KR102668012B1 - High resolution soldering - Google Patents

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즈비 코틀러
오페르 포겔
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오르보테크 엘티디.
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Abstract

회로 제조 방법은, 억셉터 기판 상의 타겟 위치에 형성되어야 할, 지정된 솔더 재료를 포함하며 지정된 범프 체적을 갖는 솔더 범프를 정의하는 단계를 포함한다. 지정된 솔더 재료를 포함한 도너 필름을 갖는 투명한 도너 기판이 위치되는데, 도너 필름이 억셉터 기판 상의 타겟 위치에 근접하도록 위치된다. 억셉터 기판 상의 타겟 위치 상에 도너 필름으로부터의 솔더 재료의 다수의 용융된 액적의 분출을 유도하기 위해, 레이저 방사선의 펄스 시퀀스가 도너 기판의 제1 표면을 통과하고 도너 필름에 충돌하게끔 지향되며, 그리하여 타겟 위치에 퇴적된 액적이 지정된 범프 체적에 누적적으로 도달하도록 한다. 타겟 위치가 가열되고 그리하여 퇴적된 액적이 용융 및 리플로우되어 솔더 범프를 형성한다. A circuit fabrication method includes defining solder bumps containing a specified solder material and having a specified bump volume to be formed at a target location on an acceptor substrate. A transparent donor substrate having a donor film containing the designated solder material is positioned such that the donor film is positioned proximate to a target location on the acceptor substrate. A pulse sequence of laser radiation is directed to pass through the first surface of the donor substrate and impinge on the donor film to induce ejection of a plurality of molten droplets of solder material from the donor film onto the target location on the acceptor substrate, This ensures that the droplets deposited at the target location cumulatively reach the specified bump volume. The target location is heated and the deposited droplets melt and reflow to form a solder bump.

Figure R1020227044115
Figure R1020227044115

Description

고해상도 솔더링High resolution soldering

본 발명은 일반적으로 전자 디바이스의 제조, 특히 솔더링을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates generally to methods and systems for manufacturing electronic devices, and in particular to soldering.

LDW(laser direct-write) 기술에서 레이저 빔은 제어되는 재료 어블레이션(ablation) 또는 퇴적에 의해 공간 분해된 3차원 구조를 갖는 패턴화된 표면을 생성하는 데 사용된다. 레이저 유도 순방향 전사(LIFT; Laser-Induced Forward Transfer)는 표면 상에 마이크로 패턴을 퇴적하는 데 적용될 수 있는 LDW 기술이다.In laser direct-write (LDW) technology, a laser beam is used to create patterned surfaces with spatially resolved three-dimensional structures by controlled material ablation or deposition. Laser-Induced Forward Transfer (LIFT) is an LDW technology that can be applied to deposit micropatterns on surfaces.

LIFT에서 레이저 광자는 도너 필름(donor film)으로부터의 작은 체적의 재료를 억셉터(acceptor) 기판을 향해 투석하기 위한 구동력을 제공한다. 통상적으로 레이저 빔은 비흡수성 캐리어 기판에 코팅되어 있는 도너 필름의 내부 측과 상호 작용한다. 다르게 말하자면, 입사 레이저 빔은 광자가 필름의 내부 표면에 의해 흡수되기 전에 투명한 캐리어 기판을 통해 전파한다. 특정 에너지 임계값 이상에서 재료가 도너 필름으로부터 억셉터 기판의 표면을 향해 분출된다(ejected). 도너 필름 및 레이저 빔 펄스 파라미터의 적절한 선택이 주어지면, 레이저 펄스는 도너 재료의 용융된 액적(molten droplet)이 필름으로부터 분출되게 한 다음 억셉터 기판 상에 내려앉아 경화되도록 한다.In LIFT, laser photons provide the driving force to catapult a small volume of material from a donor film toward an acceptor substrate. Typically the laser beam interacts with the inner side of the donor film, which is coated on a non-absorbent carrier substrate. Put differently, the incident laser beam propagates through a transparent carrier substrate before the photons are absorbed by the inner surface of the film. Above a certain energy threshold, material is ejected from the donor film toward the surface of the acceptor substrate. Given appropriate selection of donor film and laser beam pulse parameters, the laser pulse causes molten droplets of donor material to eject from the film and then land on the acceptor substrate and cure.

LIFT 시스템은 전자 회로 제조의 목적으로 전도성 금속 액적 및 트레이스를 인쇄하는 데 특히(배타적이지는 않지만) 유용하다. 이러한 종류의 LIFT 시스템은 예를 들어 미국 특허 9,925,797에 기재되어 있으며, 그 개시 내용은 참조에 의해 여기에 포함된다. 이 특허는 도너 공급 어셈블리를 포함하는 인쇄 장치에 대해 기재하고 있으며, 도너 공급 어셈블리는, 대향하는 제1 및 제2 표면을 가지며 억셉터 기판 상의 타겟 영역에 근접하게 도너 필름을 위치시키도록 제2 표면 상에 형성된 도너 필름을 갖는 투명한 도너 기판을 제공하도록 구성된다. 억셉터 기판 상에 도너 필름으로부터의 재료의 분출을 유도하기 위해 도너 기판의 제1 표면을 통과하고 도너 필름에 충돌하게끔 레이저 방사선의 다수의 출력 빔을 동시에 미리 정의된 공간 패턴으로 지향시키도록 광학 어셈블리가 구성되며, 이에 의해 억셉터 기판의 타겟 영역 상에 미리 정의된 패턴을 기록한다.The LIFT system is particularly (but not exclusively) useful for printing conductive metal droplets and traces for the purpose of electronic circuit manufacturing. A LIFT system of this type is described, for example, in US Pat. No. 9,925,797, the disclosure of which is incorporated herein by reference. This patent describes a printing device comprising a donor supply assembly, the donor supply assembly having opposing first and second surfaces, the second surface positioning a donor film proximate to a target area on an acceptor substrate. It is configured to provide a transparent donor substrate having a donor film formed thereon. An optical assembly for simultaneously directing a plurality of output beams of laser radiation in a predefined spatial pattern to pass through a first surface of the donor substrate and impinge on the donor film to induce ejection of material from the donor film on the acceptor substrate. is configured, thereby recording a predefined pattern on the target area of the acceptor substrate.

이하에 기재되는 본 발명의 실시예는 전기 회로 및 디바이스의 제조를 위한 개선된 방법 및 시스템을 제공한다.Embodiments of the invention described below provide improved methods and systems for manufacturing electrical circuits and devices.

따라서 본 발명의 실시예에 따라 회로 제조 방법이 제공되며, 회로 제조 방법은, 억셉터 기판 상의 타겟 위치에 형성되어야 할, 지정된(specified) 솔더 재료를 포함하며 지정된 범프 체적을 갖는 솔더 범프를 정의하는 것을 포함한다. 지정된 솔더 재료를 포함한 도너 필름을 갖는 투명한 도너 기판이 위치되는데, 도너 필름이 억셉터 기판 상의 타겟 위치에 근접하도록 위치된다. 억셉터 기판 상의 타겟 위치 상에 도너 필름으로부터의 솔더 재료의 다수의 용융된 액적의 분출을 유도하기 위해, 레이저 방사선의 펄스 시퀀스가 도너 기판의 제1 표면을 통과하고 도너 필름에 충돌하게끔 지향되며, 그리하여 타겟 위치에 퇴적된 액적이 지정된 범프 체적에 누적적으로(cumulatively) 도달하도록 한다. 퇴적된 액적이 용융 및 리플로우되어 솔더 범프를 형성하도록 타겟 위치가 가열된다.Accordingly, in accordance with an embodiment of the present invention, a circuit manufacturing method is provided, the circuit manufacturing method comprising defining a solder bump containing a specified solder material and having a specified bump volume to be formed at a target location on an acceptor substrate. It includes A transparent donor substrate having a donor film containing the designated solder material is positioned such that the donor film is positioned proximate to a target location on the acceptor substrate. A pulse sequence of laser radiation is directed to pass through the first surface of the donor substrate and impinge on the donor film to induce ejection of a plurality of molten droplets of solder material from the donor film onto the target location on the acceptor substrate, This ensures that droplets deposited at the target location cumulatively reach the designated bump volume. The target location is heated so that the deposited droplets melt and reflow to form solder bumps.

통상적으로, 액적은 레이저 방사선의 펄스의 강도에 따라 달라지는 각자의 액적 체적을 가지며, 펄스 시퀀스를 지향시키는 것은 지정된 범프 체적에 응답하여 레이저 방사선의 펄스의 강도 및 시퀀스의 펄스 수를 설정하는 것을 포함한다. 개시된 실시예에서, 액적 체적은 또한 레이저 방사선의 펄스의 스팟 크기 및 지속시간으로 구성된 펄스 파라미터의 세트에 따라 달라지며, 펄스 시퀀스를 지향시키는 것은 펄스 파라미터 중의 하나 이상을 변경함으로써 액적 체적을 조정하는 것을 더 포함한다. Typically, the droplets have a respective droplet volume that varies depending on the intensity of the pulse of laser radiation, and directing the pulse sequence involves setting the intensity of the pulse of laser radiation and the number of pulses in the sequence in response to the specified bump volume. . In the disclosed embodiment, the droplet volume also depends on a set of pulse parameters consisting of the spot size and duration of the pulses of laser radiation, and directing the pulse sequence involves adjusting the droplet volume by changing one or more of the pulse parameters. Includes more.

일부 실시예에서, 솔더 범프를 정의하는 것은 동일한 억셉터 기판 상의 상이한 각자의 제1 및 제2 타겟 위치에 상이한 각자의 제1 및 제2 범프 체적을 갖는 제1 및 제2 솔더 범프를 정의하는 것을 포함하고, 펄스 시퀀스를 지향시키는 것은, 액적이 각자의 제1 및 제2 타겟 위치에서 상이한 제1 및 제2 범프 체적 각각에 누적적으로 도달하도록, 상이한 제1 및 제2 펄스 시퀀스를 도너 기판 상의 상이한 지점을 통과하게끔 지향시키는 것을 포함한다. 하나의 실시예에서, 제1 및 제2 솔더 범프를 정의하는 것은 제1 및 제2 솔더 범프의 상이한 각자의 제1 및 제2 조성을 지정하는 것을 더 포함하고, 투명한 도너 기판을 위치시키는 것은 제1 및 제2 조성을 생성하도록 선택되는 복수의 상이한 솔더 재료를 포함하는 하나 이상의 도너 필름을 제공하는 것을 포함한다. In some embodiments, defining a solder bump includes defining first and second solder bumps having different respective first and second bump volumes at different respective first and second target locations on the same acceptor substrate. and directing the pulse sequences, directing the different first and second pulse sequences on the donor substrate such that the droplets cumulatively reach different first and second bump volumes, respectively, at their respective first and second target locations. It involves directing it to pass through different points. In one embodiment, defining the first and second solder bumps further comprises specifying different respective first and second compositions of the first and second solder bumps, and positioning the transparent donor substrate further comprises specifying the first and second different compositions of the first and second solder bumps. and providing one or more donor films comprising a plurality of different solder materials selected to produce a second composition.

추가적으로 또는 대안으로서, 솔더 범프를 정의하는 것은 상이한 각자의 제1 및 제2 조성을 갖는 제1 및 제2 솔더 범프를 정의하는 것을 포함하고, 투명한 도너 기판을 위치시키는 것은 제1 및 제2 조성을 생성하도록 복수의 상이한 솔더 재료를 포함하는 하나 이상의 도너 필름을 제공하는 것을 포함한다. Additionally or alternatively, defining the solder bumps includes defining first and second solder bumps having different respective first and second compositions, and positioning the transparent donor substrate to produce the first and second compositions. and providing one or more donor films comprising a plurality of different solder materials.

또한 추가적으로 또는 대안으로서, 솔더 범프를 정의하는 것은 상이한 제1 및 제2 재료를 포함하는 솔더 범프의 조성을 지정하는 것을 포함하고, 투명한 도너 기판을 위치시키는 것은 각각 제1 및 제2 재료를 포함하는 제1 및 제2 도너 필름을 제공하는 것을 포함하고, 펄스 시퀀스를 지향시키는 것은, 타겟 위치에 퇴적된 액적이 지정된 조성에 누적적으로 도달하도록, 제1 및 제2 펄스 시퀀스를 제1 및 제2 도너 필름에 각각 충돌하게끔 지향시키는 것을 포함한다. 하나의 실시예에서, 조성을 지정하는 것은 솔더 범프의 조성으로 재료의 구배(gradient)를 지정하는 것을 포함하고, 제1 및 제2 펄스 시퀀스를 지향시키는 것은 지정된 구배에 따라 타겟 위치 상에 다수의 층으로 제1 및 제2 재료의 액적을 퇴적하는 것을 포함한다. Additionally or alternatively, defining the solder bump includes specifying a composition of the solder bump comprising different first and second materials, and positioning the transparent donor substrate includes specifying a composition of the solder bump comprising the first and second materials, respectively. providing a first and second donor film, wherein directing the pulse sequence comprises directing the first and second pulse sequences to the first and second donor films such that droplets deposited at the target location cumulatively reach a specified composition. It involves orienting each object to collide with the film. In one embodiment, specifying the composition includes specifying a gradient of material with the composition of the solder bump, and directing the first and second pulse sequences comprises specifying a plurality of layers on the target location according to the specified gradient. and depositing droplets of the first and second materials.

