JP2007294954A - 導電性結合材の充填技術 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 導電性結合材を回路支持基板内の複数のキャビティの中に供給するシステム、方法、及び装置が開示される。この方法は、充填ヘッドを回路支持基板と実質的に接触した状態で配置するステップを含む。回路支持基板は、少なくとも1つのキャビティを含む。充填ヘッドが回路支持基板と実質的に接触した状態にある間、回路支持基板及び充填ヘッドの少なくとも1つに対して直線運動又は回転運動が与えられる。導電性結合材は、充填ヘッドから回路支持基板に向けて押し出される。少なくとも1つのキャビティが充填ヘッドに近接すると同時に、導電性結合材が、少なくとも1つのキャビティの中に供給される。
【選択図】 図1
Description
図1は、はんだを回路支持基板154に直接供給するのに用いるための充填ヘッド108の断面図を示す。本開示の全体を通じて、回路支持基板154に供給される材料としてはんだが用いられるが、導電性エポキシ、はんだペースト、導体(例えば、金属粒子)を含浸した接着剤等のような任意の導電性材料を用いることができる。上記の実施形態の充填技術は、電気回路への導電性結合材の堆積に制限されるものではないことにも留意すべきである。充填技術は、機械的用途、光学的用途等のような他の用途に適用することもできる。例えば、本発明の充填技術を用いて、機械的接合部を形成することができる。
図2及び図3は、2つの回路支持基板254、256の断面図を示す。図3は、互いに近接した状態の2つの回路支持基板354、356を示す。図2に見られるように、第1の回路支持基板254は、はんだで充填されたキャビティ204(キャビティ304として図3にも示される)を含む。一実施形態において、キャビティ204は、全てが同じサイズではない。例えば、あるキャビティは、1ミクロンとすることができ、別のキャビティは、100ミクロンとすることができる。キャビティ204と、回路支持基板254内又は異なる回路支持基板(図示せず)上の別の場所との間に電気接続を形成するための1つ又は複数の電気接触部260(1つ又は複数の電気接触部360として図3にも示される)も含まれる。本説明に鑑みて当業者が理解すべきであるように、図2及び図3は、それぞれ電気接触部260、360を含むキャビティ204、304を示すが、代替的な実施は、キャビティ204、304のいずれかに接続された任意の数の電気接触部260、360を含むことができる。第2の回路支持基板256は、受けパッド258(受けパッド358として図3にも示される)を含む。一実施形態において、第2の回路支持基板256の受けパッド258は、回路支持基板256とほぼ同一平面にある。第1の回路支持基板254が、はんだのリフロー温度まで加熱されるとき、はんだは、表面張力のために、第1の回路支持基板254の表面より上方にわずかに隆起される。このことは、図3に示されるように、第1及び第2の回路支持基板254、256が互いに近接したとき、受けパッド258及びはんだが接触することを可能にする。次に、はんだが固化し、これにより第1の基板254と第2の基板256との間に接合された電気接続が形成される。
図4は、回路支持基板454の断面図を示す。特に、図4は、回路支持基板454の2つの層464、466における電気接触部460、470を示す。この例に示される電気接触部460、470は、層LN468のような他の層までは延びていない。しかしながら、本説明に鑑みて、当業者には、本発明の範囲内でこれらの電気接触部460、470を回路支持基板454の他の層まで延長できることがよく理解されるであろう。以下により詳細に説明されるように、回路支持基板454は、1つ又は複数のキャビティ404を含む。また、回路支持基板454内に1つ又は複数の電気接触部460、470が含まれる。一実施形態において、電気接触部460、470は、回路支持基板454の異なるレベル464、466に位置している。例えば、図4は、キャビティ404に交差する回路支持基板454の第1の層464内の第1の電気接触部460を示す。第2の電気接触部470が、キャビティ404に交差する回路支持基板454の第2の層466内に位置している。一実施形態において、電気接触部460、470は、キャビティ404の側壁462、472で終端する。このことにより、キャビティ404と電気接触部460、470との間に電気接続が形成される。別の実施形態において、1つ又は複数の電気接触部は、キャビティ404内で終端し、キャビティ404内に埋め込まれる。
