KR20150097585A - 임베디드 경화 영역 내의 열경화성 재료의 경화 - Google Patents

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KR20150097585A
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제로엔 반 덴 브랜드
에스혹 스리다
안자 헹켄스
건터 드리젠
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네덜란제 오르가니자티에 포오르 토에게파스트-나투우르베텐샤펠리즈크 온데르조에크 테엔오
헨켈 아게 운트 코 카게아아
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    • H01L2224/29363—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
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    • H01L2224/29438—Coating material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
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    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/75283—Means for applying energy, e.g. heating means by infrared heating, e.g. infrared heating lamp
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    • H01L2224/80001—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by connecting a bonding area directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding
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    • H01L2224/8085—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H01L2224/80855—Hardening the adhesive by curing, i.e. thermosetting
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    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/8119—Arrangement of the bump connectors prior to mounting
    • H01L2224/81191—Arrangement of the bump connectors prior to mounting wherein the bump connectors are disposed only on the semiconductor or solid-state body
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    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/819—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector with the bump connector not providing any mechanical bonding
    • H01L2224/81901—Pressing the bump connector against the bonding areas by means of another connector
    • H01L2224/81903—Pressing the bump connector against the bonding areas by means of another connector by means of a layer connector
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    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/83007—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector involving a permanent auxiliary member being left in the finished device, e.g. aids for holding or protecting the layer connector during or after the bonding process
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    • H01L2224/832—Applying energy for connecting
    • H01L2224/8322—Applying energy for connecting with energy being in the form of electromagnetic radiation
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    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/8385—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H01L2224/83855—Hardening the adhesive by curing, i.e. thermosetting
    • H01L2224/83862—Heat curing
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    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/8385—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H01L2224/83855—Hardening the adhesive by curing, i.e. thermosetting
    • H01L2224/83868—Infrared [IR] curing
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    • H01L2224/8385—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H01L2224/83855—Hardening the adhesive by curing, i.e. thermosetting
    • H01L2224/83871—Visible light curing
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    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/8385—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H01L2224/83855—Hardening the adhesive by curing, i.e. thermosetting
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Abstract

본 발명은 임베디드 경화 영역(2)의 열경화성 재료(1)의 경화 방법 및 이러한 방법으로부터 얻어지는 어셈블리에 관한 것이다. 상기 방법은 임베디드 경화 영역(2)을 사이에 형성하는 부품(9)과 기판(10) 사이에 부분적으로 배열되는 열전도성 스트립(3)을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 열전도성 스트립(3)은 상기 임베디드 경화 영역(2)에서부터, 상기 임베디드 경화 영역(2)으로부터 이격되고 상기 부품(9)과 기판(10)이 적어도 부분적으로 없는 방사선 접근 가능 영역(7)까지 연장된다. 또한, 상기 방법은 전자기 방사선(6)을 이용하여 상기 방사선 접근 가능 영역(7) 내의 열전도성 스트립(3)을 조사하는 단계를 포함한다. 상기 열전도성 스트립(3)에서 상기 전자기 방사선(6)의 흡수에 의해 발생되는 열(4a)은, 상기 열전도성 스트립(3)에서 상기 임베디드 경화 영역(2)으로 방출되는 전도 열(4b)에 의해 열경화성 재료(1)를 경화하기 위해 상기 열전도성 스트립(3)의 길이를 따라 상기 방사선 접근 가능 영역(7)에서부터 상기 임베디드 경화 영역(2)으로 전도된다.

Description

임베디드 경화 영역 내의 열경화성 재료의 경화{CURING A HEAT-CURABLE MATERIAL IN AN EMBEDDED CURING ZONE}
본 발명은 임베디드 경화 영역 내의 열경화성 재료를 경화하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 경화 시스템을 이용하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 기판과 부품 사이의 임베디드 경화 영역 내에 형성된 열경화성 재료를 이용하여 기판에 부착되는 부품 및 기판을 포함하는 어셈블리에 관한 것이다.
열경화성 재료는 일반적으로, 예컨대 경화 온도 이상에서 및/또는 경화 기간 동안 재료를 가열함으로써 경화된다. 경화는 일반적으로, 예컨대 분자의 가교에 기인하여 재료의 고화(hardening)와 같은 변이를 포함한다. 경화 영역은, 열경화성 재료가 그 기능, 예컨대 표면을 서로 접착시키는 것을 수행하기 위해 경화를 국한시킨 타겟 영역 또는 체적이다. "임베디드 경화 영역(embedded curing zone)"에서 "임베디드(embedded)"란 경화 영역의 적어도 부분적인 캡슐화(encapsulation)라고 할 수 있고, 예컨대 경화 영역은, 부품 및/또는 경화 영역을 둘러싸는 기판과 같은 차단물(obstructions)을 포함하는 어셈블리 내에 매립된다.
임베디드 경화 영역은 일반적으로 램프 또는 레이저와 같은 외부 열원이 접근하는 것이 어려울 수 있다. 예컨대, US2003/0162463 또는 WO2006/126015에 기재된 하나의 방법은, 방사선 투과 기판을 제공하고, 기판을 통해 경화 영역을 조사하는 것일 수 있다. 그러나, 이는 임베디드 경화 영역이 전자기 방사선에 접근 가능할 때에만 적합하다. 예컨대, JP2003218281에 기재된 다른 방법은, 경화 영역 옆에 저항선(resistance wire)을 매립하고, 이를 가열하기 위해 저항선에 전류를 선택적으로 가함으로써 내부 열원을 제공하는 것일 수 있다. JP2008-085287은 연결 부재 옆에 열 회로(heating circuit)가 개시되어 있다. 그러나, 이는 추가적인 회로를 필요로 할 수 있고, 및/또는 전류가 인근의 전자 부품을 손상시킬 수 있다. JP 2001-044241은, 기판 상에 형성되는 회로 상의 칩을 가압하면서, 결합층을 갖는 IC 칩에 열 및/또는 전자기파를 가하는 것이 개시되어 있다. 그러나, IC 칩을 가열하는 것은 그 기능을 손상시킬 수 있다. 일반적인 환경 하에서 임베디드 경화 영역에서의 바람직한 경화 온도를 제공하기 위한 하나의 방법은, 예컨대 오븐에서 어셈블리를 소성함으로써 전체 어셈블리를 가열할 수 있다. 그러나, 이러한 무분별한 가열은 어셈블리의 일부일 수 있는 감열성 부품(heat-sensitive components)을 손상시키거나 및/또는 에너지 비효율적일 수 있다.
임베디드 경화 영역의 열경화성 재료의 더욱 다용도의 방법이 요구된다.
제1양태에 있어서, 임베디드 경화 영역의 열경화성 재료를 경화하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 임베디드 경화 영역을 사이에 형성하는 차단물 사이에 부분적으로 배열되는 열전도성 스트립(heat-conducting strip)을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 열전도성 스트립은 상기 임베디드 경화 영역에서부터, 상기 임베디드 경화 영역으로부터 이격되고 상기 차단물이 적어도 부분적으로 없는 방사선 접근 가능 영역(radiation-accessible zone)까지 연장된다. 상기 방법은 전자기 방사선을 이용하여 상기 방사선 접근 가능 영역의 열전도성 스트립을 조사하는 단계를 더 포함한다. 상기 열전도성 스트립에서 상기 전자기 방사선의 흡수에 의해 발생되는 열은, 상기 열전도성 스트립에서 상기 임베디드 경화 영역으로 방출되는 전도 열에 의해 열경화성 재료를 경화하기 위해 상기 열전도성 스트립의 길이를 따라 상기 방사선 접근 가능 영역에서부터 상기 임베디드 경화 영역으로 전도된다.
상기 임베디드 경화 영역과 방사선 접근 가능 영역 사이에 연장되는 열전도성 스트립은, 경화 영역이 직접적인 조사가 접근 가능하지 않는 경우에도 전자기 방사선을 이용하여 경화 영역의 가열을 가능하게 할 수 있다. 열이 전자기 방사선의 흡수에 의해 발생되기 때문에, 상기 방법은 가능하게 민감한 회로 부근에 전류를 적용할 필요가 없다. 예컨대, JP2001-044241에 따라서, 칩 자체에 조사하는 것 대신에 경화 영역에 열을 전도하기 위해 열전도성 스트립을 이용함으로써, 칩의 과도한 가열이 방지될 수 있다. 전자기 방사선은 어셈블리 전체를 가열하는 것보다 더욱 효율적일 수 있는 방사선 접근 가능 영역의 스트립을 타겟화될 수 있다. 따라서, 예컨대 경화 영역 및/또는 민감한 회로망을 에워싸는 불투명한 면과 같은 다른 환경에 적용 가능하면서도 에너지 효율을 제공하는 더욱 다목적의 임베디드 경화 영역의 열경화성 재료를 경화하는 방법이 제공된다. 열전도성 스트립의 공급은 존재하는 디자인 및/또는 제조 작업 흐름으로 도입될 수 있다고 이해해야 할 것이다.