일부 실시예에서, 펄스 시퀀스를 지향시키는 것은 지정된 범프 체적에 도달하게 하기 위해 타겟 위치 상에 다수의 층으로 액적을 퇴적하는 것을 포함한다. In some embodiments, directing the pulse sequence includes depositing droplets in multiple layers on a target location to reach a designated bump volume.

개시된 실시예에서, 타겟 위치를 가열하는 것은, 지정된 범프 체적에 도달할 때까지 다수 회 액적의 층을 번갈아 퇴적하고 층을 가열하여 액적을 용융시키는 것을 포함한다. In disclosed embodiments, heating the target location includes alternately depositing layers of droplets multiple times until a designated bump volume is reached and heating the layers to melt the droplets.

추가적으로 또는 대안으로서, 솔더 범프를 정의하는 것은 비원형 형상과 같은 솔더 범프의 형상을 지정하는 것을 포함하고, 펄스 시퀀스를 지향시키는 것은 지정된 형상에 일치하는 패턴으로 용융된 액적을 퇴적하는 것을 포함한다. Additionally or alternatively, defining a solder bump includes specifying a shape of the solder bump, such as a non-circular shape, and directing the pulse sequence includes depositing molten droplets in a pattern consistent with the specified shape.

부가의 실시예에서, 타겟 위치를 가열하는 것은 퇴적된 액적을 용융 및 리플로우시키기에 충분한 에너지로 타겟 위치를 조사하게끔 레이저 빔을 지향시키는 것을 포함한다. 통상적으로, 레이저 빔을 지향시키는 것은 타겟 위치 상에 하나 이상의 레이저 펄스를 포커싱하는 것을 포함한다. In a further embodiment, heating the target location includes directing a laser beam to illuminate the target location with sufficient energy to melt and reflow the deposited droplets. Typically, directing a laser beam involves focusing one or more laser pulses onto a target location.

일부 실시예에서, 방법은 레이저 유도 순방향 전사(LIFT) 프로세스를 사용하여 억셉터 기판 상의 타겟 위치에 전도성 패드를 인쇄하는 것을 포함하고, 펄스 시퀀스를 지향시키는 것은 인쇄된 전도성 패드 상에 솔더 재료의 용융된 액적을 퇴적하는 것을 포함한다. 개시된 실시예에서, 전도성 패드를 인쇄하는 것은 그 안의 용융된 액적의 퇴적을 위해 전도성 패드에 오목부를 형성하는 것을 포함한다. In some embodiments, the method includes printing a conductive pad at a target location on an acceptor substrate using a laser induced forward transfer (LIFT) process, wherein directing the pulse sequence melts the solder material onto the printed conductive pad. It includes depositing the liquid droplets. In disclosed embodiments, printing a conductive pad includes forming depressions in the conductive pad for deposition of molten droplets therein.

또한 본 발명의 실시예에 따라 회로 제조 시스템이 제공되며, 회로 제조 시스템은, 억셉터 기판 상의 타겟 위치에 형성되어야 할, 지정된 솔더 재료를 포함하며 지정된 범프 체적을 갖는 솔더 범프의 정의(definition)를 수신하도록 구성되는 컨트롤러를 포함한다. 인쇄 스테이션은 투명한 도너 기판을 포함하며, 투명한 도너 기판은, 대향하는 제1 표면과 제2 표면을 가지며 제2 표면 상에 배치된 지정된 솔더 재료를 포함한 도너 필름을 갖고, 도너 필름이 억셉터 기판 상의 타겟 위치에 근접하도록 위치되어 있다. 레이저는, 억셉터 기판 상의 타겟 위치 상에 도너 필름으로부터의 솔더 재료의 용융된 액적의 분출을 유도하기 위해, 레이저 방사선의 펄스 시퀀스를 도너 기판의 제1 표면을 통과하고 도너 필름에 충돌하게끔 지향시키도록 구성된다. 타겟 위치에 퇴적된 액적이 지정된 범프 체적에 누적적으로 도달하도록 컨트롤러는 타겟 위치를 향해 다수의 액적을 분출하게끔 인쇄 스테이션을 구동하도록 구성된다. 리플로우 스테이션은 퇴적된 액적이 용융 및 리플로우되어 솔더 범프를 형성하도록 타겟 위치를 가열하도록 구성된다. Also provided in accordance with embodiments of the present invention is a circuit manufacturing system, the circuit manufacturing system comprising: defining a solder bump containing a specified solder material and having a specified bump volume to be formed at a target location on an acceptor substrate; Contains a controller configured to receive. The printing station includes a transparent donor substrate, the transparent donor substrate having opposing first and second surfaces and a donor film comprising a designated solder material disposed on the second surface, the donor film being positioned on an acceptor substrate. It is located close to the target location. The laser directs a sequence of pulses of laser radiation to pass through the first surface of the donor substrate and impinge on the donor film to induce ejection of molten droplets of solder material from the donor film onto the target location on the acceptor substrate. It is composed of: The controller is configured to drive the printing station to eject a plurality of droplets toward the target location so that the droplets deposited at the target location cumulatively reach the designated bump volume. The reflow station is configured to heat the target location so that the deposited droplets melt and reflow to form solder bumps.

추가적으로, 본 발명의 실시예에 따라 회로 제조 방법이 제공되며, 회로 제조 방법은, 회로 기판 상의 하나 이상의 타겟 위치에 솔더 재료를 퇴적하고, 솔더 범프를 형성하기 위해 퇴적된 액적을 용융 및 리플로우시키기에 충분한 에너지로 타겟 위치 각각 상에 레이저 빔의 하나 이상의 펄스를 포커싱하는 것을 포함한다. Additionally, a circuit manufacturing method is provided in accordance with embodiments of the present invention, comprising depositing solder material at one or more target locations on a circuit board, melting and reflowing the deposited droplets to form solder bumps. and focusing one or more pulses of the laser beam onto each target location with sufficient energy to

개시된 실시예에서, 솔더 재료를 퇴적하는 것은 하나 이상의 타겟 위치를 향해 솔더 재료의 용융된 액적을 분출하는 것을 포함한다. In disclosed embodiments, depositing solder material includes ejecting molten droplets of solder material toward one or more target locations.

일부 실시예에서, 펄스는 1 ms 이하, 및 아마도 100 ㎲ 미만의 펄스 지속시간을 갖는다.In some embodiments, the pulse has a pulse duration of less than 1 ms, and possibly less than 100 μs.

추가적으로 또는 대안으로서, 펄스는 2 mJ 이하의 펄스 에너지를 갖는다. Additionally or alternatively, the pulse has a pulse energy of 2 mJ or less.

추가적으로 또는 대안으로서, 펄스는 3 mJ 이하의 펄스 에너지를 갖는다. 개시된 실시예에서, 하나 이상의 펄스를 포커싱하는 것은 타겟 위치 각각 상에 레이저 빔의 각자의 단일 펄스를 포커싱하는 것을 포함한다. Additionally or alternatively, the pulse has a pulse energy of 3 mJ or less. In disclosed embodiments, focusing one or more pulses includes focusing a respective single pulse of the laser beam onto each target location.

본 발명은 도면과 함께 취한 본 발명의 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 보다 완전하게 이해될 것이다.The invention will be more fully understood from the following detailed description of embodiments of the invention taken together with the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 전자 회로 제조를 위한 시스템을 개략적으로 예시하는 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따라 LIFT 프로세스에서 솔더 액적이 퇴적된 인쇄 회로 기판의 개략적인 정면도이다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따라 솔더의 리플로우 이후의 도 2a의 인쇄 회로 기판의 개략적인 정면도이다.
도 3a, 3b, 3c 및 3d는 본 발명의 실시예에 따라 솔더 범프의 퇴적 및 리플로우 프로세스에서 연속 단계들을 보여주는 회로 기판의 개략적인 단면도들이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따라 LIFT 프로세스에서 2개의 상이한 솔더 재료의 액적이 퇴적된 회로 기판의 개략 단면도이다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따라 솔더 재료의 리플로우 이후의 도 4a의 회로 기판의 개략적인 정면도이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따라 LIFT 프로세스에 의해 형성된 콘택 패드의 현미경 사진이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따라 도 5a의 콘택 패드 상에 형성된 솔더 범프의 현미경 사진이다.
1 is a block diagram schematically illustrating a system for electronic circuit manufacturing according to an embodiment of the present invention.
2A is a schematic front view of a printed circuit board on which solder droplets have been deposited in a LIFT process in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 2B is a schematic front view of the printed circuit board of FIG. 2A after reflow of solder in accordance with an embodiment of the present invention.
3A, 3B, 3C and 3D are schematic cross-sectional views of a circuit board showing successive steps in the deposition and reflow process of solder bumps in accordance with an embodiment of the invention.
4A is a schematic cross-sectional view of a circuit board on which droplets of two different solder materials have been deposited in a LIFT process in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 4B is a schematic front view of the circuit board of Figure 4A after reflow of solder material in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 5A is a micrograph of a contact pad formed by the LIFT process in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 5B is a micrograph of a solder bump formed on the contact pad of FIG. 5A according to an embodiment of the present invention.

개관survey

당업계에 공지되어 있는 전자 회로 제조 방법에서, 전기 트레이스 및 콘택 패드가 회로 기판 상에 인쇄되고, 솔더 층이 포토리소그래피 방법에 의해 콘택 패드 상에 인쇄된다. 그 다음, 솔더로 덮인 패드 상에 회로 컴포넌트가 배치되고, 솔더를 용융 및 리플로우시키도록 회로가 가열되며, 그에 따라 컴포넌트와 패드 사이에 전도성 결합을 생성한다. 이 종래의 접근법에서는, 패드 위치와 크기 및 각각의 콘택 패드 상의 솔더 재료의 체적이 포토리소그래피 마스크 및 솔더 퇴적 프로세스에 의해 고정된다.In electronic circuit manufacturing methods known in the art, electrical traces and contact pads are printed on a circuit board, and a solder layer is printed on the contact pads by photolithography methods. The circuit component is then placed on the solder-covered pad, and the circuit is heated to melt and reflow the solder, thereby creating a conductive bond between the component and the pad. In this conventional approach, the pad location and size and the volume of solder material on each contact pad are fixed by a photolithography mask and solder deposition process.

본 발명의 실시예는, 실질적으로 임의의 원하는 크기 및 형상으로 이루어지며 실질적으로 임의의 적합한 솔더 재료 또는 재료 조합을 포함하는 솔더 범프를 필요에 따라 생성할 수 있는, 솔더 퇴적의 LIFT 기반 방법을 제공한다. 이 LIFT 기반 방법은, 상이한 체적, 형상 및 크기를 가지며 심지어 상이한 솔더 재료 및 솔더 재료 조합을 포함하는 다수의 범프를 전부 동일한 프로세스 단계에서 동일한 기판 상에 생성할 수 있다. 솔더 범프의 체적 및 조성(심지어 불균일한 조성을 포함함)은 LIFT 파라미터, 도너 필름 재료 및 각각의 타겟 위치에 퇴적된 액적 수를 설정함으로써 정밀하게 제어될 수 있다. 또한, 종래의 접근법과는 대조적으로, 본 방법은 불균일 기판 상에, 그리고 그 뿐만 아니라 컴포넌트가 이미 배치된 기판 상에, 솔더 범프를 인쇄할 수 있다. 따라서 개시된 실시예는 당업계에 공지된 기술보다 회로 제조에 있어서의 훨씬 더 큰 유연성 및 정밀도를 제공한다.Embodiments of the present invention provide a LIFT-based method of solder deposition that can optionally create solder bumps of substantially any desired size and shape and comprising substantially any suitable solder material or combination of materials. do. This LIFT-based method can create multiple bumps of different volumes, shapes and sizes and even containing different solder materials and solder material combinations, all in the same process step and on the same substrate. The volume and composition of the solder bump (even non-uniform compositions) can be precisely controlled by setting the LIFT parameters, the donor film material, and the number of droplets deposited at each target location. Additionally, in contrast to conventional approaches, the present method can print solder bumps on non-uniform substrates, as well as on substrates on which components have already been placed. The disclosed embodiments thus provide much greater flexibility and precision in circuit fabrication than techniques known in the art.

