KR20040098072A - 반도체 디바이스들을 언더 충전하는 방법 및 그 장치 - Google Patents

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퀴노네즈호라티오
팡리앙
루트리지토마스엘.
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노드슨 코포레이션
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Abstract

캡슐화 물질(44)로 다중-측면 다이(32)와 기판(34) 간의 갭(40)을 언더 충전시키는 방법 및 그 장치가 개시되어 있다. 다이(32) 및(또는) 기판(34)은 내부에 온도 경사를 발생시키기 위해 열원에 의해 불균일하게 가열된다. 다이(32) 및 기판(34) 중의 가열된 것은 갭(40) 내에서 이동하는 캡슐화 물질(44)로 온도 경사에 비례하게 열 에너지를 전달한다. 차등 열 전달은 갭(40) 내의 캡슐화 물질(44)의 이동을 자극하거나, 안내하거나 또는 그렇지 않으면 지향시킨다. 온도 경사는 전도, 대류 또는 방사에 의해 열원으로부터 다이(32) 및(또는) 기판(34)으로 전달된 열에 의해 확립될 수 있다. 온도 경사는 캡슐화 물질(44)이 갭(40) 내로 이동함에 따라 다이내믹하게 변화될 수 있다.

Description

반도체 디바이스들을 언더 충전하는 방법 및 그 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR UNDERFILLING SEMICONDUCTOR DEVICES}
마이크로전자업계에서, 집적 회로를 가지는 다이는 통상적으로 기판, 회로 보드 또는 리드프레임 등의 패키지 캐리어 상에 설치되어, 다이로부터 패키지 외부로의 전기 접속들을 제공한다. 플립 칩 설치라 칭하는 하나의 그러한 패키징 배치에서, 다이는 결합 패드들로서 공지된 전기 도전성 콘택트들의 일 영역 어레이를 포함하고, 이는 땜납 볼들 또는 범프들로서 공지된 패키지 캐리어 상의 전기-도전성 콘택트들의 대응하는 영역 어레이에 전기적으로 접속된다. 전형적으로, 땜납 범프들은 결합 패드들에 의해 등록되고 재흐름 공정은 다이와 패키지 캐리어 사이의 땜납 조인트들의 형태로 전기 접속들을 생성하기 위해 인가된다. 플립 칩 설치 공정은 다이와 패키지 캐리어 사이의 공간 또는 갭을 초래한다.
다이 및 패키지 캐리어는 통상적으로 열팽창 계수의 부정합되는 계수들을 갖는 상이한 물질들로 형성된다. 결과적으로, 다이 및 패키지 캐리어는 현저히 상이한 치수 변화들을 경험하고, 가열될 때 다이와 패키지 캐리어 사이의 전기 접속들에서 현저한 열적으로-유도되는 스트레스들을 생성한다. 보상되지 않은 경우, 열팽창의 불균형은 다이의 성능의 저하, 땜납 연결부들에 대한 손상 또는 패키지 실패를 초래할 수 있다. 다이의 크기가 증가함에 따라, 다이와 기판 간의 열팽창 계수의 부정합의 효과는 보다 분명해진다. 스택된 다이 패키지들에서, 다이 라미네이트와 패키지 간의 열팽창 계수의 부정합은 단일 다이 패키지들에서보다 훨씬 더 커질 수 있다. 스택된 다이 패키지들에서 실패 메카니즘은 땜납 조인트 손상으로부터 다이 손상으로 이동될 수 있다. 플립 칩 패키지 어셈블리들에서 전기 접속들의 신뢰도를 개선시키기 위해, 마이크로전자업계에서 캡슐화 물질로 다이와 패키지 캐리어 간의 갭을 충전시키는 것은 보편적이다. 캡슐화 물질에 의한 언더 충전은 패키지의 피로 수명을 증가시키고 열적 사이클링 동안 또는 다이 및 패키지 캐리어가 현저한 온도 차이를 가질 때 전기 접속들에 의해 경험되는 스트레스를 감소시킴으로써 전기적 접속들의 신뢰도를 개선시킨다. 캡슐화 물질은 갭을 밀폐하여 밀봉함으로써 주변 환경에 노출되는 것으로부터 전기 접속들을 단리시키고 기계적 충격 및 벤딩에 저항하도록 패키지 어셈블리에 기계적 강도를 부여한다. 캡슐화 물질은 다이로부터 열을 제거하고, 다이와 기판 사이의 임의의 온도차를 감소시키도록 작동하는 도전성 경로를 추가로 제공한다. 결과적으로, 캡슐화 물질에 의한 언더 충전은 어셈블된 패키지의 수명을 현저히 증가시킨다.
여러 가지 종래의 언더 충전 방법들은 다이와 기판 간의 갭 내로 캡슐화 물질을 도입하기 위해 사용된다. 하나의 종래 방법은 측면 에지로부터 갭 내로 강한습윤 특성들에 의해 낮은-점성의 캡슐화 물질의 이동을 유도하기 위해 표면 인장 습식 또는 모세관 작용에 의존한다. 이러한 방법에 따라, 캡슐화 물질은 신장된 단일 라인, 다이의 1, 2 또는 3개의 근접한 측면 에지들 각각에 인접한 L-형상 또는 U-형상의 비드로서 분산되고, 모세관력들은 캡슐화 물질을 갭 내로 끄는 작용을 한다. 전형적으로, 캡슐화 물질이 기판 상으로 분산되기 전에, 약 40°내지 약 90°사이의 균일한 정상 상태 온도로 다이 근처의 기판을 예열함으로써 캡슐화 물질의 점성은 감소되고, 유동률은 증가된다. 언더 충전 물질은 전기적 접속들이 완전히 캡슐화된 후 순차로 경화된다.
도 1을 참조하면, 모세관 작용에 의존하는 전형적인 언더 충전 오퍼레이션을 위한 시간 시퀀스가 도시된다. 등시적 윤곽 라인들(11)은 기판(14)으로부터 다이(12)를 분리하는 갭 내로 이동하는 캡슐화 물질(10)의 파두(wave front) 또는 리딩 에지를 미리 나타낸다. 초기에, 캡슐화 물질(10)은 다이(12)의 근접한 측면 에지들에 인접한 기판(14) 상으로 L-형상의 비드로서 분산되고, 모세관력들에 의해 캡 내로 유인된다. 시간이 흐름에 따라, 캡슐화 물질(10)의 파두는 갭을 통해 화살표(16)로 지시된 바와 같이 실질적으로 대각선으로 진행된다. 드래그는 윤곽 라인들(11)의 인접한 쌍들 간의 감소된 분리들에 의해 지시된 바와 같이 시간이 증가함에 따라 유동률이 감소하게 하고, 언더 충전 오퍼레이션이 거의 완료됨에 따라, 캡슐화 물질의 파두의 전진률을 극적으로 보여준다.
보다 큰 크기의 다이들 및 보다 작은 갭의 치수들에 대해, 액체 캡슐화제의 유체 경로 및 전단 속도들이 보다 길기 때문에, 종래의 모세관 언더 충전 방법들을사용하여 언더 충전시키는데 필요한 시간이 더 길어진다. 결과적으로, 처리량이 감소하고 언더 충전 오퍼레이션들은 비용에 있어서 덜 효과적이 된다. 캡슐화 물질의 점성을 증진시키는 한가지 방식은 예를 들면 충전 속도 및 충전 품질을 증진시키기 위해 진공 보조물에 의존하는 강화된 언더 충전을 수행하는 것이다. 진공-보조된 언더 충전은 캡슐화 물질을 갭 내로 끌어들이기 위해 캡슐화 물질의 비드를 가로질러 생성되는 압력 차를 이용한다. 언더 충전 방법과 무관하게, 캡슐화 물질 내에 보이드들이 형성되지 않는 것이 중요하다. 보이드들은 패키지 어셈블리의 신뢰도에 부작용을 미치거나 또는 그의 성능을 저해하는 바람직하지 못한 열적 스트레스들 및 부식을 초래할 수 있다.
따라서, 다이와 패키지 캐리어 사이에 보이드들이 발생하는 것을 방지하고, 언더 충전 오퍼레이션을 수행하는데 필요한 시간을 감소시키는, 다이와 패키지 캐리어 사이에 형성된 갭을 언더 충전하는 방식을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명은 일반적으로 반도체 패키지 제조에 사용되는 액체 분산 방법들 및 그 장치들에 관한 것이며, 보다 상세하게는 기판이 가지는 1개 이상의 반도체 다이들의 언더 충전에 관한 것이다.
본원 명세서의 일부에 포함되고 그를 구성하는 수반되는 도면들은 본 발명의 원리들을 설명하는 작용을 하는, 상기 본 발명의 일반적인 설명 및 아래 주어진 실시예들의 상세한 설명과 함께 본 발명의 실시예들을 예시한다.
도 1은 선행 기술의 실시 방법들에 따라 균일한 온도로 가열된 기판에 의해서 및 모세관 작용에 의해 수행된 언더 충전 오퍼레이션을 보여주는 개략도.
