KR20150070028A

KR20150070028A - 인쇄 회로 트레이스 수리

Info

Publication number: KR20150070028A
Application number: KR1020140180464A
Authority: KR
Inventors: 마이클 제노우; 즈비 코틀러; 쇼샤나 나기드
Original assignee: 오르보테크 엘티디.
Priority date: 2013-12-15
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2015-06-24
Also published as: KR102289386B1; JP2020061553A; JP7130614B2; TW201536139A; CN104797087B; CN104797087A; JP6665386B2; TWI651992B; KR20210096038A; JP2015144252A; KR102407668B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 물질 증착 방법은, 서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 제 2 표면 상에 형성되는 도너 필름을 가진 투명 도너 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 도너 필름의 두께가 δ, 열확산도가 α일 때, 열확산 시간 τ = (δ²/4α) 다. 상기 도너 기판이 액셉터 기판에 인접하게 배치되며, 상기 제 2 표면은 상기 액셉터 기판을 향한다. 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하도록 그리고 상기 도너 필름에 충돌하도록, 상기 도너 필름의 열 확산 시간의 두배보다 적은 펄스 지속시간을 갖는 레이저 복사의 펄스가 지향되어, 상기 도너 필름으로부터 상기 액셉터 기판으로 용융 물질의 액적 방출을 유도한다.

Description

인쇄 회로 트레이스 수리 {REPAIR OF PRINTED CIRCUIT TRACES}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2013년 12월 15일 출원된 미국특허가출원 제61/916,233호의 우선권을 주장한다. 본 출원은 2010년 2월 7일 출원된 국제특허출원 PCT/IL2010/000106호의 국내 단계로 2011년 7월 26일 출원된 미국특허출원 제13/146,200호의 연속분할출원이기도 하다. 이러한 모든 관련 출원들은 여기에 참고자료로 포함된다.

기술 분야

본 발명은 레이저-유도 물질 전달에 관한 것이고, 특히, 회로 트레이스 내 개방 금속 결함의 수리 방법 및 장치에 관한 것이다.

레이저 직접-기록(LDW) 기술에서, 제어된 물질 애블레이션 또는 증착에 의해 공간-분석 3차원 구조체를 갖는 패턴처리 표면을 생성하는데 레이저 빔이 이용된다. 레이저-유도 순방향 전달(LIFT: Laser-Induced Forward Transfer)은 표면 상에 마이크로-패턴을 증착함에 있어 적용될 수 있는 LDW 기술이다.

LIFT에서, 레이저 포톤은 도너 필름으로부터 액셉터 기판을 향해 작은 부피의 물질을 던지도록 구동력을 제공한다. 통상적으로, 레이저 빔은 비-흡수 캐리어 기판에 코팅된 도너 필름의 내측 측부와 상호작용한다. 입사 레이저 빔은, 다시 말해서, 포톤이 필름 내측 표면에 의해 흡수되기 전에, 투명 캐리어를 통해 전파된다. 소정의 에너지 임계치 위에서, 당 분야에 알려진 LIFT 시스템에서는 물질이 도너 필름으로부터 기판 표면을 향해 방출되며, 이러한 기판 표면은 일반적으로 도너 필름에 밀접하게 또는 심지어 접촉하도록 배치된다. 공급되는 레이저 에너지는, 조사되는 필름 볼륨 내에서 발생되는 순방향 폭발의 추력을 제어하기 위해 변경될 수 있다. Nagel 및 Lippert는 "Laser-Induced Forward Transfer for the Fabrication of Devices", Nanomaterials: Processing and Characterization with Lasers, Singh et al., eds.(Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2012), pages 255-316에 개재된 LIFT 마이크로제조의 원리 및 응용에 대한 유용한 연구를 제공한다.

전기 회로 수리시 LIFT 이용은 당 분야에 잘 알려져 있다. 예를 들어, PCT 국제 공보 WO2010/100635호는 회로 기판 상에 형성된 전도체의 전도체 수리 영역을 사전처리하는데 레이저가 이용되는 전기 회로 수리 시스템 및 방법을 설명한다. 레이저 빔은 도너 기판의 일부분을 떼어내서 기결정된 전도체 위치로 전달하도록 공급된다.

아래에서 설명되는 본 발명의 실시예들은 인쇄 회로 보드와 같은 기판 상의 금속 트레이스들을 수리함에 있어 특히 (배타적이지 않게) 유용한 LIFT용 개선된 방법 및 시스템을 제공한다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 물질 증착 방법은, 서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 제 2 표면 상에 형성되는 도너 필름을 가진 투명 도너 기판을 제공하는 단계를 포함하며, 상기 도너 필름의 두께가 δ, 열확산도가 α일 때, 열확산 시간 τ = (δ²/4α) 다. 상기 도너 기판이 액셉터 기판에 인접하게 배치되며, 상기 제 2 표면은 상기 액셉터 기판을 향한다.

상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하도록 그리고 상기 도너 필름에 충돌하도록, 상기 도너 필름의 열 확산 시간의 두배보다 적은 펄스 지속시간을 갖는 레이저 복사의 펄스가 지향되어, 상기 도너 필름으로부터 상기 액셉터 기판으로 용융 물질의 액적 방출을 유도한다.

일부 실시예에서, 상기 도너 필름은 금속을 포함한다. 전형적인 실시예에서, δ <= 1㎛ 이고, 상기 레이저 펄스의 펄스 지속시간은 5ns 미만이며, 심지어 2ns 미만이다.

추가적으로 또는 대안으로서, 펄스를 지향시키는 단계는, 상기 액셉터 기판에 대한 액적의 부착을 촉진시키도록 선택된 제 1 펄스 에너지에서, 레이저 복사의 제 1 펄스를 지향시켜서, 상기 액셉터 기판 상에 초기 금속층을 형성하고, 이어서, 제 1 펄스 에너지보다 큰 제 2 펄스 에너지에서, 레이저 복사의 제 2 펄스를 지향시켜서, 액적이 상기 초기 금속층 위에 금속을 축적하게 되는 단계를 포함한다.

개시되는 실시예에서, 상기 액셉터 기판은 인쇄 회로 보드이고, 상기 펄스를 지향시키는 단계는 인쇄 회로 보드 상의 전도 트레이스 내 결함을 수리하도록 상기 금속의 증착을 유도하는 단계를 포함한다.

통상적으로, 상기 펄스 지속시간이 상기 도너 필름의 열 확산시간보다 작거나 동일하다.

개시되는 실시예에서, 펄스를 지향시키는 단계는 도너 필름의 두께 δ보다 적어도 10배 큰 빔 스팟 크기로 도너 필름 상에 충돌하도록 레이저 복사를 포커싱하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따라 또한 제공되는 물질 증착 방법은, 서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 제 2 표면 상에 형성되는 도너 필름을 가진 투명 도너 기판을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 도너 필름은 금속을 포함한다. 도너 기판은 액셉터 기판에 인접하게 배치되며, 상기 제 2 표면은 상기 액셉터 기판을 향하고, 상기 도너 필름과 상기 액셉터 기판 간 갭은 적어도 0.1mm다. 상기 도너 필름으로부터 상기 갭을 통해 상기 액셉터 기판으로 금속의 용융 액적의 방출을 유도하고자, 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하도록 그리고 상기 도너 필름에 충돌하도록, 레이저 복사의 펄스가 지향된다.

일부 실시예에서, 상기 도너 필름과 상기 액셉터 기판 사이의 갭은 상기 레이저 복사의 펄스가 상기 도너 필름 상에 충돌할 때 적어도 0.2mm이고, 심지어 적어도 0.5mm 다.

본 발명의 일 실시예에 따라 추가적으로 제공되는 회로 수리 방법은, 인쇄 회로 보드 상의 전도 트레이스 내 결함을 식별하는 단계를 포함한다. 상기 인쇄 회로 보드 상의 결함의 사이트를 사전처리하도록 레이저 빔이 지향된다. 상기 사이트의 사전처리 후, 서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 제 2 표면 상에 형성되는, 금속을 포함하는, 도너 필름을 가진 투명 도너 기판이 상기 결함의 사이트에 인접하게 배치되며, 상기 제 2 표면은 상기 인쇄 회로 보드를 향한다. 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하도록 그리고 상기 도너 필름에 충돌하도록, 레이저 복사의 펄스가 지향되어, 상기 도너 필름으로부터 상기 인쇄 회로 보드 상의 결함 사이트로 용융 액적의 방출을 유도하여, 결함을 수리한다.

일부 실시예에서, 레이저 빔을 지향시키는 단계는 상기 사이트로부터 레이저 애블레이션에 의해 금속을 제거하는 단계를 포함한다. 개시되는 실시예에서, 상기 결함이 전도 트레이스 내에 단절부를 포함할 때, 금속을 제거하는 단계는, 상기 단절부에 인접한 전도 트레이스의 에지를 사전성형하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 에지를 사전성형하는 단계는, 상기 전도 트레이스의 에지를 상기 단절부를 향해 경사지게 하도록, 가능하다면, 전도 트레이스 내에 계단형 경사부를 형성함으로써, 상기 전도 트레이스를 애블레이션처리하는 단계를 포함한다.

대안으로서 또는 추가적으로, 에지를 사전성형하는 단계는, 상기 전도 트레이스에 대한 액적의 부착을 향상시키도록, 상기 전도 트레이스 내 트렌치를 애블레이션처리하는 단계를 포함한다.

일부 실시예에서, 레이저 복사의 펄스를 지향시키는 단계는, 상기 사전성형된 에지의 위 및 옆으로 연장되도록 상기 전도 트레이스 위에 용융 액적을 증착시키는 단계를 포함한다. 추가적으로 또는 대안으로서, 레이저 복사의 펄스를 지향시키는 단계는, 상기 전도 트레이스의 프로파일에 부합하는 패치를 상기 결함 사이트 내에 형성하도록, 상기 전도 트레이스 위에 용융 액적을 증착시키는 단계를 포함한다.

다른 실시예에서, 레이저 빔을 지향시키는 단계는, 상기 사이트의 인근에서 기판을 거칠게 하도록 상기 인쇄 회로 보드의 기판 위를 레이저 빔으로 스캔하는 단계를 포함하며, 따라서 기판에 대한 액적의 부착을 촉진시킨다. 일 실시예에서, 레이저 빔 스캔은 상기 기판 내에 웰의 패턴(a pattern of wells)을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 웰의 패턴은 비-직선형일 수 있다.

개시되는 실시예에서, 레이저 빔을 지향시키는 단계는, 전도 트레이스에 대한 액적의 부착을 촉진시키도록, 상기 사이트 인근의 전도 트레이스로부터 옥사이드층을 레이저 빔을 이용하여 애블레이션처리하는 단계를 포함한다.

추가적으로, 또는, 대안으로서, 결함을 수리하는 단계는, 전도 트레이스에 패치를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 방법은, 결함 수리 후, 패치를 사후처리하도록 레이저 빔을 지향시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따라 추가로 제공되는 회로 수리 방법은, 인쇄 회로 보드 상의 전도 트레이스 내 결함 사이트를 식별하는 단계를 포함한다. 서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 기 제 2 표면 상에 형성되는 금속을 포함하는 도너 필름을 가진 투명 도너 기판이 상기 인쇄 회로 보드에 인접하여 배치되며, 상기 제 2 표면은 상기 인쇄 회로 보드를 향한다. 상기 도너 필름으로부터 상기 인쇄 회로 보드 상의 결함 사이트에 제 1 용융 액적의 방출을 유도하고자, 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하여 도너 필름 상에 충돌하도록 레이저 복사의 제 1 펄스가 지향된다. 상기 제 1 펄스는 인쇄 회로 보드의 기판에 대한 액적 부착을 촉진시키도록 선택된 제 1 펄스 에너지를 갖고, 따라서, 상기 사이트에서 기판 상에 초기 금속층을 형성한다. 상기 도너 필름으로부터 상기 초기 금속층에 제 2 용융 액적의 방출을 유도하고자, 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하여 도너 필름 상에 충돌하도록 제 1 펄스 에너지보다 큰 제 2 펄스 에너지에서, 레이저 복사의 제 2 펄스가 지향되어, 결함을 수리할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 방법은 제 2 펄스를 지향시킨 후, 결함을 수리하는 금속을 어닐링하고자, 상기 액적을 재용융하도록 레이저 빔을 지향시키는 단계를 포함한다. 추가적으로, 또는 대안으로서, 상기 방법은 상기 도너 필름과 상기 인쇄 회로 보드 사이에 이동 중인 제 2 액적을 가열하도록 레이저 빔을 지향시키는 단계를 포함한다.

더욱이, 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 회로 수리 방법은, 인쇄 회로 보드 상의, 제 1 금속 물질을 포함하는, 전도 트레이스 내 결함 사이트를 식별하는 단계를 포함한다. 서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 상기 제 2 표면 상에 형성되는, 제 1 금속 물질보다 높은 갈바니 전위를 가진 제 2 금속 물질을 포함하는, 도너 필름을 가진 투명 도너 기판이 상기 결함 사이트에 인접하여 배치되며, 상기 제 2 표면은 상기 인쇄 회로 보드를 향한다. 상기 도너 필름으로부터 상기 인쇄 회로 보드 상의 결함 사이트에 제 1 용융 액적의 방출을 유도하고자, 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하여 도너 필름 상에 충돌하도록 레이저 복사의 펄스가 지향되어, 갈바니 부식을 방지하면서 결함을 수리한다.

일 실시예에서, 제 1 금속 물질은 구리를 포함하고, 상기 제 2 금속 물질은 구리 합금을 포함한다.

추가적으로, 또는 대안으로서, 상기 방법은 상기 결함 사이트에서 상기 제 2 금속 물질 위로 희생 금속층을 증착하는 단계를 포함하며, 상기 희생 금속층은 제 2 금속 물질보다 낮은 갈바니 전위를 갖는다.