図5及び図6は、2つの回路支持基板554、556の断面図を示す。第1の回路支持基板554は、充填ヘッド(図示せず)によって直接供給されるはんだを有するキャビティ504を含む。第2の回路支持基板556は、該第2の回路支持基板556から外方に延びる受けパッド558を含む。回路支持基板554、556は、互いに近接した状態にされるので、突出する受けパッド558が、キャビティ504内のはんだに入る。図6に示されるように回路支持基板554、556が互いに結合されたとき、第2の回路支持基板556の突出する受けパッド558が、第1の回路支持基板554のキャビティ504内に入る。このことは、受けパッド558とはんだとの間に適切な接触が生じることを保証する。例えば、キャビティ504は、従来の受けパッドに接触するのに十分なはんだで充填することができなかった可能性がある。
図7は、はんだのような導電性結合材を回路支持基板に直接供給する例示的な工程を示す動作フロー図である。図7の動作フロー図は、ステップ702で始まり、直接ステップ704に進む。ステップ704において、充填ヘッドが、回路支持基板と実質的に接触した状態で配置される。ステップ706において、回路支持基板又は充填ヘッドもしくは両方のいずれかに、直線運動又は回転運動が与えられる。ステップ708において、はんだが、充填ヘッドから回路支持基板に向けて押し出される。例えば、リザーバに背圧をかけ、送出スロットを介して充填ヘッドからチャネルを通して流れるように、はんだを押し出す。
本発明の上記の実施形態は、はんだのような導電性結合材を回路支持基板に直接供給するので、有利なものである。金型のコスト、及び材料を金型から基板に運ぶ際に遭遇する時間遅延が排除される。本発明は、現在の充填ヘッドを用いて実施することができる。別の利点は、回路支持基板の2つ又はそれ以上の層間で、はんだ付け可能な接続を形成できることである。
108:充填ヘッド
112:送出スロット
146:リザーバ
148:ポート
154、254、256、354、356、454、456、554、546:回路支持基板
258、358、558:受けパッド
460、470:電気接触部
Claims (18)
- 導電性結合材を回路支持基板内の複数のキャビティの中に供給する方法であって、
少なくとも1つのキャビティを含む回路支持基板と実質的に接触した状態で充填ヘッドを配置するステップと、
前記充填ヘッドが前記回路支持基板と実質的に接触した状態にある間、前記回路支持基板及び前記充填ヘッドの少なくとも1つに対して、直線運動及び回転運動の一方を与えるステップと、
導電性結合材を前記充填ヘッドから前記回路支持基板に向けて押し出すステップと、
前記少なくとも1つのキャビティが前記充填ヘッドに接近すると同時に、前記導電性結合材を前記少なくとも1つのキャビティの中に供給するステップと、
を含む方法。 - 前記少なくとも1つのキャビティ内の前記導電性結合材をリフロー温度まで加熱し、該導電性結合材を該少なくとも1つのキャビティより上方に隆起させるステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 第2の回路支持基板を前記回路支持基板に近接させるステップをさらに含み、前記第2の回路支持基板上の少なくとも1つの受けパッドが、前記少なくとも1つのキャビティの前記導電性結合材に実質的に接触する、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの受けパッドは、前記第2の回路支持基板の表面から延び、該少なくとも1つの受けパッドの少なくとも一部が、前記少なくとも1つのキャビティに少なくとも部分的に挿入される、請求項3に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのキャビティは、
前記導電性結合材を受けることになる回路支持基板の外面全体にわたって一時的な層を準備し、
前記導電性結合材を受けるために、前記一時的な層内に少なくとも1つのキャビティをエッチングする、
ことによって形成され、前記一時的な層は、前記導電性結合材が前記少なくとも1つのキャビティ内に供給され、前記回路支持基板上に導電性結合材のバンプが残された後に除去される、請求項1に記載の方法。 - 前記少なくとも1つのキャビティを充填し、該少なくとも1つのキャビティの1つ又は複数の層内の少なくとも1つの電気接触部を、該少なくとも1つのキャビティ内の前記導電性結合材と電気的に接触させるステップをさらに含み、前記少なくとも1つの電気接触部は、該少なくとも1つのキャビティの側壁で終端する、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのキャビティは、前記回路支持基板上の別のキャビティとは異なる寸法に構成される、請求項1に記載の方法。