제2양태에 있어서, 방사선원을 포함하는 경화 시스템의 이용 방법이 제공된다. 상기 방법은 기판과 상기 기판 상의 부품 사이에 부분적으로 배열되는 열전도성 스트립을 포함하는 상기 기판을 갖는 시스템을 제공하는 단계로, 상기 부품과 기판은 그 사이에 임베디드 경화 영역을 형성하고, 상기 열전도성 스트립은 상기 임베디드 경화 영역에서부터, 상기 임베디드 경화 영역으로부터 이격되고 상기 부품 또는 기판이 적어도 부분적으로 없는 방사선 접근 가능 영역까지 연장되는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 방사선원으로부터 방출되는 전자기 방사선을 이용하여 상기 방사선 접근 가능 영역의 상기 열전도성 스트립을 조사하기 위한 시스템을 제어하는 단계를 포함한다. 상기 열전도성 스트립에서 상기 전자기 방사선의 흡수에 의해 발생되는 열은, 상기 열전도성 스트립에서 상기 임베디드 경화 영역으로 방출되는 전도 열에 의해 열경화성 재료를 경화하기 위해 상기 열전도성 스트립의 길이를 따라 상기 방사선 접근 가능 영역에서부터 상기 임베디드 경화 영역으로 전도된다.
제2양태에 따른 방법은 방사선원을 포함하는 일반적인 목적 또는 제공된 경화 시스템을 이용하여 제1양태에 따른 방법과 유사한 이점을 제공할 수 있다.
제3양태에 있어서, 부품과 기판 사이의 임베디드 경화 영역에 형성되는 열경화성 재료를 이용하여 상기 기판 및 상기 기판에 부착되는 상기 부품을 포함하는 어셈블리가 제공된다; 열전도성 스트립은 상기 기판과 상기 부품 사이에 부분적으로 배열되고, 상기 열전도성 스트립은 상기 임베디드 경화 영역으로부터 이격되고 상기 기판 또는 부품이 적어도 부분적으로 없는 방사선 접근 가능 영역까지 연장되고, 상기 열경화성 재료는 상기 열전도성 스트립에서 상기 임베디드 경화 영역으로 방출되는 전도 열에 의해 경화된다.
제3양태에 따른 어셈블리는, 예컨대 제1양태 또는 제2양태에 따른 방법으로부터 얻어질 수 있다.
본 발명의 장치, 시스템 및 방법의 이러한 및 다른 특징, 양태 및 이점은 이하의 설명, 첨부되는 청구항 및 첨부하는 도면으로부터 더 잘 이해될 것이다:
도 1은 임베디드 경화 영역의 열경화성 재료를 경화하는 방법을 설명하는 실시형태의 단면도를 도시한다;
도 2는 열전도성 스트립의 실시형태의 1개의 투시도 및 3개의 상면도를 도시한다;
도 3은 다중 임베디드 경화 영역의 열경화성 재료를 경화하는 방법을 설명하는 실시형태의 투시도를 도시한다;
도 4a는 부품과 기판 사이의 임베디드 경화 영역의 열경화성 재료를 경화하는 방법을 설명하는 실시형태의 측면도를 도시한다;
도 4b는 기판을 통해 도 4a의 실시형태의 저면도를 도시한다;
도 5는 부품과 기판 상의 전기로(electric pathway) 사이의 임베디드 경화 영역의 열경화성 재료를 경화하는 방법을 설명하는 실시형태의 측면도를 도시한다;
도 6a는 오븐에서 경화되는 임베디드 경화 영역의 열경화성 재료의 현미경 이미지를 도시한다;
도 6b는 도 6a 이미지의 확대도를 도시한다;
도 7a는 열전도성 스트립을 조사함으로써 경화되는 임베디드 경화 영역의 열경화성 재료의 현미경 이미지를 도시한다;
도 7b는 도 7a 이미지의 확대도를 도시한다.
도 8은 임베디드 경화 영역의 열경화성 재료를 경화하는 방법을 설명하는 다른 실시형태의 단면도를 도시한다.
달리 정의하지 않으면, 여기에 사용되는 모든 용어(기술적 및 학술적 용어를 포함함)는, 도면 및 상세한 설명의 맥락에서 읽혀지는 바와 같이 본 발명에 속하는 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전적 정의와 같은 용어는, 여기서 분명히 정의되지 않으면, 적합한 기술의 맥락에서의 의미와 일치되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적 또는 너무 형식적인 의미로 해석되지 않는 것으로 이해해야 할 것이다. 일부 예에서, 공지의 디바이스 및 방법의 상세한 설명은 본 시스템 및 방법의 설명을 모호하지 않게 하기 위해 생략될 수 있다. 특정 실시형태를 설명하기 위해 사용되는 용어는 본 발명을 한정하려는 것이 아니다. 여기에 사용되는, 단수 형태의 "a", "an" 및 "the"는 달리 명백히 설명하지 않아도 복수 형태를 포함하는 것이다. "and/or"의 용어는 관련하여 나열되는 하나 이상의 아이템의 임의의 및 모든 조합을 포함한다. 또한, "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"의 용어는 언급한 특징의 존재를 명시하는 것이지, 하나 이상의 다른 특징의 첨가 또는 존재를 불가능하게 하려는 것이 아니라고 이해해야 할 것이다. 여기서 언급되는 모든 공보, 특허 출원, 특허 및 다른 참조는 그 전체가 참조로 인용된다. 충돌이 일어나는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서가 제어될 것이다.
본 발명에서 사용되는 "열경화성(heat-curable)"의 용어는 열에 노출되는 경우에 화학적으로 및/또는 물리적으로 경화 가능한 임의의 재료를 말한다. "화학적으로 경화 가능한(chemically curable)"의 용어는 열에 노출되는 경우에 화학적 경화 또는 가교 반응을 겪는 임의의 재료를 말한다. "물리적으로 경화 가능한(physically curable)"의 용어는, 예컨대 유기 용매인 용매와 같은 휘발 성분의 손실을 통해 열의 존재 하에 건조 공정에서 고화될 수 있는 임의의 재료를 말한다.
일반적으로 열 에너지는, 예컨대 복사, 전도 및/또는 대류에 의해 제공 및/또는 전달될 수 있다. 본 발명에서, 열은 방사선의 흡수에 의해 스트립에 가해지고, 스트립의 전도에 의해 스트립을 따라 전달된다. 스트립 및/또는 열경화성 재료와 같은 재료를 가열하는 것은, 일반적으로 실온, 예컨대 20 degrees Celsius보다 높은 온도 이상으로 재료의 온도를 증가시킨다. 효율적인 경화를 위해, 80 degrees Celsius 초과의 온도가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 100 degrees Celsius 초과이고, 가장 바람직하게는 120 degrees Celsius 초과 또는 그 이상, 예컨대 200 degrees Celsius이다.
경화는 연장된 기간에 걸쳐 일어날 수 있고, 예컨대 경화 시간은 몇초 내지 몇분 또는 그 이상, 예컨대 몇시간의 기간을 포함할 수 있다. 경화는 경화 영역에 가해지는 열 에너지의 총량에 따라 달라질 수 있다. 일부 적용에서, 바람직한 온도, 예컨대 열경화성 재료 또는 다른 감열성 부품의 열화 온도보다 낮은 온도까지 상한이 있을 수 있다. 따라서, 바람직한 경화 상태에 도달하기 위한 최소 경화 시간이 있을 수 있다. 재료의 경화 상태는 누적될 수 있고, 예컨대 재료는 제1상태에서 제2상태로, 이어서 제2상태에서 제3상태로 경화될 수 있다. 재료의 경화 속도는 온도, 습도, 방사선 및/또는 가해지는 압력과 같은 변수에 따라 달라질 수 있다. 재료는, 그 특성이 바람직한 기능, 예컨대 접착성 및/또는 전도성을 수행하기 위해 변화되는 경우에 경화되는 것으로 간주될 수 있다.
일례로, 열경화성 재료는 접착제를 포함할 수 있다. 열경화성 접착제의 기능은 인접한 표면을 함께 결합하는 것일 수 있다. 접착제는 일반적으로 그것이 경화될 때 재료와 접촉하는 표면과의 접착 결합을 형성하는 재료를 포함한다. 접착제의 경화는, 예컨대 액체상에서 고체상으로의 접착제의 고화를 포함할 수 있다. 또한, 경화는 접착제의 점성의 증가를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 접착제는 중합에 의해 경화하는 화합물을 포함한다. 또한, 다른 열경화성 접착제가 사용될 수 있다.