추가로, 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 회로 수리 방법은, 인쇄 회로 보드 상의 전도 트레이스 내 결함을 식별하는 단계를 포함한다. 서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 상기 제 2 표면 상에 형성되는, 금속을 포함하는, 도너 필름을 가진 투명 도너 기판이 결함 사이트에 인접하여 배치되며, 상기 제 2 표면은 상기 인쇄 회로 보드를 향한다. 상기 도너 필름으로부터 상기 인쇄 회로 보드 상의 결함 사이트에 제 1 용융 액적의 방출을 유도하고자, 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하여 도너 필름 상에 충돌하도록 레이저 복사의 펄스가 지향되며, 따라서, 상기 결함 수리를 위한 금속 패치를 형성한다. 금속 패치 형성 후, 결함 사이트를 사후처리하도록 레이저 빔이 지향된다.

통상적으로, 상기 전도 트레이스는 기형성된 3차원(3D) 프로파일을 갖고, 레이저 빔을 지향시키는 단계는 상기 전도 트레이스의 3D 프로파일과 부합하게 패치를 만들도록 상기 사이트로부터 물질을 애블레이션처리하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 물질을 애블레이션처리하는 단계는, 패치의 표면층을 산화시키도록 선택되는 제 1 에너지 레벨에서 제 1 레이저 펄스를, 그리고, 패치로부터 물질을 제거하기 위해 교대로, 두번째로, 산화된 표면층을 애블레이션처리하도록 선택된 제 1 에너지 레벨보다 큰 제 2 에너지 레벨을 가진 제 2 레이저 펄스를, 선택적으로 인가하는 단계를 포함한다. 추가적으로 또는 대안으로서, 레이저 빔을 지향시키는 단계는, 물질의 애블레이션 처리 전 및 후에, 패치의 형상을 모니터링하도록 패치의 3D 이미지를 형성하는 단계를 포함한다.

개시되는 실시예에서, 레이저 복사의 펄스를 지향시키는 단계는, 전도 트레이스의 대응하는 제 1 횡방향 치수보다 큰 제 2 횡방향 치수를 갖도록 패치를 형성하는 단계를 포함하며, 물질을 애블레이션 처리하는 단계는 패치의 제 2 횡방향 치수를 감소시키는 단계를 포함한다. 상기 제 2 횡방향 치수는 높이 치수 및 폭 치수 중 적어도 하나를 포함한다.

추가적으로 또는 대안으로서, 레이저 빔을 지향시키는 단계는 금속 패치를 어닐링하도록 레이저 펄스를 공급하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따라 또한 제공되는 회로 수리 방법은, 인쇄 회로 보드 상의 전도 트레이스 내 결함을 식별하는 단계를 포함한다. 서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 상기 제 2 표면 상에 형성되는, 금속을 포함하는 도너 필름을 가진 투명 도너 기판이, 표적 영역에 인접하여 배치되며, 상기 제 2 표면은 상기 인쇄 회로 보드를 향한다. 상기 표적 영역을 덮도록 상기 도너 필름으로부터 상기 인쇄 회로 보드에 용융 액적의 2차원 어레이의 방출을 유도하기 위해, 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하여 도너 필름 상에 충돌하도록 레이저 복사의 펄스가 지향된다.

통상적으로, 레이저 복사의 펄스를 지향시키는 단계는, 상기 어레이 내 액적의 공간 밀도를 세팅함으로써 상기 표적 영역의 커버리지의 두께를 제어하는 단계를 포함한다.

개시되는 실시예에서, 레이저 복사의 펄스를 지향시키는 단계는, 육각형 패턴으로 표적 영역에 액적을 인쇄하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따라 추가로 제공되는 물질 증착 장치는, 서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 제 2 표면 상에 형성되는 도너 필름을 가진 투명 도너 기판 을 포함한다. 상기 도너 필름의 두께가 δ, 열확산도가 α일 때, 열확산시간 τ = (δ²/4α) 이다. 위치설정 조립체가 상기 도너 기판을 액셉터 기판에 인접하게 배치하도록 구성되고, 상기 제 2 표면은 상기 액셉터 기판을 향한다. 광학 조립체가, 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하도록 그리고 상기 도너 필름에 충돌하도록, 상기 도너 필름의 열 확산 시간의 두배보다 적은 펄스 지속시간을 갖는 레이저 복사의 펄스를 지향시키도록 구성되어, 상기 도너 필름으로부터 상기 액셉터 기판으로 용융 물질의 액적 방출을 유도한다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 추가로 제공되는 물질 증착 장치는, 서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 제 2 표면 상에 형성되는 도너 필름을 가진 투명 도너 기판을 포함하며, 상기 도너 필름은 금속을 포함한다. 위치설정 조립체가 상기 도너 기판을 액셉터 기판에 인접하게 배치하도록 구성되며, 상기 제 2 표면은 상기 액셉터 기판을 향하고, 상기 도너 필름과 상기 액셉터 기판 간 갭은 적어도 0.1mm다. 광학 조립체는 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하도록 그리고 상기 도너 필름에 충돌하도록, 레이저 복사의 펄스를 지향시키도록 구성되어, 상기 도너 필름으로부터 상기 갭을 통해 상기 액셉터 기판으로 금속의 용융 액적의 방출을 유도할 수 있다.

더욱이, 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 회로 수리 장치는, 서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 제 2 표면 상에 형성되는, 금속을 포함하는, 도너 필름을 가진, 투명 도너 기판을 포함한다. 위치설정 조립체가, 인쇄 회로 보드 상의 전도 트레이스 내 결함 사이트에 인접하게 상기 도너 기판을 배치하도록 구성되고, 상기 제 2 표면은 상기 인쇄 회로 보드를 향한다. 광학 조립체가, 상기 인쇄 회로 보드 상의 결함의 사이트를 사전처리하고자 상기 인쇄 회로 보드 상의 결함 사이트에 충돌하도록 레이저 빔을 지향시키도록 구성되고, 상기 광학 조립체는 그 후 도너 기판의 제 1 표면을 통과하도록 그리고 상기 도너 필름에 충돌하도록 레이저 복사의 펄스를 지향시켜서, 도너 필름으로부터 인쇄 회로 보드 상의 결함 사이트로 용융 액적의 방출을 유도하고, 따라서, 결함을 수리한다.

더욱이, 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 회로 수리 장치는, 서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 상기 제 2 표면 상에 형성되는, 금속을 포함하는, 도너 필름을 가진 투명 도너 기판을 포함한다. 위치설정 조립체가, 인쇄 회로 보드에 인접하여 상기 도너 기판을 배치하도록 구성되며, 상기 제 2 표면은 상기 인쇄 회로 보드를 향한다. 광학 조립체가, 도너 필름으로부터 인쇄 회로 보드 상의 결함의 사이트로 제 1 용융 액적의 방출을 유도하고자, 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하여 도너 필름 상에 충돌하도록 레이저 복사의 제 1 펄스를 지향시키도록 구성되며, 제 1 펄스는 인쇄 회로 보드의 기판에 대한 액적 부착을 촉진시키도록 선택된 제 1 펄스 에너지를 갖고, 따라서, 상기 사이트에서 기판 상에 초기 금속층을 형성한다. 상기 광학 조립체는, 상기 도너 필름으로부터 상기 초기 금속층에 제 2 용융 액적의 방출을 유도하고자, 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하여 도너 필름 상에 충돌하도록, 제 1 펄스 에너지보다 큰 제 2 펄스 에너지에서, 레이저 복사의 제 2 펄스를 지향시키도록 구성되어, 결함을 수리할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 인쇄 회로 보드 상의, 제 1 금속 물질을 포함하는, 전도 트레이스 내 결함의 수리 장치가 또한 제공된다. 상기 장치는, 서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 상기 제 2 표면 상에 형성되는, 제 1 금속 물질보다 높은 갈바니 전위를 가진 제 2 금속 물질을 포함하는, 도너 필름을 가진 투명 도너 기판을 포함한다. 위치설정 조립체가, 상기 결함의 사이트에 인접하여 상기 도너 기판을 배치하도록 구성되고, 상기 제 2 표면은 상기 인쇄 회로 보드를 향한다. 광학 조립체가, 상기 도너 필름으로부터 상기 인쇄 회로 보드 상의 결함 사이트에 제 2 금속 물질의 용융 액적의 방출을 유도하고자, 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하여 도너 필름 상에 충돌하도록 레이저 복사의 펄스를 지향시키도록 구성되어, 갈바니 부식을 방지하면서 결함을 수리한다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 회로 수리 장치가 추가로 제공되며, 상기 장치는, 서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 상기 제 2 표면 상에 형성되는, 금속을 포함하는, 도너 필름을 가진 투명 도너 기판을 포함한다. 위치설정 조립체가, 인쇄 회로 보드 상의 전도 트레이스 내 결함의 사이트에 인접하여 상기 도너 기판을 배치하도록 구성되고, 상기 제 2 표면은 상기 인쇄 회로 보드를 향한다. 광학 조립체가, 상기 도너 필름으로부터 상기 인쇄 회로 보드 상의 결함 사이트에 용융 액적의 방출을 유도하고자, 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하여 도너 필름 상에 충돌하도록 레이저 복사의 펄스를 지향시키도록 구성되어, 상기 결함 수리를 위한 금속 패치를 형성하고, 상기 광학 조립체는 금속 패치 형성 후, 결함 사이트를 사후처리하도록 레이저 빔을 지향시키도록 또한 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 인쇄 회로 보드 상의 전도 트레이스 내 결함의 수리 장치가 또한 제공된다. 상기 장치는, 서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 상기 제 2 표면 상에 형성되는, 금속을 포함하는, 도너 필름을 가진 투명 도너 기판을 포함한다. 위치설정 조립체가, 표적 영역에 인접하게 상기 도너 기판을 배치하도록 구성되고, 상기 제 2 표면은 상기 인쇄 회로 보드를 향한다. 광학 조립체가, 상기 표적 영역을 덮도록 상기 도너 필름으로부터 상기 인쇄 회로 보드에 용융 액적의 2차원 어레이의 방출을 유도하기 위해, 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하여 도너 필름 상에 충돌하도록 레이저 복사의 펄스를 지향시키도록 구성된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라, 전기 회로를 수리하기 위한 시스템의 개략적 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1의 시스템의 세부사항을 보여주는 개략적 측면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 전기 회로 수리 프로세스를 개략적으로 예시하는 순서도,
도 4A는 본 발명의 일 실시예에 따라, 수리 준비된 인쇄 회로의 결함 사이트의 개략적 단면도,
도 4B는 본 발명의 다른 실시예에 따라, 수리 준비된 인쇄 회로의 결함 사이트의 개략적 사시도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 수리 준비된 인쇄 회로의 결함 사이트의 개략적 단면도,
도 6은 본 발명의 추가 실시예에 따라 수리 준비된 인쇄 회로의 결함 사이트의 개략적 평면도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 준비 및 수리 후 인쇄 회로의 결함 사이트의 개략적 단면도,
도 8A는 본 발명의 일 실시예에 따라 수리용 결함 사이트를 준비하는데 사용되는 레이저 빔 스캔 패턴의 개략적 평면도,
도 8B 및 8C는 본 발명의 일 실시예에 따라, 수리용 사이트를 준비하기 위해 결함 사이트의 영역에 생성된 웰(wells)의 패턴의 개략적 평면도,
도 9A는 본 발명의 일 실시예에 따라 결함 사이트를 향해 금속 액적의 LIFT-구동 방출을 보여주는, 인쇄 회로 내 결함 사이트의 개략적 단면도,
도 9B는 본 발명의 일 실시예에 따라 결함 사이트를 향해 금속 액적의 LIFT-구동 방출 후 도너 필름의 개략적 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라, 기판 상에 금속 액적 증착의 스테이지들을 보여주는 개략적 단면도,
도 11A-11C는 본 발명의 일 실시예에 따라, 기판 상에 금속 액적들의 패턴 증착의 일련의 스테이지들을 보여주는 기판 상의 사이트의 모습의 개략도.

얇고 조밀하게 이격된 전도 트레이스와 함께 인쇄 회로 보드가 점점 조밀해짐에 따라, 트레이스 내 결함 수리가 점점 어려줘지고 있다. LIFT는 적어도 이론적으로, 이러한 어려운 조건에서 효과적인 수리에 사용될 수 있는 방법으로서의 가능성을 제공한다. 그러나, 공장 바닥 상에 인쇄 회로 수리에 적합한 특징부들을 갖는 실제 LIFT 시스템은 더 개발 및 발전되어야 한다.

아래에서 설명되는 본 발명의 실시예는 LIFT의 기능 및 활용성을 향상시키는 방법 및 장치를 제공한다. 이러한 실시예에 의해 제공되는 개선점은, LIFT도너 필름으로부터 금속 액적의 방출에 의해, 인쇄 회로 보드 상의 전도 트레이스 내 결함의 수리에 특히 유용하다. 그러나, 본 발명은 이러한 구체적인 응용 범위에 제한되지 않으며, 여기서 설명되는 실시예의 형태들이, 금속 및 비금속 물질의 인쇄를 포함한, 다른 종류의 액셉터 기판 상에서의 LIFT-기반 인쇄에 또한 적용될 수 있다.

당 분야에 알려져 있는 금속 인쇄용 LIFT-기반 시스템에서, 도너 필름에 충돌하는 고에너지 레이저 펄스는 미세 금속 액적의 스프레이를 필름으로부터 방출시킬 수 있다. 따라서, 이러한 시스템을 이용하여 초정밀 특징부를 인쇄하려면, 도너 기판이 액셉터 기판에 매우 가깝게, 통상적으로 50㎛ 미만으로, 보지되어야 한다. 이와 같은 매우 작은 도너-액셉터 거리는 실제 수리 수행을 위해 시스템을 정렬 및 제어함에 있어서 심각한 실제적 어려움을 수반한다.

