fotografie des Aussehens des Films, daß der goldene Scheibenabschnitt aus dem Au- Dünnfilm besteht, der durch die Laserbestrahlung gesintert wurde, und daß der umgebende schwarze Abschnitt aus einem Au-Film aus ultrafeinen Teilchen besteht. Der in diesem Fall verwendete Laser ist der YAG-Laser, die Bestrahlungszeit beträgt etwa eine Sekunde. Die Bindefestigkeit mit dem Substrat nach dem Sintern ist hoch und der Film schält sich auch nach einem Bandversuch nicht ab.
Obwohl die Au-Erhebung als aus der Al-Verdrahtung bei dieser Ausführungsform ausgebildet gezeigt ist, können auch anstelle von Al andere leitende Metalle verwendet werden, wie Cu, Sn, Ag, Au und dergleichen. Das Material der Erhebung kann aus solchen Metallen bestehen, die in Form der ultrafeinen Teilchen schwarz sind, jedoch nach dem Sintern reflektierend werden, wie dies außer bei Au beispielsweise bei Ag, Cu, Al und dergleichen der Fall ist.
Gemäß dem Verdrahtungsverfahren der in Fig. 9 bis 11 gezeigten Ausführungsform ist es möglich, eine Mehrschichtverdrahtung auszubilden, indem eine ähnliche Verdrahtung auf Isolierschichten wiederholt wird.
In Fig. 10 kann außerdem der Metallfilm durch Sintern eines breiteren Bereichs durch Abtasten eines Laserstrahls oder eines Chips ausgebildet werden.
Obwohl bei dieser Ausführungsform ein Laserstrahl verwendet wird, können auch andere Wärmequellen verwendet werden (Elektronenstrahl, Infrarotstrahlen, Plasma, optischer Strahl usw.), deren Energieladungsmenge sich vor und nach dem Sintern der ultrafeinen Teilchen ändert.

(Nachweis 1)

Fig. 12 zeigt die Beziehung zwischen dem Reflexionsfaktor von Licht und dem Durchmesser der ultrafeinen Teilchen, wenn die Beschichtung aus den ultrafeinen Goldteilchen in Filmform aufgebracht wird. Das Symbol stellt den Reflexionsfaktor für den Lichtstrahl mit einer Wellenlänge von 0,9 bis 1,3 um, das Symbol 0 stellt den Reflexionsfaktor für den Lichtstrahl mit einer Wellenlänge von 9 bis 11 um dar. Der Film aus ultrafeinen Goldteilchen, die einen mittleren Teilchendurchmesser von etwa 100 Å haben, absorbiert nahezu alle Lichtstrahlen, die der YAG-Laserwellenlänge (1,06 um) entsprechen. Er ist auch ein starker Absorber für Lichtstrahlen, die der CO&sub2;-Laserwellenlänge (10,6 um) entsprechen. Zum Vergleich zeigt das Diagramm auch den Reflexionsfaktor von Gold als Masse (Spiegelfläche) für Lichtstrahlen, die die gleiche Wellenlänge haben. Gold als Masse hat einen extrem hohen Reflexionsfaktor für Lichtstrahlen jeder Wellenlänge.
Diese Ausführungsform läßt den Film durch Laserstrahlung sintern, wobei die Charakteristika des oben beschriebenen Reflexionsfaktors und die Eigenschaften der Niedertemperatursinterbarkeit der metallischen ultrafeinen Teilchen genutzt werden.

(Ausführungsform 4)