다른 실시형태에서, 열경화성 재료는 열경화성 전기 전도성 접착제, 즉 전기를 전도하는 접착제이다. 이러한 접착제는 보통 하나 이상의 열경화성 수지(thermosetting resin), 및 전기 전도성 입자로 이루어지거나, 이를 포함한다. 적합한 열경화성 수지는 에폭시 수지, 벤조옥사진 수지, 아크릴레이트 수지, 비스말레이미드 수지, 시아네이트 에스테르 수지, 폴리이소부틸렌 수지 및/또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 전기 전도성 입자는 금속 입자, 금속 도금 입자 또는 금속 합금 입자 및/또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있고, 전기 전도성 입자는 바람직하게는 필수적으로 구리, 은, 플래티넘, 팔라듐, 금, 주석, 인듐, 알루미늄 또는 비스무트 및/또는 이들의 조합으로 이루어지거나, 이를 포함한다. 필수적으로 은으로 이루어지는 전기 전도성 입자가 특히 바람직하다. 바람직하게, 도금 또는 코팅된 금속의 조합은 은 코팅된 구리, 은 코팅된 보론 니트라이드, 및/또는 은 코팅된 알루미늄을 포함한다. 다른 실시형태에 있어서, 전기 전도성 입자는 카본 블랙, 카본 섬유, 그래파이트 또는 금속 코팅된 유리구(metallic coated glass spheres), 예컨대 은 코팅된 유리 및/또는 이들의 조합으로 이루어지거나 또는 이를 포함한다. 바람직하게, 전기 전도성 입자의 체적 평균 입자 크기(D50)는 약 3 ㎛ 내지 약 20 ㎛이고, 더욱 바람직하게는 약 4 ㎛ 내지 약 15 ㎛이다. 전기 전도성 입자는 다른 형태, 예컨대 구상 및/또는 플레이크상을 가질 수 있다.
일 실시형태에서, 열경화성 접착제, 예컨대 열경화성 전기 전도성 접착제는 부품과 기판 사이에 임베딩되는 경화 영역에 제공된다. 부품은, 예컨대 전기 또는 광학 부품을 포함할 수 있다. 기판은 부품을 전달할 수 있는 임의의 구조체를 포함할 수 있다. 또한, 기판은 전기 또는 광학적 기능을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 기판은, 예컨대 접착제를 사이에 갖는 적층 구조체를 형성하는 전기 또는 광학 부품 자체일 수 있다.
열경화성 재료의 다른 예는, 열경화성 전기 전도성 잉크, 즉 전기를 전도하는 잉크를 포함할 수 있다. 이러한 잉크는 보통 하나 이상의 수지, 전기 전도성 입자, 및 하나 이상의 용매로 이루어지거나, 이를 포함한다. 전기 전도성 입자는 상기 기재된 입자에 대응한다. 상기 잉크에 사용되는 수지 성분의 화학적 특성에 따라서, 열경화성 전기 전도성 잉크는 화학적으로 경화 가능하고 및/또는 물리적으로 경화 가능할 수 있다. 일반적으로, 전기 전도성 잉크의 경화는, 예컨대 용매를 증발시키는 건조를 포함할 수 있다. 열경화성 전기 전도성 잉크의 용매는 온도를 조정하기 위해 저온에서 쉽게 증발하는 유기 용매일 수 있다. 바람직한 유기 용매는 인화점이 200 degrees Celsius 이하이다.
열경화성 전기 전도성 잉크의 기능은 전기적 연결을 제공하는 것일 수 있다. 잉크는 폴리에스테르와 같은 다양한 기판 재료 상에 회로로 인쇄 또는 드로잉(drawn)될 수 있다. 전도성 잉크의 직접적인 조사가 일반적으로 방사선의 반사로부터 손상될 수 있지만, 열전도성 스트립은 전도 열의 형태로 잉크로의 에너지 전달을 가능하게 할 수 있다고 이해해야 할 것이다. 일 실시형태에서, 열경화성 재료는 호일 상에 인쇄된 잉크를 포함한다. 다른 실시형태에서, 열경화성 전기 전도성 잉크는 기판 사이에 임베딩되는 경화 영역의 전기로로서 제공된다.
열경화성 전기 전도성 접착제 또는 열경화성 전기 전도성 잉크는 경화제, 가소제, 오일, 안정화제, 산화방지제, 부식억제제, 킬레이트제, 안료, 염료, 중합성 첨가제, 소포제, 보존제, 증점제, 리이올로지 조절제(rheology modifier), 보습제, 접착 프로모터, 및 분산제와 같은 하나 이상의 접착제를 더 포함할 수 있다.
열경화성 재료는 경화 영역에 제공된다. 경화 영역은 차단물, 즉 경화 영역에의 접근을 차단하는, 특히 외부 에너지원으로부터 전자기 방사선에 의한 직접적인 접근을 차단하는 구조체 사이에 임베딩될 수 있다. 차단물은, 예컨대 외부원으로부터 전자기 방사선의 90% 이상을 차단할 수 있다. 따라서, 경화 영역은 전자기 방사선이 효율적으로 또는 실질적으로 접근 불가능할 수 있다. 일 실시형태에서, 방사선원으로부터의 전자기 방사선은, 방사선원과 임베디드 경화 영역 사이에 배열되는 차단물, 예컨대 칩과 같은 불투명한 부품에 의해 차단된다. 열전도성 스트립은 임베디드 경화 영역을 향해 전자기 방사선의 흡수에 의해 발생되는 열을 전도할 수 있다. 따라서, 열경화성 재료의 경화는 경화 영역 부근에 연장되는 열전도성 스트립을 제공함으로써 이용 가능할 수 있다. 열전도성 스트립은 바람직하게는 열 전달을 가능하게 하기 위해 열경화성 재료와 열 접촉된다. 또는, 스트립은, 예컨대 스트립을 방사선 처리함으로써 임베디드 경화 영역에 열의 일부 또는 전부를 전달하는 열경화성 재료의 부근일 수 있다.
본 발명은, 본 발명의 실시형태를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 이후에 더욱 설명된다. 그러나, 본 발명은 많은 다양한 형태로 구현될 수 있고, 여기에 설명되는 실시형태에 한정되는 것으로 이해해서는 안된다. 대신, 이들 실시형태는 제공되어, 본 명세서는 철저 및 완전해질 것이고, 당업자에게 본 발명의 범위를 완전히 전달할 것이다. 실시예의 설명은, 전체 기재된 설명의 일부로 간주되는 첨부 도면과 연결하여 읽혀져야 한다. 도면에서, 시스템, 성분, 층 및 영역의 사이즈 및 상대 사이즈는 명확성을 위해 과장될 수 있다. 실시형태는 본 발명의 중간 구조체 및 가능하게 이상화된 실시형태의 개략 도시인 단면도를 참조하여 설명된다.
상세한 설명에서, 각각의 용어 및 이들의 파생어는, 논의 중인 도면에 나타낸 바와 같이 또는 설명된 바와 같이 방향(orientation)을 말하는 것으로 이해되어야 한다. 이들 각각의 용어는, 달리 언급되지 않으면, 시스템이 특정 방향으로 작동 또는 구성되는 것을 필요로 하지 않고, 설명의 편의를 위한 것이다. 엘리먼트 또는 층이 다른 엘리먼트 또는 층이 "~상에(on)" "~에 연결되어(connected to)" 또는 "~에 결합되어(coupled to)"와 같이 언급되는 경우에, 다른 엘리먼트 또는 층의 바로 위, 연결되어 또는 결합될 수 있거나 또는 사이에 오는 엘리먼트 또는 층이 존재할 수 있는 것으로 이해될 것이다. 그에 반해, 엘리먼트가 다른 엘리먼트 또는 층의 "바로 위에(directly on)", "바로 연결되어(directly connected to)" 또는 "바로 결합되어(directly coupled to)"와 같이 언급되는 경우에, 사이에 있는 엘리먼트 또는 층이 존재하지 않는다. 방법의 특정 단계가 다른 단계에 이어지는 것이라 하는 경우, 상기 다른 단계가 직접 이어질 수 있거나 또는 하나 이상의 중간 단계가 특정 단계를 수행하기 전에 수행될 수 있다는 것으로 이해될 것이다. 유사한 숫자는 유사한 엘리먼트를 말한다.
도 1은 임베디드 경화 영역(2)의 열경화성 재료(1)를 경화하는 방법을 설명하는 실시형태의 단면도를 도시한다.