도 2는 언더 충전 오퍼레이션 동안 가상으로 도시된 다이 및 기판의 패키지 어셈블리의 개략적 사시도.
도 3은 언더 충전 오퍼레이션에 따른 다이 및 기판의 패키지 어셈블리의 개략적 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 다이와 기판 사이의 갭에 생성된 온도 구역들의 선도.
도 5는 도 4의 온도 구역들을 제공하기 위해 언더 충전 오퍼레이션 동안 전도에 의해 열이 기판으로 전달되도록 하는 본 발명의 가열 블록의 일 실시예의 사시도.
도 6은 도 4의 온도 구역들을 제공하기 위해 언더 충전 오퍼레이션 동안 전도에 의해 열이 기판으로 전달되도록 하는 본 발명의 가열 블록의 다른 실시예의 사시도.
도 7은 도 4의 온도 구역들을 제공하기 위해 언더 충전 오퍼레이션 동안 대류에 의해 열이 기판으로 전달되도록 하는 본 발명에 따른 가열 블록의 사시도.
도 8은 도 4의 온도 구역들을 제공하기 위해 언더 충전 오퍼레이션 동안 대류에 의해 열이 다이로 전달되도록 하는 본 발명에 대한 비접촉 배치의 사시도.
도 9는 도 4의 온도 구역들을 제공하기 위해 언더 충전 오퍼레이션 동안 방사에 의해 열이 다이로 전달되도록 하는 본 발명의 원리들에 따른 비접촉 배치의 사시도.
도 10은 도 4의 온도 구역들을 제공하기 위해 언더 충전 오퍼레이션 동안 방사에 의해 열이 다이로 전달되도록 하는 본 발명의 원리들에 따른 비접촉 배치의 사시도.
도 11은 도 4의 온도 구역들을 제공하기 위해 언더 충전 오퍼레이션 동안 방사에 의해 열이 다이로 전달되도록 하는 본 발명의 원리들에 따른 비접촉 배치의 사시도.
도 12는 도 4의 온도 구역들을 제공하기 위해 언더 충전 오퍼레이션 동안 대류에 의해 열이 스택된 다이 패키지로 전달되도록 하는 본 발명의 원리들에 따른 비접촉 배치의 사시도.
도 13은 언더 충전 오퍼레이션을 완료하기 위해 축적된 시간에 따라 도 4의 온도 구역들 내의 온도들의 다이내믹한 변화를 그래프로 나타내는 도면.
도 14는 언더 충전 오퍼레이션의 완성 백분율에 따라 도 4의 온도 구역들 내의 온도들의 다이내믹한 변화를 그래프로 나타내는 도면.
본 발명은 지금까지 공지된 언더 충전 장치 및 그 방법들의 상기 및 기타 단점들 및 결점들을 극복한다. 본 발명은 특정 실시예들과 관련하여 기재할 수 있지만, 본 발명은 이들 실시예들로만 제한되지 않음을 이해해야 할 것이다. 반대로, 본 발명은 본 발명의 정신 및 범위에 포함될 수 있는 바의 모든 대안들, 변형들 및 등가물들을 포함한다.
일반적으로, 본 발명은 사이에 형성된 복수개의 전기 접속들을 캡슐화하기 위해, 반도체 디바이스일 수 있는 다중-측면의 다이와 기판 등의 패키지 캐리어 간의 갭을 언더 충전하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 다이는 플립 침과 기판의 반대쪽 표면들 사이의 갭에 형성된 복수개의 전기 접속과 함께 기판에 설치된 플립 칩을 갖는 플립 칩 패키지를 포함할 수 있다.
본 발명의 원리들에 따라, 다이의 적어도 한쪽 측면 에지에 인접하게 캡슐화 물질을 분산시키도록 작동하는 디스펜서에 의해 다중-측면 다이와 기판 사이의 갭을 언더 충전시키는 장치가 제공된다. 이 장치는 다이 및 기판 중의 하나의 제1 및 제2 영역들에 열 에너지를 전달함으로써 상기 제1 및 제2 영역들이 각각의 제1 및 제2 온도들로 가열되도록 작동하는 열원을 포함한다. 제1 온도는 다중측 다이와 기판 사이의 갭 내에서 이동하는 캡슐화 물질에 열을 불균일하게 전달하도록 제2 온도와 상이하다.
본 발명의 원리들에 따라, 다중-측면 다이와 기판 사이의 갭을 언더 충전하는 방법이 제공된다. 이 방법은 다이와 기판 중의 가열된 것 상에 온도 경사를 발생시키기 위해 전도, 대류 또는 방사에 의해 다이 및 기판 중의 적어도 하나를 가열하는 단계를 포함한다. 캡슐화 물질은 다이의 적어도 하나의 측면 에지에 인접하고 분산되고, 순차로 복수개의 전기 상호 접속점들을 캡슐화시키기 위해 갭 내로 이동한다. 열 에너지는 갭 내의 이동하는 캡슐화 물질의 유동률을 선택적으로 변화시키기 위한 온도 경사에 의해 결정된 패턴으로 다이와 기판 중의 가열된 것으로부터 이동하는 캡슐화 물질로 불균일하게 전달된다. 본 발명의 하나의 국면에서, 온도 경사의 개개의 온도들은 캡슐화 물질이 갭 내로 흐름에 따라 변화될 수 있다.
상기 요약 및 아래 상세한 설명으로부터, 본 발명은 플립 칩 등의 다이와 기판 사이의 갭을 언더 충전하는 독특하고 효과적인 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 이해해야 할 것이다. 본 발명은 특히 다이와 기판 사이의 갭이 작은 용도들에서 및 언더 충전시키기 위해 큰 공간을 갖는 비교적 큰 다이들을 이용하는 용도들에서 유리하다. 이 상황들에서, 본 발명의 원리들에 따라 다이 및(또는) 기판을 상이하거나 도는 불균일하게 가열하는 것은 보다 낮은 발생률의 보이드 형성으로 전기 접속들을 완전히 캡슐화하기 위해 갭 내로 언더 충전 물질을 이동시키는 것에 통상적으로 의존하는 모세관 작용 또는 강제 (예, 진공-보조된) 모세관 작용을 증가시킨다. 그러한 증대는 캡슐화 물질이 갭 내로 이동함에 따라 그 물질의 유동률 및 방향성을 다양화시키도록 다른 온도의 영역들 내의 그 물질의 점도를 선택적으로 저하시킴으로써 갭 내에서 전진하는 캡슐화 물질에 대한 보다 균일한 리딩 에지 또는 파두를 제공한다.
본 발명은 기판과 기판 상에 설치된 다이 사이의 갭 내에 언더 충전되는 캡슐화 물질에 필요한 전자 부품들의 내구성 및 신뢰도를 개선시킨다. 본 발명은 도한 다이와 기판 간의 갭 내의 캡슐화 물질을 효과적이고 신뢰할 수 있게 언더 충전하는데 필요한 시간을 감소시킨다. 본 발명은 언더 충전 공정의 전체적인 처리량을 개선시키면서 동시에 가요성에 대한 필요성을 수용하고 또한 다수의 상이한 칩 크기들, 감소된 갭 치수들 및 당업계에 사용되는 다양한 유형의 캡슐화 물질을 수용하기도 한다.
본 발명의 상기 및 기타 목적들 및 장점들은 수반된 도면들 및 그의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 2 및 3을 참조하면, 패키지 캐리어 상에 설치된 다이(32) 또는 플립 칩설치 배치 내의 기판(34)으로 구성된 반도체 디바이스 패키지(30)가 도시된다. 당업계의 숙련자들이 인식하듯이, 기판(34)은 인쇄된 회로 보드, 플립 칩 멀티-칩 모듈 또는 플립 칩 캐리어 등의 유기 또는 세라믹 기판 물질을 포함할 수 있다. 다이(32)는 기판(34) 상의 땜납 패드들(38)의 대응하는 영역 어레이에 의해 등록되거나 또는 정렬되는 다이(32)의 아래 측면 상의 땜납 범프들(36)의 영역 어레이를 통해 기판(34)에 전기적으로 또는 기계적으로 접속된다. 가열함에 따라, 기판 상의 땜납 패드들(38)은 리플로우되고, 땜납 조인트들 형태로 그들 사이에 기계적, 열적 및 전기적 커플링을 제공하기 위해 다이(32)의 땜납 범프들(36)과 물리적으로 접속한다. 이러한 설치 배치에 의해, 기판(34)의 상부 표면(42)과 다이(32)의 콘택트 측면(41) 사이에 갭(40)이 형성된다.