- 前記導電性結合材は、はんだを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記充填ヘッドの第1の縁部の周りに第1のガスを流すステップであって、前記第1のガスは、前記導電性結合材の融点より高い温度を有し、該導電性結合材及び該第1のガスが互いに近接しているとき、該導電性結合材が溶融状態に維持される、ステップと、
前記充填ヘッドの第2の縁部の周りに第2のガスを流すステップであって、前記第2のガスは、前記導電性結合材の融点より低い温度を有し、前記少なくとも1つのキャビティが該第2のガスを有する該充填ヘッドの前記第2の縁部の下を通るとき、該少なくとも1つのキャビティ内の該導電性結合材が実質的に固化される、ステップと
を含む、請求項1に記載の方法。 - 導電性結合材を回路支持基板内の複数のキャビティの中に供給するためのシステムであって、
前記導電性結合材を少なくとも1つの回路支持基板の少なくとも1つのキャビティの中に供給するための少なくとも1つの導電性結合材配置装置であって、
前記少なくとも1つの回路支持基板と実質的に接触した状態にあるとき、前記導電性結合材を前記少なくとも1つのキャビティの中に導くための充填ヘッドと、
前記導電性結合材を前記充填ヘッドに供給するための、該充填ヘッドに機械的に結合された導電性材料リザーバと
を含む、導電性結合材配置装置と、
前記充填ヘッドが前記少なくとも1つの回路支持基板と実質的に接触した状態にある間、少なくとも1つの該充填ヘッド及び該少なくとも1つの回路支持基板に対して、直線運動及び回転運動の一方を与えるための手段と
を備えるシステム。 - 前記少なくとも1つのキャビティ内の前記導電性結合材をリフロー温度まで加熱するための手段をさらに備える、請求項10に記載のシステム。
- 少なくとも第2の回路支持基板を前記少なくとも1つの回路支持基板に結合させるための手段をさらに備え、該少なくとも1つの他の回路支持基板上の少なくとも1つの受けパッドが、前記少なくとも1つのキャビティ内の前記導電性結合材に実質的に接触する、請求項10に記載のシステム。
- 前記少なくとも1つの受けパッドは、前記少なくとも第2の回路支持基板の表面から延び、該少なくとも1つの受けパッドの少なくとも一部が、前記少なくとも1つのキャビティ内の前記導電性結合材に挿入される、請求項12に記載のシステム。
- 前記少なくとも1つのキャビティを充填し、該少なくとも1つのキャビティの1つ又は複数の層内の少なくとも1つの電気接触部を、該少なくとも1つのキャビティ内の前記導電性結合材と電気的に接触させるための手段をさらに備え、前記少なくとも1つの電気接触部は、該少なくとも1つのキャビティの側壁で終端する、請求項10に記載のシステム。
- 前記充填ヘッドは、
前記充填ヘッドの第1の領域の周りに第1のガスを流すための少なくとも第1のガス・チャネルであって、前記第1のガスは、前記導電性結合材の融点より高い温度を有し、該導電性結合材及び該第1のガスが互いに近接しているとき、該導電性結合材が溶融状態に維持される、第1のガス・チャネルと、
前記充填ヘッドの第2の領域の周りに第2のガスを流すための少なくとも第2のガス・チャネルであって、前記第2のガスは、前記導電性結合材の融点より低い温度を有し、前記少なくとも1つのキャビティが該第2のガスを有する該充填ヘッドの前記第2の縁部の下を通るとき、該少なくとも1つのキャビティ内の該導電性結合材が実質的に固化される、第2のガス・チャネルと
をさらに含む、請求項10に記載のシステム。 - 前記第1のガスを流すための第3のガス・チャネルであって、前記第1のガス・チャネルに機械的に結合され、かつ、前記充填ヘッドの前記第1の領域とは異なる該充填ヘッドの第3の領域の周りに位置している、第3のガス・チャネルと、
前記第2のガスを流すための第4のガス・チャネルであって、前記第2のガス・チャネルに機械的に結合され、かつ、前記充填ヘッドの前記第2の領域とは異なる該充填ヘッドの第4の領域の周りに位置している、第4のガス・チャネルと
をさらに備える、請求項15に記載のシステム。 - 回路支持基板と、
前記回路支持基板上に配置された少なくとも1つの電子回路と、
前記回路支持基板の外面上に配置された、はんだ付け作業中に導電性結合材を受けるための少なくとも1つのキャビティと
を備え、
前記少なくとも1つのキャビティ内の前記導電性結合材が、前記少なくとも1つの電子回路との電気的な接触を形成する、集積回路。 - 回路支持基板と、
前記回路支持基板上に配置された少なくとも1つの電子回路と、
前記回路支持基板上に配置された、該回路支持基板の外面から延びる少なくとも1つの接触パッドと
を備え、
前記少なくとも1つの接触パッドの少なくとも一部は、第2の回路支持基板上の、導電性結合材で充填された対応するキャビティ内に挿入するためのものである、集積回路。
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