상기 방법은 임베디드 경화 영역(2)을 사이에 형성하는 차단물(9,10) 사이에 부분적으로 배열되는 열전도성 스트립(3)을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 열전도성 스트립(3)은 상기 임베디드 경화 영역(2)에서부터, 상기 임베디드 경화 영역(2)으로부터 이격되고 상기 차단물(9,10)이 적어도 부분적으로 없는 방사선 접근 가능 영역(7)까지 연장된다. "적어도 부분적으로 없는(at least partially free)"의 용어는, 특히 전자기 방사선에 접근 가능한 방사선 접근 가능 영역(7)에 차단물에 의해 스트립이 차단되지 않는 것을 나타내기 위해 이용된다.
또한, 상기 방법은 전자기 방사선(6)을 이용하여 상기 방사선 접근 가능 영역(7) 내의 열전도성 스트립(3)을 조사하는 단계를 포함한다. 차단물(9,10)에 기인하여, 임베디드 영역(2)은 실제로 방사선(6b)가 접근 불가능하다. 상기 열전도성 스트립(3)에서 전자기 방사선(6)의 흡수에 의해 발생되는 열(4a)은, 상기 열전도성 스트립(3)에서 상기 임베디드 경화 영역(2)으로 방출되는 전도 열(4b)에 의해 열경화성 재료(1)를 경화하기 위해 적어도 거리 D에 걸쳐 열전도성 스트립(3)을 통해 상기 열전도성 스트립(3)의 길이(X)를 따라 상기 방사선 접근 가능 영역(7)에서부터 상기 임베디드 경화 영역(2)으로 전도된다.
일 실시형태에서, 열경화성 재료(1)는 기판(10)과 상기 기판(10) 상의 부품(9) 사이에 형성되는 상기 임베디드 경화 영역(2)에 열경화성 접착제를 포함한다. 그 결과, 일 실시형태에서, 차단물은 기판 및 부품을 포함한다. 상기 열전도성 스트립(3)은 상기 부품(9)과 기판(10) 사이에 부분적으로 배열되고, 상기 임베디드 경화 영역(2)에서부터 상기 부품(9)의 경계(9b), 예컨대 열전도성 스트립(3)을 보는 방사선원(5)의 시각으로 나타내는 경우의 경계를 넘는 상기 방사선 접근 가능 영역으로 연장된다. 실시형태에서, 상기 방법은 그들 사이의 상기 열경화성 접착제(1)를 경화함으로써 상기 기판(10)과 상기 부품(9)을 결합하는 단계를 포함한다.
도 2는 열전도성 스트립(3A,3B,3C)의 세 가지 실시형태의 상면도를 도시한다. 실시형태(3A)의 투시도(3A')는, 이러한 실시형태가 평평한 스트립(flat strip)의 길이(X), 폭(Y), 및 두께(Z)를 포함하는 것을 도시한다. 스트립은 방사선 접근 가능 영역의 이용 시에 위치할 제1부(7') 및 임베디드 경화 영역의 이용 시에 위치할 제2부(2')를 포함한다. 제1부(2') 및 제2부(7')는 방사선 접근 가능 영역에서 임베디드 경화 영역으로 스트립에 의해 열이 전도될 수 있는 길이에 걸쳐 스트립의 길이(X)를 따라 거리(D)에 의해 서로로부터 이격된다.
열전도성 스트립의 실시형태(3B)의 상면도에 도시된 바와 같이, 스트립의 폭(Y)은 변화할 수 있다. 실시형태(3C)의 상면도에서, 스트립의 제1부(7')는, 예컨대 스트립에 영향을 주는 전자기 방사선에 더 큰 타겟을 제공할 이점을 갖도록, 더 커질 수 있다. 또한, 실시형태(3C)의 제2부(2')는, 예컨대 열을 방출하기 위해 임베디드 경화 영역에서 더 큰 표면을 제공하는 이점을 갖도록, 더 커지는 것이 도시된다. 이러한 실시형태는 열전도성 스트립의 형태가 변화할 수 있는 것을 설명한다.
일반적으로, 열전도성 스트립은 방사선 접근 가능 영역과 임베디드 경화 영역 사이의 스트립의 길이 치수(X)에 따라 열전도성 경로를 정의하는 구조체일 수 있다. 스트립은 일반적으로, 예컨대 3배 이상, 일반적으로 5배 이상으로, 그 길이(X)보다 매우 작은 폭(Y)을 갖는 박형 구조체를 포함한다. 좁은 스트립의 이점은, 스트립의 열용량이 상대적으로 낮게 유지되고, 축적된 열은 폭(Y)을 따르기보다 방사선 접근 가능 영역과 임베디드 경화 영역 사이의 스트립의 길이(X)를 따라 더욱 빠르게 분산될 수 있다는 것일 수 있다. 스트립은 일반적으로, 예컨대 3배 이상으로, 스트립의 폭(Y)이 그 두께(Z)보다 더 클 수 있는 평평한 구조체를 포함할 수 있다. 평평한 스트립의 이점은, 방사선 접근 가능 영역의 조사를 받고 및/또는 임베디드 경화 영역에 열 에너지를 분산시키기 위해 더 큰 영역이 얻어지는 것일 수 있다. 또는, 스트립의 두께 및 폭은 대략 동일할 수 있고, 예컨대 스트립은 와이어 형태일 수 있다. 실시형태(3C)에서, 스트립은 와이어 형태의 중간부에 의해 연결되는 더 넓은 부분(7' 및 2')을 포함할 수 있다.
열전도성 스트립의 치수는 사용되는 용도에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로 스트립의 길이(X)는 몇백 미크론 내지 몇 센티미터로 변경될 수 있다. 길이(X)는 주로 임베디드 경화 영역과 방사선 접근 가능 영역 사이의 거리(D)에 의해 측정될 수 있다. 일반적으로, 스트립의 폭(Y)은 증착 툴, 예컨대 프린터의 해상도를 몇 마이크로미터에서 몇 밀리미터로 변경할 수 있다. 또한, 폭(Y)은 스트립을 가열하기 위해 전자기 방사선으로 스트립을 조사하는 패턴의 해상도에 의해 결정될 수 있고, 및/또는 바람직한 열용량 또는 열 전달 효율에 의해 결정될 수 있다. 일반적으로 스트립의 두께(Z)는, 예컨대 인쇄 공정에서 증착되는 재료의 양에 의해 몇 마이크로미터에서 밀리미터 이상으로 결정될 수 있다. 최소 두께는 신뢰성 있는 열 전달을 위해 바람직하게 결정될 수 있다. 또한 다른 치수도 가능하다. 스트립은 프린터와 같은 증착 툴을 이용하여 증착될 수 있다. 또한, 스트립은 리소그래피 공정으로부터 얻어질 수 있다. 또는, 스트립을 제공하기 위한 다른 수단이 가능하고, 예컨대 스트립은 임베디드 경화 영역과 방사선 접근 가능 영역 사이에 위치하는 재료의 미리 제조된 스트립을 포함할 수 있다.
열전도성 스트립은 스트립의 길이(X)를 따라 열을 전도하기 위해 배열되고, 길이는 스트립의 가장 긴 치수를 말한다. 이는, 일반적으로 임의의 상당한 거리에 걸쳐 열을 전달하는 것을 포함하지 않는 스트립의 폭(Y) 또는 두께(Z)를 통해 열 전도성에 반한 것이다. 일 실시형태에서, 임베디드 경화 영역은 열전도성 스트립의 열전도성 경로의 길이(D)를 따라 측정되는 센티미터 이상으로 방사선 접근 가능 영역으로부터 이격된다.
스트립은 구부러지거나 꺾인 구조체를 포함할 수 있고, 열전도 경로는 구조체의 밴드 또는 커브를 따른다. 또한, 스트립은, 예컨대 스트립을 스플리팅하는 다중 열전도 경로를 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 스트립은, 예컨대 부품이 감열성인 경우에 부품 상에 열이 통과하는 것을 방지할 수 있는 회로망 또는 부품으로부터 전기적으로 분리될 수 있다. 또는, 예컨대 부품의 회로선은 열전도성 스트립으로 사용될 수 있다. 이는, 추가적인 스트립이 요구되지 않는다는 이점을 가질 수 있다. 일 실시형태에서, 회로선은 열전도성 스트립의 기능을 수행하기 위해 배열 및 적용될 수 있다. 예컨대, 회로선은 방사선 접근 가능 영역과 임베디드 경화 영역 사이에 연장될 수 있다.