이하 기재되는 실시예에서, 솔더 범프는 지정된 솔더 재료 및 범프 체적 그리고 범프가 억셉터 기판 상에 형성되어야 할 타겟 위치에 관하여 정의된다. 표면 중 하나에 지정된 솔더 재료를 포함하는 도너 필름을 갖는 투명한 도너 기판은, 도너 필름이 억셉터 기판 상의 타겟 위치에 근접하게 위치된다. (편의상, 본원에서 억셉터 기판에 근접한 도너 기판의 표면은 하부 표면으로 지칭되며, 도너 기판의 반대 표면은 상부 표면으로 지칭된다.) 도너 필름으로부터 솔더 재료의 다수의 용융 액적의, 억셉터 기판 상의 타겟 위치에의 분출을 유도하기 위해, 레이저는 레이저 방사선의 펄스 시퀀스를 도너 기판의 상부 표면을 통과하고 도너 필름에 충돌하도록 지향시킨다. In the embodiment described below, a solder bump is defined in terms of a specified solder material and bump volume and a target location where the bump is to be formed on the acceptor substrate. A transparent donor substrate having a donor film comprising a designated solder material on one of its surfaces is positioned proximate the target location on the acceptor substrate. (For convenience, the surface of the donor substrate proximate to the acceptor substrate is referred to herein as the bottom surface, and the surface opposite the donor substrate is referred to as the top surface.) A plurality of molten droplets of solder material from the donor film, on the acceptor substrate. To direct the ejection to the target location, the laser directs a pulse sequence of laser radiation to pass through the upper surface of the donor substrate and impinge on the donor film.

레이저 펄스 파라미터 및 시퀀스의 펄스 수는 타겟 위치에 퇴적된 액적이 지정된 범프 체적에 누적적으로 도달하도록 선택된다. 액적 체적을 제어하기 위해 변경될 수 있는 펄스 파라미터는 펄스 강도, 즉 도너 필름에 입사되는 단위 면적당 광 출력, 그 뿐만 아니라 스팟 크기 및 펄스 지속 시간을 포함한다. 이들 파라미터는, 0.1 pl(피코리터) 정도, 즉 100 ㎛3, 이하의 일정한 액적 체적을 제공하도록 그리고 타겟 위치를 향한 정밀한 방향성과 함께 고속으로 도너 필름으로부터의 액적의 분출을 보장하도록, 도너 필름에서의 솔더 재료의 유형 및 두께에 따라 조정될 수 있다. 따라서 펄스 파라미터 및 액적 수의 적절한 선택에 의해, 약 20 ㎛ 만큼 작은 직경을 갖는 정밀한 크기의 솔더 범프를 인쇄할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 프로세스는 저온, 중온 및 고온 솔더를 포함하는 광범위한 솔더 재료를 다양한 기판 상에 인쇄하고 또한 무플럭스(fluxless) 솔더링을 용이하게 하는 데 사용될 수 있다.The laser pulse parameters and number of pulses in the sequence are selected such that droplets deposited at the target location cumulatively reach the specified bump volume. Pulse parameters that can be changed to control droplet volume include pulse intensity, i.e. light power per unit area incident on the donor film, as well as spot size and pulse duration. These parameters are adjusted to provide a constant droplet volume of the order of 0.1 pl (picoliter), i.e. less than 100 μm 3 , and to ensure ejection of droplets from the donor film at high speed with precise directionality toward the target location. Can be adjusted depending on the type and thickness of the solder material. Therefore, by appropriate selection of pulse parameters and droplet number, it is possible to print precisely sized solder bumps with diameters as small as about 20 μm. Processes according to embodiments of the present invention can be used to print a wide range of solder materials, including low, medium, and high temperature solders, on a variety of substrates and also facilitate fluxless soldering.

액적의 하나 이상의 층을 억셉터 기판 상에 퇴적한 후에, 퇴적된 액적이 용융 및 리플로우되어 솔더 범프를 형성하도록 타겟 위치가 가열된다. 가열은 유리하게는, 빠른 리플로우를 구동하고 기판에 대한 손상을 최소화하기 위해, 예를 들어 레이저 조사에 의해, 국부적으로 수행된다. 이 단계에서 사용되는 레이저 펄스는 솔더 범프에 좁게 포커싱될 수 있고, 레이저 펄스의 지속시간은 약 1 밀리초 이하, 대부분의 경우 100 마이크로초 미만, 예를 들어 수십 마이크로초(또는 심지어 작은 솔더 범프의 경우 더 적음)이어야 한다. 따라서 이 레이저 구동 리플로우 기술은 대기 중에서 수행될 수 있으며 열에 민감한 기판에 적합하다. 이는 상기에 기재된 LIFT 기반 솔더 인쇄 기술과 함께 사용하기에 특히 적합하지만, 대안으로서 잉크젯 유형 솔더 인쇄 및 포토리소그래피 기술과 같은 다른 방법에 의해 퇴적된 리플로우 솔더 재료에 적용될 수 있다. 그러나 대안으로서 리플로우 단계는, 예를 들어 고온 오븐에서, 전체 억셉터 기판을 가열함으로써 수행될 수 있다. 솔더 범프가 형성된 후에, 종래의 방법에 의해 회로 컴포넌트가 범프 상에 배치되고 그 자리에 솔더링될 수 있다. After depositing one or more layers of droplets on the acceptor substrate, the target location is heated so that the deposited droplets melt and reflow to form solder bumps. Heating is advantageously carried out locally, for example by laser irradiation, in order to drive fast reflow and minimize damage to the substrate. The laser pulses used in this step can be narrowly focused on the solder bump, and the duration of the laser pulse may be about 1 millisecond or less, in most cases less than 100 microseconds, for example tens of microseconds (or even the length of a small solder bump). cases, it should be less). Therefore, this laser-driven reflow technology can be performed in air and is suitable for heat-sensitive substrates. It is particularly suitable for use with the LIFT based solder printing technology described above, but can alternatively be applied to reflow solder material deposited by other methods such as inkjet type solder printing and photolithography techniques. However, alternatively the reflow step can be performed by heating the entire acceptor substrate, for example in a high temperature oven. After the solder bumps are formed, circuit components can be placed on the bumps and soldered in place by conventional methods.

시스템 설명System Description

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 회로 제조를 위한 시스템(20)의 개략적인 도면이다. 시스템(20)은 인쇄 스테이션(22)을 포함하며, 인쇄 스테이션(22)은 억셉터 기판(34) 상의 타겟 위치에 형성되어야 할, 지정된 솔더 재료를 포함하고 지정된 범프 체적을 갖는 솔더 범프(60)의 정의를 수신한다. 인쇄 스테이션은 각각의 타겟 위치에 원하는 솔더 재료의 다수의 액적(32)을 퇴적하며, 그리하여 액적이 지정된 범프 체적에 누적적으로 도달하도록 한다. 리플로우 스테이션(24)은 퇴적된 액적(32)이 용융되고 리플로우되어 솔더 범프(60)를 형성하도록 타겟 위치를 가열한다. 이 가열 프로세스는, 솔더 재료 및 기판의 특성 및 기타 응용 요건에 따라, 도 1에 도시된 바와 같이 범프 위치에 국부적으로 집중될 수 있거나, 또는 전체 기판(34)에 걸쳐 전체적으로 수행될 수 있다.1 is a schematic diagram of a system 20 for electronic circuit manufacturing according to an embodiment of the present invention. The system 20 includes a printing station 22, which prints a solder bump 60 comprising a specified solder material and having a specified bump volume to be formed at a target location on the acceptor substrate 34. Receives the definition of The printing station deposits multiple droplets 32 of the desired solder material at each target location, such that the droplets cumulatively reach the designated bump volume. The reflow station 24 heats the target location so that the deposited droplets 32 melt and reflow to form solder bumps 60. This heating process may be concentrated locally at bump locations, as shown in FIG. 1, or may be performed globally over the entire substrate 34, depending on the solder material and substrate properties and other application requirements.

통상적으로, 솔더 범프(60)의 형성 후에, 배치 스테이션(26)은 예를 들어 당업계에 공지된 바와 같이 픽-앤-플레이스(pick-and-place) 기계(62)를 사용하여 솔더 범프 상에 컴포넌트(64)를 배치한다. 그 다음, 최종 리플로우 스테이션(28)에서의 열원(66)은 컴포넌트와 기판(34) 사이에 영구 결합(68)을 형성하기 위해 솔더 범프를 가열한다. 열원(66)은 예를 들어 레이저를 사용하여 국부 가열을 적용할 수 있거나, 열원(66)은 리플로우 오븐 또는 당업계에 공지되어 있는 임의의 다른 적합한 유형의 히터를 포함할 수 있다. 결합(68)은 통상적으로 컴포넌트(64)와 기판(34) 상의 전도성 트레이스 사이의 전기적 및 기계적 연결 둘 다를 형성한다. 대안으로서 또는 추가적으로, 솔더 범프(60)는 컴포넌트(64)의 모서리 주위에 기계적 밀봉(seal)을 생성하기 위해 직사각형, 원형 또는 다른 형상을 갖는 프레임을 형성하도록 배열될 수 있다. 이러한 종류의 밀봉은, 예를 들어 MEMS(Micro-Electromechanical Systems) 디바이스와 같은 민감한 디바이스의 밀폐 패키징에 사용될 수 있다.Typically, after formation of solder bumps 60, placement station 26 places the solder bumps on the solder bumps, for example, using a pick-and-place machine 62, as is known in the art. Place the component 64 in . Next, a heat source 66 at the final reflow station 28 heats the solder bump to form a permanent bond 68 between the component and the substrate 34. Heat source 66 may apply localized heating, for example using a laser, or heat source 66 may include a reflow oven or any other suitable type of heater known in the art. Bonds 68 typically form both electrical and mechanical connections between components 64 and conductive traces on substrate 34. Alternatively or additionally, solder bumps 60 may be arranged to form a frame having a rectangular, circular or other shape to create a mechanical seal around the edges of component 64. This type of seal can be used, for example, for hermetic packaging of sensitive devices such as Micro-Electromechanical Systems (MEMS) devices.

인쇄 스테이션(22)을 다시 참조하면, 인쇄 스테이션에서의 광학 어셈블리(30)는 레이저(38)를 포함하며, 레이저(38)는 컨트롤러(51)의 제어 하에 도너 호일(44)을 향하여 1 ns 정도의 펄스 지속시간으로 광학 방사선의 짧은 펄스를 지향시킨다. (본 명세서 및 청구항에서 사용되는 용어 "광학 방사선"은 가시광선, 자외선 및 적외선 범위 중 임의의 범위의 전자기 방사선을 지칭하며, "레이저 방사선"은 레이저에 의해 방출되는 광학 방사선을 지칭한다.) 컨트롤러(51)는 통상적으로 범용 컴퓨터 또는 특수 용도 마이크로컨트롤러를 포함하며, 이는 시스템(20)의 다른 요소에 대한 적절한 인터페이스를 갖고 본원에 기재되어 있는 기능을 수행하도록 소프트웨어로 구동된다. 도너 호일(44)은 통상적으로 투명한 도너 기판(46)의 얇고 유연한 시트를 포함하며, 이는 지정된 솔더 재료 또는 재료들을 포함하는 도너 필름(48)으로 억셉터 기판(34)에 근접한 면에 코팅된다. 대안으로서, 도너 기판은 강성 또는 반강성 재료를 포함할 수 있다. 억셉터 기판(34)은, 유리, 세라믹 또는 폴리머 뿐만 아니라, 다른 유전체, 반도체 또는 심지어 전도성 재료와 같은 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다.Referring back to the printing station 22, the optical assembly 30 at the printing station includes a laser 38, which is directed toward the donor foil 44 under the control of the controller 51 on the order of 1 ns. Direct short pulses of optical radiation with a pulse duration of (As used herein and in the claims, the term "optical radiation" refers to electromagnetic radiation in any of the visible, ultraviolet, and infrared ranges, and the term "laser radiation" refers to optical radiation emitted by a laser.) Controller 51 typically includes a general-purpose computer or special-purpose microcontroller, which has appropriate interfaces to other elements of system 20 and is driven by software to perform the functions described herein. The donor foil 44 comprises a thin, flexible sheet of a typically transparent donor substrate 46, which is coated on the side proximal to the acceptor substrate 34 with a donor film 48 containing the designated solder material or materials. Alternatively, the donor substrate may include a rigid or semi-rigid material. The acceptor substrate 34 may include any suitable material, such as glass, ceramic or polymer, as well as other dielectric, semiconductor or even conductive materials.