본 발명의 일부 실시예는 서로 다른 신규한 도메인의 레이저 펄스 에너지 및 지속시간으로 작동함으로써 이러한 어려움을 극복한다. 구체적으로, 개시되는 실시예는 짧은 펄스 - 5ns 미만, 통상적으로 2ns 미만, 또는 많은 경우에, 1ns 미만 - 를 이용한다. 도너 필름 두께, 펄스 에너지, 도너 필름 상의 레이저 스팟 크기가 짧은 펄스 지속시간과 함께 선택되어, 일반적으로, 각각의 레이저 펄스가, 도너 기판의 표면의 법선에 대해 작은 편위 각도(통상적으로 약 5mrad 이하)만으로, 도너 물질의 단일 액적을 직접 순방향으로 방출되게 한다. 그 결과, 도너 기판을 액셉터 기판으로부터 비교적 멀리하면서 신뢰가능하고 정확하게 작업하는 것이 가능하며, 도너 기판과 액셉터 기판 사이의 갭은 적어도 100㎛이고, 통상적으로 적어도 200㎛이며, 심지어 300㎛ 이상이다.

이러한 실시예의 원리는, 레이저 빔의 펄스 폭이 도너 필름을 통한 열 확산 시간에 대략 필적가능하다는 점이다. 그 결과, 액적이, 당 분야에 알려져 있는 대부분의 LIFT 시스템에서의 액적 온도보다 낮다고 판단되는 제어된 온도에서 생성되고 방출된다. 구체적으로, 두께 δ 및 열확산도 α를 가진 도너 필름의 경우에, 특성 열 확산 시간은

로 주어진다. 도너 기판은 액셉터 기판에 인접하게 배치되고, 도너 필름이 형성되는 표면은 액셉터 기판을 마주본다. 도너 필름의 열 확산 시간의 2배 이하의, 그리고, 열 확산 시간보다 작거나 같은, 펄스 지속시간을 갖는 레이저 복사의 펄스는 그 후, 도너 기판의 외측 표면을 통과하도록 지향되어 도너 필름에 충돌하게 된다. 이러한 짧은 펄스는 도너 필름으로부터 액셉터 기판에 용융 물질의 액적의 제어된 방출을 유도하게 된다.

발명자는 도너 필름 두께 δ의 적어도 10배인 빔 스팟 크기로, 도너 필름에 느슨하게 레이저 빔을 포커싱하는 것이, 단일 액적의 제어된 방출을 유도함에 있어서 유용하다는 것을 또한 발견하였다. 일부 경우에, 스팟 크기는 도너 필름 두께의 20배보다 클 수 있고, 심지어 40배보다 클 수 있다.

발명자는 여기서 설명되는 기술을 이용한 LIFT-기반 수리가 정상 대기 조건 하에서도 잘 작용함을 발견하였고, 수리가 반드시 비활성 조건 또는 진공 하에서 수행되어야 할 필요가 없음을 발견하였다. 이러한 수리는 수리 물질의 실질적 산화없이 패치를 통해 우수한 전도도로 귀결된다.

본 발명의 일부 실시예에서, 인쇄 회로 보드 상의 전도 트레이스 내 결함 식별 후, 결함 수리를 위해 LIFT 처리가 가해지기 전에 인쇄 회로 보드 상의 결함 사이트를 사전처리하도록 레이저 빔이 지향된다. 사전처리에 사용되는 레이저 빔은 (서로 다른 빔 파라미터의 사용을 통해) LIFT 처리용으로 사용되는 동일 레이저에 의해 발생될 수 있고, 또는 다른 레이저에 의해 발생될 수 있다.

다수의 사전처리 기술이 다음의 설명에서 개시된다. 이러한 사전처리 기술은 앞서 설명한 신규한 LIFT 기술과 연계하여 최적으로 적용될 수 있으나, 대안으로서, 당 분야에 알려져 있는 다른 LIFT-기반 방법과 연계하여 사용될 수도 있다. 소정의 실시예에서, 레이저 빔은 통상적으로, 전도 트레이스의 에지를 단절부(break)를 향해 경사지게 하도록 전도 트레이스를 애블레이션처리함으로서, 단절부에 인접한 전도 트레이스의 에지를 사전성형하는데 사용될 수 있다. "본 내용에서 "경사부"라는 용어는 연속적인 경사부만을 언급하는 것이 아니라, 계단형 구조와 같은 등급형 경사부도 포함한다.

추가적으로 또는 대안으로서, 트렌치가 전도 트레이스에 액적의 부착을 향상시키도록 결함에 인접한 전도 트레이스에서 애블레이션처리될 수 있다. 트렌치는, 후속 프로세스 스테이지에 사용되는 에칭 용액이 원래의 금속과, 공급된 금속 수리 패치 사이에서 투과되는 것을 방지하도록, 놓일 수 있고, 이는 이러한 투과가 패치를 약화시키는 부식을 일으키는 경향이 있기 때문이다.

또한 추가적으로 또는 대안으로서, 레이저 빔은 수리 사이트 인근의 기판을 거칠게하도록 인쇄 회로 보드의 기판 위에서 스캐닝되어, 기판에 대한 액적의 접착을 도울 수 있다. 통상적으로, 레이저 빔은 표면에 충돌할 금속 액적을 캡처 및 앵커링하도록 선택되는 깊이 및 크기로, 표면 내 웰 또는 트렌치의 잘-형성된 패턴을 생성한다. 패턴 밀도는 통상적으로, 생산 시험 기준 및 응용 요건을 충족시키기에 충분한 접착력을 제공하도록, 기판 및 도너 필름 물질의 성질에 기초하여, 선택된다. 일부 실시예에서, 웰은 부식성 에칭 용액의 투과를 방지하도록 선택되는 비-직선형 패턴으로 생성된다.

다른 사전처리 단계로서, 레이저 빔은, 전도 트레이스에 대한 액적의 부착을 돕도록, 전도 트레이스 상에 통상적으로 형성되는 옥사이드층을 애블레이션처리하는데 사용될 수 있다.

인쇄 회로 보드 상에 개-회로 결함을 수리할 때, 도너 필름으로부터 방출되는 초기 금속 액적은 유전 기판에 부착되어야 한다. 앞서 설명한 바와 같이 기판을 거칠게 처리하면 부착을 도울 수 있지만, 발명자는 고-열에너지(즉, 고온)의 액적이 기판에 충돌할 때 튕겨 산란되는 경향이 있음을 발견하였다. 따라서, 본 발명의 일부 실시예에서, 산란을 감소시키고 이러한 문제를 극복하기 위해, LIFT 프로세스에서 레이저 복사의 초기 펄스가 비교적 낮은 펄스 에너지를 갖도록 조정되어, 초기 액적이 최소의 과도 열에너지로 기판에 도달하게 된다. 이러한 액적은 이들이 내려앉는 즉시 고형화되기 시작하고, 따라서, 사이트에서 기판 상에 초기 금속층을 형성하게 된다.

후속 레이저 펄스들은 바람직하게도 더 큰 펄스 에너지를 가질 수 있는데, 이는 이들이 형성하는 용융 액적들이 초기 금속층에 쉽게 부착되고 따라서 층을 축적하여 결함을 수리하게 되기 때문이다. 실제로, 고에너지에서 형성되는 고온 액적은 통일된 고형 매스를 형성함에 있어 유리하고, 이는 경화 액적의 집합체보다 기계적으로 그리고 화학적으로 더 안정한 경향이 있다. 고형 매스로 액적의 통일은, 액적의 증착 후, 액적의 재용융 및 금속의 어닐링을 위해 레이저 빔을 지향시킴으로써, 향상될 수 있다.

추가적으로, 또는 대안으로서, 추가적인 레이저 가열이 (초기 금속층이 기판 상에 증착된 후) 증착 스테이지 중 사용되어, 인쇄 회로 보드와 도너 필름 간에 공중에서 액적을 가열할 수 있다. 이러한 가열은 추가적인 층을 이용하여 수행될 수 있고, 또는, 빔이 일시적으로 성형되어 적어도 2개의 펄스 - 제 1 펄스는 액적 제트를 유도하기 위한 펄스이고, 제 2 펄스는 (수십 내지 수백 나노초 수준으로 펄스간에 전형적인 지연을 갖는) 포스트-제트 액적 가열을 위한 펄스임 - 를 제공하는 경우에, 액적을 생성하는데 사용되는 동일 레이저에 의해 수행될 수 있다.

금속 트레이스의 LIFT-기반 수리에서 발명자가 관측한 추가적인 문제점은, 수리 패치 내 금속의 갈바니 부식이다. 이러한 문제점을 방지하기 위해, 본 발명의 일 실시예에서, 수리에 사용되는 도너 필름은 수리되는 트레이스의 물질과는 다른 금속 조성을 포함한다. 구체적으로, 도너 필름의 금속 물질은 트레이스보다 높은 갈비니 전위를 갖도록 선택된다. 예를 들어, 구리 트레이스를 수리하기 위해, 소량의 다른 금속 - 통상적으로, 금, 은, 또는 백금과 같은 귀금속 - 을 추가한 구리 합금이 LIFT 도너로 사용될 수 있다.

아래에서 설명되는 본 발명의 추가 실시예는 LIFT-기반 수리 단계 완료 후 통상적으로 적용되는 사후처리(post-treatment) 단계를 제공한다. 이 단계들은, 예를 들어, 패치의 볼륨 바깥의 원치않는 과량의 물질을 제거하면서, 금속 패치의 안정성 및 내부식성을 향상시키기 위해 수행될 수 있다.

위에서 간략히 제시된 그리고 아래에서 추가적으로 설명되는 기술들은 인쇄 회로 트레이스 내 결함을 정확하게, 편리하게, 그리고 견고하게, 수리하기 위해 조합하여 최적으로 사용될 수 있다. 대안으로서, 이러한 기술들 각각은 다른 시스템 및 방법을 이용하여 수행되는 LIFT-기반 수리를 향상시키기 위해 선택되는 서브-조합으로 또는 개별적으로 사용될 수 있다. 더욱이, 이러한 기술들 중 적어도 일부는 다른 종류의 다양한 액셉터 기판에 대한 2차원 또는 3차원 구조의 LIFT-기반 인쇄와 같이, 다른 응용예에 사용될 수 있다.

시스템 설명

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 회로 수리 시스템의 개략적 사시도다. 본 시스템은 기언급한 미국특허 제13/146,200호에 설명된 시스템과 설계상 유사하지만, 여기서 설명되는 바와 같이 다양한 개선사항들을 포함한다. 본 시스템 및 그 구성요소들은 여기서 설명되는 기술들이 구현될 수 있는 환경의 종류를 단지 보여주기 위해 여기서 제시되며, 이러한 기술들은 다른 구조로 그리고 다른 타입의 적절한 장비를 이용하여 유사하게 수행될 수 있다.

도 1의 시스템은 마운팅 표면(24) 상에 보지되는 인쇄 회로 보드(PCB)(22)와 같은 전기 회로 상에서 작동하는 수리 장치(20) 주위로 구축된다. "인쇄 회로 보드" 및 "PCB"라는 용어는 증착용으로 사용되는 프로세스 및 유전체의 종류에 관계없이, 전도 트레이스들이 증착되는 임의의 조율의 유전체 기판을 의미한다. 장치(20)는 PCB(22) 내 다양한 종류의 결함을 수리하는데 사용될 수 있으나, 아래 설명되는 실시예는 특히, 적절한 위치에서 PCB에 전도 물질을 추가함으로써, 수리될 전도 트레이스(40) 내 단절부(42)와 같은, 없어진 전도체 결함의 수리를 지향한다.

장치(20)는 도 2에 더 세부적으로 도시되는 바와 같이, PCB(22) 상에 LIFT 및 관련 작동을 위한 적절한 레이저 및 광학 수단들을 지닌 광학 조립체(26)를 포함한다. (대안으로서, 레이저는 도면에 도시되지 않는 별도의 유닛의 수용될 수 있고, 조립체(26)에 적절한 연결이 이루어질 수 있다). 통상적으로, 광학 조립체는 수리 전, 중, 후에, PCB(22) 상의 결함 사이트의 확대 이미지를 형성하는 검사 광학 수단(도면에 도시되지 않음)을 또한 수용한다. 브리지(28) 형태의 위치설정 조립체가 장치(20)의 축을 따라 선형 운동에 의해, PCB(28) 상의 결함 사이트에 걸쳐 광학 조립체(26)를 배치한다. 제어 유닛(30)은 아래 설명되는 바와 같이, 요구되는 검사 및 수리 작동을 수행하도록, 광학 및 위치설정 조립체의 작동을 제어한다.