스트립은, 열 전도성이 상대적으로 높은 경우에 열전도성인 것으로 간주될 수 있다. 일 실시형태에서, 예컨대 스트립의 길이를 따라 측정되는, 열전도성 스트립의 열 전도성은 100 W/mk(Watt per meter per Kelvin)보다 높고, 바람직하게는 150 W/mk보다 높고, 가장 바람직하게는 200 W/mk보다 높다. 또한, 일부 적용에서, 예컨대 바람직하게는 10 W/mk보다 높은, 더 낮은 열 전도성이 충분할 수 있다. 열 전도도(Thermal conductance)는, 그 길이(X)를 따라 스트립의 반대측이 단위 온도로 다른 경우에, 특정 길이(X) 및 단면적 (예컨대 폭(Y)과 두께(Z)의 곱)의 스트립을 통해 단위 시간에 통과하는 열의 양을 말할 수 있다. 열 전도도는 일반적으로 스트립의 열 전도성 및 단면적과 비례하고, 방사선 접근 가능 영역(7)과 임베디드 경화 영역(2) 사이의 거리(D)와 반비례한다. 일반적으로, 열 전도성이 높을수록, 방사선 접근 가능 영역에서 임베디드 경화 영역으로의 에너지 전달이 더 빠르다. 이는, 더욱 많은 에너지가 방사선 접근 가능 영역에 포획되는 대신에 임베디드 경화 영역에 전달 및 증착되는 것을 가능하게 할 수 있다.
그 대신에 또는 추가로, 상대적으로 낮은 열용량 또는 비열(specific heat)을 갖는 열전도성 스트립을 제공하는 것이 유리할 수 있다. 일반적으로, 더 낮은 비열에서, 열전도성 스트립에 증착되는 에너지는 스트립 자체를 가열하기 위해 덜 사용되고, 더 많은 열이, 예컨대 임베디드 경화 영역을 통과할 수 있다.
그 대신에 또는 추가로, 방사선 접근 가능 영역과 임베디드 경화 영역 사이에 경로(D)를 따라 열 누설을 최소화 하는 것이 유리할 수 있다. 하나의 방법은, 경로(D)를 따라 적어도 열전도성 스트립의 단면적 및 외표면의 비율을 최소화 하는 것일 수 있다. 최소의 비율은 일반적으로 원형 단면적, 즉 로드 또는 와이어 형태를 갖는 열전도성 스트립에 대응할 수 있다. 그 대신에 또는 추가로, 일 실시형태에서(예컨대 3C에 도시된), 방사선 접근 가능 영역과 임베디드 경화 영역 사이의 열전도성 스트립의 경로(D)는, 상기 경로를 따라 열이 열전도성 스트립 밖으로 방출되는 것을 방지하도록 배열되는 절연 수단(3i)이 구비된다. 이는, 열이 경로(D)를 따라 부분적으로 손실되지 않고 방사선 접근 가능 영역과 임베디드 경화 영역 사이에 더욱 효율적으로 전달된다는 점에서 유리하다. 일 실시형태에서, 절연 수단(3i)은 열전도성 스트립의 일부를 둘러싸는 인클로져로 제공될 수 있다. 다른 실시형태에서, 절연 수단(3i)은 열전도성 스트립의 위에 및/또는 아래에 절연층으로 제공될 수 있다.
일 실시형태에서, 스트립은 열전도성 금속으로 이루어지거나 또는 이를 포함한다. 예로는 알루미늄, 금, 구리, 또는 은으로 이루어지거나 또는 이를 포함하는 스트립을 포함할 수 있다. 이러한 스트립은 상대적으로 높은 열전도성, 예컨대 100 W/mk보다 높게 제공한다는 이점을 가질 수 있다. 일 실시형태에서, 스트립은 금속성 또는 이미 경화된 인쇄 잉크를 포함할 수 있다. 이러한 스트립은, 예컨대 10 W/mk보다 높은 허용 가능한 열전도성을 여전히 가지면서 프린터를 이용하여 쉽게 적용될 수 있다는 이점을 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 잉크는 잉크의 트랙을 따라 방사선 접근 가능 영역으로부터 발생하는 전도 열에 의해 계속해서 경화될 수 있다. 다른 실시형태에서, 스트립은 알루미늄 니트라이드를 포함한다. 이러한 재료는, 예컨대 단락의 위험을 적게 제공하는 상대적으로 전기 절연성이지만, 상대적으로 높은 열 전도성의 이점을 제공할 수 있다.
에너지는 바람직하게는 방사선 접근 가능 영역에서 전자기 방사선의 흡수에 의해 스트립에 제공된다. 전자기 방사선은, 예컨대 가시선, 자외선, 또는 적외선의 파장 범위일 수 있다. 스트립은 일반적으로, 예컨대 스트립에 영향을 주는 적어도 50 퍼센트의 방사, 바람직하게는 그 이상을 흡수하는 전자기 방사선 범위의 충분히 높은 흡수 계수를 포함한다. 스트립은 바람직하게는 전자기 방사선, 예컨대 스트립이 스트립에 직접 닿을 수 있는 것을 포함하는 어셈블리에 영향을 주는 방사선의 적어도 50 퍼센트가 적어도 부분적으로 접근 가능하다. 바람직하게는, 스트립은 방사선에 적어도 부분적으로 노출된다. 일 실시형태에서, 방사선 접근 가능 영역은 열전도성 스트립을 에워싸는 투명한 구조체, 즉 전자기 방사선에 적어도 부분적으로 투명한 구조체를 통해 조사된다. 이는, 임베디드 경화 영역이 전자기 방사선에 직접적으로 접근 가능할 필요가 없다는 이점을 제공할 수 있다.
바람직하게, 에너지는 특정 방사선원으로부터 지향성 전자기 방사선(directional electromagnetic radiation)으로서 스트립에 제공된다. 지향성 전자기 방사선은 지향성원(directional source), 예컨대 레이저를 이용하여 및/또는 렌즈, 거울 및/또는 조리개와 같은 광학 부품을 이용하여 방사선을 지향 및 성형함으로써 얻어질 수 있다. 이는, 열이 어셈블리에 더욱 균일하게 및/또는 무차별로 영향을 주는 비지향성 열(non-directional heat), 예컨대 오븐과는 대조적이다. 바람직하게, 전자기 방사선의 패턴은 특정 영역, 특히 방사선 접근 가능 영역에서의 스트립을 조사하기 위해 제어될 수 있다. 일 실시형태에서, 전자기 방사선의 광원은 램프 또는 레이저를 포함할 수 있다. 예컨대, 레이저는 스트립 부근의 감열성 부품을 조사하는 것을 피하면서 스트립에 우세하게 조사하도록 지향될 수 있다. 일 실시형태에서, 전자기 방사선은 하나 이상의 열전도성 스트립은 실질적으로 과도하게 하나 이상의 열전도성 스트립에 영향을 받고, 예컨대 들어오는 전자기 방사선의 80 퍼센트 이상이 스트립에 영향을 준다. 일 실시형태에서, 마스크는 하나 이상의 스트립 상에 광원에 의해 프로젝트되는 패턴을 성형하기 위해 전자기 방사선의 광도(light path)에 배열된다.
도 3은 다중 임베디드 경화 영역의 열경화성 재료를 경화하는 방법을 설명하는 실시형태의 투시도를 도시한다. 도시된 실시형태에서, 경화 영역은 기판(10)과 상기 기판 상의 부품(9) 사이에 형성된다. 도시된 실시형태에서, 복수의 열전도성 스트립(3a, 3b, 3c, 3d)은 복수의 방사선 접근 가능 영역(7a, 7b, 7c, 7d)과 각각의 복수의 임베디드 경화 영역(2a, 2b, 2c, 2d) 사이에 연장되어 제공된다. 열전도성 스트립(3a, 3b, 3c, 3d)이 분리된 스트립으로 도시되지만, 스트립은, 예컨대 복수의 가지를 갖는 단일한 스트립을 형성하도록 상호 연결될 수 있다.
일 실시형태에서, 마스크(도시되지 않음)는 복수의 방사선 접근 가능 영역(7a, 7b, 7c, 7d)에서 전자기 방사선(6)을 선택적으로 지향하기 위해 전자기 방사선(6)의 광도에 배열된다. 또는, 전자기 방사선(6)은 분리된 빔, 예컨대 레이저에 의해 생성된 빔을 포함할 수 있다. 빔은 복수의 방사선 접근 가능 영역(7a, 7b, 7c, 7d), 동시에, 연속하여, 또는 조합, 예컨대 제1조사 영역(7a 및 7b), 그 후 조사 영역(7c 및 7c)에 영향을 줄 수 있다.