광학 어셈블리(30)는 빔 편향기(40) 및 포커싱 광학기기(42)를 포함하며, 이들은 컨트롤러(51)에 의해 결정된 공간적 패턴을 따라 레이저(38)로부터의 방사선의 하나 이상의 출력 빔을 도너 기판(46)의 상부 표면을 통과하고 따라서 하부 표면 상의 도너 필름(48)에 충돌하도록 지향시킨다. 예시적인 실시예에서, 빔 편향기(40)는, 상기 언급한 미국 특허 9,925,797의 도 2a 또는 도 2b에 도시되고 본 특허의 컬럼 7-8에 기재된 바와 같이, 음향 광학 변조기를 포함한다. 레이저는 통상적으로, 도너 필름(48)으로부터 억셉터 기판(34) 상의 지정된 타겟 위치 상에 솔더 재료의 용융된 액적(50)의 분출을 유도하기 위해, 적합한 파장, 지속시간 및 에너지의 일련의 펄스를 출력하도록 제어된다. 액적(50)이 도너 기판(46)에 수직인 방향으로 고속으로 도너 필름(48)으로부터 분출되기 때문에, 도너 호일(44)은 억셉터 기판과 접촉하는 것이 아니라 억셉터 기판(34)으로부터 작은 거리에, 예를 들어 도너 필름(48)과 억셉터 기판(34) 사이에 최대 약 0.5 mm의 간격을 가지고, 위치될 수 있다. 액적(50)의 고속 분출(통상적으로 10 m/초 이상)로 인해, 액적의 비행 시간은 액적이 응고하는 데 걸리는 시간보다 짧고, 인쇄 스테이션(22)은 진공 하에서보다는 주변 대기 조건에서 동작할 수 있다. The optical assembly 30 includes a beam deflector 40 and focusing optics 42 which direct one or more output beams of radiation from the laser 38 to the donor substrate along a spatial pattern determined by the controller 51. It is directed to pass through the upper surface of 46 and thus impinge on the donor film 48 on the lower surface. In an exemplary embodiment, beam deflector 40 includes an acousto-optic modulator, as shown in FIG. 2A or FIG. 2B of the above-referenced U.S. Pat. No. 9,925,797 and described at columns 7-8 of the patent. The laser typically uses a series of pulses of suitable wavelength, duration and energy to induce ejection of molten droplets 50 of solder material from the donor film 48 onto a designated target location on the acceptor substrate 34. is controlled to output. Since the droplet 50 is ejected from the donor film 48 at high speed in a direction perpendicular to the donor substrate 46, the donor foil 44 is not in contact with the acceptor substrate but is at a small distance from the acceptor substrate 34. For example, the donor film 48 and the acceptor substrate 34 may be positioned with a gap of up to about 0.5 mm. Due to the high velocity ejection of the droplets 50 (typically greater than 10 m/sec), the droplet flight time is shorter than the time it takes for the droplets to solidify, and the print station 22 can operate in ambient atmospheric conditions rather than under vacuum. there is.

도너 필름(48)은 저온, 중온 및 고온 솔더를 포함하는 실질적으로 임의의 적합한 유형의 솔더 재료 또는 솔더 재료의 조합을 포함할 수 있다. 저온 및 중온 솔더는 예를 들어 주석-납 및 주석-은-구리(SAC) 합금을 포함한다. 고전력 전자 디바이스를 제조하는 데 가장 일반적으로 사용되는 고온 솔더는 구리, 아연, 주석 및 카드뮴과 같은 다른 금속과 은(통상적으로 45-90%)의 합금을 포함하고, 통상적으로 700-950 ℃ 범위의 온도에서 용융된다. 필름(48)의 두께 및 조성 뿐만 아니라 광학 어셈블리(30)의 펄스 파라미터는, 억셉터 기판(34) 상의 타겟 위치를 향해 솔더 재료의 용융된 액적(50)의 안정적인 분사를 제공하기 위해 솔더 재료의 선택에 따라 조정된다.Donor film 48 may include virtually any suitable type of solder material or combination of solder materials, including low, medium, and high temperature solders. Low- and medium-temperature solders include, for example, tin-lead and tin-silver-copper (SAC) alloys. High-temperature solders, most commonly used to manufacture high-power electronic devices, contain alloys of silver (typically 45-90%) with other metals such as copper, zinc, tin, and cadmium, and typically have a temperature range of 700-950°C. melts at temperature. The thickness and composition of the film 48 as well as the pulse parameters of the optical assembly 30 are adjusted to provide a stable jet of molten droplets 50 of solder material toward the target location on the acceptor substrate 34. Adjusted according to your choice.

일부 실시예에서, 혼합된 조성의 액적(32)을 퇴적하기 위해 다층 및 구조화된 도너 필름(48)이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도너 호일(44)은 상이한 재료의 벌크 혼합물을 함유하는 용융된 액적(50)을 생성하기 위해 상이한 각자의 솔더 조성을 포함하는 다수의 층상 도너 필름을 포함할 수 있다. 이러한 종류의 다중 조성 LIFT 방식이 예를 들어 미국 특허 10,629,442에 기재되어 있으며, 그 개시 내용은 참조에 의해 여기에 포함된다.In some embodiments, multilayered and structured donor films 48 may be used to deposit droplets 32 of mixed composition. For example, donor foil 44 may include multiple layered donor films comprising different respective solder compositions to produce molten droplets 50 containing bulk mixtures of different materials. This type of multi-composition LIFT approach is described, for example, in US Patent 10,629,442, the disclosure of which is incorporated herein by reference.

대안으로서 또는 추가적으로, 도너 호일(44)은 도너 호일 상의 상이한 위치에 상이한 재료를 포함하는 도너 필름(48)을 포함할 수 있다. 광학 어셈블리(30)는 레이저 펄스 시퀀스를 상이한 도너 위치에 각각 충돌하도록 지향시키며, 그리하여 주어진 타겟 위치에 퇴적되는 상이한 재료의 액적(32)이 지정된 체적 및 조성에 누적적으로 도달하도록 한다. 이러한 종류의 혼합 조성 방식은 도 4a 및 도 4b를 참조하여 아래에서 추가로 기재된다. Alternatively or additionally, donor foil 44 may include donor films 48 comprising different materials at different locations on the donor foil. The optical assembly 30 directs a sequence of laser pulses to each impinge on a different donor location, such that droplets 32 of different materials deposited at a given target location cumulatively reach a specified volume and composition. This type of mixing composition scheme is described further below with reference to FIGS. 4A and 4B.

컨트롤러(51)는 솔더 범프가 억셉터 기판(34) 상에 형성되어야 할 각각의 타겟 위치 상에 원하는 체적의 적절한 수의 액적(32)을 퇴적하기 위해, 레이저(38)의 펄스 파라미터 및 광학 어셈블리(30)의 스캐닝 및 포커싱 파라미터를 조정한다. 앞서 설명된 바와 같이, 컨트롤러(51)는 각각의 타겟 위치에 퇴적된 액적이 그 위치에서 지정된 범프 체적에 누적적으로 도달하도록 레이저 펄스 파라미터 및 솔더 재료의 용융된 액적의 수를 설정한다. 레이저 펄스 파라미터를 조정함으로써 액적 체적이 변경될 수 있으므로, 더 작은 수의 더 큰 체적의 액적 또는 더 많은 수의 더 작은 체적의 액적을 퇴적함으로써 주어진 범프 체적이 생성될 수 있다. 도너 필름(38)의 두께도 또한 액적 크기에 기여한다. 그러나, 실제 액적 체적에 있어서의 고유한 허용오차를 감안하면, 대수의 통계에 의존하는 것이 유리할 수 있으며, 특히 매우 작은 범프를 다룰 때, 적은 수의 더 큰 액적보다는 더 큰 수의 더 작은 액적을 사용하는 것이 유리할 수 있다. The controller 51 controls the pulse parameters of the laser 38 and the optical assembly to deposit the appropriate number of droplets 32 of the desired volume on each target location where solder bumps are to be formed on the acceptor substrate 34. Adjust the scanning and focusing parameters in (30). As previously described, controller 51 sets the laser pulse parameters and the number of molten droplets of solder material such that the droplets deposited at each target location cumulatively reach the specified bump volume at that location. The droplet volume can be varied by adjusting the laser pulse parameters so that a given bump volume can be created by depositing a smaller number of larger volume droplets or a larger number of smaller volume droplets. The thickness of the donor film 38 also contributes to droplet size. However, given the inherent tolerances in actual droplet volumes, it may be advantageous to rely on logarithmic statistics, especially when dealing with very small bumps, and it may be advantageous to use a larger number of smaller droplets rather than a smaller number of larger droplets. It may be advantageous to use

인쇄 스테이션(22)은 또한, 예를 들어 억셉터 기판(34)이 장착되는 X-Y 스테이지(36)를 포함할 수 있는 포지셔닝 어셈블리를 포함한다. 스테이지(36)는 액적(32)을 억셉터 기판의 표면에 걸쳐 상이한 타겟 위치에 퇴적하기 위해 인쇄 스테이션(22)의 광학 어셈블리(30) 및 도너 포일(44)에 대해 억셉터 기판(34)을 이동시킨다. 추가적으로 또는 대안으로서, 포지셔닝 어셈블리는, 광학 어셈블리(30) 뿐만 아니라 적절한 경우 도너 필름(44)을 억셉터 기판의 표면 위로 이동시키는 모션 컴포넌트(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.Print station 22 also includes a positioning assembly, which may include, for example, an X-Y stage 36 on which an acceptor substrate 34 is mounted. Stage 36 positions the acceptor substrate 34 relative to the optical assembly 30 and donor foil 44 of the print station 22 to deposit droplets 32 at different target locations across the surface of the acceptor substrate. Move it. Additionally or alternatively, the positioning assembly may include a motion component (not shown) that moves the optical assembly 30 as well as, if appropriate, the donor film 44 over the surface of the acceptor substrate.

리플로우 스테이션(24)은 광학 어셈블리(52)를 포함하고, 이는 액적(32)을 국부적으로 용융시키도록 방사선 빔을 지향시키며, 따라서 액적들이 솔더 범프(60)로 합체되게 한다. 이러한 종류의 국부 가열은 특히 민감한 억셉터 기판(34)에 대한 손상을 피하는 데 유리하다. 도시된 예에서 광학 어셈블리(52)는, 빔 편향기(56) 및 포커싱 광학기기(58)와 함께 레이저(54)를 포함하며, 이들은 퇴적된 액적을 용융시키고 솔더 범프(60)로 리플로우시키기에 충분한 에너지로 타겟 위치를 조사하도록 레이저 방사선을 지향시킨다. 리플로우 스테이션(24)은 또한, 인쇄 스테이션(22)에서와 동일한 스테이지(36), 또는 상이한 스테이지 또는 다른 모션 디바이스에 기초할 수 있는 포지셔닝 어셈블리를 포함한다.Reflow station 24 includes an optical assembly 52 that directs a radiation beam to locally melt droplets 32, thereby causing them to coalesce into solder bumps 60. This kind of local heating is particularly advantageous to avoid damage to the sensitive acceptor substrate 34. In the example shown, optical assembly 52 includes a laser 54 along with a beam deflector 56 and focusing optics 58, which melt the deposited droplets and reflow them into solder bumps 60. Direct the laser radiation to illuminate the target location with sufficient energy. Reflow station 24 also includes a positioning assembly that may be based on the same stage 36 as in print station 22, or on a different stage or other motion device.

컨트롤러(51)는 기판(34)에 대한 손상을 피하면서 각각의 솔더 범프(60)를 용융 및 리플로우시키기에 충분한 에너지를 인가하기 위해 레이저(54)의 펄스 파라미터 및 광학 어셈블리(52)의 스캐닝 및 포커싱 파라미터를 조정한다. 펄스 지속시간 및 에너지는 범프 상단의 솔더 재료를 기화시키지 않고서 각각의 범프 하단의 솔더 재료가 완전히 용융되도록 선택된다. 필요한 실제 전력 및 펄스 지속시간은 솔더 재료의 용융 온도 및 열전도도에 따라 달라진다. 짧은 레이저 펄스는, 솔더 재료가 용융되는 시간을 최소화하고 따라서 산화를 최소화하며 기판(34)에 대한 손상을 피하므로, 이러한 목적을 위해 일반적으로 선호된다. 따라서 리플로우 스테이션(24)은 주변 대기 조건에서 동작할 수 있다. 짧은 고출력 레이저 펄스는 무플럭스 리플로우를 가능하게 하고 고온 솔더 재료의 사용을 지원한다는 점에서 특히 유리하다. 각각의 솔더 범프의 위치에 포커싱되는 이러한 종류의 단일 레이저 펄스는 통상적으로 작은 솔더 범프의 완전한 리플로우를 달성하는 데 충분하지만, 다수의 펄스가 대안으로서 사용될 수 있으며, 특히 더 큰 솔더 범프의 경우 그러하다. 결과적인 빠른 국부 리플로우 프로세스는 또한, 솔더 범프와 콘택 패드 사이의 금속간 화합물의 형성을 감소시키는 데 유리하며, 따라서 당업계에 공지되어 있는 열 리플로우 방법과 비교하여 더 강한 솔더 결합을 생성하는 데 유리하다. The controller 51 controls the pulse parameters of the laser 54 and the scanning of the optical assembly 52 to apply sufficient energy to melt and reflow each solder bump 60 while avoiding damage to the substrate 34. and adjust the focusing parameters. The pulse duration and energy are selected to completely melt the solder material at the bottom of each bump without vaporizing the solder material at the top of the bump. The actual power and pulse duration required will depend on the melt temperature and thermal conductivity of the solder material. Short laser pulses are generally preferred for this purpose as they minimize the time it takes for the solder material to melt, thus minimizing oxidation and avoiding damage to the substrate 34. Accordingly, reflow station 24 can operate in ambient atmospheric conditions. Short, high-power laser pulses are particularly advantageous in that they enable flux-free reflow and support the use of high-temperature solder materials. A single laser pulse of this type, focused at the location of each solder bump, is typically sufficient to achieve complete reflow of small solder bumps, but multiple pulses can be used as an alternative, especially for larger solder bumps. do. The resulting fast local reflow process is also advantageous in reducing the formation of intermetallic compounds between the solder bumps and contact pads, thus producing stronger solder bonds compared to thermal reflow methods known in the art. It is advantageous to