통상적으로, 제어 유닛(30)은 적절한 사용자 인터페이스 및 소프트웨어와 함께, 프로세서(34) 및 디스플레이(36)를 포함하는 범용 컴퓨터를 포함하는 조작자 단말기(32)와 통신한다. 삽입도(38)에 도시되는 바와 같이, 트레이스(40) 내 단절부(42)와 같이, PCB(22) 상에 발견되는 결함은 디스플레이(36) 상에 제시될 수 있다. 각각의 이러한 결함의 사이트는 프로세서(34)에 의해 식별된다. 프로세서(34)는 그 후, 여기서 설명되는 바와 같이, 통상적으로 장치(20)에 의해 수행될 사전처리, LIFT, 및 사후처리 단계들을 포함하는, 이러한 각각의 사이트(44)에 적용될 수리 계획을 발전시킨다. 결함 식별 및 수리 계획의 단계들은 프로세서(34)에 의해 자동적으로, 또는 조작자 제어 하에 수동으로, 또는, 대부분의 경우와 같이, 자동화 및 수동 단계들의 조합에 의해, 수행될 수 있다. 장치(20)는 이 계획을 구현하여, LIFT에 의해 생성되는 금속 수리 패치(46)로 결함(44)이 채워진다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 장치(20), 특히 광학 조립체(26)의 세부사항을 보여주는 개략적 측면도다. 레이저(50)는 펄스형 복사를 방사하며, 이는 적절한 광학 수단(52)에 의해 포커싱된다. 레이저는 예를 들어, 주파수-더블 출력을 갖는 펄스형 Nd:YAG 레이저를 포함할 수 있고, 이는 제어 유닛(30)에 의해 펄스 진폭 및 지속시간을 편리하게 제어할 수 있게 한다. 광학 수단(52)은 레이저 빔에 의해 형성되는 초점(focal spot)의 크기 및 위치를 조정하기 위해 마찬가지로 제어가능하다. 따라서, 레이저 및 광학 파라미터를 적절히 조정함으로써, 사전처리, LIFT, 및 사후처리 중 여럿 또는 전부를 위해 동일 레이저(50)를 이용하는 것이 가능할 수 있다.

대안으로서, 다른 빔 특성을 갖는 추가 레이저(도시되지 않음)가 이러한 단계들 중 일부를 위해 사용될 수 있다. 이러한 추가 레이저는, 사용될 경우, 광학적 셋업을 단순화시키기 위해 레이저(50)와 동일 파장에서 작동하는 것이 바람직하다.

광학 조립체(26)가 LIFT 구조에서 도 2에 도시된다. 광학 수단(52)은 도너 필름(58)과 함께 도너 기판(56)을 포함하는 도너 시트(54)에 레이저(50)로부터의 빔을 포커싱한다. 통상적으로, 기판(56)은 글라스 또는 플라스틱 시트와 같은 광학적 투명 물질을 포함하고, 트레이스(42)의 수리를 위해, 필름(58)은 약 1㎛ 두께의 구리 또는 구립 합금과 같은 적절한 금속 물질을 포함한다. 레이저(50)로부터의 빔은 (모션 조립체(28)에 의해) 결함(42)의 사이트와 정렬되며, 도너 시트(54)가 PCB(22)의 기판(41)으로부터 요망 갭 폭 D에서 상기 사이트 위에 위치한다. 통상적으로, 앞서 언급한 바와 같이, 이러한 갭 폭은 적어도 0.1mm이고, 발명자는 아래 설명되는 바와 같이 레이저 빔의 적절한 선택에 따라, 0.2mm 또는 심지어 0.5mm 또는 그 이상의 갭 폭이 사용될 수 있음을 발견하였다. 광학 수단(52)은 기판(56)의 외측 표면을 통해 필름(58)에 레이저 빔을 포커싱하여, 용융 금속의 액적을 필름으로부터 갭 사이에서 PCB(22)에 방출시킨다. 이러한 LIFT 프로세스는 도 9A/B 및 도 10을 참조하여 아래에서 더욱 상세하게 설명된다.

프로세스 흐름

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 전기 회로 수리 프로세스를 개략적으로 예시하는 순서도다. 이 프로세스는 명료성을 위해, 장치(20) 및 PCB(22)의 구성요소들을 참조하여 설명되지만, 앞서 언급한 바와 같이, 프로세스의 단계들은 다른 응용 환경에서도, 필요에 따라 수정하여, 마찬가지로 수행될 수 있다.

도 3의 프로세스에서, 결함 사이트(44)는 첫번째로, 이어질 금속 인쇄 스테이지(62)의 유효성을 향상시키기 위해, 사전처리 스테이지(60)에서 사전처리된다. 사전처리 스테이지(60)는 다음 중 하나 이상을 포함하는, 여러개의 작동들을 포함할 수 있다:

● 전도 물질이 수리될 영역으로부터 제거되는 전도체 사전성형 단계(66): 통상적으로, 결함(42) 근처의 트레이스(40) 에지는 (특히, 도포되는 패치가, 후속 프로세스 단계들에 사용되는 부식성 화학 물질에 의해 에칭되어 사라지는 것을 방지하는 측면에서) 기존 전도체에 대한 금속 패치의 부착을 향상시키도록, 그리고 패치를 수리될 트레이스의 원본 프로파일에 등각화시키도록, 성형된다. 추가적으로 또는 대안으로서, 트레이스(40)의 변형과 같은 결함과 연관된 과량의 금속이 이러한 스테이지에서 제거될 수 있다. 단계(66)는 아래에서 도 4A, 4B, 5, 6을 참조하여 더 상세하게 설명된다.

● 결함 사이트(44) 인근의 기판(41)이 기판에 대한 금속 액적의 부착을 향상시키도록 처리되는 기판 준비 단계(68): 이 단계에서 적층 기판을 거칠게 처리하는 것 - 즉, 액적이 부착될 표면 영역을 증가시키도록 기판에 웰 및/또는 트렌치를 생성하는 것 - 이 유익하다. 단계(68)는 도 8A-8C를 참조하여 아래에서 더욱 상세하게 설명된다.

● 통상적으로 시간에 걸쳐 트레이스(40)의 표면 상에 형성되는 산화층(가령, 카퍼 옥사이드)이 기존 트레이스에 대한 금속 액적의 부착을 향상시키기 위해 제거되는 옥사이드 제거 단계(70): 발명자는, 트레이스(40) 상에 1J/cm² 수준의 플루엔스(F)를 갖는 펄스를 방출하도록 레이저(50)를 제어함으로써, 카퍼 옥사이드층이 신속하게 그리고 효과적으로 제거될 수 있음을 발견하였다. (본 설명 및 청구범위에서, 스팟 직경은 가우시안 레이저 빔을 가정할 때 4σ 폭의 관점에서 명시되며, 연산된 플루엔스 값은 스팟 직경에 의해 나누어진 펄스 에너지를 의미한다.)

결함 사이트가 준비되면, 장치(20)가 도 2에 도시되는 구조에 따라 작동하여, 인쇄 스테이지(62)에서 실제 수리를 수행한다. 이 스테이지는 특히 도 9A/B 및 도 10에 예시된다.

단절부(42)가 스테이지(62)에서 패치(46)로 채워진 후, 다수의 추가적인 단계들이 수행되어, 사후처리 스테이지(64)에서 수리의 견고성을 향상시킨다. 통상적으로, 수리 사이트는 원본 금속 트레이스(40)만큼 강하지 않을 수 있고, 따라서, PCB(22)의 후속 제조 스테이지에서, 그리고 PCB 이용시, 손상받기 쉽다. 이러한 취약성을 완화시키기 위해, 스테이지(64)는 다음 중 하나 이상을 포함한, 여러개의 작동을 포함할 수 있다:

● 레이저(50)가 기판(41)으로부터 과량의 물질을 애블레이션 처리하여 수리 패치(46)를 트리밍(trimming)하고 주위 표면 상에 축적된 잔사(debris)를 제거하는, 세척 단계(72).

● 패치를 원래의 PCB 설계 규정에 맞게 하기 위해 레이저(50)가 패치(46)로부터 물질을 애블레이션 처리하는, 패치 레벨링 단계(73).

● 패치를, 특히 그 외측 표면을, 매끄럽게 하고 균질화시키기 위해 레이저(50)가 패치(46) 내 금속의 액적을 재용융시키는, 로컬 어닐링 단계(74).

● 추가의 희생층이 패치(46) 위에 증착되는 층 인쇄 단계(76).

이러한 단계들의 이유 및 그 구현의 세부사항이 아래에서, 특히, "수리 사이트의 사후처리" 단락에서, 설명된다.

수리 사이트의 사전처리

도 4A는 본 발명의 일 실시예에 따라 수리 준비된 인쇄 회로 내 결함 사이트의 개략적 단면도다. 본 실시예는 발명자에 의해 발견된 문제점을 다룬다: LIFT가 트레이스(40) 내 단절부(42)를 수리하기 위해 적용될 때, 마이크로보이드가 단절된 트레이스의 날카로운 코너 내부의 인쇄 금속 내에 형성되는 경향이 있다. 이러한 마이크로보이드는 수리 품질을 저하시키고, 기생 커패시턴스를 야기하며, 후속 에칭 단계 중 에천트 용액이 보이드 내로 침투함에 따라 금속 일체성을 약화시킨다. 따라서, 단계(66)에서, 레이저(50)가 공급되어 트레이스(40)를 애블레이션처리하여, 트레이스의 에지를 단절부를 향해 경사지게 한다.

실제로, 연속적 경사부의 애블레이션 처리가 어렵지만, 발명자는 도 4A에 도시되는 바와 같이, 계단형 경사부(80)를 애블레이션처리함으로써 균등한 효과를 구현할 수 있음을 발견하였다. 통상적으로, 주목할만한 마이크로보이드는 10㎛ 이상의 스텝 높이에서 발생할 수 있고, 따라서, 경사부(80)의 스텝 높이가 10㎛ 미만인 것이 바람직하다. 발명자는 7㎛ 스텝이 우수한 결과를 나타냄을 발견하였다. 요망 스텝을 생성하기 위해, 광학 수단(52)은 대략 5㎛의 트레이스(40) 상의 스팟 직경을 부여하도록 조정되는 것이 일반적이다.

도 4B는 본 발명의 다른 실시예에 따라 수리 준비된 인쇄 회로 내 결함 사이트의 개략적 사시도다. 본 실시예는, 본 예에서 단절부(42)가 트레이스(40)와 폭넓은 패드(82) 사이에서 발생하였다는 점을 제외하곤 도 4A와 유사하다. 이러한 경우에, 패드(82)는 단계(66)에서 애블레이션 처리되어, 2차원적으로 열린 계단형 경사부(84)를 생성한다. 단계(66)를 위한 대안의 경사부 구조는 당 업자에게 명백할 것이고, 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.

통상적으로, PCB 내 트레이스는 유전 기판의 적층층들과 인터리빙된 복수의 일련의 층들 내에 형성된다. 여기서 설명되는 수리는 다음 유전층이 위에 놓이기 전에 전도체 층들 중 임의의 층에서 수행될 수 있다. 그러나, 유전층 위에 놓이기 전에, "소프트 에칭" 프로세스가 통상적으로 이루어져서, PB의 표면을 세척하게 된다. 발명자는 이러한 소프트 에치가 패치와 기존 트레이스 사이의 계면에서, 방금 형성된 금속 패치를 언터커팅하는 경향이 있어서 패치와 트레이스 간 부착을 약화시킴을 발견하였다. 이러한 문제에 대한 다수의 가능한 해법들이 아래에서 설명된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 수리 준비된 인쇄 회로 내 결함 사이트의 개략적 단면도다. 이러한 경우에, 계단형 경사부(80)는 폭넓은 상측 스텝(86)의 추가에 의해 확장되었다. 그 결과, 일부 언더커팅이 소프트 에칭의 결과로 나타남에도 불구하고, 패치(46)와 트레이스(40) 간의 접촉 영역이 우수한 부착을 보장함에 있어 여전히 충분하다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 수리 준비된 인쇄 회로 내 결함 사이트의 개략적 평면도다. 이러한 경우에, 레이저(50)는 트레이스(40)의 상측 표면 내에 트렌치(88, 90)를 애블레이션처리하도록 작동한다. 이러한 트렌치는 패치의 인쇄 금속과 아래에 놓인 트레이스 간의 접촉 면적을 증가시킬 것이고, 따라서, 부착을 향상시킬 것이다. 트렌치는 도 6에 도시되는 바와 같이 트레이스의 길이를 따라 또는 트레이스 간에 또는 둘 모두에 배치될 수 있다. (도면에 도시되는 두 트레이스 방향의 조합은, 패치의 측부 아래 에칭 용액의 침투를 방지함에 있어서 특히 유용하다). 발명자는 펄스 당 3-4μJ로 레이저(50)를 작동시킴으로써, 그리고, 트레이스(40)의 표면 상에 5-9㎛의 스팟 직경으로 레이저 빔을 포커싱함으로써, 이러한 트렌치를 생성함에 있어서 우수한 결과를 얻었다. 대안으로써, 도 8B 및 8C에 도시되는 바와 같이, 유사한 용도로 웰의 패턴이 사용될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 준비 및 수리에 이은, 인쇄 회로 내 결함 사이트의 개략적 단면도다. 이 도면은 단계(68)에 실제로 속하지는 않는다. 왜냐하면, 인쇄 스테이지(62)에서 패치(46)의 증착 후 결함을 보여주기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 소프트 에칭 후 약화되는 패치 부착의 문제점에 추가적인 해법을 제공하기 때문에, 여기서 도시된다. 이러한 경우에, 용융 금속 액적이 스테이지(62)에서 트레이스(40) 위에 증착되어, 패치(46)가 트레이스의 사전성형 에지 위로 그리고 너머로 연장된다. 그 결과, 패치의 에지(92)는 트레이스(40) 위에 돌출하고, 따라서, 패치와 트레이스 간의 계면이 언더커팅되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 해법은 단독으로, 또는, 앞서 설명한 사전처리 해법과 조합하여 사용될 수 있다.

대안으로서, 패치(46)는 에지(92) 추가없이, 트레이스(40)의 크기 프로파일에 정확하게 순응하도록 인쇄될 수 있다. 필요할 경우, 아래 추가로 설명되는 바와 같이, 임의의 과량의 금속이 단계(73)에서 제거될 수 있다.