도 4a는 경화 시스템(20)을 이용하는 방법을 설명하는 실시형태의 측면도를 도시한다. 경화 시스템(20)은 방사선원(5)을 포함한다. 상기 방법은 기판(10)과 상기 기판 상의 부품(9) 사이에 부분적으로 배열되는 열전도성 스트립(3)을 포함하는 기판(10)을 갖는 시스템(20)을 제공하는 단계를 포함한다. 성분(9) 및 기판(10)은 그 사에의 임베디드 경화 영역(2)을 형성한다. 열전도성 스트립(3)은 상기 임베디드 경화 영역(2)에서부터, 상기 임베디드 경화 영역(2)으로부터 이격되고 상기 부품(9) 또는 기판(10)이 적어도 부분적으로 없는 방사선 접근 가능 영역(7)까지 연장된다. 또한, 상기 방법은 방사선원(5)으로부터 방출되는 전자기 방사선(6)을 이용하여 상기 방사선 접근 가능 영역(7) 내의 상기 열전도성 스트립(3)을 조사하기 위한 경화 시스템(20)을 제어하는 단계를 포함한다. 상기 열전도성 스트립(3)에서 상기 전자기 방사선(6)의 흡수에 의해 발생되는 열(4a)은, 상기 열전도성 스트립(3)에서 상기 임베디드 경화 영역(2)으로 방출되는 전도 열(4b)에 의해 열경화성 재료(1)를 경화하기 위해 상기 열전도성 스트립(3)의 길이를 따라 상기 방사선 접근 가능 영역(7)에서부터 상기 임베디드 경화 영역(2)으로 전도된다.
일 실시형태에서, 방사선원(5)은 상기 부품(9) 및/또는 상기 기판(10) 상에 포함되는 회로 패턴을 노출하는 리소그래피 단계에 더 사용된다. 일 실시형태에서, 제1마스크는 회로 패턴을 포함하여 제공되고, 제2마스크는 하나 이상의 열전도성 스트립(3)의 하나 이상의 방사선 접근 가능 영역(7)에 대응하는 조명 패턴(illimination pattern)을 포함하여 제공된다.
도시된 실시형태에서, 열경화성 재료(1) 전체가 차단물(9 및 10) 사이에 임베딩되는 것은 아니고, 예컨대 일부 열경화성 재료(1)는 부품(9)의 경계(9b)를 넘어 연장된다. 또한, 이러한 열경화성 재료(1)는 열전도성 스트립(3)을 통해 가열될 수 있다. 일 실시형태에서, 열전도성 스트립(3)은 열경화성 재료(1)보다 전자기 방사선(6)에 더 높은 흡수 계수를 갖는다. 따라서, 열전도성 스트립(3)은 열경화성 재료(1)보다 전자기 방사선(6)의 흡수에 더욱 효율적일 수 있다. 열경화성 재료(1)는, 전자기 방사선(6)의 직접 흡수의 결과보다 열전도성 스트립(3)을 통해 대부분 가열될 수 있다. 이 공정은 광을 흡수하지 않는 다른 열경화성 재료 또는 접착제를 경화하기 위해 적용될 수 있다고 이해해야 할 것이다.
도시된 실시형태에서, 전자기 방사선(6)은 열전도성 스트립(3)뿐만 아니라 부품(9)에도 영향을 준다. 열전도성 스트립(3)의 존재에 기인하여, 열은 부품(9)을 통하는 것보다 임베디드 경화 영역(2)으로 더욱 효율적으로 전달될 수 있다. 이는, 부품(9)이 덜 가열될 수 있다는 것을 의미한다. 일 실시형태에서(예컨대, 도 5에 도시된), 방사선 차폐(radiation shield)는 전자기 방사선(6)에 대해 부품(9)을 커버하도록 위치될 수 있다. 그 대신에 또는 추가로, 전자기 방사선(6)은 열전도성 스트립(3)의 방사선 접근 가능 영역(7)에 전자기 방사선(6)을 선택적으로 투과 및/또는 지향하기 위해 기판 및 방사선원(5)과 부품(9) 사이에 다른 광학 부품 또는 마스크(도시되지 않음)에 의해 성형될 수 있다.
도 4b는 기판(10)을 통해 도 4a의 실시형태의 저면도를 도시한다. 도시된 열전도성 스트립(3)은 회로부(11), 이 경우에 부품을 전기적으로 연결하기 위한 와이어 사이에 제공된다. 이러한 실시형태에서, 열전도성 스트립(3)은 중앙의 임베디드 경화 영역(2) 및 2개의 방사선 접근 가능 영역(7) 사이에 연장된 일부이다. 제공된 열전도성 스트립(3) 대신에 또는 추가로, 회로부(11)는 방사선 접근 가능 영역(7)에서 임베디드 경화 영역(2)으로 열 전달을 가능하게 할 수도 있다. 유리하게, 회로부(11)는 과열에 기인하여 손상될 수 있는 트랜지스터와 같은 활성 부품을 포함하지 않는다. 따라서, 이는, 예컨대 임베디드 경화 영역(2)에 열을 전달하기 위해 부품 자체를 이용하는 방법과 차이가 있다.
바람직하게, 임베디드 경화 영역(2)에서 열경화성 재료(1)를 경화하기 위해 이용되는 축적 에너지의 적어도 50 퍼센트, 더욱 바람직하게는 적어도 90 퍼센트는, 전기 연결선 또는 트랙과 같은 패시브 회로망에 포함되고 및/또는 일을 위해 제공되는 열전도성 스트립(3)을 통해 제공된다. 열전도성 스트립으로 전기 연결선을 이용하는 실시형태에서, 전기 전도선은 유익한 열전도 특성을 제공할 수 있다고 이해할 수 있다. 또한, 부품은 일반적으로, 칩 아래, 즉 부품과 기판 사이의 임베디드 경화 영역에 위치될 수 있는 전기 접속점(electrical connection) 부근에 접착 접속을 형성함으로써 기판에 부착되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 5는 기판(10) 상의 전기 경로(11)와 부품(9) 사이에 임베디드 경화 영역(2)의 열경화성 재료(1)를 경화하는 방법을 설명하는 실시형태의 측면도를 도시한다. 방사선 접근 가능 영역(7)의 전기 경로(11)에 영향을 주는 전자기 방사선(6)은 임베디드 경화 영역(2)의 전기 경로(11)로부터 방출하는 열에 의해 열경화성 재료(1)를 경화하기 위해 임베디드 경화 영역(2)의 열경화성 재료(1)로 이동될 수 있다. 따라서, 전기 경로(11)는 열전도성 스트립으로 작용할 수 있다.
일 실시형태에서, 열경화성 재료(1)는 전기 경로(11)와 부품(9) 사이에 형성되는 전기 회로의 경로에 배열 및 전기 전도된다. 이러한 방법으로, 열경화성 재료(1)는, 부품(9)과 기판(10) 사이에 결합을 제공하지만 전기 경로(11)의 일부가 될 수 있다.
일 실시형태에서, 전자기 방사선(6)은 기판의 부품(9) 및/또는 다른 부분을 피하고, 열전도성 스트립(3)의 방사선 접근 가능 영역(7)에 대부분 전자기 방사선(6)을 전달하기 위해 마스크(12)에 의해 선택적으로 차단된다. 이는 방사선 및/또는 감열성 부품의 바람직하지 않은 열화를 방지할 수 있다.
도 6a는 부품(9)과 기판(10) 사이에 임베디드 경화 영역(2)에 형성되는 열경화성 재료(1)를 이용하여 기판(10) 및 기판(10)에 부착되는 부품(9)을 포함하는 어셈블리의 현미경 이미지를 도시한다. 이 어셈블리에서, 열경화성 재료(1)는 120 degrees Celsius에서 10분 동안 오븐에 어셈블리를 놓음으로써 경화된다.
부품(9), 기판(10), 및 전기 경로(11)는 도 5에 도시된 것과 유사한 배열을 가질 수 있다. 도시된 부품은 접착 결합의 시험 목적을 위해 0옴 레지스터(zero-ohm resistor)를 포함한다. 도시된 전기 경로(11)는 스크린 인쇄를 이용하여 기판 상에 증착되는 실버 트랙을 포함한다. 도시된 기판(10)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 호일을 포함한다. 도시된 열경화성 재료(1)는 Henkel Corporation 제품의 "Hysol ECCOBOND CE3103WLV"로 알려진 전기 전도성 에폭시 접착제를 포함한다.
도 6b는 스케일로 나타내는 바와 같이 도 6a 이미지의 확대도를 도시한다. 이는 열경화성 재료(1)가 여전히 과립 구조체를 포함한다는 것을 알 수 있다.