Fig. 13 zeigt eine modifizierte Ausführungsform von Fig. 1. In der Zeichnung steht das Bezugszeichen 19 für ein Reflexionsmeßgerät (Sensor).
Gold ist ursprünglich ein starker Lichtreflektor. Wie in Fig. 12 gezeigt, reflektiert es etwa 95% des YAG-Lasers (Wellenlänge 1,06 um) und etwa 98% des CO&sub2;-Lasers (Wellenlänge 10,6 um). Wenn Gold in ultrafeine Teilchen umgewandelt wird, wird es jedoch ein starker Lichtabsorber. Insgesamt werden Metalle starke Lichtabsorber, wenn sie in ultrafeine Teilchen umgewandelt werden.
Der Unterschied dieser Ausführungsform gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform liegt darin, daß das Fortschreiten des Sinterns in geeigneter Weise von einem Sensor erfaßt wird, in dem die oben beschriebenen Eigenschaften genutzt werden.
So wird ein Film aus getrocknetem ultrafeinen Au-Pulver für einen extrem kurzen Zeitraum von bis zu ein paar Sekunden mit einem Laserstrahl bestrahlt, wie dies in Fig. 13 gezeigt ist, so daß der Film innerhalb eines extrem kurzen Zeitraums sintert und eine Erhebung aus Gold ausgebildet wird, die eine Form von etwa 100 um mal etwa 100 um und eine Höhe von etwa 20 um hat. Der Reflexionsfaktor des Films aus ultrafeinen Goldteilchen wird durch das Reflexionsmeßgerät zum Zeitpunkt der Laserbestrahlung gemessen. Das Fortschreiten des Sinterns des Films aus ultrafeinen Teilchen wird aus dem so gemessenen Reflexionsfaktor (Reflexionsvermögen) bestimmt und es werden die Abgabe und Bestrahlungszeit des Laserstrahls gesteuert. Die darauffolgenden Schritte entsprechen im wesentlichen denen der ersten Ausführungsform.

(Ausführungsform 5)

Eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf Fig. 14 und 15 beschrieben.
Wie in dieser Ausführungsform gezeigt ist, kann die vorliegende Erfindung auf eine Mikrobindung angewendet werden, während der Bindungsabschnitt auf einer niedrigen Temperatur neben der Ausbildung der Erhebung, der Verdrahtung und des Dickfilms gehalten wird. Unter Bezugnahme auf Fig. 14 und 15 wird ein Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf eine Mikrobindung beschrieben. In diesen Zeichnungen stehen die Bezugszeichen 20 und 21 für Gegenstände als verbindende Objekte, 22 ist ein Au- Film im Vakuum abgeschieden, 5 ist ein Film aus ultrafeinen Au-Teilchen, 6 ist ein Laserstrahl, 7 ist ein Oszillator und 19 ist ein Meßelement eines Reflexionsvermögens-Meßgeräts.
Es ist im allgemeinen äußerst schwierig, Gegenstände als zu verbindende Objekte zu verbinden, wenn sie extrem klein sind und abhängig von anderen Umständen nicht erhitzt werden können. Diese Ausführungsform ist in einem solchen Fall besonders effektiv. Zunächst wird der Au- Film durch Vakuumabscheidung auf jedem Gegenstand ausgebildet, um den Gegenstand zu schützen und seine Benetzbarkeit mit dem Film aus ultrafeinen Au-Teilchen zu verbessern. Danach wird, wie in Fig. 14 gezeigt, der Film aus ultrafeinen Au-Teilchen auf die Bindeabschnitte aufgedruckt. Nach dem Trocknen des Films wird der Film aus ultrafeinen Au-Teilchen, der auf den Bindeabschnitt gedruckt wurde, mit einem Laserstrahl für einen extrem kurzen Zeitraum von bis zu einigen Sekunden bestrahlt, so daß der Film aus ultrafeinen Au-Teilchen gesintert und die Bindeabschnitte verbunden werden, wie dies in Fig. 15 gezeigt ist.
Das Binden kann durchgeführt werden, während das Substrat auf einer niedrigen Temperatur gehalten wird, da die Laserbestrahlungszeit extrem kurz ist und der Laserstrahl von dem vakuumabgeschiedenen Au-Film an anderen Abschnitten als an den des Films aus ultrafeinen Au-Teilchen reflektiert wird. (Die obigen Ausführungen stellen die Anwendung der Erfindung für ein Verbinden dar).
Obwohl die vorstehenden Ausführungen den Fall veranschaulichen, bei welchem die aus ultrafeinen Goldteilchen bestehende Paste verwendet wird, ist es nicht erforderlich, daß alle Au-Teilchen in der Paste ultrafeine Teilchen sind. Mit anderen Worten ist es möglich, eine Paste zu verwenden, die aus einem Gemisch aus kleinen Goldteilchen und ultrafeinen Goldteilchen, aus einem Gemisch aus Keramikpulver und ultrafeinen Goldteilchen usw. besteht (Verwendung eines gemischten Pulvers).