갭(40)은 본 발명의 원리들에 따라 액체 에폭시 등의 캡슐화 물질(44)로 충전된다. HYSOL® 이라는 상표명으로 Loctit Corp(코네티컷주 로키 힐)로부터 상업적으로 입수할 수 있는 일련의 캡슐화제들을 포함하지만, 이들로만 제한되지 않는 여러 가지 상이한 캡슐화 물질들이 본 발명에 사용하기 적절하다. 도 2에 예시된 바와 같이, 캡슐화 물질(44)은 갭(40)에 근사하는 기판의 표면 상으로 및 다이(32)의 2개의 근접한 측면들 상으로 분산된 L-형상의 비드(45)로서 언더 충전 디스펜서(35)로부터 제공된다.
본 발명을 L-형상의 비드의 사용에 대해 기재하지만, 본 발명의 원리들은 다이(32)의 한쪽 측면 에지를 따라 배치된 캡슐화 물질(44)의 단일 라인, 다이(32)의 3개의 측면 에지들을 따라 배치된 캡슐화 물질(44)의 U-형상의 비드 또는 기타 분산 패턴들을 포함하는 임의의 비드 형상에 적용될 수 있다. 비드(45) 내의 캡슐화 물질(44)의 양은 목적하는 필릿 부피 및 다이(32)의 크기 및 범프들(36)과 패드들(38) 사이에 생성된 땜납 졍션들의 높이 허용 오차들에 의해 결정되는 언더-다이 부피에 의존한다.
언더 충전 디스펜서(35)는 다이(32)에 상대적인 목적하는 패턴으로 액체 캡슐화 또는 언더 충전 물질을 분산시키기 위해 당업계에 이미 공지된 임의의 형태를 취할 수 있다. 하나의 적절한 언더 충전 디스펜서(35)는 Nordson Asymtek(캘리포니아주 칼스버드)로부터 상업적으로 입수할 수 있는 DP-3000 펌프이다.
도 2 및 도 3을 연속적으로 참조하여, 캡슐화 물질(44)은 모세관 작용 하에 또는 강제적인 보조로, 일반적으로 화살표들(46)로 지시된 바와 같이, 갭(40) 내에서 유동하거나 도는 이동한다. 흐름이 중지된 후(도 3), 캡슐화 물질(44)은 땜납 졍션들에 의해 제공된 모든 전기 상호 접속들을 완전히 캡슐화하고, 필릿(47)은 다이(32)의 측면 에지들을 따라 형성된다. 캡슐화 물질(44)은 언더 충전 오퍼레이션의 종료 후에 경화된다.
본 발명의 원리들에 따라, 온도 경사는 다이(32)의 하부측(41)과 기판(34)의 상부 표면(42) 사이의 갭(40) 내로 이동하는 캡슐화 물질로 열을 전달하기 위해 다이(32), 기판(34) 또는 다이(32)와 기판(34) 모두에서 확립된다. 온도 경사를 확립하기 위해, 본원에서 열 에너지라 칭해지기도 하는 열은 접촉 가열에 의해 또는 비접촉 가열에 의해 열원으로부터 다이(32)로 및(또는) 기판(34)으로 공간적으로 불균일하게, 또는 부등하게 또는 그렇지 않으면 균일하지 않은 방식으로 전달될 수있다. 다이(32) 및(또는) 기판(34)으로부터 열은 갭(40)을 통해 전진하거나 또는 갭(40) 내에서 이동하는 캡슐화 물질에 전도에 의해 순차로 전달된다. 전달된 열은 온도-의존성 점도를 감소시키고, 그에 따라 전진하는 캡슐화 물질(44)의 리딩 에지 또는 파두의 균일성을 증가시키도록 갭(40) 내의 캡슐화 물질(44)의 온도를 증가시킨다. 불균일한 열 전달은 갭(40) 내의 유동률 및 이동 방향성을 변경시킴으로써 캡슐화 물질(44)의 흐름을 변화시킨다. 본 발명의 원리들은 Nordson Asymtek(캘리포니아주 칼스버드)로부터 상업적으로 입수할 수 있는 M-2020, X-1020, M-620 및 C-720 등의 임의의 종래 언더 충전 분산 시스템에 채용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 동일한 참조 번호들은 도 2 및 도 3에서와 동일한 특징부들을 의미하고, 온도 경사는 다이(32)의 2개의 측면 에지들에 인접한 기판(34) 상으로 분산된 L-형상의 신장된 비드로부터 캡슐화 물질(44)의 흐름을 촉진시키기 위해 복수개, 예를 들면 4개의 공간-분포된 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD)을 포함할 수 있다. 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) 각각에서, 열은 각각의 구역 내에서 전달된 열 에너지에 대응하는 특징적인 온도까지 캡슐화 물질(44)의 온도를 상승시키기에 충분한 양으로 다이(32)와 기판(34) 간의 갭(40)(도 3) 내의 캡슐화 물질(44)로 전달된다. 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) 각각의 특징적인 온도는 도 5-12에서와 같이 일정할 수 있거나, 또는 정상-상태일 수 있거나, 또는 도 13-14에서와 같이 변조될 수 있거나 또는 정상 상태가 아닐 수 있다. 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) 각각의 특징적인 온도는 대응하는 특징적인 온도와 동일한 평균 또는 대수 평균을갖는 단일 값에 의해 또는 그 값들의 분산에 의해 정량화될 수 있다.
물질(44)에서 연관된 온도를 확립하기 위해 다이(32) 또는 기판(34)으로부터 전도에 의해 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) 각각 내의 캡슐화 물질(44)로 전달되어야 하는 열의 양은 물질(44)의 생산량, 비열 및 필요한 온도 상승에 좌우된다. 예를 들면, 온도 구역(TA) 내의 캡슐화 물질(44)의 부피들에 대한 바람직한 온도는 구역(TA)과 연관된 캡의 부분 내의 흐름 저항 또는 임피던스가 구역(TD)과 연관된 갭(40)의 부분 내의 임피던스보다 적음에 따라 온도 구역(TD) 내의 물질(44)의 다른 부피들의 목적 온도보다 적다. 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD)의 배치는 도 4에 예시된 바의 거울상 대칭 또는 특이적 언더 충전 오퍼레이션에 의해 요구되는 바의 제한 없이, 구역들의 수를 포함하여 임의의 다른 배치 또는 구성을 가질 수 있다.
평형에 이르기까지 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) 각각에서 캡슐화 물질(44)의 체적 전반의 열 흐름 속도는 열 전도율, 캡슐화 물질(44)의 상이한 부분들 사이의 온도차, 및 여러 열 흐름 경로들의 길이 및 단면적에 의존할 것이다. 전형적으로, 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) 중의 하나에 유입되는 캡슐화 물질(44)은 온도 그 온도 구역의 연관된 온도에서 평형된 물질(44)의 다른 부분들과 열적으로 평형을 이루기 전에 그 구역 내에서 단거리 동안 흐를 것이다. 당업계의 통상의 기술을 가진 자들이라면 다이(32), 기판(34) 및 캡슐화 물질(44) 중의 하나 또는 이들 모두가 온도 경사를 확립하기 위해 필요한 시간을 감소시키기 위해 언더 충전 오퍼레이션 전에 예열될 수 있음을 인식한다. 또한, 당업계의 통상의 기술을 가진 자들이라면 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) 중의 인접한 것들 간의 바운더리들을 가로지르는 온도 변화가 도 4에 나타낸 바와 같이 가파르게 잘-한정될 수 있거나, 또는 연속적으로 변화하는 온도에 걸쳐 트랜지션 영역들을 제공하도록 그다지 날카롭지 않게-윤곽이 그려지는 것을 인식한다.
본 발명의 원리들에 따라, 불균일하거나 또는 부등한 가열에 의해 지어지는 바와 같이 캡슐화 물질(44)의 증가된 유동률 및 변경된 이동 방향성은 언더 충전 오퍼레이션의 산출량을 증가시키고 언더 충전의 품질을 개선시키도록 보이드들의 발생을 감소시킨다. 그 때문에, 상이한 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD)은 불균일한 열 전달이 갭 내의 캡슐화 물질을 안내하거나, 자극하거나 또는 그렇지 않으면 지향시키는 상이한 온도의 영역들을 제공한다. 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD)을 제공하기 위한 불균일한 가열은 캡슐화 물질(44)을 기판(34)으로 분산시키기 전에, 또는 캡슐화 물질(44)을 기판(34)으로 분산시킨 후에 발생할 수 있거나, 또는 두 사건들이 동시에 이루어질 수 있음이 인식된다.
도 5를 참조하면, 전도에 의해 기판(34)으로 열을 전달하도록 작동하고, 순차로 언더 충전 오퍼레이션 동안 기판(34)으로부터 갭(40)(도 3) 내로 이동하는 캡슐화 물질(44)(도 2, 3)까지 열을 전달하도록 작동하는 지지 플레이트 또는 블록(48)이 도시된다. 지지 블록(48)은 복수개, 예를 들면 각각 블록(48)에 형성된 복수개이 적절한-형상의 캐비티들(51a-d) 중의 대응하는 것에 배치된 4개의 가열 소자들(50a-d)을 포함한다. 가열 소자들(50a-d)은 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD)(도 4)의 확립을 허용하도록 지지 블록(48) 내에 배열된다. 가열 소자들(50a-d)은 전기 에너지를 열 에너지로 저항하게 전환시킬 수 있고, 열 에너지를 지지 블록(48)으로 전달할 수 있는 임의의 구조일 수 있다. 적절한 가열 소자들(50a-d)는 Watlow Electric Manufacturing Company(미조리주 세인트 루이스)로부터 상표명 FIREROD®으로 상업적으로 입수할 수 있는 일련의 카트리지 히터들을 포함한다.