도 8A는 본 발명의 일 실시예에 따라, 단계(68)에서 수리용 결함 사이트를 준비하는데 사용되는 레이저 빔 스캔 패턴(100, 102)의 개략적 평면도다. 단계(68)의 필요성은 수리 중에 PCB에 사용되는 기판의 종류에 좌우된다. 기판에 대한 금속 액적의 부착을 향상시킴에 있어 기판 러프니스가 유용하고, 스테이지(62)에서 PCB 기판에 방출되는 금속 액적은 기판이 너무 매끄러울 경우 잘 부착되지 않을 수 있다. 이러한 문제점을 완화하기 위해, 레이저(50)의 빔이 기판에 걸쳐 스캔될 수 있어서, 수리 사이트 인근의 기판을 거칠게 만들 수 있고, 따라서, 기판에 대한 액적의 부착을 촉진시킬 수 있다.

이러한 용도로 임의의 적절한 스캔 패턴이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 8A에 도시되는 직교 라스터 패턴(100, 102)이 기판 내 마이크로공동의 어레이를 형성하는데 사용될 수 있다. 기판 상에서 약 13㎛의 스팟 직경과, 스캔 라인간 약 20㎛의 피치로, 약 2μJ의 펄스를 방출하도록 레이저(50)를 설정할 경우, 적절한 결과가 도출된다. 패턴(100, 102)이 나중에 스테이지(62)에서 형성될 패치의 실제 폭 너머로 연장되는 것이 바람직하다.

도 8B는 본 발명의 일 실시예에 따라, 수리 사이트를 준비하기 위해 결함 사이트 영역에 생성되는 웰(101)의 패턴(103)의 개략적 평면도다. 웰(101)은 기판(41)에 형성되는 작은 구멍들을 포함하고, 그 깊이는 통상적으로 2-8㎛ 범위에 있다. 레이저 파라미터는 웰(101)의 직경이 예를 들어, 4-10㎛ 범위로 (LIFT조건에 좌우되는) 예상 액적 직경보다 약간 크도록 조정되는 것이 일반적이다. 인접 웰 간 거리는 작고, 통상적으로 웰 직경보다 작아서, 수리 영역에 고밀도 웰을 제공할 수 있다.

도 8C는 본 발명의 대안의 실시예에 따라, 결함 사이트의 영역에 생성되는 웰(101)의 패턴(105)의 개략적 평면도다. 이 도면에 예시되는 바와 같이, 직선형 그리드 상에 웰(101) 이 놓일 필요가 없으며, 실제로 웹 간 공간에 용매의 투과를 방지하면서 웰 밀도를 증가시키기 위해 다른 레이아웃이 선호될 수 있다. 예를 들어, 도 8C의 웰(101)은 개략적으로 삼방정계 형태로 배열되며, 소정 양의 무질서가 패턴에 추가된다. 결과적으로, 용매가 웰 사이에서 가로지를 수 있는 계면 경로(106)는 웰이 직선형 그리드에 배열될 경우의 동등 경로에 비해 훨씬 길고 좁다.

리프트 인쇄

도 9A는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도너 필름(58)으로부터 결함 사이트를 향해 금속 액적(106)의 LIFT-구동 방출을 보여주는, 결함 사이트(42)의 개략적 단면도다. 이 도면은 필름을 통한 열확산에 요구되는 시간에 필적할만한 지속시간을 가진 레이저 펄스를 이용하여 필름(58)을 조명하는 효과를 예시한다. 앞서 언급한 바와 같이, 두께 δ(즉, 도 9A에서 수직 치수) 및 열확산도 α를 갖는 도너 필름의 경우, 필름을 통한 열 확산 시간은,

다. 구리의 열확산도 α는 대략 1cm²/초이어서, 두께 δ= 1㎛의 구리 필름의 경우 τ는 대략 0.25ns가 된다.

당 분야에 알려져 있는 금속 액적의 LIFT인쇄 기술은 적어도 10ns의 레이저 펄스 지속시간을 통상적으로 이용하며, 도너 금속 필름의 두께는 약 200nm 미만이다. 이러한 범주에서, 펄스 폭은 열 확산 시간보다 여러 배 길고, 그 결과, 확장된 용융 영역(용융 풀)이 필름에 형성되고, 점성 액체층과 유사한 제트 성질을 갖는다. 이러한 경우에, 많은 소형 액적들이 방출될 때 지향성이 불량하다. 이러한 범주에서 액적의 정확한 증착을 위해, 도너 및 액셉터는 함께 매우 가까이 배치되어야 한다.

이에 반해, 본 실시예에서, 훨씬 짧은 레이저 펄스 지속시간이 사용된다. 최적의 경우, 펄스 지속시간은 열 확산 시간 τ의 2배 이하로 제한될 수 있고, 심지어 τ보다 작거나 같을 수 있다. 다시 말해서, 서브-나노초 수준의 레이저 펄스가 두께 δ=1㎛의 구리 필름으로부터 액적을 방출하는데 통상적으로 사용된다. 대안으로서, 일부 조건에서, 펄스는 2ns의 길이를 가질 수 있고, 또는 일부 경우에 심지어 5ns의 길이를 가질 수 있다. 통상적으로, 레이저 펄스는 3-4μJ 범위의 빔 에너지를 갖는다. 적어도 소정의 LIFT 단계에서, 큰 레이저 빔 면적이 바람직하며, 도너 필름의 두께 δ의 적어도 10배인 빔 직경, 예를 들어, 20-30㎛의 빔 직경이 사용된다.

도 9B는 본 발명의 일 실시예에 따라 액적(106)의 LIFT-구동 방출에 이은 도너 필름(58)의 개략적 도면이다. 앞서 설명한 레이저 펄스 파라미터의 선택은 도너 필름 내 "볼케이노" 패턴(104)을 제시한다. 이러한 "볼케이노-제트" 체제는 고도의 지향성으로, 통상적으로, 필름 표면의 법선의 약 5mrad 내로, 단일 액적(106)을 방출시킨다.

고지향성 액적 방출의 중요한 결과는, 인쇄 정확도와의 타협없이, 비교적 큰 갭 D가 도너 기판(54)과 액셉터 기판(41) 상에서 허용될 수 있다는 점이다. 이러한 조건 하에서, 레이저 복사의 펄스가 도너 필름에 충돌할 때, 도너 기판(56)은 액셉터 기판으로부터 적어도 0.1mm 떨어져 필름(58)과 함께 위치할 수 있고, 통상적으로 액셉터 기판으로부터 적어도 0.2mm, 심지어 0.5mm, 떨어져 위치한다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라, 기판(41) 상의 결함 사이트에서 금속 액적 증착의 스테이지들을 보여주는 개략적 단면도다. 본 실시예에서, 얇은 구리층(110)이 유전체 기판(41) 상에 초기에 인쇄되어, 시드층으로 기능하게 된다. 그 후, 추가적인 금속 액적(112)이 층(110) 상에 증착되어, 결국 결함 수리를 위해 충분한 물질이 축적되게 된다.

도 10의 제 1 스테이지는 구리 액적이 안착하여 기판 자체(통상적으로 유기질 라미네이트)와 상호작용하고, 제 2 단계에서 액적이 기판과 직접적인 상호작용이 없이 인쇄 구리 상에 안착한다. 고-열에너지를 가진 기판 상에 안착하는 용융 금속 액적이 기판으로부터 종종 떨어져나와, 초기 표적으로부터 소정 거리 떨어진 곳에 안착한다. 이러한 바운스 효과로 인해 풋프린트가 커지고, 시드층 생성 효율이 저하된다. 이러한 효과를 방지하기 위해, 본 발명의 실시예에서, 레이저 펄스 파라미터(에너지, 펄스 지속시간, 및 빔 크기)가 앞서 설명한 바와 같이 제어되어, 후속 프로세스 스테이지에 비해 감소된 온도를 갖는 대형 용융 액적들이 기판(41) 상에서 초기층(110) 생성 중 필름(58)으로부터 방출된다. 기판과 충돌할 때, 이러한 대형 액적들이 바운스가 아니라, 제자리에 부착 및 확산되는 경향이 있다.

이러한 "확산 체제"에서 작동할 때, 층(110)의 폭 및 높이는 레이저 펄스 에너지를 조정함으로써 제어될 수 있다. 패턴이 정밀하면(즉, 수리될 라인이 좁으면), 이 스테이지에서 사용되는 레이저 펄스 에너지가 낮다.

다른 한편, 추가 액적(112)의 구조를 축적하기 위해, 높은 레이저 펄스 에너지가 요망되어, 프로세스의 효율 및 품질 모두를 향상시킬 수 있다. 높은 펄스 에너지는 고온 액적으로 이어지고, 이는 층(110) 내로 그리고 차례로 용융되어, 별개의 강화된 소구체 부착보다는 더욱 고형의 매스를 형성하게 된다.

(앞서 제시된 예에서 수리 사이트와 같은) 기판(41)의 표적 영역 위에 패치를 생성하기 위해, 액셉터 기판의 표적 영역을 덮는 액적의 2차원 어레이를 방출시키도록 도너 필름에 레이저 복사를 적용한다. 추가 액적(112)이 인쇄됨에 따라 패치의 두께 성장률은 액적들 간의 오버랩과 인쇄 시나리오에 좌우된다. 이러한 인쇄 파라미터는 인쇄 구조의 다공성 또는 간결성을 또한 형성한다. 예를 들어, 도너 필름(58) 상의 레이저 스팟들 간의 최소 거리 D = Dx = Dy가 주어졌을 때, 액적 공간 밀도는 정수 k에 의해 규정될 수 있고, 이는 기판(41) 상의 표적 영역 내의 각각의 로우 또는 칼럼을 따라 인쇄되는 액적의 수를 표시하며, 따라서, 액적은 간격 dx = dy = D/k로 동등하게 분포된다. 대부분의 실용적인 경우에, 장치(20)의 제약사항, 그리고, 장치 내 LIFT 인쇄 프로세스의 파라미터의 제약사항이 주어졌을 때, 치수 D는 대략 30㎛다. 각각의 층에 의해 추가되는 패치 두께 h_k는 정수 k의 이산 함수다. 발명자는 일반적으로

임을 발견하였고, 이때, h₀는 상수로서, 통상적으로 0.1 내지 0.5㎛ 사이에서 변화한다.

따라서, 표적 영역의 커버리지의 두께는 어레이 내 액적의 공간 밀도를 적절히 세팅함으로써 제어될 수 있다. 우수한 두께 분해능을 실현하기 위해, k가 가능한 작은 것이 바람직하고, 다른 한편, 더 컴팩트한 구조를 실현하기 위해 큰 값의 k가 바람직하다(이는 특히 액적 경계부에서, 저항을 감소시킨다). 전형적인 시나리오에서, D∼30㎛일 때, 발명자는 k의 값이 7 이상이어야 함을 발견하였다. 따라서, 두께 분해능 h_k는 5㎛ 이상의 수준이다.

이러한 제한사항에도 불구하고, LIFT-인쇄 패치의 정밀 높이 분해능을 실현하기 위한 한가지 기법은 실제 요구되는 것보다 큰 높이로 패치를 오버프린트하고, 그 후, (인쇄 단계(62)에서 사용된 것과 동일한 레이저 또는 다른 레이저를 이용하여) 레벨링 단계(73)에서 패치를 애블레이션처리하는 것이다. 과량의 높이의 애블레이션은 이러한 용도로 사용되는 레이저에 따라, 1㎛ 미만의 높이 분해능을 실현할 수 있게 한다. 대안으로서, 이 용도로 로컬 기계적 폴리싱이 사용될 수 있다. 추가적으로, 또는 대안으로서, 장치(20)는, 인쇄 및/또는 후속 애블레이션 중 패치 높이 피드백을 제공하기 위해, 패치의 3차원 측정을 수행하는 센서(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.

도 11A-C는 기판(124) 상의 수리 사이트(120)의 모습들의 개략도로서, 본 발명의 일 실시예에 따라 사이트에서 금속 액적의 패턴 증착시 일련의 스테이지들을 보여준다. 본 실시예에서, 액적(122, 124, 126)들은 가장 컴팩트한 방식으로 패치 영역을 충전하기 위해, 육각형 벌집 패턴으로 기판(124) 상에 인쇄된다.

앞서 예에서처럼, Dx x Dy 크기의 셀(본 경우에 반드시 정사각형일 필요는 없음)은 정수 밀도 k에 의해 X- 및 Y- 방향으로(도 11A-C에서 수직 및 수평 방향으로) 나누어져, 앞서 규정한 바와 같이, 수평 및 수직 액적 간격 dx 및 dy를 부여한다. 이러한 간격을 갖는 액적(122)의 제 1 육각형 어레이가 도 11A에 도시된 바와 같이 인쇄된다. 광학 조립체(26)가 아래 벡터에 의해 수리 사이트(120)에 대해(또는 그 역으로) 시프트된다:

이는 도 11B에 도시되는 바와 같이 액적(1220들 간의 갭의 일부분을 채우는 액적(126)의 추가 어레이를 인쇄하기 위함이다. 액적(128)들의 추가적인 어레이는 아래 벡터에 의해 수리 사이트를 시프트시킴으로서 인쇄된다:

따라서, 도 11C에 도시되는 바와 같이 액적들 간의 갭 전부를 채운다. 이러한 시프트는 요망되는 순서로 수행될 수 있고, 반드시 도 11A-C에 도시되는 순서를 따를 필요는 없다.

선택적 사항으로서, 층(110)에 충돌하는 액적(112)의 온도는 도너 필름(58)과 인쇄 회로 보드 사이에서 이동 중인 액적을 가열하도록 레이저 빔을 지향시킴으로써 더 증가할 수 있다. (도면에 도시되지 않는) 이러한 기법으로, 방출 프로세스 자체에 의해 실현될 수 있는 최대 온도 너머로 액적 온도를 증가시키는 것이 가능하다. 레이저 빔은 액적 형성 후, 도너 필름으로부터 액셉터로 이동하는데 걸리는 시간 동안 각각의 액적에 추가적인 열 에너지를 제공한다.