(Ausführungsform 6)

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 16 und 17 ein Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für einen Sensor beschrieben. In diesen Zeichnungen steht das Bezugszeichen 23 für ein Keramiksubstrat, 24 ist ein Detektorabschnitt, d. h. eine Elektrode und 25 ist ein Schutzfilm. Diese Ausführung zeigt ein Beispiel für einen Wärmestrahlungs-Strömungsmesser zum Feststellen eines Gasdurchsatzes oder zum Messen einer Temperatur.
In Sensoren, wie einem Thermometer oder einem Gasstrommeßgerät, wird ein Meßabschnitt dadurch ausgebildet, daß (1) ein dünner Metalldraht festgelegt wird, (2) eine elektrisch leitende Paste aufgedruckt wird, (3) eine Verdrahtung plattiert wird und (4) gesprüht oder dergleichen wird. Die Widerstandsänderung des Meßabschnitts wird zum Messen der Temperatur verwendet, während die Änderung des Widerstandswerts aufgrund der sich von einem Gasstrom ergebenden Temperaturänderung des Meßabschnitts, der auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt wurde, für die Messung des Gasdurchsatzes benutzt wird. Bei der vorliegenden Erfindung werden ultrafeine Teilchen von Metallen, wie Platin, Nickel, Kupfer, Gold und dergleichen, auf ein Keramiksubstrat, wie Al&sub2;O&sub3;, SiC, AlN (wie in der Zeichnung gezeigt) aufgedruckt oder als Schicht aufgebracht und dann einer Bestrahlung durch einen Laserstrahl, einen optischen Strahl oder eine andere optische Energie unterworfen, wodurch das Sintern durch die in die blanken ultrafeinen Teilchen abgegebene Energie fortschreitet und die Teilchen zu einem Metall werden. Als Folge wird der Reflexionsfaktor groß. Die Zuführung der Energie reguliert sich selbst und das Sintern ist abgeschlossen.
Die Verdrahtung muß langgestreckt gehalten werden, um die Empfindlichkeit zu verbessern. Es kann jedoch ein langer und durchgehender Meßabschnitt erhalten werden, indem die optische Energie oder die Probe, wie in der Zeichnung gezeigt, geschwenkt werden. Es ist ratsam, ein Material (SiC, AlN, Al&sub2;O&sub3;, Ouarz, Diamant usw.) mit einem großen elektrischen Widerstand und einer hohen Wärmeleitfähigkeit als Schutzfilm des Substrats und des Meßabschnitts zu verwenden.
Die Verwendung von SiC, AlN, A1&sub2;O&sub3; oder dergleichen ist übrigens als Schutzfilm effektiv.

(Ausführungsform 7)