예를 들어 20-30 ㎛의 두께로 주석 기반 솔더의 액적(32) 더미로 만들어진 작은 솔더 범프의 경우, 대략 10 W의 광 출력 및 50-100 ㎲의 지속시간을 갖는 레이저 펄스가 통상적으로, 기판으로의 실질적인 열 확산을 피하면서 완전한 리플로우를 달성하기에 충분하다. 각각의 경우 최적의 레이저 파장, 펄스 전력, 지속시간 및 포커스 크기는 각각의 경우에 솔더 재료의 흡수 스펙트럼, 체적 및 열 특성과 일치하도록 선택될 수 있다. 작거나 중간 크기의 솔더 범프의 경우, 펄스 에너지는 약 2 mJ보다 크지 않아야 한다. 최적의 레이저 파라미터는 경험적으로 그리고/또는 열 및 유체 역학 시뮬레이션을 기반으로, 예를 들어 당업계에 공지되어 있는 유한 요소 분석 도구를 사용하여, 결정될 수 있다.For a small solder bump, for example, made from a pile of droplets 32 of tin-based solder with a thickness of 20-30 μm, a laser pulse with an optical power of approximately 10 W and a duration of 50-100 μs is typically applied to the substrate. This is sufficient to achieve complete reflow while avoiding substantial heat diffusion into the The optimal laser wavelength, pulse power, duration and focus size in each case can be selected to match the absorption spectrum, volume and thermal properties of the solder material in each case. For small to medium sized solder bumps, the pulse energy should be no greater than about 2 mJ. Optimal laser parameters can be determined empirically and/or based on thermal and fluid dynamics simulations, for example, using finite element analysis tools known in the art.

다음 예에서 리플로우 스테이션(24)에서의 레이저(54)는 1064 nm에서 동작하는 고출력 CW Nd:YAG 레이저일 수 있다. 대안으로서, 레이저(54)는 다이오드 펌핑 파이버 레이저, 예를 들어 976 nm 내지 1075 nm 범위 및 수십 와트의 전력(예를 들어 IPG로부터 입수 가능)의 이터븀 연속파 파이버 레이저(Ytterbium Continuous Wave Fiber Laser)일 수 있다. 대안으로서, 레이저(54)는 고전력 다이오드 레이저 모듈, 예를 들어 BTW에 의해 제조된 다이오드 레이저 모듈일 수 있다. 다른 유형의 레이저가 본 명세서를 읽은 후 당업자에게 명백할 것이다.In the following example, laser 54 in reflow station 24 may be a high power CW Nd:YAG laser operating at 1064 nm. Alternatively, laser 54 may be a diode pumped fiber laser, such as a Ytterbium Continuous Wave Fiber Laser in the 976 nm to 1075 nm range and tens of watts of power (e.g. available from IPG). You can. Alternatively, laser 54 may be a high power diode laser module, such as a diode laser module manufactured by BTW. Other types of lasers will be apparent to those skilled in the art after reading this specification.

예시적인 구현에서, 인쇄 스테이션(22)은 주석 기반 솔더를 사용하여 범프를 인쇄한다. 약 40 pl의 체적을 갖는 범프(약 50 ㎛의 범프 직경에 대응함)를 리플로우하기 위해, 레이저(54)는 약 0.45 내지 1.6 mJ의 펄스 에너지 및 50-150 ㎲의 지속시간을 갖는 펄스를 출력하도록 설정된다. 광학 어셈블리(52)는 솔더 범프 상의 약 35-50 ㎛의 스팟 크기에 빔을 포커싱한다. 반면에, 예를 들어 약 15 pl의 체적을 갖는 더 작은 범프(약 25 ㎛의 직경에 대응함)의 경우, 리플로우 스테이션(24)에서의 레이저(54)는 솔더 범프 상의 약 15 내지 25 ㎛의 스팟 크기에 포커싱되는 약 0.2 내지 0.45 mJ의 펄스 에너지 및 10-30 ㎲의 지속 시간을 갖는 펄스를 출력하도록 설정된다. In an example implementation, print station 22 prints bumps using tin-based solder. To reflow a bump with a volume of about 40 pl (corresponding to a bump diameter of about 50 μm), the laser 54 outputs a pulse with a pulse energy of about 0.45 to 1.6 mJ and a duration of 50-150 μs. It is set to do so. Optical assembly 52 focuses the beam to a spot size of approximately 35-50 μm on the solder bump. On the other hand, for smaller bumps with a volume of, for example, about 15 pl (corresponding to a diameter of about 25 μm), the laser 54 at the reflow station 24 will cause the laser 54 to illuminate a region of about 15 to 25 μm on the solder bump. It is set to output pulses with a pulse energy of approximately 0.2 to 0.45 mJ and a duration of 10-30 μs, focused to a spot size.

또다른 예에서, 약 85 pl의 체적을 갖는 범프(약 100 ㎛의 범프 직경에 대응함)를 리플로우하기 위해, 레이저(54)는 약 1 내지 3 mJ의 펄스 에너지 및 50 내지 150 ㎲의 지속시간을 갖는 펄스를 출력하도록 설정된다. 광학 어셈블리(52)는 솔더 범프 상의 약 50 내지 100 ㎛의 스팟 크기에 빔을 포커싱한다. In another example, to reflow a bump with a volume of about 85 pl (corresponding to a bump diameter of about 100 μm), laser 54 has a pulse energy of about 1 to 3 mJ and a duration of 50 to 150 μs. It is set to output a pulse with . Optical assembly 52 focuses the beam to a spot size of approximately 50 to 100 μm on the solder bump.

레이저 구동 리플로우 파라미터의 대안의 선택이 본 명세서를 읽은 후 당업자에게 명백할 것이다.Alternative choices of laser driven reflow parameters will be apparent to those skilled in the art after reading this specification.

하나의 실시예에서, 인쇄 스테이션(22) 및 리플로우 스테이션(24)은 LIFT 및 리플로우 프로세스 둘 다를 위한 레이저 방사선을 제공하는 광학 어셈블리와 함께 단일 동작 유닛으로 결합된다. 레이저 소스가 LIFT 및 리플로우에 요구되는 상이한 범위의 펄스 에너지 및 지속시간을 제공할 수 있는 한, 동일한 레이저 소스가 둘 다의 용도에 사용될 수 있다. 대안으로서, 결합된 스테이션은 공유된 포지셔닝 어셈블리 및 아마도 공유된 광학기기와 함께, 둘 이상의 상이한 레이저 소스를 포함할 수 있다.In one embodiment, print station 22 and reflow station 24 are combined into a single operating unit with an optical assembly providing laser radiation for both LIFT and reflow processes. As long as the laser source can provide the different ranges of pulse energy and duration required for LIFT and reflow, the same laser source can be used for both applications. Alternatively, a combined station may include two or more different laser sources, with a shared positioning assembly and possibly shared optics.

솔더 범프의 형성Formation of solder bumps

이제 본 발명의 실시예에 따라 인쇄 회로 기판(70) 상에 솔더 범프를 형성하는 프로세스를 개략적으로 예시하는 도 2a 및 도 2b를 참조한다. 도 2a는 예를 들어 인쇄 스테이션(22)(도 1)에서 LIFT 프로세스에 의해 솔더의 액적(32)이 퇴적된 기판(70)의 정면도이며, 도 2b는 솔더의 리플로우 이후의 기판(70)의 개략적인 정면도이다. 이 실시예는 동일한 억셉터 기판(즉, 본 예에서는 기판(70)) 상의 상이한 타겟 위치에 상이한 각자의 범프 체적, 형상 및/또는 솔더 재료의 조성을 갖는 솔더 범프를 정의하고 생성하는 데 있어서 본원에 기재된 기술의 사용을 예시한다. Reference is now made to FIGS. 2A and 2B which schematically illustrate the process of forming solder bumps on a printed circuit board 70 in accordance with an embodiment of the present invention. FIG. 2A is a front view of a substrate 70 on which droplets 32 of solder have been deposited, for example, by the LIFT process at print station 22 (FIG. 1), and FIG. 2B is a front view of the substrate 70 after reflow of solder. This is a schematic front view. This embodiment is described herein in defining and creating solder bumps with different respective bump volumes, shapes, and/or compositions of solder material at different target locations on the same acceptor substrate (i.e., substrate 70 in this example). Illustrates the use of the techniques described.

도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(70) 상에 솔더 범프를 퇴적하기 전에, 전자 트레이스(73) 및 상이한 크기 및 형상의 다양한 콘택 패드(72, 75, 77)가 기판 상에 형성된다. 이들 패드 및 트레이스는 당업계에 공지된 바와 같이 포토리소그래피 프로세스를 사용하여 기판(70) 상에 인쇄될 수 있거나, 또는 대안으로서 예를 들어 LIFT 프로세스를 사용하여 기판(70) 상에 직접 기록될 수 있다. 콘택 패드의 LIFT 인쇄는 도 5a 및 도 5b를 참조하여 아래에 더 설명되는 바와 같이 콘택 패드에 대한 솔더 재료의 접착을 향상시키는 데 유리할 수 있다. 컨트롤러(51)는 상이한 솔더 패드 상에 생성될 상이한 솔더 범프 체적을 지정하도록 프로그래밍된다. 컨트롤러는, 퇴적된 액적(32)이 다양한 패드 상의 지정된 범프 체적에 누적적으로 도달하도록, 상이한 레이저 펄스 시퀀스를 도너 기판 상의 상이한 지점을 통과하게끔 지향시키도록 광학 어셈블리(30)를 구동한다. 따라서, 예를 들어, 단일 액적(32) 또는 적은 수의 액적만 각각의 패드(72) 상에 퇴적되며, 더 큰 액적 집합체(74)는 패드(75) 상에 퇴적된다. 패드(72)의 경우와 같이 매우 미세한 콘택이 요구될 때, 전용 콘택 패드 없이 트레이스(73) 상의 타겟 위치에 직접 액적을 퇴적하여 컴포넌트를 트레이스에 직접 솔더링하는 것도 가능하다.As shown in Figure 2A, prior to depositing solder bumps on the substrate 70, electronic traces 73 and various contact pads 72, 75, and 77 of different sizes and shapes are formed on the substrate. These pads and traces may be printed on substrate 70 using photolithography processes as known in the art, or alternatively may be written directly on substrate 70 using, for example, the LIFT process. there is. LIFT printing of contact pads can be advantageous to improve adhesion of solder material to the contact pad, as further described below with reference to FIGS. 5A and 5B. Controller 51 is programmed to specify different solder bump volumes to be created on different solder pads. The controller drives the optical assembly 30 to direct different sequences of laser pulses to pass through different points on the donor substrate such that the deposited droplets 32 cumulatively reach designated bump volumes on the various pads. Thus, for example, only a single droplet 32 or a small number of droplets are deposited on each pad 72, with larger collections of droplets 74 deposited on pad 75. When very fine contact is required, as in the case of pad 72, it is also possible to solder the component directly to the trace by depositing a droplet directly at a target location on trace 73 without a dedicated contact pad.

앞서 언급한 바와 같이, 도너 필름(48)의 적절한 선택 및 구성에 의해, 인쇄 스테이션(22)은 상이한 콘택 패드 상에 솔더 재료의 상이한 각자의 조성을 인쇄하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 인쇄 스테이션(22)은 섬세한 콘택에 대하여 적절한 저온 솔더를 패드(72) 상에 인쇄하는 한편, 기판(70) 상의 회로의 동작 시 더 높은 동작 전류를 운반하도록 설계되는 패드(75) 상에 고온 솔더를 인쇄할 수 있다. 광학 어셈블리(30)는 콘택 패드 또는 위치의 각각 상에 적절한 조성의 솔더 재료를 퇴적하기 위해 도너 기판(46) 상의 적절한 지점을 통과하도록 레이저 펄스를 지향시킨다. As previously mentioned, by proper selection and configuration of the donor film 48, the print station 22 can be controlled to print different respective compositions of solder material on different contact pads. For example, the print station 22 prints a low temperature solder suitable for delicate contacts on the pads 72 while the pads 75 are designed to carry higher operating currents during operation of the circuitry on the substrate 70. High temperature solder can be printed on this. Optical assembly 30 directs the laser pulses to pass through appropriate points on donor substrate 46 to deposit solder material of appropriate composition on each of the contact pads or locations.