지지 블록(48)의 상부 표면(52)은 다이(32)의 접촉 표면(41)의 직사각형 지수와 유사한 직사각형 치수를 갖는다. 지지 블록(48)은 상부 표면(52)이 기판(34)의 바닥 표면(43)(도 3)과 열적으로 소통하도록 결합되고, 상부 표면(52)이 실질적으로 다이(32)의 접촉 표면(41)의 주변 아래 놓이거나 또는 거울에 비치도록 위치한다. 열은 전도에 의해 기판(34)의 바닥 표면(43)과 물리적으로 표면-대-표면 접촉하는 영역들 내에서 지지 블록(48)의 상부 표면(52)으로부터 전달된다. 표면들이 완벽하게 편평하거나 또는 완만한 것을 인지함으로써, 표면들(43 및 52) 간의 접점의 전체 표면적은 표면들(43 및 52) 간의 비접촉 영역들의 전체 표면적보다 현저히 커야 하고 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) 각각에서 캡슐화 물질(44)에 대한 바람직한 온도들을 제공하기 적절해야 한다. 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) 각각에 전달된 열의 양은 갭(40) 내에서 이동하는 캡슐화 물질(44)에 대한 대응하는 특징적인 온도를 제공하기에 충분하다.
가열 소자들(50a-d) 각각은 복수개의 온도 제어기들(54a-d) 중의 대응하는것과 전기적으로 결합된다. 온도 제어기들(54a-d)은 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD)(도 4) 각각에서 대응하는 온도를 달성하기 위해 지지 블록(48)의 대응하는 부분들을 가열하기 위해 가열 소자들(50a-d) 각각에 공급된 전기 에너지를 제어한다. 온도 제어기들(54a-d)은 저항성 가열 소자에 전기 에너지를 공급하도록 작동되는 당업계의 통상의 기술을 가진 자들에게 친숙한 임의의 종래 디바이스이다.
도 6을 참조하고, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 전도에 의해 기판(34)(도시되지 않음)으로 열을 전달하도록 작동하고, 순차로 언더 충전 오퍼레이션 동안 기판(34)으로부터 갭(40)(도 3) 내로 이동하는 캡슐화 물질(44)(도 2, 3)까지 열을 전달하도록 작동하는 지지 플레이트 또는 블록(56)이 도시된다. 지지 블록(56)은 가열 소자(58)와 양호하게 열 접촉하고, 이는 적절한 온도 제어기(60)에 의해 제어된다. 써모커플 등의 온도 센서(61)는 지지 블록(56)의 온도를 제어하는데 유용한 온도 제어기(60)에 대한 피드백으로서 온도 정보를 제공한다. 가열 소자(58)는 통상적이고, 적절한 가열 소자(58)는 예를 들면 Watlow Electric Manufacturing Company(미조리주 세인트 루이스)로부터 상업적으로 입수할 수 있는 다양한 두꺼운 필름 히터들 및 캐스트-인 히터들을 포함한다. 충분한 열 에너지가 실질적으로 균일한 온도까지 전도에 의해 가열 소자(58)로부터 지지 블록(56)에서 가열 블록(56)까지 전달된다.
지지 블록(56)의 상부 표면(62)은 다이(32)의 접촉 표면(41)의 직사각형 지수와 유사한 직사각형 치수를 갖는다. 지지 블록(56)은 상부 표면(62)이 기판(34)의 바닥 표면(43)(도 3)과 열적으로 소통하도록 결합되고, 상부 표면(62)이 실질적으로 다이(32)의 접촉 표면(41)의 주변 아래 놓이도록 위치한다. 열 에너지는 전도에 의해 기판(34)의 바닥 표면(43)과 물리적으로 접촉하는 영역들 내에서 전도에 의해 주로 지지 블록(48)의 상부 표면(52)으로부터 전달된다.
본 발명의 원리들에 따라, 지지 블록(56)의 상부 표면(52)은 기판(34)의 상부 표면(52)으로부터 바닥 표면(43)으로 전달된 열 에너지의 양이 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD)을 생성하도록 변형된다. 그 때문에, 상부 표면(52)은 각각 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) 중의 하나에 대응하는 4개의 부분들(64a-d)을 포함한다. 이 부분들(64a-d) 각각은 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) 각각에서 바람직한 물질(44)에 대해 특징적인 온도를 제공하기에 효과적인 바닥 표면(43)의 일부와 접촉하는 독특한 전체 표면적을 갖는 열 흐름 경로를 갖는다. 특히, 도 6에 예시된 바와 같이, 부분(64b)는 가장 큰 표면적을 갖고, 따라서 4개의 부분들(64a-d) 중 가장 큰 열 전달을 제공할 것이다. 부분(64d)는 가장 작은 전체 표면적을 갖고, 따라서 4개의 부분들(64a-d) 중에서 가장 작은 열 전달을 제공할 것이다. 부분들(64a, c-d) 각각의 표면적은 복수개의 돌출부들(66a, c-d) 각각의 최상위 표면들의 각각의 총괄적인 표면적에 의해 한정된다. 부분(64b)이 돌출부들을 포함하지 않고, 연속적인 평면 표면을 제공하더라도, 본 발명은 부분(64b)이 돌출부들의 세트를 포함할 수도 있다는 점에서 제한되지 않는다.
도 6에 예시된 바와 같이, 돌출부들(66a, c-d)은 복수개의 대응하는 직사각형 디프레션들 또는 리세스들에 의해 분리된 리브들의 직사각형 그리드 형태를 가질 수 있다. 돌출부들(66a, c-d)의 최상위 표면들 각각의 표면적 및 돌출부들(66a, c-d) 중의 인접한 것들 사이의 간격은 지지 블록(48)의 부분들(64a-d)에서 각각의 전체 표면적들을 결정할 것이다. 돌출부들(66a, c-d)은 임의의 적절한 공정, 예를 들면 습식 화학 에칭에 의해 형성될 수 있다. 돌출부들(66a, c-d)은 복수개의 상호 접속되지 않은 메사들, 또는 당업계의 통상의 기술을 가진 자들에게 명백한 임의의 기타 형태 등의 상이한 형태들을 가정할 수 있는 것으로 인식된다. 또한 돌출부들(66a, c-d)의 단면적은 연관된 도전성 열 전달을 변화시키기 위해 테이퍼링 등의 각각의 흐름 경로들의 길이에 따라 변화될 수 있다.
도 5 및 6은 기판(34)으로의 불균일한 도전성 열 전달을 나타내지만, 본 발명에 의해 열은 동일한 장점들을 제공하도록 다이(32)에 불균일하게 전도될 수 있는 것으로 예상된다.
도 7을 참조하고, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 대류에 의해 기판(34)(도시되지 않음)으로 열을 전달하도록 작동하고, 순차로 언더 충전 오퍼레이션 동안 기판(34)으로부터 갭(40)(도 3) 내로 이동하는 캡슐화 물질(44)(도 2, 3)까지 열을 전달하도록 작동하는 지지 플레이트 또는 블록(70)이 도시된다. 지지 블록(70)은 각각 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) 중의 하나에 대응하는 4개의 부분들(72a-d)을 포함한다. 이 4개의 부분들(72a-d) 각각에서 지지 블록(70)의 하위 표면(76)으로부터 상부 표면(78)으로의 확장은 쓰루 홀들 또는 천공들(74a-d)의 대응하는 세트이다. 천공들(74a-d)은 레이저 드릴링에 의해 또는 종래의 드릴링에 의해 지지 블록(70) 내에서 드릴되거나 또는 기계 가공되거나, 또는 선택적인 화학적 또는 플라즈마 에칭을 포함하는 다른 공정들에 의해 형성될 수 있다.