Anhand von Fig. 18 bis 20 wird ein Verfahren zur Ausbildung einer Erhebung gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben. In diesen Zeichnungen steht das Bezugszeichen 1 für einen IC-Chip (Siliziumsubstrat). 26 ist ein Ausgangsmaterial für die Erhebung in Form einer Goldpaste, die bei dieser Ausführungsform aus kleinen Goldteilchen besteht. 2 ist ein Aluminiumverdrahtung, 3 ist ein Isolierfilm, 4 ist ein im Vakuum abgeschiedener Goldfilm, 6 ist ein Laserstrahl und 7 ist ein Laseroszillator. Bei dieser Ausführungsform wird der YAG-Laser verwendet. Fig. 18 bis 20 sind Längsschnitt ansichten, die die Ausbildungsstufen der Erhebung zeigen.
Zunächst wird ein dünner Goldfilm, der ein starker Reflektor für den YAG-Laser ist, auf dem gesamten Abschnitt des IC ausgebildet. Der Film kann ohne Beschränkung nach irgendeinem Verfahren ausgebildet werden, beispielsweise durch Vakuumabscheidung oder Sprühen. Als nächstes wird eine Goldpaste zu der Erhebungsform durch Siebdruck auf die Aluminiumverdrahtung gedruckt, die mit einem Leiterdraht zu verbinden ist. Bei dieser Ausführung hat der aufgedruckte Film eine Größe von 100 um mal 100 um und eine Höhe von 10 bis 20 um (siehe Fig. 18).
Nach dem Bedrucken erfolgt ein Erhitzen des IC in einem tolerierbaren Bereich, um ein organisches Lösungsmittel in der Paste zu entfernen. Diese Ausführungsform benutzt eine Paste aus Gold, dessen mittlerer Teilchendurchmesser etwa 1,5 um beträgt. Alternativ wird der aufgedruckte Film auf etwa 380ºC etwa 10 Minuten lang in der Atmosphäre nach dem Drucken gehalten, um das organische Lösungsmittel in der Goldpaste zu entfernen.
Wenn das organische Lösungsmittel entfernt ist, wird der getrocknete Druckfilm aus Gold, wie in Fig. 19 gezeigt, mit dem YAG-Laserstrahl bestrahlt und gesintert, so daß die Golderhebung ausgebildet wird. Diese Ausführung benutzt den Laserstrahl von 1 bis 5 mm, wobei die Energiedichte im Bereich von 0,5 bis 1,5 J/mm² liegt. Die Laserbestrahlungszeit liegt zwischen 0,1 und 2 ms.
Nachdem der aufgedruckte Film gesintert ist, wird der Golddünnfilm 4, der auf der gesamten Oberfläche des IC auch an anderen Stellen als an der Erhebung ausgebildet wurde, entfernt.
Zur Ausbildung der Erhebung auf dem Leiterdraht kann bei dieser Ausführungsform die in Fig. 8 gezeigte Vorrichtung verwendet werden. In diesem Fall wird zunächst an der Spitze des Leiterdrahts 10 durch Siebdruck die Goldpaste in Form der Erhebung aufgedruckt. Nach dem Aufdrucken erfolgt ein Erhitzen des Polyimidfilms 9 bei einer Temperatur in einem tolerierbaren Bereich, so daß das organische Lösungsmittel in der Paste entfernt wird. Der bedruckte Film wird auf etwa 380ºC während 20 Minuten in einer Stickstoffatmosphäre bei dieser Ausführung gehalten. Anschließend wird der Leiterdraht von oben und unten zwischen die Kupferblöcke 13 und 14 geklemmt. Von dem Rohr 9 wird ein Inertgas in den Abschnitt geblasen, der von den Kupferblöcken umschlossen ist, um die Oxydation des Kupferleiters durch die Laserbestrahlung zu unterbinden und um die Inertgasatmosphäre herzustellen. In dieser Inertatmosphäre wird der getrocknete Goldfilm durch Bestrahlung mit dem YAG-Laserstrahl zur Bildung der Golderhebung gesintert. Dabei absorbieren die Kupferblöcke 13 und 14 die Wärme des Kupferleiters, der durch die Laserbestrahlung erhitzt wird, und verhindern ein Erhitzen des Polyimidfilms 9, der gegen Wärme nicht stark widerstandsfähig ist. Bei dieser Ausführung reicht die Bestrahlungszeit des Laserstrahls von 0,1 bis 2 ins und die Energiedichte von 0,5 bis 1,5 J/mm². Die Atmosphäre ist eine Stickstoffatmosphäre.

(Ausführungsform 8)