이러한 추가 가열은, 예를 들어, 액적 방출에 사용되는 펄스형 레이저 빔과 동일 선상의 추가 레이저 복사를 제공함으로써, 실현될 수 있다. 이러한 추가 레이저 빔은 도너 필름에 형성된 볼케이노 패턴(104)의 구멍을 통과하여, 액셉터에 충돌할 때까지 금속 액적을 계속 가열할 수 있다. 액적 형성 후 도너 필림으로부터 떨어진 액적을 가열하는 것은, 순수한 열 프로세스이고, 필름으로부터 액적의 기계적 방출의 왜곡을 방지한다. 원칙적으로, 액적은 이러한 방식으로 증기화 온도 근처로 가열될 수 있다. 그 결과, 가열된 액적은 앞서 증착된 금속의 일부를 재용융하도록 안착시 충분한 열 에너지를 갖고, 따라서, 액적의 부착을 향상시킨다.

방출 액적을 가열하는데 사용되는 추가 레이저 빔은, 펄스가 표면 증기화없이 액적 볼륨을 효과적으로 가열할 만큼 충분히 길 경우, CW 또는 펄스형일 수 있다. 펄스 지속시간은 용융 금속 액적 내의 열 확산 시간보다 길어야 하고, 하지만, (통상적으로 마이크로초 수준인) 도너로부터 액셉터로 액적의 비행 시간보다 짧아야 한다.

앞서 설명한 액적 가열을 위한 기술에 추가하여, 또는 그 대신에, 수리 패치(46) 내의 액적을 단일 매스로 고형화하는 것은, 단계(74)에서 패치를 어닐링함으로써 사후처리 스테이지(64)에서 향상될 수 있다. (통상적으로 5-13㎛ 범위의 수리 패치 상의 초점 직경과 3-4μJ의 펄스를 갖는) 펄스형 레이저를 이용한 표면 재용융은 균일성, 표면 매끄러움, 및 금속층의 전체 품질을 향상시켜서, 화학적 공격을 받기 어렵게 한다. 재용융은 열이 금속 내로 깊이 전도되어 더 완전한 재용융을 야기함에 따라, 레이저 펄스의 지속시간을 길게 할수록 재용융이 인쇄 금속층 내로 깊이 진행된다.

대안으로서, 앞서 설명한 바와 같이 패치가 과량의 높이로 오버프린팅되면, 그리고 단계(73)에서 레이저 애블레이션에 의해 트리밍되면, 단계(74)에서 수행되는 추가적인 평활화가 불필요할 수 있다. 발명자는 패치 표면으로부터 3-4㎛를 애블레이션하면 추가적인 이점으로, 특히 애블레이션 레이저가 고-펄스 에너지로 작동할 때, 어닐링에 의해 실현되는 것과 유사한 평활화를 제공한다는 것을 발견하였다.

마이크로-에칭 단계(소프트 에칭이라고도 불림)는, 옥사이드를 제거하여 층들 간 우수한 접촉 및 우수한 부착을 증진시키기 위해, 일련의 층들의 적층 간에 흔히 PCB 제조에서 수행된다. 이러한 종류의 마이크로에칭은 앞서 설명한 바와 같이, 빠진 곳에 금속이 추가되는, 수리 세션 후 유사하게 수행된다. 따라서, 수리에 사용되는 금속 물질이 마이크로에칭 프로세스에 견딜 수 있는 것이 중요하다.

마이크로에칭은 패치(46)와 트레이스(40) 사이의 계면에서 갈바니 부식을 일으키기 쉽다. 갈바니 부식은 접촉 상태의 두 금속 부분 간의 전위차가 부식성 전기화학적 효과를 일으키는 프로세스로서, 이 효과는 (마이크로에칭 중임에 따라) 금속 부분들이 용액으로 덮일 때 전해질 프로세스에 의해 가속된다. 두 금속 부분 간의 면적비 역시 부식 속도에 중대한 영향을 미친다. 따라서, 작은 면적의 인쇄 금속 패치(46)가 훨씬 큰 원본 구리 회로 트레이스(40)보다 약간 낮은 전위를 가질 때, 패치는 가능하다면 수 초내에, 신속하게 부식되어 사라질 수 있다. 이러한 전위차는 PCB의 구리 트레이스 내 소량의 다른 금속 이온으로 인해 발생할 수 있고, 이는 수리 패치에 사용되는 순수 구리 액적에 대해 상대적으로 이러한 트레이스의 전위를 약간 상승시킬 수 있다.

이러한 문제를 극복하기 위해, 도너 필름(58)은 구리보다 높은 갈바니 전위를 갖는, 추가 금속 물질을 포함할 수 있다. 다시 말해서, 필름(58)은 통상적으로, 인쇄 패치를 보호하기 위해, 음극성으로 만들기에 충분한, 약하게 도핑된 구리 합금을 포함한다. 통상적으로, Ag, Au, 또는 Pt, 또는 이러한 금속들의 조합과 같이, 1-2% 수준의 귀금속과 같은 낮은 백분율의 첨가는 요망 보호를 제공하기에 충분할 것이다.

수리 사이트의 사후처리

앞서 설명한 단계에 추가하여, 또는 그 대신에, 부식 및 기타 손상으로부터 패치(46)를 보호하기 위해 사후처리 스테이지(64)에서 다양한 처리가 적용될 수 있다. 예를 들어, 앞서 설명한 어닐링 단계(74)는 화학적 공격에 노출된 외부 표면적을 감소시키기 때문에, 패치의 내부식성 향상에 유용할 수 있다. 패치(46)의 표면 상에서 액적을 재용융함으로써, 단계(74)는 부식성 공격을 받기 쉬운 액적-액적 계면 영역을 또한 감소시킨다.

추가적으로 또는 대안으로서, 희생 금속층이 패치(46) 위에 인쇄될 수 있다. 이러한 희생층은 통상적으로, 패치 생산에 사용되는 구리(또는 다른 금속)보다 낮은 갈바니 전위를 갖는, 주석과 같은, 금속을 포함한다. 희생층은 후속하여 마이크로에칭 단계 중 에칭되어 사라질 것이지만, 아래의 래치는 보존될 것이다. 유효 희생층이 인쇄 순수 구리층일 수도 있고, 또는, (Al, Mg, 또는 기타 적절한 요소와 같이, 저전위 금속의 트레이스를 갖는 구리로 제조된)애노드 구리층일 수도 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 단계(73)(도 3)는 원본 PCB 설계 규정에 부합하도록 그리고 과량의 패치 높이 및/또는 폭을 제거하기 위해, (추가된) 금속 패치(46)를 레벨링하도록 적용될 수 있다. 통상적으로, 단계(62)의 결론시, 금속 패치는 트레이스(40)보다 큰 횡방향 치수를 갖고, 이는 패치가 원본 트레이스(40) 선 두께보다, 수직 방향 또는 수평 방향으로, 또는 두 방향 모두 두껍다는 것을 의미한다. 단계(73)에서, 잘-제어된 계단형 레이저 애블레이션 프로세스를 이용하여, 패치(460의 상부층으로부터 과량의 금속을 점진적으로 제거하여, 패치의 총 두께(횡방향 치수)를, 원본 트레이스(40)의 값에 가까운 값으로 만들 수 있다.

동일 종류의 프로세스가 패치 폭에 대해 단계(62, 73)에서 적용될 수 있다: 액적들은 트레이스(40)의 원본 선폭보다 큰 폭에 걸쳐 단계(62)에서 기판(41)에 레이저(50)에 의해 인쇄될 수 있다. 그후, 단계(73)에서, 레이저는 패치의 측부 및 상부로부터 과량의 물질을 애블레이션처리한다. 이러한 애블레이션은 패치의 측부를 평활화하는 요망 효과를 또한 실현하고, 따라서, 앞서 설명한 바와 같이, 균일성을 증가시키고 화학적 공격에 대한 취약성을 감소시킨다.

과량의 금속은 반복적 투-스텝 프로세스로 단계(73)에서 제거될 수 있고, 이 경우 레이저가 서로 다른 에너지 레벨에서 작동한다: 제 1 단계에서, 레이저는 저-에너지 펄스를 방출하고, 이는 패치(46) 표면의 산화를 일으키기엔 충분하지만 애블레이션용으로는 충분치 않다. 제 2 단계에서, 레이저는 고-에너지 펄스를 방출하여, 제 1 단계에서 형성된 옥사이드층을 애블레이션처리한다. 이러한 투-스텝은 요망 양의 물질이 제거될 때까지 반복된다.

단계(73)는 트레이스(40)의 원본 3D 형상을 밀접하게 따르도록 패치(46)의 3D 성형을 촉진시키는 인-라인 3D 이미징과 연계하여 수행될 수 있다. 레이저 빔의 포커싱에 사용되는 동일한 광학적 대물 수단은 3D 이미지 정보를 캡처하는데 사용될 수 있다. 구체적으로, 대물 수단의 초점이 이미지 간에 약간 시프트되는, 여러 이미지를 취함으로써, 깊이 정보가 3D 구조의 복원을 위해 추출될 수 있다.