컨트롤러(51)는 또한, 콘택 패드(77)에 의해 정의된 길다란(elongated) 형상과 같은 비원형 형상을 포함하는 상이한 형상의 솔더 범프를 지정하도록 프로그래밍될 수 있다. 그러면, 컨트롤러(51)는, 액적(32)이 지정된 형상에 일치하는 패턴으로 각각의 콘택 패드 상에 퇴적되도록, 도너 기판을 통과하게끔 레이저 펄스 시퀀스를 지향시키도록 광학 어셈블리(30)를 구동한다. 따라서, 길다란 액적 집합체(76)가 콘택 패드(77) 상에 퇴적된다. 솔더 콘택은 이러한 방식으로 예를 들어 환형 및 각진 형상을 포함하는 실질적으로 임의의 원하는 형상으로 인쇄될 수 있다. Controller 51 may also be programmed to specify different shapes of solder bumps, including non-circular shapes, such as the elongated shape defined by contact pad 77. Controller 51 then drives optical assembly 30 to direct a sequence of laser pulses through the donor substrate such that droplets 32 are deposited on each contact pad in a pattern matching the specified shape. Accordingly, an elongated collection of droplets 76 is deposited on the contact pad 77 . Solder contacts can be printed in this manner in virtually any desired shape, including, for example, circular and angular shapes.

액적(32)의 퇴적 후에, 기판(70)이 가열되며 액적을 용융 및 리플로우시키고, 따라서 도 2b에 도시된 바와 같이 솔더 범프(82, 84, 86)로 합체된다. 이 단계에서 액적의 경향은 표면 에너지를 최소화하는 구형(spherical) 형상으로 합체하는 것이다. 이러한 경향을 최소화하기 위해, 특히 비원형 형상의 솔더 범프를 생성할 때에, 리플로우 스테이션(24)은 상기에 설명된 바와 같이 솔더 범프를 국부적으로 용융시키도록 짧고 강렬한 레이저 펄스를 적용할 수 있다. 리플로우 스테이션(24)에서의 레이저 펄스 파라미터 및 조사 패턴은 원하는 형상 특성을 달성하기 위해 조정될 수 있다.After deposition of droplets 32, substrate 70 is heated to melt and reflow the droplets, thereby coalescing into solder bumps 82, 84, and 86, as shown in FIG. 2B. The tendency of the droplets at this stage is to coalesce into a spherical shape that minimizes surface energy. To minimize this tendency, especially when creating solder bumps of non-circular shapes, reflow station 24 can apply short, intense laser pulses to locally melt the solder bumps as described above. Laser pulse parameters and irradiation patterns at reflow station 24 can be adjusted to achieve desired shape characteristics.

도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 본 발명의 다른 실시예에 따라 기판(70) 상의 솔더 범프(94)의 퇴적 및 리플로우 프로세스의 연속 단계들을 보여주는 회로 기판의 개략적인 단면도들이다. 이 실시예는 특히 큰 솔더 범프에서 생길 수 있는 리플로우의 문제를 다룬다. 단일 단계에서 퇴적 프로세스가 수행될 때, 솔더 범프 하단의 액적(32)을 용융시키기 위해 높은 에너지의 레이저 펄스가 필요할 수 있다. 높은 펄스 에너지는 솔더 범프 주변의 기판에 대한 손상 위험을 증가시킨다. 반면, 레이저 펄스 에너지가 충분하지 않으면, 범프 하단의 액적이 완전히 용융되지 않을 수 있으며 열악한 콘택 무결성 및 전기 저항 증가를 초래할 수 있다. 3A, 3B, 3C and 3D are schematic cross-sectional views of a circuit board showing successive steps in the deposition and reflow process of solder bumps 94 on board 70 in accordance with another embodiment of the present invention. This embodiment specifically addresses reflow issues that can occur with large solder bumps. When the deposition process is performed in a single step, high energy laser pulses may be required to melt the droplet 32 at the bottom of the solder bump. High pulse energy increases the risk of damage to the substrate around the solder bump. On the other hand, if the laser pulse energy is insufficient, the droplet at the bottom of the bump may not completely melt, resulting in poor contact integrity and increased electrical resistance.

이 문제를 해결하기 위해, 액적(32)은 지정된 범프 체적에 도달하도록 타겟 위치 상에 다수의 층으로 퇴적된다. 지정된 범프 체적에 도달할 때까지 액적 층을 번갈아 퇴적한 다음 층을 가열하여 액적을 용융시키기 위해 기판(70)은 인쇄 스테이션(22)과 리플로우 스테이션(24) 사이를 다수 회 왕복한다. 대안으로서, 광학 어셈블리가 LIFT 인쇄 및 리플로우 둘 다에 필요한 능력을 갖춘 단일 스테이션 내에서 액적의 LIFT 인쇄 및 용융이 수행될 수 있다. 어느 경우든, 액적의 각각의 연속 층을 용융시키는 데 적용되어야 하는 에너지가 비교적 작기 때문에 손상 위험이 감소된다. To solve this problem, droplets 32 are deposited in multiple layers on the target location to reach a designated bump volume. Substrate 70 is shuttled back and forth between print station 22 and reflow station 24 multiple times to deposit alternating layers of droplets until a designated bump volume is reached and then heat the layers to melt the droplets. Alternatively, LIFT printing and melting of droplets can be performed within a single station where the optical assembly has the necessary capabilities for both LIFT printing and reflow. In either case, the risk of damage is reduced because the energy that must be applied to melt each successive layer of droplets is relatively small.

따라서, 도시된 예에서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 액적(32)의 초기 층이 기판(70) 상에(또는 보다 정밀하게는, 기판 상의 콘택 패드 상에) 퇴적된다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 이 층은 가열되고 따라서 용융되어 리플로우된 층(92)을 형성한다. 도 3c에 도시된 바와 같이 액적의 추가 층(32)이 리플로우된 층(92) 위에 퇴적되고, 그 다음 도 3d에 도시된 바와 같이 다시 리플로우되도록 가열된다. 이 프로세스는 솔더 범프(94)를 생성하는 데 필요한 만큼의 사이클 동안 반복된다.Accordingly, in the example shown, an initial layer of droplets 32 is deposited on substrate 70 (or more precisely, on a contact pad on the substrate), as shown in Figure 3A. As shown in Figure 3b, this layer is heated and thus melts to form reflowed layer 92. An additional layer 32 of droplets is deposited over the reflowed layer 92 as shown in Figure 3C and then heated to reflow again as shown in Figure 3D. This process is repeated for as many cycles as necessary to create solder bumps 94.

이제 본 발명의 실시예에 따라 기판(70) 상에 혼합 조성의 솔더 범프(100)를 생성하기 위한 프로세스를 개략적으로 예시하는 도 4a 및 도 4b를 참조한다. 도 4a는 인쇄 스테이션(22)에서 LIFT 프로세스에 의해 퇴적되는 2개의 상이한 각자의 솔더 재료의 액적(96 및 98)을 도시하는 단면도이다. 도 4b는 리플로우 스테이션(24)에서 솔더 재료의 리플로우 이후의 솔더 범프(100)의 정면도이다.Reference is now made to FIGS. 4A and 4B which schematically illustrate a process for creating mixed composition solder bumps 100 on substrate 70 in accordance with an embodiment of the present invention. FIG. 4A is a cross-sectional view showing two different respective droplets 96 and 98 of solder material being deposited by the LIFT process at print station 22. 4B is a front view of solder bump 100 after reflow of solder material at reflow station 24.

컨트롤러(51)는 솔더 범프가 2개(또는 그 이상)의 상이한 재료를 특정 비율로 포함할 것임을 나타내는 솔더 범프(100)의 사양을 수신한다. 예를 들어, 향상된 기계적 강도 및/또는 전도성을 위해, 솔더 범프는 주석 솔더와 혼합된 구리 입계 또는 SAC 솔더에 혼합된 팔라듐을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 상이한 재료들이 솔더 범프 내에 재료의 지정된 구배로 불균일하게 분포되는 것이 유리할 수도 있다. 예를 들어, 액적(96) 내의 재료와 같은 재료 중 하나는, 솔더 범프의 상단을 향해 액적(98) 내의 재료에 비해 농도가 감소하면서 솔더 범프의 하단에서 더 높은 농도를 가질 수 있다. 예를 들어 미국 특허 9,607,936에 설명된 바와 같이, 범프 하단의 팔라듐 농도가 더 높은 이러한 종류의 팔라듐 및 구리의 구배 조성은 솔더 조인트의 강도를 개선하는 것으로 여겨진다. Controller 51 receives specifications for solder bump 100 indicating that the solder bump will contain two (or more) different materials in specific proportions. For example, for improved mechanical strength and/or conductivity, the solder bumps may include copper grain boundaries mixed with tin solder or palladium mixed with SAC solder. In some cases, it may be advantageous to have the different materials distributed non-uniformly within the solder bump with a defined gradient of material. For example, one of the materials, such as the material in droplet 96, may have a higher concentration at the bottom of the solder bump while decreasing in concentration relative to the material in droplet 98 toward the top of the solder bump. This type of gradient composition of palladium and copper with a higher concentration of palladium at the bottom of the bump, as described for example in U.S. Pat. No. 9,607,936, is believed to improve the strength of the solder joint.

도 4a에 도시된 예에서, 도너 호일(44)은 2개의 도너 필름(48)을 포함하며, 이는 상기에 언급한 상이한 종류의 재료와 같은 2개의 상이한 도너 재료를 포함한다. 광학 어셈블리(30)는 레이저 펄스를, 기판(70) 상에 액적(96)을 퇴적하도록 도너 필름 중 하나를 향해 지향시키고, 액적(98)을 퇴적하도록 다른 도너 필름을 향해 지향시킨다. 액적(96 및 98)이 적절한 비율로 퇴적되고 지정된 조성 및 총 솔더 범프 체적에 누적적으로 도달하도록 도너 필름 각각을 향해 지향되는 펄스 수가 선택된다. 구배 조성을 생성하기 위해, 두 개의 도너 필름을 향해 지향되는 펄스의 비율 및 그에 따른 액적(94) 대 액적(98)의 비율은, 도 4a에 도시된 바와 같이, 액적의 하단에서 상단까지 층별로 변화한다. 리플로우 스테이션(24)에서 액적(96 및 98)의 집합체의 급속 가열은 액적을 최소한의 혼합으로 솔더 범프(100)로 합쳐지게 할 것이며, 그리하여 도 4b에 개략적으로 예시된 바와 같이 지정된 구배가 유지되도록 할 것이다.In the example shown in Figure 4A, the donor foil 44 comprises two donor films 48, which comprise two different donor materials, such as the different types of materials mentioned above. Optical assembly 30 directs the laser pulses toward one of the donor films to deposit droplets 96 on substrate 70 and toward the other donor film to deposit droplets 98. The number of pulses directed toward each of the donor films is selected so that droplets 96 and 98 are deposited at the appropriate rate and cumulatively reach the specified composition and total solder bump volume. To create a gradient composition, the ratio of pulses directed towards the two donor films and thus the ratio of droplets 94 to droplets 98 varies layer by layer from the bottom to the top of the droplet, as shown in Figure 4A. do. Rapid heating of the collection of droplets 96 and 98 in reflow station 24 will cause the droplets to coalesce into solder bump 100 with minimal mixing, thereby maintaining the specified gradient as schematically illustrated in FIG. 4B. We will do our best.

솔더 범프의 이러한 종류의 다중 재료 퇴적은 다른 응용에서도 유용할 수 있다. 예를 들어, 솔더 범프의 하단 층은 솔더 습윤을 개선하거나 대안으로서 제한하는 재료의 액적을 인쇄함으로써 만들어질 수 있다. 다른 예로서, 하단 층은 기판과 솔더 재료 사이의 열팽창 계수의 매칭을 개선하도록 선택될 수 있다. 이 특성은 기판의 열팽창 계수와 일치하도록 상이한 열팽창 계수를 갖는 두 재료를 혼합함으로써 미세하게 조정될 수 있다. This type of multi-material deposition of solder bumps may be useful in other applications as well. For example, the bottom layer of a solder bump can be created by printing droplets of material that improves or alternatively limits solder wetting. As another example, the bottom layer may be selected to improve the matching of thermal expansion coefficients between the substrate and solder material. This property can be fine-tuned by mixing two materials with different thermal expansion coefficients to match that of the substrate.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따라 LIFT 프로세스에 의해 기판(112) 상에 형성된 콘택 패드(110)의 현미경 사진이다. 다르게 말하자면, 콘택 패드는, 예를 들어 종래의 포토리소그래피 인쇄에 의해 콘택 패드를 생성하는 것이 아니라, 적합한 구리 도너 필름(48)을 사용하여 LIFT에 의해 기판(112) 상에 직접 기록된다. 콘택 패드(110)의 LIFT 인쇄는 패드에 대한 솔더 범프의 접착을 개선하기 위해 콘택 패드의 형상 및 텍스처를 제어하는 데 유용하다. 따라서, 도면에 도시된 바와 같이, 콘택 패드(110)는 패드 중앙에 오목부(114)가 있는 조면화된 표면을 갖는다.FIG. 5A is a micrograph of a contact pad 110 formed on a substrate 112 by a LIFT process in accordance with an embodiment of the present invention. In other words, the contact pad is written directly onto the substrate 112 by LIFT using a suitable copper donor film 48, rather than creating the contact pad by, for example, conventional photolithographic printing. LIFT printing of contact pads 110 is useful for controlling the shape and texture of the contact pad to improve adhesion of the solder bump to the pad. Accordingly, as shown in the figure, contact pad 110 has a roughened surface with a depression 114 in the center of the pad.