Wenn die Golderhebung und der Kupferleiterdraht, der auf dem IC ausgebildet ist, miteinander verbunden sind, ist es wirksam, einen Metallfilm auszubilden, der ihre Bindung an der Golderhebung und an den Kupferleiter verbessert. Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 21, 22 und 23 eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der auf der Erhebung der metallische Film zum Verbessern der Bindefestigkeit ausgebildet wird.
In diesen Zeichnungen steht das Bezugszeichen für den IC- Chip. 26 ist die Goldpaste, 27 ist die Golderhebung, 2 ist die Aluminiumverdrahtung, 3 ist der Isolierfilm, 4 ist der Golddünnfilm, 6 ist der Laserstrahl, 7 ist der Laseroszillator und 28 ist der Dünnfilm zum Verbessern der Bindung zwischen dem Leiterdraht und der Erhebung, bei dem es sich bei dieser Ausführungsform um einen Dünnfilm aus Zinn handelt.
Zunächst wird eine Zinnpaste, die aus ultrafeinen Zinnteilchen besteht, auf die Golderhebung gedruckt. Nach dem Drucken wird die aufgedruckte Paste innerhalb eines tolerierbaren Temperaturbereichs des IC in einem Inertgas erhitzt, um ein organisches Lösungsmittel in der Zinnpaste zu entfernen. Der getrocknete und aufgedruckte Zinnfilm wird umgehend durch Bestrahlen mit dem YAG- Laserstrahl zur Bildung des Dünnfilms aus Zinn auf der Golderhebung gesintert. Bei dieser Ausführung reicht die Laserbestrahlungszeit von 0,1 bis 2 ins und die Energiedichte von 0,1 bis 1 J/mm². Da die Heizzeit extrem kurz bei dieser Ausführung ist, erfolgt eine Legierungsreaktion nur an der Zwischenfläche zwischen dem Dünnfilm aus Zinn und der Golderhebung. Es kann ein etwa 1 um-dicker Dünnfilm aus Zinn auf der Golderhebung ausgebildet werden, der einen extrem hohen Bindefestigkeitswert hat. Entsprechend den üblichen Sinterverfahren, die einen Heizofen verwenden, führen der Dünnfilm aus Zinn und die Golderhebung immer zur eutektischen Reaktion, so daß der Dünnfilm aus Zinn nicht gebildet werden kann.
Gemäß dieser Ausführung kann das Erhitzen lokal und sofort durch Verwendung des Laserstrahls erfolgen und der aufgedruckte Film kann ohne Erhitzung anderer Abschnitte außer dem bedruckten Film gesintert werden. Zusätzlich reflektiert der als hoher Reflektor wirkende Film des Laserstrahls, der vorher vor der Ausbildung des gedruckten Films ausgebildet wurde, den auf die anderen Abschnitte als den aufgedruckten Film aufgestrahlten Laserstrahl, wodurch ein Erhitzen dieser Abschnitte verhindert und die IC geschützt wird. Da der aufgedruckte Film, der aus metallischen Teilchen besteht, der starke Reflektor für den Laserstrahl nach dem Sintern wird, wird überschüssiger Laserstrahl, der nach dem Sintern aufgestrahlt wird, reflektiert, so daß eine unnötige Erhitzung nicht stattfindet.
Da die Erhebung bei dieser Ausführungsform äußerst günstig herstellbar ist, ergibt sich bei dem TAB-Packverfahren eine drastische Reduzierung der Herstellungskosten. In dem IC für die TAB-Packung existieren einige Dutzend bis einige Hundert Erhebungen, was wenige Quadratmillimeter sind. Es sind jedoch nur wenige Sekunden Zeit erforderlich, um alle Erhebungen dieses IC entsprechend dem Verfahren dieser Ausführungsform zu sintern, indem einige Dutzend der Erhebungen durch Verwendung eines Laserstrahls gesintert werden, der einen Durchmesser von wenigen Millimetern hat, da die Laserstrahlbestrahlungszeit, die für das Sintern bei dieser Ausführungsform erforderlich ist, nur wenige Millisekunden beträgt. Da die Erhebung, die einmal gesintert worden ist, ein hoher Reflektor für den Laserstrahl ist, ergeben sich keine nachteiligen Einflüsse, auch wenn die Laserstrahlbestrahlung überlagert erfolgt, was äußerst vorteilhaft ist.