그 때문에, 천공들(74a-d)의 각각의 세트에서 인접한 것들은 그리드 또는 어레이 등의 주문받은 배치를 제공하도록 공간-분리 관계로 배열되거나 또는 랜덤한 패턴으로 배열될 수 있다. 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) 각각 내의 균일한 열 전달은 전형적으로 바람직하고, 주문받은 배치들을 초래하기 쉬울 것이다. 지지 블록(70)의 각각의 부분들(72a-d)은 지지 블록(70)의 나머지 천공되지 않은 부분의 표면적에 대한 천공들(74a-d)의 각각의 세트의 전체 단면적의 비율로 주어진 다공성으로 특징지워진다. 지지 블록(70)의 각각의 부분들(72a-d)의 다공성은 다른 파라메터들 중에서, 천공들(74a-d)의 수, 천공들(74a-d)의 패턴, 각각의 천공들(74a-d)의 기하학적 형상 및 각각의 천공들(74a-d)의 평균 공극 직경으로 특징지워진다. 전형적으로, 대응하는 부분들(72a-d)의 나머지 천공되지 않은 부분의 표면적에 대한 천공들(74a-d)의 전체 단면적의 비율은 10% 내지 약 90% 범위이다. 천공들(74a-d)은 환상 단면적 프로필 또는 다각형, 타원형 또는 슬롯된 프로필 등의 기타 단면적 프로필들을 갖는 원통형 구조를 가질 수 있다. 천공들(74a-d)은 단일의 균일한 단면적을 가질 수 있거나, 또는 단면적들의 분포를 가질 수 있다.
가열된 가스 소스(80)는 지지 플레이트(70)의 하위 표면(76)을 향하여 지향된, 화살표들(82)로 나타낸 가열된 가스의 강제 흐름을 제공한다. 가열된 가스의흐름(82)은 공간적으로 균일한 온도 및 공간적으로 균일한 부피 흐름 속도를 갖지만, 본 발명은 하위 표면(76)의 전체 표면적에 걸쳐 그렇게 제한되지 않는다. 가열된 가스 소스(80)는 예를 들면 가열된 가스의 흐름을 발생시키기 위해 가열 소자를 통과한 가스를 지향시키도록 작동하는 가열 소자 및 블로우어를 포함할 수 있다. 지지 블록(70)의 여러 부분들(72a-d)의 다공성은 기판(34)의 가열된 가스 소스(80)로부터 하위 표면(43)으로 가열된 가스의 강제 흐름(82) 사이의 대류적 유체 소통을 조절하도록 작동하고, 여기서, 지지 블록(70)의 상부 표면(78)은 도시된 바와 같이 기판(34)을 지지하거나 또는 기판(34)의 하위 표면(43)으로부터 단거리에 공간적으로 위치한다. 상세하게는, 지지 블록(70)의 부분들(72a-d)의 상이한 다공성들은 가열된 가스의 흐름 통행을 결정하고, 결과적으로, 기판(34)의 온도를 상승시키는 열 에너지의 대류적 전달을 결정한다. 보다 큰 다공성을 갖는 지지 블록(70)의 부분들은 기판(34)의 대응하는 부분들에서 온도의 보다 큰 상승을 유발하는데 효과적인 유동률로 분포된 흐름 중의 가열된 가스를 전달 또는 전송할 것이다. 도 7에 예시된 바와 같이, 예를 들면, 부분(74b)의 다공성은 부분(74d)의 다공성보다 크므로써, 부분(74d)을 통한 가열된 가스의 흐름보다 많은 열 에너지가 부분(74b)을 통한 가열된 가스의 흐름에 의해 대류적으로 전달될 것이다. 부분들(74a-d) 각각의 다공성은 연관된 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) 각각에서 캡슐화 물질(44)의 대응하는 특징적인 온도를 제공하는데 효과적이다.
도 8을 참조하고, 본 발명의 다른 실시예들에 따라, 복수개, 예를 들면 4개의 가열 노즐들(84a-d)이 언더 충전 오퍼레이션 동안 다이(32)로부터 갭(40)(도 3) 내로 이동하는 캡슐화 물질(44)(도 2, 3)로 순차로 전달되는 열 에너지를 제공하기 위해 다이(32)의 각각의 영역들을 대류에 의해 가열하도록 가열된 가스의 개개의 흐름들을 전달할 수 있도록 설치된다. 가열 노즐들(84a-d) 각각은 각각의 가열된 가스 소스(86a-d)로부터 가열된 공기 등의 가열된 가스의 흐름을 연속적으로 공급한다. 가열 노즐들(84a-d)로부터 가열된 가스의 각각의 흐름들은 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD)(도 4)을 발생시키는데 효과적인 방식으로 상부 표면(39)과 충돌한다. 기판(34)은 지지 블록(88) 상에 지지되고, 이는 가열 노즐들(84a-d)에 의해 제공된 열을 보충하기 위해 균일한 온도로 가열될 수 있다.
가열 노즐들(84a-d) 각각의 출구 오프닝 또는 입은 가열된 가스가 각각의 상이한 부분이 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) 중의 하나와 상관되는 다이(32)의 상부 표면(39)의 상이한 영역과 충돌하도록 배향된다. 가열 노즐들(84a-d) 각각의 가열된 가스 흐름에 의해 전달된 열의 양은 1개 이상의 기압, 부피 흐름 속도, 충돌 기간, 가스 온도, 각각의 노즐들(84a-d)의 입에서 상부 표면(39)까지의 거리, 상부 표면(39)에 상대적인 각각의 노즐(84a-d)의 측면 위치, 충돌 필드 및 상부 표면(39)의 정상적인 표면에 상대적인 가스 흐름의 충돌각을 조절함으로써 정확히 제어될 수 있다. 예를 들면 충돌각은 대류적 열 전달을 제공하는데 효과적인 임의의 각일 수 있고, 일반적으로 약 25°내지 약 75°범위이고, 다른 변수들은 고정적이라고 가정하면, 약 45°의 충돌각이 전형적이다. 대류에 의해 열 에너지를 다이(32)로 전달하는 본 발명의 다른 실시예들에서, 각각의 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD)을 제공하는 패턴으로 다이(32)의 상부 표면(39) 쪽으로 공기의 다중 병렬 스트림들을 지향시키도록 공간 위치하는 치수의 복수개의 아웃렛들을 갖는 단일 가열 노즐이 제공될 수 있다.
도 9를 참조하고, 본 발명의 다른 실시예들에 따라, 레이저(9) 등의 방사성 소스가 언더 충전 오퍼레이션 동안 다이(32)로부터 갭(40)(도 3) 내로 이동하는 캡슐화 물질(44)(도 2, 3)로 후속 전달되는 열 에너지를 제공하기 위해 다이(32)의 각각의 영역들을 가열하기 위해, 참조 번호 91로 도식적으로 나타낸 전자기 방사선을 전달하기 위해 이용된다. 레이저(90)는 전형적으로 전자기 스펙트럼 중의 적외선, 가시 광선 또는 자외선 부분들 중의 적어도 하나의 파장 또는 파장들의 범위를 갖는 방사선(91)을 방출하도록 작동한다.
레이저(90)로부터 방사선(91)은 거울(92)과 다이(32) 사이의 광학적 경로에 개재된 마스크(94)를 통해 다이(32)의 상부 표면(39)을 조사하도록 스캐닝 거울(92)에 의해 반사된다. 스캐닝 거울(92)은 방사선(91)을 지향시키도록 작동하는 반사 표면을 포함한다. 스캐닝 거울(92)은 레이저(90)로부터 거울(92)로 방사선(91)의 광학적 경로와 거울(92)의 통상적인 표면적 간의 각 관계를 변화시키도록 위치할 수 있음으로써, 방사선(91) 빔은 마스크(94)와 다이(32)의 주변 내에 위치하는 패턴으로 측면 주사되거나 또는 래스터된다. 마스크(94)는 특정한 불투명한 영역들 내의 방사선을 블로킹함으로써 및 다른 개방 영역들 내에 방사선을 전송함으로써 다이(32)의 상부 표면(39)의 선택적인 방사를 허용한다. 마스크(94)의 개방되고 불투명한 영역들에 대응하는 영상은 다이(32)의 상부 표면(39) 상으로 투영된다. 방사선(91)의 스캐닝은 프로그램되고, 마스크(94)의 불투명하고 개방된 영역들의 패턴은 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD)을 제공하기에 효과적인 방식으로 다이(32)에 열 에너지를 전달하도록 제어된다. 방사선(91)에 의해 전달된 열의 양은 마스크(94)에 의해 제공되는 선택적인 전송과 달리, 다른 변수들 중에서, 스캔 패턴 및 스캔 속도를 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 도 9에 나타낸 단순화된 광학 시스템은 다른 종래의 광학 소자들(도시되지 않음)을 포함할 수 있는 것으로 인식된다. 본 발명의 대안의 마스크-없는 실시예에서, 레이저(90)는 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD)을 제공하는데 적절한 체류 시간들에 의해 다이(32)의 상부 표면(39)을 가로질러 측면으로 방사선(91)을 이동시키거나 또는 래스터링하는 종래 디지털 영상 기술에 의해 디지털로 제어될 수 있다.
도 10을 참조하고, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 램프(100) 등의 방사선 소스로부터 기원하고, 참조 번호(98)로 도식적으로 나타낸 전자기 방사선은 다이(32)로 라이트 가이드(102) 등의 광학적 결합을 통해 광학 경로로 지향되고 상부 표면(39)을 조사하도록 허용된다. 라이트 가이드(102)는 다이(32)의 상부 표면(39) 위의 주어진 거리에서 고정 위치에 현수된 발광 출구를 갖는다. 라이트 가이드(102)는 특정 불투명 영역들 내의 램프(100)로부터 방사선을 블로킹함으로써 및 다른 개방 영역 내의 램프(100)로부터 방사선을 전송함으로써, 다이(32)의 상부 표면(39)의 선택적인 방사를 허용하는 마스크(106) 및 초점 소자(104)를 포함할 수도 있다.