Claims

물질 증착 방법에 있어서,
서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 제 2 표면 상에 형성되는 도너 필름을 가진 투명 도너 기판을 제공하는 단계 - 상기 도너 필름의 두께가 δ, 열확산도가 α일 때, 열확산 시간 τ = (δ²/4α) 임 - 와,
상기 도너 기판을 액셉터 기판에 인접하게 배치하는 단계 - 상기 제 2 표면은 상기 액셉터 기판을 향함 - 와,
상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하도록 그리고 상기 도너 필름에 충돌하도록, 상기 도너 필름의 열 확산 시간의 두배보다 적은 펄스 지속시간을 갖는 레이저 복사의 펄스를 지향시키는 단계 - 상기 도너 필름으로부터 상기 액셉터 기판으로 용융 물질의 액적 방출을 유도함 - 를 포함하는
물질 증착 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 도너 필름은 금속을 포함하는
물질 증착 방법.
제 2 항에 있어서,
δ <= 1㎛ 이고, 상기 레이저 펄스의 펄스 지속시간은 5ns 미만인
물질 증착 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 레이저 펄스의 펄스 지속시간이 2ns 미만인
물질 증착 방법.
제 2 항에 있어서,
펄스를 지향시키는 단계는, 상기 액셉터 기판에 대한 액적의 부착을 촉진시키도록 선택된 제 1 펄스 에너지에서, 레이저 복사의 제 1 펄스를 지향시켜서, 상기 액셉터 기판 상에 초기 금속층을 형성하고, 이어서, 제 1 펄스 에너지보다 큰 제 2 펄스 에너지에서, 레이저 복사의 제 2 펄스를 지향시켜서, 액적이 상기 초기 금속층 위에 금속을 축적하게 되는 단계를 포함하는
물질 증착 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 액셉터 기판은 인쇄 회로 보드이고, 상기 펄스를 지향시키는 단계는 인쇄 회로 보드 상의 전도 트레이스 내 결함을 수리하도록 상기 금속의 증착을 유도하는 단계를 포함하는
물질 증착 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 펄스 지속시간이 상기 도너 필름의 열 확산시간보다 작거나 동일한
물질 증착 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 도너 기판은 상기 레이저 복사의 펄스가 도너 필름 상에 충돌할 때, 상기 제 2 표면이 상기 액셉터 기판으로부터 적어도 0.1mm 떨어지도록 위치하는
물질 증착 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 도너 기판은 상기 레이저 복사의 펄스가 도너 필름 상에 충돌할 때, 상기 제 2 표면이 상기 액셉터 기판으로부터 적어도 0.2mm 떨어지도록 위치하는
물질 증착 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 펄스를 지향시키는 단계는, 상기 도너 필름의 두께 δ의 적어도 10배인 빔 스팟 크기로 도너 필름에 충돌하도록 상기 레이저 복사를 포커싱하는 단계를 포함하는
물질 증착 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 레이저 복사의 펄스를 지향시키는 단계는, 상기 액셉터 기판의 표적 영역을 커버하는 액적들의 어레이를 방출시키도록 상기 도너 필름에 레이저 복사를 공급하는 단계를 포함하는
물질 증착 방법.
물질 증착 방법에 있어서,
서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 제 2 표면 상에 형성되는 도너 필름을 가진 투명 도너 기판을 제공하는 단계 - 상기 도너 필름은 금속을 포함함 - 와,
상기 도너 기판을 액셉터 기판에 인접하게 배치하는 단계 - 상기 제 2 표면은 상기 액셉터 기판을 향하고, 상기 도너 필름과 상기 액셉터 기판 간 갭은 적어도 0.1mm임 - 와,
상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하도록 그리고 상기 도너 필름에 충돌하도록, 레이저 복사의 펄스를 지향시키는 단계 - 상기 도너 필름으로부터 상기 갭을 통해 상기 액셉터 기판으로 금속의 용융 액적의 방출을 유도함 - 를 포함하는
물질 증착 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 도너 필름과 상기 액셉터 기판 사이의 갭은 상기 레이저 복사의 펄스가 상기 도너 필름 상에 충돌할 때 적어도 0.5mm인
물질 증착 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 액셉터 기판은 인쇄 회로 보드이고, 상기 펄스를 지향시키는 단계는, 상기 인쇄 회로 보드 상의 전도 트레이스 내 결함을 수리하도록 상기 금속의 증착을 유도하는 단계를 포함하는
물질 증착 방법.
회로 수리 방법에 있어서,
인쇄 회로 보드 상의 전도 트레이스 내 결함을 식별하는 단계와,
상기 인쇄 회로 보드 상의 결함의 사이트를 사전처리하도록 레이저 빔을 지향시키는 단계와,
상기 사이트의 사전처리 후, 서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 제 2 표면 상에 형성되는, 금속을 포함하는, 도너 필름을 가진 투명 도너 기판을, 상기 결함의 사이트에 인접하게, 배치하는 단계 - 상기 제 2 표면은 상기 인쇄 회로 보드를 향함 - 와,
상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하도록 그리고 상기 도너 필름에 충돌하도록, 레이저 복사의 펄스를 지향시키는 단계 - 상기 도너 필름으로부터 상기 인쇄 회로 보드 상의 결함 사이트로 용융 액적의 방출을 유도하여, 결함을 수리함 - 를 포함하는
회로 수리 방법.
제 15 항에 있어서,
레이저 빔을 지향시키는 단계는 상기 사이트로부터 레이저 애블레이션에 의해 금속을 제거하는 단계를 포함하는
회로 수리 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 결함은 전도 트레이스 내 단절부를 포함하고, 금속을 제거하는 단계는, 상기 단절부에 인접한 전도 트레이스의 에지를 사전성형하는 단계를 포함하는
회로 수리 방법.
제 17 항에 있어서, 에지를 사전성형하는 단계는, 상기 전도 트레이스의 에지를 상기 단절부를 향해 경사지게 하도록 상기 전도 트레이스를 애블레이션처리하는 단계를 포함하는
회로 수리 방법.
제 18 항에 있어서,
전도 트레이스를 애블레이션처리하는 단계는, 전도 트레이스에 계단형 경사부를 형성하는 단계를 포함하는
회로 수리 방법.
제 17 항에 있어서,
에지를 사전성형하는 단계는, 상기 전도 트레이스에 대한 액적의 부착을 향상시키도록, 상기 전도 트레이스 내 트렌치를 애블레이션처리하는 단계를 포함하는
회로 수리 방법.
제 17 항에 있어서, 레이저 복사의 펄스를 지향시키는 단계는, 상기 사전성형된 에지의 위 및 옆으로 연장되도록 상기 전도 트레이스 위에 용융 액적을 증착시키는 단계를 포함하는
회로 수리 방법.
제 17 항에 있어서,
레이저 복사의 펄스를 지향시키는 단계는, 상기 전도 트레이스의 프로파일에 부합하는 패치를 상기 결함 사이트 내에 형성하도록, 상기 전도 트레이스 위에 용융 액적을 증착시키는 단계를 포함하는
회로 수리 방법.
제 15 항에 있어서,
레이저 빔을 지향시키는 단계는, 상기 사이트의 인근에서 기판을 거칠게 하도록 상기 인쇄 회로 보드의 기판 위를 레이저 빔으로 스캔하는 단계 - 따라서 기판에 대한 액적의 부착을 촉진시킴 - 를 포함하는
회로 수리 방법.
제 23 항에 있어서, 레이저 빔 스캔 단계는 상기 기판 내에 웰의 패턴(a pattern of wells)을 형성하는 단계를 포함하는
회로 수리 방법.
제 24 항에 있어서, 상기 웰의 패턴은 비-직선형인
회로 수리 방법.
제 15 항에 있어서,
레이저 빔을 지향시키는 단계는, 전도 트레이스에 대한 액적의 부착을 촉진시키도록, 상기 사이트 인근의 전도 트레이스로부터 옥사이드층을 레이저 빔을 이용하여 애블레이션처리하는 단계를 포함하는
회로 수리 방법.
제 15 항에 있어서,
결함을 수리하는 단계는, 전도 트레이스에 패치를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 방법은, 결함 수리 후, 패치를 사후처리하도록 레이저 빔을 지향시키는 단계를 포함하는
회로 수리 방법.
회로 수리 방법에 있어서,
인쇄 회로 보드 상의 전도 트레이스 내 결함 사이트를 식별하는 단계와,
서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 상기 제 2 표면 상에 형성되는 금속을 포함하는 도너 필름을 가진 투명 도너 기판을, 상기 인쇄 회로 보드에 인접하여 배치하는 단계 - 상기 제 2 표면은 상기 인쇄 회로 보드를 향함 - 와,
상기 도너 필름으로부터 상기 인쇄 회로 보드 상의 결함 사이트에 제 1 용융 액적의 방출을 유도하고자, 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하여 도너 필름 상에 충돌하도록 레이저 복사의 제 1 펄스를 지향시키는 단계 - 상기 제 1 펄스는 인쇄 회로 보드의 기판에 대한 액적 부착을 촉진시키도록 선택된 제 1 펄스 에너지를 갖고, 따라서, 상기 사이트에서 기판 상에 초기 금속층을 형성함 - 와,
상기 도너 필름으로부터 상기 초기 금속층에 제 2 용융 액적의 방출을 유도하고자, 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하여 도너 필름 상에 충돌하도록, 상기 제 1 펄스 에너지보다 큰 제 2 펄스 에너지에서, 레이저 복사의 제 2 펄스를 지향시켜서 결함을 수리하는 단계를 포함하는
회로 수리 방법.
제 28 항에 있어서,
상기 도너 기판은, 레이저 복사의 제 1 및 제 2 펄스가 상기 도너 필름 상에서 충돌할 때 상기 제 2 표면이 상기 인쇄 회로 보드로부터 적어도 0.1mm 떨어지도록 배치되는
회로 수리 방법.
제 28 항에 있어서,
제 2 펄스를 지향시킨 후, 결함을 수리하는 금속을 어닐링하고자, 상기 액적을 재용융하도록 레이저 빔을 지향시키는 단계를 포함하는
회로 수리 방법.
제 28 항에 있어서,
상기 도너 필름과 상기 인쇄 회로 보드 사이에 이동 중인 제 2 액적을 가열하도록 레이저 빔을 지향시키는 단계를 포함하는
회로 수리 방법.
회로 수리 방법에 있어서,
인쇄 회로 보드 상의, 제 1 금속 물질을 포함하는, 전도 트레이스 내 결함 사이트를 식별하는 단계와,
서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 상기 제 2 표면 상에 형성되는, 제 1 금속 물질보다 높은 갈바니 전위를 가진, 제 2 금속 물질을 포함하는 도너 필름을 가진 투명 도너 기판을 상기 결함 사이트에 인접하여 배치하는 단계 - 상기 제 2 표면은 상기 인쇄 회로 보드를 향함 - 와,
상기 도너 필름으로부터 상기 인쇄 회로 보드 상의 결함 사이트에 제 2 금속 물질의 용융 액적의 방출을 유도하고자, 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하여 도너 필름 상에 충돌하도록 레이저 복사의 펄스를 지향시키는 단계 - 따라서, 갈바니 부식을 방지하면서 결함을 수리함 - 를 포함하는
회로 수리 방법.
제 32 항에 있어서,
상기 제1 금속 물질은 구리를 포함하고, 상기 제 2 금속 물질은 구리 합금을 포함하는
회로 수리 방법.
제 32 항에 있어서,
상기 결함 사이트에서 상기 제 2 금속 물질 위로 희생 금속층을 증착하는 단계를 포함하며, 상기 희생 금속층은 제 2 금속 물질보다 낮은 갈바니 전위를 갖는
회로 수리 방법.
회로 수리 방법에 있어서,
인쇄 회로 보드 상의 전도 트레이스 내 결함을 식별하는 단계와,
서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 상기 제 2 표면 상에 형성되는, 금속을 포함하는 도너 필름을 가진 투명 도너 기판을 결함 사이트에 인접하여 배치하는 단계 - 상기 제 2 표면은 상기 인쇄 회로 보드를 향함 - 와,
상기 도너 필름으로부터 상기 인쇄 회로 보드 상의 결함 사이트에 제 1 용융 액적의 방출을 유도하고자, 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하여 도너 필름 상에 충돌하도록 레이저 복사의 펄스를 지향시키는 단계 - 따라서, 상기 결함 수리를 위한 금속 패치를 형성함 - 와,
금속 패치 형성 후, 결함 사이트를 사후처리하도록 레이저 빔을 지향시키는 단계를 포함하는
회로 수리 방법.
제 35 항에 있어서,
상기 전도 트레이스는 기형성된 3차원(3D) 프로파일을 갖고, 레이저 빔을 지향시키는 단계는 상기 전도 트레이스의 3D 프로파일과 부합하게 패치를 만들도록 상기 사이트로부터 물질을 애블레이션처리하는 단계를 포함하는
회로 수리 방법.
제 36 항에 있어서,
물질을 애블레이션처리하는 단계는, 패치의 표면층을 산화시키도록 선택되는 제 1 에너지 레벨에서 제 1 레이저 펄스를, 그리고, 패치로부터 물질을 제거하기 위해 교대로, 두번째로, 산화된 표면층을 애블레이션처리하도록 선택된 제 1 에너지 레벨보다 큰 제 2 에너지 레벨을 가진 제 2 레이저 펄스를 선택적으로 인가하는 단계를 포함하는
회로 수리 방법.
제 36 항에 있어서,
레이저 빔을 지향시키는 단계는, 물질의 애블레이션 처리 전 및 후에, 패치의 형상을 모니터링하도록 패치의 3D 이미지를 형성하는 단계를 포함하는
회로 수리 방법.
제 36 항에 있어서,
상기 전도 트레이스는 제 1 횡방향 치수를 갖고, 레이저 복사의 펄스를 지향시키는 단계는, 전도 트레이스의 대응하는 제 1 횡방향 치수보다 큰 제 2 횡방향 치수를 갖도록 패치를 형성하는 단계를 포함하며, 물질을 애블레이션 처리하는 단계는 패치의 제 2 횡방향 치수를 감소시키는 단계를 포함하는
회로 수리 방법.
제 39 항에 있어서,
상기 제 2 횡방향 치수는 높이 치수 및 폭 치수 중 적어도 하나를 포함하는
회로 수리 방법.
제 35 항에 있어서,
레이저 빔을 지향시키는 단계는 금속 패치를 어닐링하도록 레이저 펄스를 공급하는 단계를 포함하는
회로 수리 방법.
회로 수리 방법에 있어서,
인쇄 회로 보드 상의 전도 트레이스 내 결함을 식별하는 단계와,
서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 상기 제 2 표면 상에 형성되는, 금속을 포함하는 도너 필름을 가진 투명 도너 기판을 표적 영역에 인접하여 배치하는 단계 - 상기 제 2 표면은 상기 인쇄 회로 보드를 향함 - 와,
상기 표적 영역을 덮도록 상기 도너 필름으로부터 상기 인쇄 회로 보드에 용융 액적의 2차원 어레이의 방출을 유도하기 위해, 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하여 도너 필름 상에 충돌하도록 레이저 복사의 펄스를 지향시키는 단계를 포함하는