(Nachweis 2)

Fig. 24 bis 27 sind Fotografien, die zeigen, wie sich die ultrafeinen Goldteilchen, die den aufgedruckten Goldfilm bilden, während der Laserbestrahlung verändert haben. Fig. 24 ist ein Oberflächenbetrachtungsfoto des aufgedruckten Goldfilms vor der Laserbestrahlung, der auf die IC-Oberfläche gedruckt wurde und getrocknet ist. Fig. 26 ist das Foto mit der Schnittbetrachtung.
Fig. 25 ist ein Oberflächenbetrachtungsfoto des aufgedruckten Goldfilms nach der Laserbestrahlung, der auf die IC-Fläche aufgedruckt wurde und getrocknet ist, während Fig. 27 ein Schnittansichtsfoto ist.
Das Bezugszeichen 29 in Fig. 26 und 27 steht für ein Harz, das verwendet wird, um das Substrat aus Zweckmäßigkeitsgründen zu fixieren.
Wie aus Fig. 24 und 26 zu ersehen ist, besteht der aufgedruckte Goldfilm aus einem Laminat aus ultrafeinen Goldteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 1,5 um vor der Laserbestrahlung. Nach der Laserbestrahlung sind die ultrafeinen Goldteilchen jedoch miteinander verschmolzen, was aus Fig. 25 und 27 zu sehen ist, und bilden einen kompakten dicken Film. Wie ebenfalls aus Fig. 27 zu ersehen ist, erfolgt das Verschmelzen bis zu den untersten Teilchen (oder den Teilchen am Boden) in der Längsrichtung. Als Laser wird der YAG-Laser verwendet, wobei die Bestrahlungszeit 1 ms und die Leistungsdichte etwa 0,8 J/mm².

Claims

1. Verfahren zum Sintern feiner Teilchen aus wenigstens einem Metall oder einer Mischung aus feinen Teilchen von wenigstens einem Metall und wenigstens einem Nichtmetall zu einem Sinterteil durch Bestrahlung mit Energie, insbesondere Laserenergie, dadurch gekennzeichnet, - daß als wenigstens ein Teil der Teilchen eine Komponente mit schwarzer Farbe in Form ultrafeiner Teilchen aus Metall und/oder Keramik verwendet wird, deren Teilchengröße 0,01 um bis 1 um oder weniger beträgt und deren Reflexionsfaktor unter 50% des Reflexionsfaktors als Masse liegt,

- daß die ultrafeinen Teilchen der Komponente in schwarzer Farbe, die den Zustand eines Energieabsorbers vor dem Sintern haben, in den Zustand eines Energiereflektors nach dem Sintern umgewandelt werden und

- daß die Strahlungsmenge der für das Sintern zugeführten Energie so gewählt wird, daß das Fortschreiten der Erhitzung des Sinterteils mit Abschluß des Sinterns unterbrochen oder geprüft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Komponente mit schwarzer Farbe in Form der ultrafeinen Teilchen durch die aufgestrahlte Energie geschmolzen und verschweißt wird, wodurch die schwarze Komponente durch Schmelzen glasiert wird, so daß sie einen metallischen Glanz aufweist und von einem Lichtabsorber in einen Lichtreflektor umgewandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente mit schwarzer Farbe oder die Mischung mit der Komponente mit schwarzer Farbe vorher auf einer Basis, insbesondere einem zu schmelzenden Teil, angeordnet und damit durch die aufgestrahlte Energie verschweißt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiestrahlung von einem Sensor für den Energieabsorptionsfaktor oder für den Energiereflexionsfaktor oder für beide Faktoren des sinternden und schmelzenden Metalls gesteuert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zu sinternde oder zu schmelzende Material auf vorher festgelegte Abschnitte eines Substrats als eine Paste, die die Komponente mit schwarzer Farbe enthält, vorzugsweise durch Bedrucken in einem vorher festgelegten Muster, aufgebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Film eines Materials, das einen hohen Reflexionsfaktor für die aufgestrahlte Energie hat, vorher auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Benetzbarkeit zwischen dem die Energiebestrahlung erhaltenden Teil und dem Substrat vorher auf der Oberfläche des Substrats ein Film ausgebildet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Arten von metallischen Teilchen getrennt auf das Substrat oder ein im voraus präpariertes Substrat als Schicht aufgebracht werden, um einen mehrschichtigen metallischen Film aus ultrafeinen Teilchen zu bilden.

9. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Anschließen eines Leiterdrahts an ein Substrat in Form eines IC-Chips durch Bildung einer Erhebung.