마스크(106)의 영상(108)은 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD)을 제공하기 위해 열 에너지를 방사에 의해 전달하는데 효과적으로 상부 표면(39) 상으로 투영된다. 마스크(106)에 의해 제공된 선택적인 전송 외에, 램프(100)로부터 방사선(98)의 세기는 열 에너지의 전달을 제어하기 위해 변화될 수 있다. 전형적으로, 방사선(98)의 세기는 마스크(106)에 의해 작동되기 전에 본 발명이 그와 같이 제한되지 않게 공간적으로 균일하다. 램프들의 어레이 등의 다른 방사선 소스 배치는 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어나지 않게 램프(100)를 치환할 수 있는 것으로 인식된다. 전자기 방사선(98)의 파장은 전형적으로 전자기 스펙트럼의 적외선 범위이지만, 본 발명은 다양한 방사선-발광 소스들이 본 발명에 사용될 수 있다는 점에서 그와 같이 제한되지 않는다. 도 10에 도시된 단순화된 광학 시스템은 다른 종래의 광학 소자들(도시되지 않음)을 포함할 수 있는 것으로 인식된다.
대안의 실시예에서, 도 11을 참조하여, 동일한 참조 번호들은 도 10의 동일한 특징부들을 의미하고, 열 전달 소자(106a)는 다이(32)의 상부 표면(39) 상에 직접적으로 위치하고, 램프(100)로부터 기원하는 방사선(98a)의 공간적으로 균일한 플럭스에 노출된다. 열 전달 소자(106a)는 도 11에 예시된 바와 같이 도 10에 관하여 기재된 본 발명의 실시예에 의존하는 마스크(106)에 대해 치환될 수 있거나, 또는 도 9에 관하여 기재된 본 발명의 실시예에 의존하는 마스크(94)를 대체할 수있다.
열 전달 소자(106a)는 램프(100)로부터 기원하는 균일하게-분포된 영상(108a)에서 방사선(98a)을 흡수하고, 방사성 에너지를 소자(106a)로부터 다이(32)로, 이후 갭(40) 내로 이동하는 캡슐화 물질(44)로 전도에 의해 순차로 전달되는 열 에너지로 변환시키도록 작동한다. 그 때문에, 열 전달 소자(106a)는 열 전도를 위한 경로 길이를 변경시키도록 변화하는 두께들의 패턴을 갖는 열-도전성 물질로 형성된다. 열 전달 소자(106a)의 상이한 부분들은 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD)을 제공하도록 열 전도를 지연시키기에 적절한 두께를 갖는다. 열 전달 소자(106a)를 형성하는데 사용하기 적절한 열-도전성 물질은 Bergquist Company(Mn 챈한센)로부터 상표명 SIL-PAD®으로 상업적으로 입수할 수 있다.
도 9, 10 및 11은 다이(32)로의 불균일한 방사성 열 전달을 나타내지만, 본 발명에 의해 열이 동일한 장점들을 제공하도록 기판(34)에 불균일하게 방사될 수 있을 것으로 예상된다.
도 12를 참조하면, 복수개, 예를 들면 기판(114)에 수직 배치로 설치된 3개의 개별적 다이들(112a-c)로 구성된 스택된 다이 패키지(110)가 예시된다. 다이들(112a 및 112b) 사이 및 다이들(112b 및 112c) 사이에는 전기 상호 접속들에 의해 생성된 대응하는 갭들(116a 및 116b)이 제공된다. 전기 접속들에 의해 생성된 다른 갭(116c)이 다이(112c)와 기판(114) 사이에 제공된다. 캡슐화 물질(118)의 비드는 스택된 다이 패키지(110)의 적어도 한쪽 측면 에지에 인접하고 갭들(116a-c)내로 순차로 이동한다. 본 발명의 원리들에 따라, 갭들(116a-c) 내로 캡슐화 물질(118)의 이동은 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD)을 생성하기에 효과적인 양으로 다이(112a)의 상부 표면(120)에 열 에너지를 전달함으로써 제어될 수 있다. 열은 도 8에 관하여 상기한 방식으로 복수개의 가열 노즐들(122a-d)을 사용하여 대류에 의해 전달된다. 그러나, 열의 전달은 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어나지 않고, 도 5-7 및 9-10에 관하여 기재된 것들을 포함하여, 본 발명의 여러 가지 특정 실시예들 중의 임의의 것에 따라 수행될 수 있는 것으로 인식된다.
도 13 및 14를 참조하고, 본 발명의 다른 국면에 따라, 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) (도 4) 각각의 온도들은 시간 또는 완성 백분율의 함수로서 언더 충전 오퍼레이션 동안 다이내믹하게 변화될 수 있거나 또는 조절될 수 있다. 온도 변화들은 개개의 언더 충전 오퍼레이션의 필요에 따라 이루어지고, 도 13 및 14에 예시된 본 발명의 특정 실시예들에 의해 제한되지 않는 것으로 인식된다.
도 13은 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) 각각의 온도가 시간의 함수로서 조절되는 하나의 특정 실시예를 나타낸다. 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD)은 초기에 균일한 온도인 것이 명백하다. 언더 충전 오퍼레이션이 개시됨에 따라, 열은 대응하는 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) 각각에서 언더 충전 물질의 온도를 증가시키기 위해 전달된다. 언더 충전 오퍼레이션 초기에, 가열 플럭스는 갭의 코너들에 근접한 갭 내의 영역들에 대응하는 온도 구역들(TA및 TC)에서 가장 크고, 그렇지 않으면침체가 관찰된다. 언더 충전 오퍼레이션이 진행됨에 따라 코너들이 실질적으로 언더 충전될 때, 온도 구역들(TA및 TC) 내의 가열 플럭스는 캡슐화 물질의 온도가 그 구역들에서 강하되도록 감소된다. 가장 작은 가열 플럭스는 언더 충전 오퍼레이션이 완성 쪽으로 진행함에 따라 캡슐화 물질의 온도가 적절한 기운 속도로 증가되는 온도 구역(TD)에서 전달된다. 온도 구역(TB)에 제공된 가열 플럭스는 언더 충정 오퍼레이션이 거의 완료됨에 따라, 갭의 대응하는 영역 내의 캡슐화 물질의 온도가 다른 구역들에 대응하는 영역들에서 보다 현저하게 뜨겁도록 상대적으로 큰 기운 속도로 증가한다.
도 14는 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) 각각의 온도가 언더 충전 오퍼레이션의 완성 백분율의 함수로서 변화되는 다른 특정 실시예를 나타낸다. 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) 각각의 온도 및 그 내부의 캡슐화 물질은 언더 충전 오퍼레이션이 완료되는 쪽으로 진행됨에 따라 상향으로 기울어진다. 언더 충전 오퍼레이션의 진행을 나타내기 위해, 다이(32)와 기판(34) 사이의 갭(40)을 통해 캡슐화 물질(44)(도 2)의 파두의 위치를 검출하기 위한 센서 또는 센서들(130)(도 10)이 제공된다. 센서(130)는 파두의 위치를 검출하기 위해 작동하는 당업계의 통상의 기술을 가진 자들에게 공지된 임의의 적절한 디바이스이고, 용량형 센서들을 포함할 수 있다. 센서(130)는 캡슐화 물질(44)로의 열 에너지 전달을 조절하는 프로세스 제어기(도시되지 않음)에 피드백 제어 신호를 제공한다.
도 13 및 14에 나타낸 바와 같이 언더 충전 오퍼레이션이 진행됨에 따라 추가의 열 에너지를 전달함으로써, 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) 각각의 온도가 겔화 또는 클로깅화될 우려 없이 증가되게 하고, 그렇지 않으면 언더 충전 오퍼레이션은 높은 열 전달들이 전체 언더 충전 오퍼레이션 동안 적용되는 경우에 허용될 수 있다.