도 7a는, 열경화성 재료(1)가 오직 7초 동안 열전도성 스트립(3)을 조사함으로써 경화되는 것을 제외하고 도 6a와 유사한 현미경 이미지를 도시한다. 이 때에, 약 0.1 줄의 총 방사량은, 포커스된 광원으로부터 방출되는, 가시선 범위에서의 전자기 방사선은 방사선 접근 가능 영역(7)에서 스트립을 조명하기 위해 이용되는 포토닉 셋업(photonic set-up)에 의해 제공된다.
일 실시형태에서, EP2349727에 기재된 포토닉 셋업은 열전도성 스트립(3)을 조사하기 위해 이용된다. 특히, 이러한 셋업은 대상의 평면(object plane)-호일이 투명한 파장 범위에서 광자 방사선을 방출하기 위해 대상의 평면의 제1측에 배열되는 광자 방사선원, 광자 방사선원에 의해 대상의 평면으로 방출되는 광자 방사선을 매핑하기 위해 대상의 평면의 상호 반대쪽에 배열되는 제1 및 제2 오목한 반사면,- 내에 호일을 전달하기 위한 캐리어 시설을 포함하는 호일의 표면에 물질의 패턴을 경화하기 위한 장치를 포함하고, 광자 방사선원은 제1 오목 반사면과 대상의 평면 사이에 배열된다. 다른 실시형태에 있어서, 광자 방사선원은 길이축을 갖는 관상의 라디에이터이고, 제1 및 제2 반사면은 길이축을 따라 연장되는 원통면이다. 일 실시형태에 있어서, 관상 라디에이터는 제논 플레시 램프를 포함한다.
또한, 다른 셋업은, 예컨대 방사선 접근 가능 영역의 열전도성 스트립에 선택적으로 지향되는 전자기 방사선을 포함하는 레이저 빔이 이용될 수 있다. 또한, 전자기 방사선은 다른 수단, 예컨대 마스크에 의해 선택적으로 지향될 수 있다. 열전도성 스트립에 전자기 방사선을 선택적으로 지향함으로써, 다른(예컨대 감열성) 부품이 조사되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 일 실시형태에서, 방사선은 경화 영역이 아닌 방사 영역(즉, 경화 영역이 국부화되는 기판/부품 상의 위치에)에 지향된다.
도시된 바와 같이, 열전도성 스트립(3)(이 경우에 전도성 트랙)은 기판(10)과 부품(9) 사이에 부분적으로 배열된다. 열전도성 스트립(3)은 상기 임베디드 경화 영역(2)에서부터, 상기 임베디드 경화 영역(2)으로부터 이격되고 상기 기판(10) 또는 부품(9)이 적어도 부분적으로 없는 방사선 접근 가능 영역(7)까지 연장된다. 열경화성 재료(1)는, 열전도성 스트립(3)에서 임베디드 경화 영역(2)으로 방출되고, 열전도성 스트립(3)에 의해 전도되는 방사선 접근 가능 영역(7)에 수득된 전도 열에 의해 경화된다.
도 7b는 도 7a의 이미지의 확대도를 도시한다. 도 6b의 오븐 경화된 샘플과 비교하여, 열경화성 재료(1)는 과립 구조체를 매우 덜 포함하는 것을 알 수 있다. 이는 열경화성 재료(1)의 소결에 기인하는 것일 수 있다. 또한, 열전도성 스트립(3)으로 작용하는 실버 트랙은 소결의 신호를 도시한다. 소결은 열전도성 스트립(3) 주변에 경험되는 고온 및/또는 에너지 방출을 나타내는 것일 수 있다. 열전도성 스트립(3)으로부터 열 방출의 결과, 열경화성 재료(1)는, 열경화성 재료(1)가 열전도성 스트립(3)으로부터 더 이격되기 위해 덜 경화되는 경화 변화도(curing gradient) G를 포함하도록 도시된다. 이는 오븐 경화된 어셈블리와 비교되는 하나의 차이일 수 있다.
경화 시간에 큰 차이가 있지만, 대략 동일한 상호 연결 저항 및 접착 강도가 도 6a 및 6b의 오븐 경화된 어셈블리 및 도 7a, 7b의 "광자적으로(photonically)" 경화된 어셈블리에서 얻어진다. 또한, 다른 관심 있는 특징은 단면도에서 관측될 수 있다: 광자적으로 경화된 샘플은 전도성 접착제의 Ag (은) 입자의 소결을 나타내고, 또한 부품 상에 Sn (주석) 마감(finish)의 일부 용융을 나타낸다. 이는, 240 degrees Celsius의 온도에 도달하는 것이 열전쌍 측정에 의해 확인되는 것을 나타낸다. 또한, 전도성 흔적(conductive trace)의 소결은 부품 아래에서 관측된다. 또한, 접착제 입자의 소결 및 Sn의 용융은 Cu 회로망에 얻어진다. 경화 변화도가 열전도성 스트립(3) 주위의 소결 재료를 포함한다는 사실은 종래의 오븐 경화된 어셈블리와 광자적으로 경화된 어셈블리 사이에 다른 차이점일 수 있다.
전도성 흔적의 존재의 영향이 점검되고, 전도성 흔적 없이 호일에 결합되는 부품이 접착제의 소결을 야기하지 않는다는 것이 발견되었다. 현 실시예에서, 여분의 열적으로 전도의 특징이 공급될 필요가 없지만, 임베디드 경화 영역(2)과 방사선 접근 가능 영역(7) 사이의 거리가 넓어지는 경우 및/또는 더 큰 부품에 특히 더욱 바람직할 수 있다는 것을 주의해야 한다.
도 8은 임베디드 경화 영역(2)의 열경화성 재료(1)를 경화하는 방법을 설명하는 다른 실시형태의 단면도를 도시한다. 일 실시형태에서, 열전도성 스트립(3)은 수평부 및 수직부를 포함하는 벤트(bent)이다. 임베디드 경화 영역(2)은 기판(10)에 의해 에워싸이고, 예컨대 거리(D)로 방사선 접근 가능 영역(7)으로부터 임베디드 경화 영역(2)을 분리하는 그 표면 아래에 매립된다. 예컨대, 기판(10)은 방사선원(5)으로부터 전자기 방사선(6)에 의해 임베디드 경화 영역(2)의 직접 조명을 차단할 수 있다. 대신, 방사선 접근 가능 영역(7)의 전자기 방사선(6)의 흡수에 의해 발생되는 열(4a)은 상기 열전도성 스트립(3)에서 상기 임베디드 경화 영역(2)으로 방출되는 전도 열(4b)에 의해 열경화성 재료(1)를 경화하기 위해 임베디드 경화 영역(2)을 향해 상기 열전도성 스트립(3)의 길이를 따라 거리(D)에 걸쳐 열전도성 스트립(3)에 의해 전도된다.
도시되는 실시형태의 일부는 외측에서 부품 아래까지 야기하는 열적으로 전도성(금속성 또는 이미 경화된 인쇄된 잉크) 스트립을 적용한다. 이러한 스트립은 "포토닉 기술(photonic technology)", 예컨대 램프 또는 레이저에 의해 발생되는 광을 흡수하고, 광을 열로 전환하고, 열을 부품 아래로 전달한다. 열은, 효율적인 경화 공정을 야기할 수 있는 부품과 회로망 사이에 포획되는 것이다. 기판이 "포토닉 기술"에 의해 가열되는 경우에, 스트립은 빠르게 온도를 증가시킬 수 있다. 이러한 열은, 결국 접착제를 경화하는 열적으로 전도성인 스트립에 의해 부품 아래로 야기된다. 일부 실시형태에서, 전도성 회로망은, 회로망이 그래도 칩 아래인 것을 야기하는 목적을 위해 이용될 수 있다. 그 후, 여분의 스트립은 필요치 않을 수 있다. 기판이 투명하면, 바닥으로부터 포토닉 에너지를 제공하는 것이 가능하다. 그 후, 측면의 열 전도는 중요하지 않지만, 광의 열로의 효율적인 전환은 경화 공정을 더욱 효율적이도록 할 수 있다. 또한, 그 후 공정은 광을 흡수하지 않는 접착제를 경화하기 위해 적용될 수 있다.
예시적인 실시형태는 임베디드 경화 영역의 열경화성 재료에 대해 도시하지만, 유사한 기능 및 결과를 얻기 위해 본 발명의 이점을 갖는 당업자에 의해 다른 방법이 예상될 수도 있다. 예컨대, 열전도성 스트립은 열 전도를 제공하는 하나 이상의 다른 부품으로 치환될 수 있다. 전자기 방사선 대신에, 다른 형태의 방사선은 스트립을 가열하기 위해 유사한 영향을 주기 위해 이용될 수 있다. 논의 및 도시되는 실시형태의 다양한 엘리먼트는 다른 접근 불가능한 영역에 열을 효과적으로 전달하는 것과 같은 소정의 이점을 제공한다. 물론, 상기 실시형태 또는 공정 중 임의의 하나는, 디자인 및 이점을 발견 및 매칭하는 것에 더한 개선을 제공하기 위해 하나 이상의 다른 실시형태 또는 공정과 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명은 경화 접착제 및 전도성 잉크에 특정 이점을 제공하고, 일반적으로 방사선 접근 불가능 영역에 열을 효율적으로 공급하는데 바람직한 임의의 어플리케이션에 적용될 수 있다고 이해되어야 한다.