회로 수리 방법.
제 42 항에 있어서,
레이저 복사의 펄스를 지향시키는 단계는, 상기 어레이 내 액적의 공간 밀도를 세팅함으로써 상기 표적 영역의 커버리지의 두께를 제어하는 단계를 포함하는
회로 수리 방법.
제 42 항에 있어서,
레이저 복사의 펄스를 지향시키는 단계는, 육각형 패턴으로 표적 영역에 액적을 인쇄하는 단계를 포함하는
회로 수리 방법.
물질 증착 장치에 있어서,
서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 제 2 표면 상에 형성되는 도너 필름을 가진 투명 도너 기판 - 상기 도너 필름의 두께가 δ, 열확산도가 α일 때, 열확산시간 τ = (δ²/4α) 임 - 와,
상기 도너 기판을 액셉터 기판에 인접하게 배치하도록 구성되는 위치설정 조립체 - 상기 제 2 표면은 상기 액셉터 기판을 향함 - 와,
상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하도록 그리고 상기 도너 필름에 충돌하도록, 상기 도너 필름의 열 확산 시간의 두배보다 적은 펄스 지속시간을 갖는 레이저 복사의 펄스를 지향시키도록 구성되는 광학 조립체 - 상기 도너 필름으로부터 상기 액셉터 기판으로 용융 물질의 액적 방출을 유도함 - 를 포함하는
물질 증착 장치.
제 45 항에 있어서,
상기 도너 필름은 금속을 포함하는
물질 증착 장치.
제 46 항에 있어서,
δ <= 1㎛ 이고, 상기 레이저 펄스의 펄스 지속시간은 5ns 미만인
물질 증착 장치.
제 47 항에 있어서,
상기 레이저 펄스의 펄스 지속시간이 2ns 미만인
물질 증착 장치.
제 46 항에 있어서,
상기 광학 조립체는, 상기 액셉터 기판에 대한 액적의 부착을 촉진시키도록 선택된 제 1 펄스 에너지에서, 레이저 복사의 제 1 펄스를 지향시켜서, 상기 액셉터 기판 상에 초기 금속층을 형성하고, 이어서, 제 1 펄스 에너지보다 큰 제 2 펄스 에너지에서, 레이저 복사의 제 2 펄스를 지향시켜서, 액적이 상기 초기 금속층 위에 금속을 축적하게 되도록 구성되는
물질 증착 장치.
제 46 항에 있어서,
상기 액셉터 기판은 인쇄 회로 보드이고, 상기 광학 조립체는 인쇄 회로 보드 상의 전도 트레이스 내 결함을 수리하기 위해 상기 금속의 증착을 유도하도록 펄스를 지향시키도록 구성되는
물질 증착 장치.
제 45 항에 있어서, 상기 펄스 지속시간이 상기 도너 필름의 열 확산시간보다 작거나 동일한
물질 증착 장치.
제 45 항에 있어서,
상기 도너 기판은 상기 레이저 복사의 펄스가 도너 필름 상에 충돌할 때, 상기 제 2 표면이 상기 액셉터 기판으로부터 적어도 0.1mm 떨어지도록 위치하는
물질 증착 장치.
제 52 항에 있어서,
상기 도너 기판은 상기 레이저 복사의 펄스가 도너 필름 상에 충돌할 때, 상기 제 2 표면이 상기 액셉터 기판으로부터 적어도 0.2mm 떨어지도록 위치하는
물질 증착 장치.
제 45 항에 있어서,
상기 광학 조립체는, 상기 도너 필름의 두께 δ의 적어도 10배인 빔 스팟 크기로 도너 필름에 충돌하도록 상기 레이저 복사를 포커싱하도록 구성되는
물질 증착 장치.
제 45 항에 있어서,
상기 광학 조립체는, 상기 액셉터 기판의 표적 영역을 커버하는 액적들의 어레이를 방출시키도록 상기 도너 필름에 레이저 복사를 공급하도록 구성되는
물질 증착 장치.
물질 증착 장치에 있어서,
서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 제 2 표면 상에 형성되는 도너 필름을 가진 투명 도너 기판 - 상기 도너 필름은 금속을 포함함 - 와,
상기 도너 기판을 액셉터 기판에 인접하게 배치하도록 구성되는 위치설정 조립체 - 상기 제 2 표면은 상기 액셉터 기판을 향하고, 상기 도너 필름과 상기 액셉터 기판 간 갭은 적어도 0.1mm임 - 와,
상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하도록 그리고 상기 도너 필름에 충돌하도록, 레이저 복사의 펄스를 지향시키도록 구성되는 광학 조립체 - 상기 도너 필름으로부터 상기 갭을 통해 상기 액셉터 기판으로 금속의 용융 액적의 방출을 유도함 - 를 포함하는
물질 증착 장치.
제 56 항에 있어서,
상기 도너 필름과 상기 액셉터 기판 사이의 갭은 상기 레이저 복사의 펄스가 상기 도너 필름 상에 충돌할 때 적어도 0.5mm인
물질 증착 장치.
제 56 항에 있어서,
상기 액셉터 기판은 인쇄 회로 보드이고, 상기 광학 조립체는, 상기 인쇄 회로 보드 상의 전도 트레이스 내 결함을 수리하기 위해 상기 금속의 증착을 유도하도록 펄스를 지향시키도록 구성되는
물질 증착 장치.
회로 수리 장치에 있어서,
서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 제 2 표면 상에 형성되는, 금속을 포함하는, 도너 필름을 가진, 투명 도너 기판과,
인쇄 회로 보드 상의 전도 트레이스 내 결함 사이트에 인접하게 상기 도너 기판을 배치하도록 구성되는 위치설정 조립체 - 상기 제 2 표면은 상기 인쇄 회로 보드를 향함 - 와,
상기 인쇄 회로 보드 상의 결함의 사이트를 사전처리하고자 상기 인쇄 회로 보드 상의 결함 사이트에 충돌하도록 레이저 빔을 지향시키도록 구성되는 광학 조립체 - 상기 광학 조립체는 그 후 도너 기판의 제 1 표면을 통과하도록 그리고 상기 도너 필름에 충돌하도록 레이저 복사의 펄스를 지향시켜서, 도너 필름으로부터 인쇄 회로 보드 상의 결함 사이트로 용융 액적의 방출을 유도하고, 따라서, 결함을 수리함 - 를 포함하는
회로 수리 장치.
제 59 항에 있어서,
사이트의 사전처리는 상기 사이트로부터 레이저 애블레이션에 의해 금속을 제거하는 과정을 포함하는
회로 수리 장치.
제 60 항에 있어서,
상기 결함은 전도 트레이스 내 단절부를 포함하고, 사이트의 사전처리는 상기 단절부에 인접한 전도 트레이스의 에지를 사전성형하는 과정을 포함하는
회로 수리 장치.
제 61 항에 있어서, 에지의 사전성형은, 상기 전도 트레이스의 에지를 상기 단절부를 향해 경사지게 하도록 상기 전도 트레이스를 애블레이션처리하는 과정을 포함하는
회로 수리 장치.
제 62 항에 있어서,
전도 트레이스의 애블레이션 처리는, 전도 트레이스에 계단형 경사부를 형성하는 과정을 포함하는
회로 수리 장치.
제 61 항에 있어서,
에지의 사전성형은, 상기 전도 트레이스에 대한 액적의 부착을 향상시키도록, 상기 전도 트레이스 내 트렌치를 애블레이션처리하는 과정을 포함하는
회로 수리 장치.
제 61 항에 있어서, 상기 광학 조립체는, 상기 사전성형된 에지의 위 및 옆으로 연장되도록 상기 전도 트레이스 위에 용융 액적의 증착을 유도하도록 레이저 빔을 지향시키도록 구성되는 포함하는
회로 수리 장치.
제 61 항에 있어서,
상기 광학 조립체는, 상기 전도 트레이스의 프로파일에 부합하는 패치를 상기 결함 사이트 내에 형성하도록, 상기 전도 트레이스 위에 용융 액적의 증착을 유도하도록 레이저 빔을 지향시키도록 구성되는
회로 수리 장치.
제 59 항에 있어서,
상기 광학 조립체는, 상기 사이트의 인근에서 기판을 거칠게 하도록 상기 인쇄 회로 보드의 기판 위를 레이저 빔으로 스캔하도록 구성되어, 기판에 대한 액적의 부착을 촉진시키는
회로 수리 장치.
제 67 항에 있어서, 레이저 빔은 상기 기판 내에 웰의 패턴(a pattern of wells)을 형성하도록 작동하는
회로 수리 장치.
제 68 항에 있어서, 상기 웰의 패턴은 비-직선형인
회로 수리 장치.
제 59 항에 있어서,
상기 광학 조립체는, 전도 트레이스에 대한 액적의 부착을 촉진시키기 위해, 상기 사이트 인근의 전도 트레이스로부터 옥사이드층을 애블레이션처리하도록 레이저 빔을 지향시키도록 구성되는
회로 수리 장치.
제 59 항에 있어서,
결함의 수리는, 전도 트레이스에 패치를 형성하는 과정을 포함하고, 상기 광학 조립체는, 결함 수리 후, 패치를 사후처리하도록 레이저 빔을 지향시키도록 구성되는
회로 수리 장치.
회로 수리 장치에 있어서,
서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 상기 제 2 표면 상에 형성되는, 금속을 포함하는, 도너 필름을 가진 투명 도너 기판과,
상기 도너 기판을 인쇄 회로 보드에 인접하여 배치하도록 구성되는 위치설정 조립체 - 상기 제 2 표면은 상기 인쇄 회로 보드를 향함 - 와,
상기 도너 필름으로부터 상기 인쇄 회로 보드 상의 결함 사이트에 제 1 용융 액적의 방출을 유도하고자, 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하여 도너 필름 상에 충돌하도록 레이저 복사의 제 1 펄스를 지향시키도록 구성되는 광학 조립체 - 상기 제 1 펄스는 인쇄 회로 보드의 기판에 대한 액적 부착을 촉진시키도록 선택된 제 1 펄스 에너지를 갖고, 따라서, 상기 사이트에서 기판 상에 초기 금속층을 형성함 - 를 포함하며,
상기 광학 조립체는, 상기 도너 필름으로부터 상기 초기 금속층에 제 2 용융 액적의 방출을 유도하고자, 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하여 도너 필름 상에 충돌하도록, 제 1 펄스 에너지보다 큰 제 2 펄스 에너지에서, 레이저 복사의 제 2 펄스를 지향시키도록 구성되며, 따라서, 결함을 수리하는
회로 수리 장치.
제 72 항에 있어서,
상기 도너 기판은, 레이저 복사의 제 1 및 제 2 펄스가 상기 도너 필름 상에서 충돌할 때 상기 제 2 표면이 상기 인쇄 회로 보드로부터 적어도 0.1mm 떨어지도록 배치되는
회로 수리 장치.
제 72 항에 있어서,
제 2 펄스를 지향시킨 후, 상기 광학 조립체는 결함을 수리하는 금속을 어닐링하고자, 상기 액적을 재용융하도록 레이저 빔을 지향시키도록 구성되는
회로 수리 장치.
제 72 항에 있어서,
상기 광학 조립체는 상기 도너 필름과 상기 인쇄 회로 보드 사이에 이동 중인 제 2 액적을 가열하도록 레이저 빔을 지향시키도록 구성되는
회로 수리 장치.
인쇄 회로 보드 상의, 제 1 금속 물질을 포함하는, 전도 트레이스 내 결함의 수리 장치에 있어서, 상기 장치는,
서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 상기 제 2 표면 상에 형성되는, 제 1 금속 물질보다 높은 갈바니 전위를 가진, 제 2 금속 물질을 포함하는 도너 필름을 가진 투명 도너 기판과,
상기 결함의 사이트에 인접하여 상기 도너 기판을 배치하도록 구성되는 위치설정 조립체 - 상기 제 2 표면은 상기 인쇄 회로 보드를 향함 - 와,
상기 도너 필름으로부터 상기 인쇄 회로 보드 상의 결함 사이트에 제 2 금속 물질의 용융 액적의 방출을 유도하고자, 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하여 도너 필름 상에 충돌하도록 레이저 복사의 펄스를 지향시키도록 구성되는 광학 조립체 - 따라서, 갈바니 부식을 방지하면서 결함을 수리함 - 를 포함하는
수리 장치.
제 76 항에 있어서,
상기 제 1 금속 물질은 구리를 포함하고, 상기 제 2 금속 물질은 구리 합금을 포함하는
수리 장치.
제 76 항에 있어서,
상기 광학 조립체는 상기 결함 사이트에서 상기 제 2 금속 물질 위로 희생 금속층의 증착을 유도하도록 구성되고, 상기 희생 금속층은 제 2 금속 물질보다 낮은 갈바니 전위를 갖는
수리 장치.
회로 수리 장치에 있어서,
서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 상기 제 2 표면 상에 형성되는, 금속을 포함하는, 도너 필름을 가진 투명 도너 기판과,
인쇄 회로 보드 상의 전도 트레이스 내 결함의 사이트에 인접하여 상기 도너 기판을 배치하도록 구성되는 위치설정 조립체 - 상기 제 2 표면은 상기 인쇄 회로 보드를 향함 - 와,
상기 도너 필름으로부터 상기 인쇄 회로 보드 상의 결함 사이트에 용융 액적의 방출을 유도하고자, 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하여 도너 필름 상에 충돌하도록 레이저 복사의 펄스를 지향시키도록 구성되는 광학 조립체 - 따라서, 상기 결함 수리를 위한 금속 패치를 형성하고, 상기 광학 조립체는 금속 패치 형성 후, 결함 사이트를 사후처리하도록 레이저 빔을 지향시키도록 또한 구성됨 - 를 포함하는
회로 수리 장치.
제 79 항에 있어서,
상기 전도 트레이스는 기형성된 3차원(3D) 프로파일을 갖고, 사이트의 사후처리는 상기 전도 트레이스의 3D 프로파일과 부합하게 패치를 만들도록 상기 레이저 빔을 이용하여 사이트로부터 물질을 애블레이션처리하는 과정을 포함하는
회로 수리 장치.
제 80 항에 있어서,
물질의 애블레이션처리는, 패치의 표면층을 산화시키도록 선택되는 제 1 에너지 레벨에서 제 1 레이저 펄스를, 그리고, 패치로부터 물질을 제거하기 위해 교대로, 두번째로, 산화된 표면층을 애블레이션처리하도록 선택된 제 1 에너지 레벨보다 큰 제 2 에너지 레벨을 가진 제 2 레이저 펄스를, 선택적으로 인가하는 과정을 포함하는
회로 수리 장치.
제 80 항에 있어서,
상기 광학 조립체는, 물질의 애블레이션 처리 전 및 후에, 패치의 형상을 모니터링하도록 패치의 3D 이미지를 형성하도록 구성되는
회로 수리 장치.
제 80 항에 있어서,
상기 전도 트레이스는 제 1 횡방향 치수를 갖고, 상기 광학 조립체는, 전도 트레이스의 대응하는 제 1 횡방향 치수보다 큰 제 2 횡방향 치수를 갖도록 패치를 형성하도록 레이저 복사의 펄스를 지향시키도록 구성되고, 물질의 애블레이션 처리는 패치의 제 2 횡방향 치수를 감소시키는 과정을 포함하는
회로 수리 장치.
제 83 항에 있어서,
상기 제 2 횡방향 치수는 높이 치수 및 폭 치수 중 적어도 하나를 포함하는
회로 수리 장치.
제 79 항에 있어서,
사이트의 사후처리는 금속 패치를 어닐링하도록 레이저 펄스를 공급하는 과정을 포함하는
회로 수리 장치.
인쇄 회로 보드 상의 전도 트레이스 내 결함의 수리 장치에 있어서,
서로 대향된 제 1 및 제 2 표면과, 상기 제 2 표면 상에 형성되는, 금속을 포함하는, 도너 필름을 가진 투명 도너 기판과,
표적 영역에 인접하게 상기 도너 기판을 배치하도록 구성되는 위치설정 조립체 - 상기 제 2 표면은 상기 인쇄 회로 보드를 향함 - 와,
상기 표적 영역을 덮도록 상기 도너 필름으로부터 상기 인쇄 회로 보드에 용융 액적의 2차원 어레이의 방출을 유도하기 위해, 상기 도너 기판의 제 1 표면을 통과하여 도너 필름 상에 충돌하도록 레이저 복사의 펄스를 지향시키도록 구성되는 광학 조립체를 포함하는
수리 장치.
제 86 항에 있어서,
상기 광학 조립체는, 상기 어레이 내 액적의 공간 밀도를 변화시키도록 구성되어, 상기 표적 영역의 커버리지의 두께를 제어할 수 있는
수리 장치.
제 86 항에 있어서,
상기 광학 조립체는 육각형 패턴으로 표적 영역에 액적을 인쇄하도록 구성되는
수리 장치.