도 5b는 본 발명의 실시예에 따라 콘택 패드(110) 상에 형성된 솔더 범프(116)를 보여주는 현미경 사진이다. 솔더 범프(116)는, 오목부(114)에 솔더 재료의 액적을 퇴적한 후 리플로우 스테이션(24)에서 액적을 용융시킴으로써, 상기에 기재된 방식으로 인쇄 스테이션(22)에 의해 형성된다. 콘택 패드의 거칠기는 패드에 솔더 재료의 접착을 위한 증가된 표면적을 제공하고, 오목부와 함께 양호한 전기적 및 기계적 접촉을 보장하는 데 도움이 된다.FIG. 5B is a micrograph showing solder bumps 116 formed on contact pads 110 according to an embodiment of the present invention. Solder bumps 116 are formed by printing station 22 in the manner described above by depositing droplets of solder material in recesses 114 and then melting the droplets at reflow station 24. The roughness of the contact pad provides increased surface area for adhesion of solder material to the pad and, along with the recesses, helps ensure good electrical and mechanical contact.

상기에 기재된 실시예들은 예로써 인용된 것이며, 본 발명은 위에서 특별히 도시되고 기재된 것에 한정되지 않는다는 것을 인식할 것이다. 오히려, 본 발명의 범위는 위에 기재된 다양한 특징의 조합 및 하위 조합 전부를 포함하며, 그 뿐만 아니라 전술한 기재를 읽으면 당업자에게 떠오를 그리고 선행 기술에 개시되지 않은 변형 및 수정을 모두 포함한다.It will be appreciated that the embodiments described above are cited by way of example and that the invention is not limited to what has been specifically shown and described above. Rather, the scope of the present invention includes all combinations and sub-combinations of the various features described above, as well as all variations and modifications that occur to those skilled in the art upon reading the foregoing description and that are not disclosed in the prior art.

Claims (30)