마지막으로, 앞선 논의는 본 시스템을 단순히 설명하려는 것이고, 실시형태의 그룹 또는 임의의 특정 실시형태에 첨부되는 청구항을 한정하는 것으로 이해되어서는 안된다. 따라서, 본 시스템은 특정 예시적인 실시형태에 참조하여 더욱 상세하게 설명되지만, 이하 청구항에 설명하는 것과 같은 본 시스템 및 방법의 범위로부터 벗어나지 않고, 당업자에 의해 수많은 변형 및 다른 실시형태가 고안될 수 있는 것을 인지해야 한다. 따라서, 상세한 설명 및 도면은 설명하는 것으로 간주되어야 하고, 첨부된 청구항의 범위를 한정하는 것이 아니다.
첨부된 청구항의 해석에 있어서, "포함하는(comprising)"은 주어진 청구항에 나열된 것보다 다른 엘리먼트 또는 파트의 존재를 배재하는 것이 아니고; 엘리먼트 이전의 "a" 또는 "an"은 이러한 엘리먼트의 복수의 존재를 배재하는 것이 아니고; 청구항에서 임의의 참조 표시는 그 범위를 한정하지 않고; 몇몇의 "수단(means)"은 동일한 또는 다른 아이템에 의해 표현되거나 또는 구조 도는 기능을 실행할 수 있는 것이고; 임의의 개시된 디바이스 또는 그 일부는 구체적으로 언급하지 않으면 다른 부분으로 분리되거나 또는 함께 조합될 수 있는 것이라고 이해해야 한다. 단지 소정의 측정이 상호 다른 청구항으로 인용되는 사실은, 이들 측정의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다.

Claims (17)

  1. 임베디드 경화 영역(2)을 사이에 형성하는 차단물(9,10) 사이에 부분적으로 배열되는 열전도성 스트립(3)을 제공하는 단계로, 상기 열전도성 스트립(3)은 상기 임베디드 경화 영역(2)에서부터, 상기 임베디드 경화 영역(2)으로부터 이격되고 상기 차단물(9,10)이 적어도 부분적으로 없는 방사선 접근 가능 영역(7)까지 연장되는, 단계;
    전자기 방사선(6)을 이용하여 상기 방사선 접근 가능 영역(7) 내의 열전도성 스트립(3)을 조사하는 단계로, 상기 열전도성 스트립(3)에서 상기 전자기 방사선(6)의 흡수에 의해 발생되는 열(4a)은, 상기 열전도성 스트립(3)에서 상기 임베디드 경화 영역(2)으로 방출되는 전도 열(4b)에 의해 열경화성 재료(1)를 경화하기 위해 상기 열전도성 스트립(3)의 길이(X)를 따라 상기 방사선 접근 가능 영역(7)에서부터 상기 임베디드 경화 영역(2)으로 전도되는, 단계;
    를 포함하는, 상기 임베디드 경화 영역(2) 내의 상기 열경화성 재료(1)의 경화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열경화성 재료(1)는 기판(10)과 상기 기판(10) 상의 부품(9) 사이에 형성되는 상기 임베디드 경화 영역(2)에 열경화성 접착제를 포함하고; 상기 열전도성 스트립(3)은 상기 부품(9)과 상기 기판(10) 사이에 부분적으로 배열되고, 상기 임베디드 경화 영역(2)에서부터 상기 부품(9)의 경계(9b)를 넘는 상기 방사선 접근 가능 영역으로 연장되고; 상기 방법은 상기 기판(10)과 상기 부품(9) 사이에 상기 열경화성 접착제(1)를 경화함으로써 상기 부품(9)을 상기 기판(10)에 결합하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열전도성 스트립(3)은 상기 부품 또는 그 회로로부터 전기적으로 분리되는 것인, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자기 방사선(6)은 상기 방사선 접근 가능 영역(7) 내의 상기 열전도성 스트립(3)에 선택적으로 지향되는(is selectively directed) 것인, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 열전도성 스트립(3)은 복수의 방사선 접근 가능 영역(7)과 각각의 복수의 임베디드 경화 영역(2) 사이에 연장하여 제공되고; 마스크는 상기 복수의 방사선 접근 가능 영역(7)에 상기 전자기 방사선(6)이 선택적으로 지향되도록 전자기 방사선(6)의 광 경로에 배열되는 것인, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전도성 스트립(3)은 상기 열경화성 재료(1)보다 상기 전자기 방사선(6)에 더 높은 흡수 계수를 갖는 것인, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열경화성 재료(1)는 전기 전도성이고, 전기 회로(9,11)의 경로에 배열되는 것인, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 접근 가능 영역(7)은 상기 열전도성 스트립(3)을 에워싸는 투명 구조체를 통해 조사되는 것인, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전도성 스트립(3)은 열전도성 금속을 포함하거나, 열전도성 금속으로 이루어지는 것인, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전도성 스트립(3)은 열전도성이 100 W/mk(Watt per meter per Kelvin)보다 높은 것인, 방법.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전도 스트립(3)은 인쇄 잉크를 포함하는 것인, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 열전도성 스트립(3)은 열전도성이 10 W/mk보다 높은 것인, 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 임베디드 경화 영역(2)은 상기 열전도성 스트립(3)의 열전도성 경로의 길이(X)를 따라 측정되는 바와 같이 상기 방사선 접근 가능 영역(7)과 1 센티미터 이상 이격되어 있는 것인, 방법.
  14. 기판(10)과 상기 기판(10) 상의 부품(9) 사이에 부분적으로 배열되는 열전도성 스트립(3)을 포함하는 상기 기판(10)을 갖는 시스템을 제공하는 단계로, 상기 부품(9)과 기판(10)은 그 사이에 임베디드 경화 영역(2)을 형성하고, 상기 열전도성 스트립(3)은 상기 임베디드 경화 영역(2)에서부터, 상기 임베디드 경화 영역(2)으로부터 이격되고 상기 부품(9) 또는 기판(10)이 적어도 부분적으로 없는 방사선 접근 가능 영역(7)까지 연장되는 단계;
    방사선원(5)으로부터 방출되는 전자기 방사선(6)을 이용하여 상기 방사선 접근 가능 영역(7) 내의 상기 열전도성 스트립(3)을 조사하기 위한 시스템을 제어하는 단계로, 상기 열전도성 스트립(3)에서 상기 전자기 방사선(6)의 흡수에 의해 발생되는 열(4a)은, 상기 열전도성 스트립(3)에서 상기 임베디드 경화 영역(2)으로 방출되는 전도 열(4b)에 의해 열경화성 재료(1)를 경화하기 위해 상기 열전도성 스트립(3)의 길이(X)를 따라 상기 방사선 접근 가능 영역(7)에서부터 상기 임베디드 경화 영역(2)으로 전도되는, 단계;
    를 포함하고, 상기 방사선원(5)을 포함하는, 경화 시스템의 이용 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 방사선원(5)은 상기 부품(9) 및/또는 상기 기판(10) 상에 포함되는 회로 패턴을 노출하기 위해 리소그래피 단계에 더 사용되는 것인, 방법.
  16. 부품(9)과 기판(10) 사이의 임베디드 경화 영역(2)에 형성되는 열경화성 재료(1)를 이용하여 상기 기판(10) 및 상기 기판(10)에 부착되는 상기 부품(9)을 포함하는 어셈블리로,
    열전도성 스트립(3)은 상기 기판(10)과 부품(9) 사이에 부분적으로 배열되고, 상기 열전도성 스트립(3)은 상기 임베디드 경화 영역(2)에서부터, 상기 임베디드 경화 영역(2)으로부터 이격되고 상기 기판(10) 또는 부품(9)이 적어도 부분적으로 없는 방사선 접근 가능 영역(7)까지 연장되고,
    상기 열경화성 재료(1)는 상기 열전도성 스트립(3)에서 상기 임베디드 경화 영역(2)으로 방출되는 전도 열(4b)에 의해 경화되는, 어셈블리.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 열경화성 재료(1)는, 상기 열전도성 스트립(3)으로부터 더 이격되기 위해 덜 경화되는 경화 변화도(curing gradient)를 포함하는 것인, 어셈블리.
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