언더 충전 오퍼레이션을 수행하기 위한 용도에서, 갭(40)에 유입되는 캡슐화 물질(44)을 위한 열 경사를 제공하도록 작동하는 열원은 도 5-13에 도시된 본 발명의 여러 실시예들 중의 하나에 의해 예시된 바와 같이 제공된다. 캡슐화 물질(44)의 비드는 언더 충전 디스펜서(35)로부터 다이(32)의 1개 이상의 측면 에지들에 인접한 기판(34) 상으로 분산된다. 갭(40) 내로 물질(44)을 이동시키기 위한 모세관 작용을 보조하기 위해 캡슐화 물질(44)의 비드를 가로질러 압력 차가 생성될 수 있다. 도 5-13에 예시된 것들과 같은 열원이 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD)의 온도 경사를 확립하기 위해 다이(32) 및 기판(34) 중의 하나를 가열하기 위해 사용된다. 캡슐화 물질(44)이 갭(40) 내로 이동함에 따라, 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) 각각에 대응하는 갭(40)의 영역들 내의 물질(44)은 열원에 의해 가열되는 것에 따라 다이(32) 또는 기판으로부터 전도에 의해 전달된 열 에너지를 흡수하고, 온도는 각각의 구역에서 전달된 열의 양에 비례하게 증가한다. 온도 구역들(TA, TB, TC및 TD) 각각에 대응하는 특징적인 온도를 확립하기 위해 갭(40)의 영역들 내의 캡슐화 물질(44)을 가열하는 것은 이 물질(44)이 갭(40)을 충전시킴에 따라 보다 균일한 파두를 제공하는데 효과적이다. 본 발명의 원리들에 의해 제공된 캡슐화 물질(44)의파두의 균일성은 언더 충전 오퍼레이션의 신속한 완료를 촉진하고, 보이드들의 발생을 현저히 감소시키거나 또는 방지한다.
본 발명은 여러 실시예들의 설명에 의해 예시되고, 이들 실시예들은 상당히 상세히 기재되었지만, 본원 출원인들은 첨부된 특허 청구의 범위를 그러한 세부 사항으로 제한시키거나 또는 임의의 방식으로 한정하고자 의도하지 않는다. 추가의 장점들 및 변형들은 당업계의 숙련자들에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 그의 광의의 국면들에서 특정 세부 사항들, 대표적인 장치 및 방법, 도시되고 기재된 예시적인 실시예로만 제한되지 않는다. 예를 들면, 여러 가지 불균일한 가열 방법들이 개별적으로 사용된 것으로서 예시되었지만, 특정 가열 방법들이 조합될 수 있고 언더 충전 오퍼레이션 동안 캡슐화 물질에 열을 불균일하게 전달하기 위해 동시에 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 따라서, 본원 출원인들의 일반적인 발명의 개념의 정신 및 범위에서 벗어나지 않는 시도들이 그러한 세부 사항들로부터 이루어질 수 있다.

Claims (49)

  1. 다이의 적어도 하나의 측면 에지에 인접한 기판 상으로 캡슐화 물질을 분산시키는 단계; 및
    다이 및 기판 중의 하나로부터 갭 내의 캡슐화 물질의 이동을 지시하기 위해 갭 내에서 이동하는 캡슐화 물질로 열 에너지를 불균일하게 제공하는 단계를 포함하는, 사이에서 확장하는 복수개의 전기 접속들을 캡슐화하기 위해 다중-측면 다이와 기판 사이의 갭을 언더 충전하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열 에너지 제공 단계는 상기 캡슐화 물질의 불균일한 가열을 촉진시키도록 분포된 복수개의 온도 구역들에 의해 다이 및 기판 중의 가열된 것을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 열 에너지 제공 단계 동안 캡슐화 물질로의 순차 전달을 위해 다이 및 기판 중의 가열된 것으로 열 에너지를 전도에 의해 전달하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 열 에너지 제공 단계 동안 캡슐화 물질로의 순차 전달을 위해 다이 및 기판 중의 가열된 것으로 열 에너지를 대류에 의해 전달하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 열 에너지 제공 단계 동안 캡슐화 물질로의 순차 전달을 위해 다이 및 기판 중의 가열된 것으로 열 에너지를 방사에 의해 전달하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 열 에너지 제공 단계는 상기 분산 단계 전에 수행되는 것인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 열 에너지 제공 단계는 상기 분산 단계 후에 수행되는 것인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 열 에너지 제공 단계는 상기 분산 단계와 동시에 수행되는 것인 방법.
  9. 다이의 적어도 하나의 측면 에지에 인접한 기판 상으로 캡슐화 물질을 분산시키는 단계;
    온도 경사를 발생시키기 위해 다이와 기판 중의 하나를 가열하는 단계;
    복수개의 전기 상호 접속들을 캡슐화하기 위해 갭 내에서 캡슐화 물질을 이동시키는 단계; 및
    갭 내의 이동하는 캡슐화 물질의 흐름을 선택적으로 변화시키기 위한 온도경사에 의해 결정된 패턴으로 다이와 기판 중의 가열된 것으로부터 이동하는 캡슐화 물질로 열 에너지를 전달하는 단계를 포함하는, 사이에서 확장하는 복수개의 전기 접속들을 캡슐화하기 위해 다중-측면 다이와 기판 사이의 갭을 언더 충전하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 가열 단계는 기판으로 도전성 전달 경로를 제공하기 위해 기판과 도전성 열적 소통하는 지지 블록을 결합시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 지지 블록은 균일한 온도까지 가열되고, 상기 온도 경사는 기판과 상기 가열된 지지 블록 간의 도전성 전달 경로의 일 영역을 선택적으로 변화시킴으로써 확립되는 것인 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 가열 단계는 상기 지지 블록의 제1 부분을 제1 온도까지 가열하는 단계 및 상기 지지 블록의 제2 부분을 상기 제1 온도와 상이한 제2 온도까지 가열하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 온도 경사는 각각 특징적인 온도를 갖는 복수개의 온도 구역들을 제공함으로써 확립되는 것인 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 복수개의 온도 구역들 각각의 특징적인 온도는 상기 캡슐화 물질이 갭 내에서 이동함에 따라 변화되는 것인 방법.
  15. 제9항에 있어서, 상기 가열 단계는 캡슐화 물질이 갭 내에서 유동함에 따라 온도 경사를 변화시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 이동하는 캡슐화 물질의 리딩 에지의 위치를 검출하는 단계; 및
    상기 이동하는 캡슐화 물질의 리딩 에지의 위치에 따라 온도 경사를 변화시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  17. 제9항에 있어서, 상기 가열 단계는 기판에 인접하게 다공 지지 블록을 위치시키는 단계 및 기판으로 대류에 의해 열을 전달하기 위해 관통들을 통해 가열된 가스의 흐름을 지향시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 관통들은 온도 경사를 확립하기 위해 작동성인 크기들의 분포를 갖는 것인 방법.
  19. 제9항에 있어서, 상기 가열 단계는 다이에 충돌하도록 가열된 가스의 흐름을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 다이에 상대적인 가열된 가스의 흐름을 이동시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  21. 제19항에 있어서, 상기 가열된 가스의 흐름에 상대적으로 상기 다이 및 기판을 이동시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  22. 제9항에 있어서, 상기 가열 단계는 전자기 에너지의 방사성 플럭스에 상기 다이를 노출시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 노출 단계는 상기 온도 경사를 확립하도록 구성된 오프닝들의 패턴을 갖는 마스크를 통해 방사성 플럭스를 지향시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  24. 제22항에 있어서, 상기 노출 단계는 상기 온도 경사를 확립하도록 작동하는 방식으로 상기 다이에 상대적인 상기 다이의 표면적보다 치수적으로 작은 일 영역의 방사성 플럭스를 이동시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  25. 제22항에 있어서, 열 전도를 위한 경로 길이를 변경시키도록 변화하는 두께들의 패턴을 갖는 열적-도전성 물질로 형성된 열 전달 소자로 상기 다이를 커버하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 노출 단계는 상기 온도 경사를 확립하기 위해 상기 열 전달 소자에 의해 상기 방사성 플럭스를 흡수하는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
  26. 다이와 기판 중의 하나의 제1 및 제2 영역들에 열 에너지를 전달하도록 작동함으로써 상기 제1 및 제2 영역들은 각각의 제1 및 제2 온도들까지 가열되고, 상기 제1 온도는 상기 다중-측면 다이와 상기 기판 사이의 갭 내에서 이동하는 캡슐화 물질로 열을 불균일하게 전달하도록 제2 온도와 상이한 것인 열원을 포함하고, 사이에 형성된 복수개의 전기 접속들을 캡슐화시키기 위해 다이의 적어도 한쪽 측면 에지에 인접하게 캡슐화 물질을 분산시키도록 작동하는 디스펜서에 의해 다중-측면 다이와 기판 사이의 갭을 언더 충전시키는 장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 열원은 상기 제1 영역에 근사하는 기판과 도전적 열적 소통하게 결합된 제1 부분 및 상기 제2 영역에 근사하는 기판과 도전적 열적 소통하게 결합된 제2 부분을 갖는 지지 블록인 장치.
  28. 제27항에 있어서, 상기 지지 블록은 균일한 온도까지 가열되고, 상기 제1 부분은 상기 기판의 상기 제1 영역과 접촉하는 제1 표면적을 갖고, 상기 제2 부분은 상기 기판의 제2 영역과 접촉하는 제2 표면적을 갖고, 상기 제1 표면적은 상기 제2 표면적과 상이한 것인 장치.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 기판의 상기 제1 영역 내에 상기 제1 온도를 제공하기 위해 상기 지지 블록의 상기 제1 부분에 열을 전달하도록 작동하는 것으로, 상기 지지 블록과 열적으로 결합된 제1 가열 소자; 및
    상기 기판의 상기 제2 영역 내에 상기 제2 온도를 제공하기 위해 상기 지지 블록의 상기 제2 부분에 열을 전달하도록 작동하는 것으로, 상기 지지 블록과 열적으로 결합된 제2 가열 소자를 추가로 포함하는 장치.