회로 제조 방법에 있어서,
억셉터 기판 상의 타겟 위치에 형성되어야 할, 지정된 솔더 재료를 포함하며 지정된 범프 체적을 갖는 솔더 범프를 정의하는 단계;
대향하는 제1 표면과 제2 표면, 및 상기 제2 표면 상에 상기 지정된 솔더 재료를 포함한 도너 필름을 갖는 투명한 도너 기판을, 상기 도너 필름이 상기 억셉터 기판 상의 상기 타겟 위치에 근접하도록, -위치시키는 단계;
상기 억셉터 기판 상의 상기 타겟 위치 상에 상기 도너 필름으로부터의 상기 솔더 재료의 다수의 용융된 액적(droplet)의 분출(ejection)을 유도하기 위해, 레이저 방사선의 펄스 시퀀스를 상기 도너 기판의 상기 제1 표면을 통과하고 상기 도너 필름에 충돌하게끔 지향시키는 단계로서, 그리하여 상기 타겟 위치에 퇴적된 액적이 상기 지정된 범프 체적에 누적적으로(cumulatively) 도달하도록 하는 단계; 및
상기 퇴적된 액적이 용융 및 리플로우되어 솔더 범프를 형성하도록 상기 타겟 위치를 가열하는 단계
를 포함하는, 회로 제조 방법.
In the circuit manufacturing method,
defining a solder bump containing a specified solder material and having a specified bump volume to be formed at a target location on an acceptor substrate;
-positioning a transparent donor substrate having opposing first and second surfaces and a donor film comprising the designated solder material on the second surface, such that the donor film is proximate to the target location on the acceptor substrate. ordering step;
A pulse sequence of laser radiation is used to induce ejection of multiple molten droplets of solder material from the donor film onto the target location on the acceptor substrate. directing droplets deposited at the target location to pass through a surface and impact the donor film, thereby cumulatively reaching the designated bump volume; and
Heating the target location so that the deposited droplets melt and reflow to form solder bumps.
Including, a circuit manufacturing method.
청구항 1에 있어서,
상기 액적은 상기 레이저 방사선의 펄스의 강도에 따라 달라지는 각자의 액적 체적을 가지며, 상기 펄스 시퀀스를 지향시키는 단계는 상기 지정된 범프 체적에 응답하여 상기 레이저 방사선의 펄스의 강도 및 상기 시퀀스의 펄스 수를 설정하는 단계를 포함하는 것인, 회로 제조 방법.
In claim 1,
The droplet has a respective droplet volume that varies depending on the intensity of the pulse of laser radiation, and directing the pulse sequence sets the intensity of the pulse of laser radiation and the number of pulses in the sequence in response to the specified bump volume. A circuit manufacturing method comprising the steps of:
청구항 2에 있어서,
상기 액적 체적은 또한 상기 레이저 방사선의 펄스의 스팟 크기 및 지속시간으로 구성된 펄스 파라미터의 세트에 따라 달라지며, 상기 펄스 시퀀스를 지향시키는 단계는 상기 펄스 파라미터 중의 하나 이상을 변경함으로써 상기 액적 체적을 조정하는 단계를 더 포함하는 것인, 회로 제조 방법.
In claim 2,
The droplet volume also depends on a set of pulse parameters consisting of the spot size and duration of the pulses of laser radiation, and directing the pulse sequence adjusts the droplet volume by changing one or more of the pulse parameters. A method of manufacturing a circuit further comprising steps.
청구항 1에 있어서,
상기 솔더 범프를 정의하는 단계는 동일한 억셉터 기판 상의 상이한 각자의 제1 및 제2 타겟 위치에 상이한 각자의 제1 및 제2 범프 체적을 갖는 제1 및 제2 솔더 범프를 정의하는 단계를 포함하고,
상기 펄스 시퀀스를 지향시키는 단계는, 상기 액적이 상기 각자의 제1 및 제2 타겟 위치에서 상기 상이한 제1 및 제2 범프 체적 각각에 누적적으로 도달하도록, 상이한 제1 및 제2 펄스 시퀀스를 상기 도너 기판 상의 상이한 지점을 통과하게끔 지향시키는 단계를 포함하는 것인, 회로 제조 방법.
In claim 1,
Defining the solder bumps includes defining first and second solder bumps having different respective first and second bump volumes at different respective first and second target locations on the same acceptor substrate; ,
Directing the pulse sequences may include directing different first and second pulse sequences such that the droplets cumulatively reach the different first and second bump volumes, respectively, at the respective first and second target locations. A method of manufacturing a circuit, comprising directing the donor substrate through different points.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 및 제2 솔더 범프를 정의하는 단계는 상기 제1 및 제2 솔더 범프의 상이한 각자의 제1 및 제2 조성을 지정하는 단계를 포함하고, 상기 투명한 도너 기판을 위치시키는 단계는 상기 제1 및 제2 조성을 생성하도록 선택되는 복수의 상이한 솔더 재료를 포함하는 하나 이상의 도너 필름을 제공하는 단계를 포함하는 것인, 회로 제조 방법.
In claim 4,
Defining the first and second solder bumps includes specifying different respective first and second compositions of the first and second solder bumps, and positioning the transparent donor substrate includes specifying different respective first and second compositions of the first and second solder bumps. and providing one or more donor films comprising a plurality of different solder materials selected to produce a second composition.
청구항 1에 있어서,
상기 솔더 범프를 정의하는 단계는 상이한 각자의 제1 및 제2 조성을 갖는 제1 및 제2 솔더 범프를 정의하는 단계를 포함하고,
상기 투명한 도너 기판을 위치시키는 단계는 상기 제1 및 제2 조성을 생성하도록 복수의 상이한 솔더 재료를 포함하는 하나 이상의 도너 필름을 제공하는 단계를 포함하는 것인, 회로 제조 방법.
In claim 1,
wherein defining the solder bumps includes defining first and second solder bumps having different respective first and second compositions,
wherein positioning the transparent donor substrate includes providing one or more donor films comprising a plurality of different solder materials to produce the first and second compositions.
청구항 1에 있어서,
상기 솔더 범프를 정의하는 단계는 상이한 제1 및 제2 재료를 포함하는 상기 솔더 범프의 조성을 지정하는 단계를 포함하고,
상기 투명한 도너 기판을 위치시키는 단계는 각각 상기 제1 및 제2 재료를 포함하는 제1 및 제2 도너 필름을 제공하는 단계를 포함하고,
상기 펄스 시퀀스를 지향시키는 단계는, 상기 타겟 위치에 퇴적된 액적이 상기 지정된 조성에 누적적으로 도달하도록, 제1 및 제2 펄스 시퀀스를 상기 제1 및 제2 도너 필름에 각각 충돌하게끔 지향시키는 단계를 포함하는 것인, 회로 제조 방법.
In claim 1,
defining the solder bump includes specifying a composition of the solder bump comprising different first and second materials;
positioning the transparent donor substrate includes providing first and second donor films comprising the first and second materials, respectively;
Directing the pulse sequences includes directing first and second pulse sequences to impact the first and second donor films, respectively, such that droplets deposited at the target location cumulatively reach the specified composition. A circuit manufacturing method comprising:
청구항 7에 있어서,
상기 조성을 지정하는 단계는 상기 솔더 범프의 조성에서 상기 재료의 구배(gradient)를 지정하는 단계를 포함하고, 상기 제1 및 제2 펄스 시퀀스를 지향시키는 단계는 상기 지정된 구배에 따라 상기 타겟 위치 상에 다수의 층으로 상기 제1 및 제2 재료의 액적을 퇴적하는 단계를 포함하는 것인, 회로 제조 방법.
In claim 7,
Specifying the composition includes specifying a gradient of the material in the composition of the solder bump, and directing the first and second pulse sequences onto the target location according to the specified gradient. A method of manufacturing a circuit comprising depositing droplets of said first and second materials in multiple layers.
청구항 1에 있어서,
상기 펄스 시퀀스를 지향시키는 단계는 상기 지정된 범프 체적에 도달하게 하기 위해 상기 타겟 위치 상에 다수의 층으로 상기 액적을 퇴적하는 단계를 포함하는 것인, 회로 제조 방법.
In claim 1,
and wherein directing the pulse sequence includes depositing the droplets in multiple layers on the target location to reach the designated bump volume.
청구항 9에 있어서,
상기 타겟 위치를 가열하는 단계는, 상기 지정된 범프 체적에 도달할 때까지 다수 회 액적의 층을 번갈아 퇴적하고 상기 층을 가열하여 상기 액적을 용융시키는 단계를 포함하는 것인, 회로 제조 방법.
In claim 9,
wherein heating the target location includes alternately depositing layers of droplets multiple times until the specified bump volume is reached and heating the layers to melt the droplets.
청구항 1에 있어서,
상기 솔더 범프를 정의하는 단계는 상기 솔더 범프의 형상을 지정하는 단계를 포함하고, 상기 펄스 시퀀스를 지향시키는 단계는 상기 지정된 형상에 일치하는 패턴으로 상기 용융된 액적을 퇴적하는 단계를 포함하는 것인, 회로 제조 방법.
In claim 1,
wherein defining the solder bump includes specifying a shape of the solder bump, and directing the pulse sequence includes depositing the molten droplet in a pattern consistent with the specified shape. , circuit manufacturing method.
청구항 1에 있어서,
상기 타겟 위치를 가열하는 단계는 상기 퇴적된 액적을 용융 및 리플로우시키기에 충분한 에너지로 상기 타겟 위치를 조사하게끔 레이저 빔을 지향시키는 단계를 포함하는 것인, 회로 제조 방법.
In claim 1,
wherein heating the target location includes directing a laser beam to illuminate the target location with sufficient energy to melt and reflow the deposited droplet.
청구항 1에 있어서,
레이저 유도 순방향 전사(LIFT; laser-induced forward transfer) 프로세스를 사용하여 상기 억셉터 기판 상의 상기 타겟 위치에 전도성 패드를 인쇄하는 단계를 포함하고, 상기 펄스 시퀀스를 지향시키는 단계는 상기 인쇄된 전도성 패드 상에 상기 솔더 재료의 용융된 액적을 퇴적하는 단계를 포함하는 것인, 회로 제조 방법.
In claim 1,
printing a conductive pad at the target location on the acceptor substrate using a laser-induced forward transfer (LIFT) process, wherein directing the pulse sequence onto the printed conductive pad. A method of manufacturing a circuit comprising depositing a molten droplet of said solder material.
청구항 13에 있어서,
상기 전도성 패드를 인쇄하는 단계는 그 안의 상기 용융된 액적의 퇴적을 위해 상기 전도성 패드에 오목부를 형성하는 단계를 포함하는 것인, 회로 제조 방법.
In claim 13,
and wherein printing the conductive pad includes forming a depression in the conductive pad for deposition of the molten droplet therein.
회로 제조 시스템에 있어서,
억셉터 기판 상의 타겟 위치에 형성되어야 할, 지정된 솔더 재료를 포함하며 지정된 범프 체적을 갖는 솔더 범프의 정의(definition)를 수신하도록 구성되는 컨트롤러;
인쇄 스테이션으로서,
투명한 도너 기판 - 상기 투명한 도너 기판은, 대향하는 제1 표면과 제2 표면을 가지며 상기 제2 표면 상에 배치된 상기 지정된 솔더 재료를 포함한 도너 필름을 갖고, 상기 도너 필름이 상기 억셉터 기판 상의 상기 타겟 위치에 근접하도록 위치되어 있음 - 과,
레이저 - 상기 레이저는, 상기 억셉터 기판 상의 상기 타겟 위치 상에 상기 도너 필름으로부터의 상기 솔더 재료의 용융된 액적의 분출을 유도하기 위해, 레이저 방사선의 펄스 시퀀스를 상기 도너 기판의 상기 제1 표면을 통과하고 상기 도너 필름에 충돌하게끔 지향시키도록 구성됨 -
를 포함하고, 상기 타겟 위치에 퇴적된 액적이 상기 지정된 범프 체적에 누적적으로 도달하도록 상기 컨트롤러는 상기 타겟 위치를 향해 다수의 액적을 분출하게끔 상기 인쇄 스테이션을 구동하도록 구성되는 것인, 상기 인쇄 스테이션; 및
상기 퇴적된 액적이 용융 및 리플로우되어 솔더 범프를 형성하도록 상기 타겟 위치를 가열하도록 구성되는 리플로우 스테이션
을 포함하는, 회로 제조 시스템.
In the circuit manufacturing system,
a controller configured to receive a definition of a solder bump comprising a specified solder material and having a specified bump volume to be formed at a target location on the acceptor substrate;
As a printing station,
Transparent donor substrate - the transparent donor substrate having opposing first and second surfaces and having a donor film comprising the designated solder material disposed on the second surface, the donor film being positioned on the acceptor substrate. Located close to the target location - and,
Laser - The laser applies a sequence of pulses of laser radiation to the first surface of the donor substrate to induce ejection of molten droplets of the solder material from the donor film onto the target location on the acceptor substrate. configured to be oriented so as to pass through and impinge on said donor film -
wherein the controller is configured to drive the printing station to eject a plurality of droplets toward the target location such that the droplets deposited at the target location cumulatively reach the designated bump volume. ; and
A reflow station configured to heat the target location so that the deposited droplets melt and reflow to form solder bumps.
A circuit manufacturing system comprising:
청구항 15에 있어서,
상기 액적은, 상기 레이저 방사선의 펄스의 강도에 따라 달라지고 상기 레이저 방사선의 펄스의 스팟 크기 및 지속시간으로 구성된 펄스 파라미터의 세트에 따라 달라지는 각자의 액적 체적을 가지며, 상기 컨트롤러는 상기 지정된 범프 체적에 응답하여 상기 레이저 방사선의 펄스의 강도 및 상기 시퀀스의 펄스 수를 설정하도록 구성되고, 상기 컨트롤러는 상기 펄스 파라미터 중의 하나 이상을 변경함으로써 상기 액적 체적을 조정하도록 구성되는 것인, 회로 제조 시스템.
In claim 15,
The droplet has a respective droplet volume that varies depending on the intensity of the pulse of laser radiation and a set of pulse parameters consisting of a spot size and duration of the pulse of laser radiation, and the controller controls the specified bump volume. and in response to set the intensity of the pulse of laser radiation and the number of pulses in the sequence, wherein the controller is configured to adjust the droplet volume by changing one or more of the pulse parameters.
청구항 15에 있어서,
상기 컨트롤러는 동일한 억셉터 기판 상의 상이한 각자의 제1 및 제2 타겟 위치에 상이한 각자의 제1 및 제2 범프 체적을 갖는 제1 및 제2 솔더 범프의 정의를 수신하도록 구성되고,
상기 컨트롤러는, 상기 액적이 상기 각자의 제1 및 제2 타겟 위치에서 상기 상이한 제1 및 제2 범프 체적 각각에 누적적으로 도달하도록, 상이한 제1 및 제2 펄스 시퀀스를 상기 도너 기판 상의 상이한 지점을 통과하게끔 지향시키도록 상기 레이저를 구동하도록 구성되고,
상기 제1 및 제2 솔더 범프의 정의는 상기 제1 및 제2 솔더 범프의 상이한 각자의 제1 및 제2 조성을 지정하고, 복수의 상이한 솔더 재료를 포함하는 하나 이상의 도너 필름이 상기 도너 기판의 상기 제2 표면 상에 배치되고, 상기 솔더 재료는 상기 제1 및 제2 조성을 생성하도록 선택되는 것인, 회로 제조 시스템.
In claim 15,
the controller is configured to receive definitions of first and second solder bumps having different respective first and second bump volumes at different respective first and second target locations on the same acceptor substrate;
The controller directs different first and second pulse sequences to different points on the donor substrate such that the droplets cumulatively reach each of the different first and second bump volumes at the respective first and second target locations. configured to drive the laser to direct it to pass through,
The definitions of the first and second solder bumps specify different respective first and second compositions of the first and second solder bumps, and wherein one or more donor films comprising a plurality of different solder materials are disposed on the donor substrate. A circuit manufacturing system disposed on a second surface, wherein the solder material is selected to produce the first and second compositions.
청구항 15에 있어서,
상기 컨트롤러는 상이한 각자의 제1 및 제2 조성을 갖는 제1 및 제2 솔더 범프의 정의를 수신하도록 구성되고, 복수의 상이한 솔더 재료를 포함하는 하나 이상의 도너 필름이 상기 도너 기판의 상기 제2 표면 상에 배치되고, 상기 솔더 재료는 상기 제1 및 제2 조성을 생성하도록 선택되는 것인, 회로 제조 시스템.
In claim 15,
The controller is configured to receive definitions of first and second solder bumps having different respective first and second compositions, wherein one or more donor films comprising a plurality of different solder materials are applied on the second surface of the donor substrate. and wherein the solder material is selected to produce the first and second compositions.
청구항 15에 있어서,
상기 정의는 상이한 제1 및 제2 재료를 포함하는 상기 솔더 범프의 조성을 지정하고,
상기 투명한 도너 기판은 각각 상기 제1 및 제2 재료를 포함하는 제1 및 제2 도너 필름을 포함하고,
상기 컨트롤러는, 상기 타겟 위치에 퇴적된 액적이 상기 지정된 조성에 누적적으로 도달하도록, 제1 및 제2 펄스 시퀀스를 각각 상기 제1 및 제2 도너 필름에 충돌하게끔 지향시키도록 상기 인쇄 스테이션을 구동하도록 구성되고,
상기 정의는 상기 솔더 범프의 조성에서 상기 재료의 구배를 지정하고, 상기 컨트롤러는 상기 지정된 구배에 따라 상기 타겟 위치 상에 다수의 층으로 상기 제1 및 제2 재료의 액적을 퇴적하도록 상기 인쇄 스테이션을 구동하도록 구성되는 것인, 회로 제조 시스템.
In claim 15,
The definition specifies a composition of the solder bump comprising different first and second materials,
wherein the transparent donor substrate includes first and second donor films comprising the first and second materials, respectively;
The controller drives the printing station to direct first and second pulse sequences to impinge on the first and second donor films, respectively, such that droplets deposited at the target location cumulatively reach the specified composition. It is configured to
The definition specifies a gradient of the material in the composition of the solder bump, and the controller directs the print station to deposit droplets of the first and second materials in multiple layers on the target location according to the specified gradient. A circuit manufacturing system configured to operate.
청구항 15에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 지정된 범프 체적에 도달하게 하기 위해 상기 타겟 위치 상에 다수의 층으로 상기 액적을 퇴적하도록 상기 인쇄 스테이션을 구동하도록 구성되는 것인, 회로 제조 시스템.
In claim 15,
wherein the controller is configured to drive the print station to deposit the droplets in multiple layers on the target location to reach the specified bump volume.
청구항 20에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 지정된 범프 체적에 도달할 때까지 다수 회 액적의 층을 번갈아 퇴적하고 상기 층을 가열하여 상기 액적을 용융시키도록 상기 인쇄 스테이션 및 상기 리플로우 스테이션을 구동하도록 구성되는 것인, 회로 제조 시스템.
In claim 20,
wherein the controller is configured to drive the print station and the reflow station to alternately deposit layers of droplets multiple times and heat the layers to melt the droplets until the specified bump volume is reached. manufacturing system.
청구항 15에 있어서,
상기 정의는 상기 솔더 범프의 형상을 지정하고, 상기 컨트롤러는 상기 지정된 형상에 일치하는 패턴으로 상기 용융된 액적을 퇴적하기 위해 상기 펄스 시퀀스를 지향시키도록 상기 인쇄 스테이션을 구동하도록 구성되는 것인, 회로 제조 시스템.
In claim 15,
wherein the definition specifies the shape of the solder bump, and the controller is configured to drive the print station to direct the pulse sequence to deposit the molten droplet in a pattern consistent with the specified shape. manufacturing system.
청구항 15에 있어서,
상기 인쇄 스테이션은, 레이저 유도 순방향 전사(LIFT) 프로세스를 사용하여 상기 억셉터 기판 상의 상기 타겟 위치에 전도성 패드를 인쇄하고, 상기 인쇄된 전도성 패드 상에 상기 솔더 재료의 용융된 액적을 퇴적하도록 구성되는 것인, 회로 제조 시스템.
In claim 15,
wherein the printing station is configured to print a conductive pad at the target location on the acceptor substrate using a laser induced forward transfer (LIFT) process and deposit a molten droplet of solder material on the printed conductive pad. A circuit manufacturing system.
청구항 23에 있어서,
상기 인쇄 스테이션은 그 안에 상기 용융된 액적의 퇴적을 위한 오목부를 갖는 상기 전도성 패드를 인쇄하도록 구성되는 것인, 회로 제조 시스템.
In claim 23,
wherein the printing station is configured to print the conductive pad having a recess therein for deposition of the molten droplet.
회로 제조 방법에 있어서,
대향하는 제1 표면과 제2 표면, 및 상기 제2 표면 상에 지정된 솔더 재료를 포함한 도너 필름을 갖는 투명한 도너 기판을, 상기 도너 필름이 억셉터 기판 상의 타겟 위치에 근접하도록, 위치시키는 단계;
상기 억셉터 기판 상의 상기 타겟 위치 상에 상기 도너 필름으로부터의 상기 솔더 재료의 용융된 액적의 분출을 유도하기 위해 레이저 방사선의 펄스 시퀀스를 상기 도너 기판의 상기 제1 표면을 통과하고 상기 도너 필름에 충돌하게끔 지향시킴으로써 타겟 위치를 향해 상기 솔더 재료의 용융된 액적을 분출하는 단계로서, 그리하여 상기 타겟 위치에 퇴적된 액적이 지정된 범프 체적에 누적적으로 도달하도록 하는 단계; 및
솔더 범프를 형성하기 위해 퇴적된 액적을 용융 및 리플로우시키기에 충분한 에너지로 상기 타겟 위치 상에 레이저 빔의 하나 이상의 펄스를 포커싱하는 단계
를 포함하는, 회로 제조 방법.
In the circuit manufacturing method,
positioning a transparent donor substrate having opposing first and second surfaces and a donor film comprising a designated solder material on the second surface such that the donor film is proximate to a target location on the acceptor substrate;
A pulse sequence of laser radiation passes through the first surface of the donor substrate and impinges on the donor film to induce ejection of a molten droplet of solder material from the donor film onto the target location on the acceptor substrate. ejecting molten droplets of solder material toward a target location by directing them so that the droplets deposited at the target location cumulatively reach a designated bump volume; and
Focusing one or more pulses of a laser beam onto the target location with sufficient energy to melt and reflow the deposited droplets to form a solder bump.
Including, circuit manufacturing method.
청구항 25에 있어서,
상기 펄스는 1 ms 이하의 펄스 지속시간을 갖는 것인, 회로 제조 방법.
In claim 25,
The method of manufacturing a circuit, wherein the pulse has a pulse duration of 1 ms or less.
청구항 26에 있어서,
상기 펄스는 100 ㎲ 미만의 펄스 지속시간을 갖는 것인, 회로 제조 방법.
In claim 26,
The method of claim 1 , wherein the pulse has a pulse duration of less than 100 μs.
청구항 25에 있어서,
상기 펄스는 3 mJ 이하의 펄스 에너지를 갖는 것인, 회로 제조 방법.
In claim 25,
The method of manufacturing a circuit, wherein the pulse has a pulse energy of 3 mJ or less.
청구항 25에 있어서,
상기 하나 이상의 펄스를 포커싱하는 단계는 상기 타겟 위치 각각 상에 상기 레이저 빔의 각자의 단일 펄스를 포커싱하는 단계를 포함하는 것인, 회로 제조 방법.
In claim 25,
and wherein focusing the one or more pulses includes focusing a respective single pulse of the laser beam on each of the target locations.
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