  30. 제26항에 있어서, 상기 열원은 전자기 에너지의 방사성 플럭스를 제공하도록 작동하는 것인 장치.
  31. 제30항에 있어서, 상기 열원은 상기 온도 경사를 확립하도록 구성된 오프닝들의 패턴을 갖는 마스크를 추가로 포함하는 것인 장치.
  32. 제30항에 있어서, 상기 열원은 상기 온도 경사를 확립하도록 작동하는 방식으로 상기 다이에 상대적인 방사성 플럭스의 영역을 이동시키기 위해 다이와 반사 디바이스의 표면적보다 치수적으로 작은 일 영역의 방사성 플럭스를 제공하는 레이저를 포함하는 것인 장치.
  33. 제30항에 있어서, 상기 다이를 커버하는 것으로, 열 전도를 위한 경로 길이를 변경시키도록 변화하는 두께들의 패턴을 갖는 열적-도전성 물질로 형성된 열 전달 소자를 추가로 포함하고, 이 열 전달 소자는 상기 온도 경사를 확립하기 위해 상기 방사성 플럭스를 흡수하도록 작동하는 것인 장치.
  34. 제26항에 있어서, 상기 열원은
    상기 기판의 상기 제1 및 제2 영역들 쪽으로 가열된 가스의 흐름을 지향시킬 수 있는 소스,
    상기 소스와 상기 기판 사이에 위치하고, 상기 기판의 상기 제1 영역으로 가열된 가스의 흐름을 제어하는데 효과적인 제1 공극을 가짐으로써 충분한 열 에너지가 상기 제1 온도까지 상기 제1 영역을 가열시키도록 대류에 의해 전달되는 것인 제1 다공성 소자; 및
    상기 소스와 상기 기판 사이에 위치하고, 상기 기판의 상기 제2 영역으로 가열된 가스의 흐름을 제어하는데 효과적인 제2 공극을 가짐으로써 충분한 열 에너지가 상기 제2 온도까지 상기 제2 영역을 가열시키도록 대류에 의해 전달되는 것인 제2 다공성 소자를 포함하고, 상기 제2 공극은 상기 제1 공극과 상이한 것인 장치.
  35. 제26항에 있어서, 상기 열원은
    상기 다이의 상기 제1 영역에 가열된 가스의 제1 흐름을 지향시키도록 채택된 제1 노즐 ; 및
    상기 다이의 상기 제2 영역에 가열된 가스의 제2 흐름을 지향시키도록 채택된 제2 노즐을 포함하고,
    상기 가열된 가스의 제1 흐름은 상기 제1 온도를 제공하는데 효과적인 양으로 열을 대류에 의해 전달하며, 상기 가열된 가스의 제2 흐름은 상기 제2 온도를 제공하는데 효과적인 양으로 열을 대류에 의해 전달하는 장치.
  36. 제26항에 있어서, 상기 제1 온도와 제2 온도 간의 차이는 상기 다중-측면 다이와 상기 기판 간의 갭 내에 온도 경사를 제공하는 것인 장치.
  37. 제26항에 있어서, 상기 열원은 상기 캡슐화 물질이 상기 다중-측면 다이와 상기 기판 간의 갭 내로 이동함에 따라 상기 제1 및 상기 제2 온도들을 변화시킬 수 있는 것인 장치.
  38. 다이의 적어도 한쪽 측면 에지에 인접하게 캡슐화 물질을 분산시키도록 작동하는 디스펜서; 및
    다이와 기판 중의 하나의 제1 및 제2 영역들에 열 에너지를 전달하도록 작동함으로써 상기 제1 및 제2 영역들은 각각의 제1 및 제2 온도들까지 가열되고, 상기 제1 온도는 상기 다중-측면 다이와 상기 기판 사이의 갭 내로 이동하는 캡슐화 물질로 열을 불균일하게 전달하도록 제2 온도와 상이한 것인 열원을 포함하고, 사이에 형성된 복수개의 전기 접속들을 캡슐화시키기 위해 다중-측면 다이와 기판 사이의 갭을 언더 충전시키는 장치.
  39. 제38항에 있어서, 상기 열원은 상기 제1 영역에 근사하는 기판과 도전적 열적 소통하게 결합된 제1 부분 및 상기 제2 영역에 근사하는 기판과 도전적 열적 소통하게 결합된 제2 부분을 갖는 지지 블록인 장치.
  40. 제39항에 있어서, 상기 지지 블록은 균일한 온도까지 가열되고, 상기 제1 부분은 상기 기판의 상기 제1 영역과 접촉하는 제1 표면적을 갖고, 상기 제2 부분은 상기 기판의 제2 영역과 접촉하는 제2 표면적을 갖고, 상기 제1 표면적은 상기 제2 표면적과 상이한 것인 장치.
  41. 제39항에 있어서,
    상기 기판의 상기 제1 영역 내에 상기 제1 온도를 제공하기 위해 상기 지지 블록의 상기 제1 부분에 열을 전달하도록 작동하는 것으로, 상기 지지 블록과 열적으로 결합된 제1 가열 소자; 및
    상기 기판의 상기 제2 영역 내에 상기 제2 온도를 제공하기 위해 상기 지지 블록의 상기 제2 부분에 열을 전달하도록 작동하는 것으로, 상기 지지 블록과 열적으로 결합된 제2 가열 소자를 추가로 포함하는 장치.
  42. 제38항에 있어서, 상기 열원은 전자기 에너지의 방사성 플럭스를 제공하도록작동하는 것인 장치.
  43. 제42항에 있어서, 상기 열원은 상기 온도 경사를 확립하도록 구성된 오프닝들의 패턴을 갖는 마스크를 추가로 포함하는 것인 장치.
  44. 제42항에 있어서, 상기 열원은 상기 온도 경사를 확립하도록 작동하는 방식으로 상기 다이에 상대적인 방사성 플럭스의 영역을 이동시키기 위해 다이와 반사 디바이스의 표면적보다 치수적으로 작은 일 영역의 방사성 플럭스를 제공하는 레이저를 포함하는 것인 장치.
  45. 제42항에 있어서, 상기 다이를 커버하는 것으로, 열 전도를 위한 경로 길이를 변경시키도록 변화하는 두께들의 패턴을 갖는 열적-도전성 물질로 형성된 열 전달 소자를 추가로 포함하고, 이 열 전달 소자는 상기 온도 경사를 확립하기 위해 상기 방사성 플럭스를 흡수하도록 작동하는 것인 장치.
  46. 제44항에 있어서, 상기 열원은
    상기 기판의 상기 제1 및 제2 영역들 쪽으로 가열된 가스의 흐름을 지향시킬 수 있는 소스,
    상기 소스와 상기 기판 사이에 위치하고, 상기 기판의 상기 제1 영역으로 가열된 가스의 흐름을 제어하는데 효과적인 제1 공극을 가짐으로써 충분한 열 에너지가 상기 제1 온도까지 상기 제1 영역을 가열시키도록 대류에 의해 전달되는 것인 제1 다공성 소자; 및
    상기 소스와 상기 기판 사이에 위치하고, 상기 기판의 상기 제2 영역으로 가열된 가스의 흐름을 제어하는데 효과적인 제2 공극을 가짐으로써 충분한 열 에너지가 상기 제2 온도까지 상기 제2 영역을 가열시키도록 대류에 의해 전달되는 것인 제2 다공성 소자를 포함하고, 상기 제2 공극은 상기 제1 공극과 상이한 것인 장치.
  47. 제38항에 있어서, 상기 열원은
    상기 다이의 상기 제1 영역에 가열된 가스의 제1 흐름을 지향시키도록 채택된 제1 노즐; 및
    상기 다이의 상기 제2 영역에 가열된 가스의 제2 흐름을 지향시키도록 채택된 제2 노즐을 포함하고,
    상기 가열된 가스의 제1 흐름은 상기 제1 온도를 제공하는데 효과적인 양으로 열을 대류에 의해 전달하며, 상기 가열된 가스의 제2 흐름은 상기 제2 온도를 제공하는데 효과적인 양으로 열을 대류에 의해 전달하는 장치.
  48. 제38항에 있어서, 상기 제1 온도와 제2 온도 간의 차이는 상기 다중-측면 다이와 상기 기판 간의 갭 내에 온도 경사를 제공하는 것인 장치.
  49. 제38항에 있어서, 상기 열원은 상기 캡슐화 물질이 상기 다중-측면 다이와상기 기판 간의 갭 내로 이동함에 따라 상기 제1 및 상기 제2 온도들을 변화시킬 수 있는 것인 장치.
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