KR20220004975A - 3d 프린팅을 사용하여 칩을 상부 커넥터에 전기 연결하는 방법 - Google Patents

3d 프린팅을 사용하여 칩을 상부 커넥터에 전기 연결하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220004975A
KR20220004975A KR1020217033989A KR20217033989A KR20220004975A KR 20220004975 A KR20220004975 A KR 20220004975A KR 1020217033989 A KR1020217033989 A KR 1020217033989A KR 20217033989 A KR20217033989 A KR 20217033989A KR 20220004975 A KR20220004975 A KR 20220004975A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dimensional
electronic device
manufacturing
layer
pcb
Prior art date
Application number
KR1020217033989A
Other languages
English (en)
Inventor
마이클 제노우
지브 길란
가이 네셔
Original Assignee
아이오 테크 그룹 엘티디.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아이오 테크 그룹 엘티디. filed Critical 아이오 테크 그룹 엘티디.
Publication of KR20220004975A publication Critical patent/KR20220004975A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—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
    • H01L24/82—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 forming build-up interconnects at chip-level, e.g. for high density interconnects [HDI]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1283—After-treatment of the printed patterns, e.g. sintering or curing methods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/02—Printing inks
    • C09D11/10—Printing inks based on artificial resins
    • C09D11/101—Inks specially adapted for printing processes involving curing by wave energy or particle radiation, e.g. with UV-curing following the printing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/52—Electrically conductive inks
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/112—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using individual droplets, e.g. from jetting heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264—Arrangements for irradiation
    • B29C64/268—Arrangements for irradiation using laser beams; using electron beams [EB]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • 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
    • H01L2224/82—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 forming build-up interconnects at chip-level, e.g. for high density interconnects [HDI]
    • H01L2224/82009—Pre-treatment of the connector or the bonding area
    • H01L2224/82051—Forming additional members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • 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
    • H01L2224/82—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 forming build-up interconnects at chip-level, e.g. for high density interconnects [HDI]
    • H01L2224/821—Forming a build-up interconnect
    • H01L2224/82101—Forming a build-up interconnect by additive methods, e.g. direct writing
    • H01L2224/82103—Forming a build-up interconnect by additive methods, e.g. direct writing using laser direct writing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • 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
    • H01L2224/82—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 forming build-up interconnects at chip-level, e.g. for high density interconnects [HDI]
    • H01L2224/828—Bonding techniques
    • H01L2224/8284—Sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/03—Metal processing
    • H05K2203/0338—Transferring metal or conductive material other than a circuit pattern, e.g. bump, solder, printed component
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/05—Patterning and lithography; Masks; Details of resist
    • H05K2203/0502—Patterning and lithography
    • H05K2203/0514—Photodevelopable thick film, e.g. conductive or insulating paste
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/05—Patterning and lithography; Masks; Details of resist
    • H05K2203/0502—Patterning and lithography
    • H05K2203/0528—Patterning during transfer, i.e. without preformed pattern, e.g. by using a die, a programmed tool or a laser
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/05—Patterning and lithography; Masks; Details of resist
    • H05K2203/0502—Patterning and lithography
    • H05K2203/0545—Pattern for applying drops or paste; Applying a pattern made of drops or paste
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/10—Using electric, magnetic and electromagnetic fields; Using laser light
    • H05K2203/107—Using laser light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/11—Treatments characterised by their effect, e.g. heating, cooling, roughening
    • H05K2203/1131—Sintering, i.e. fusing of metal particles to achieve or improve electrical conductivity
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/14—Related to the order of processing steps
    • H05K2203/1461—Applying or finishing the circuit pattern after another process, e.g. after filling of vias with conductive paste, after making printed resistors
    • H05K2203/1469—Circuit made after mounting or encapsulation of the components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1275—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns by other printing techniques, e.g. letterpress printing, intaglio printing, lithographic printing, offset printing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Abstract

3차원(3D) 전자 장치를 제조하는 방법이 개시된다. 액체 지지 재료(예를 들어, 광개시제가 있는 에폭시 아크릴레이트)는 하나 이상의 커넥터와 하나 이상의 전자 부품이 그 위에 있는 인쇄 회로 기판(PCB)에 레이저 유도 정방향 전사(LIFT) 공정에 의해 적용되고, 그 다음 냉각 및/또는 자외선(UV) 방사선에 대한 노출에 의해 고체 형태로 경화된다. 전도성 재료(예를 들어, 금속)의 층은 LIFT에 의해 고화된 지지 재료에 프린팅되어 하나 이상의 전자 부품을 PCB의 커넥터의 각각의 커넥터에 전기 연결된다. 이어서, 전도성 재료의 층은 가열에 의해 건조되고 전도성 층의 금속 입자는 레이저 빔을 사용하여 소결된다. 그런 다음 조립체는 캡슐화제 내에 캡슐화될 수 있다.

Description

3D 프린팅을 사용하여 칩을 상부 커넥터에 전기 연결하는 방법
본 출원은 2019년 5월 1일자로 출원된 미국 가 출원 번호 62/841,349호에 대한 우선권을 주장한다.
본 발명은 3차원("3D") 구조 및 3D 구조의 전자, 전자기, 전기기계 부품 및 장치의 제작에 관한 것으로, 더 구체적으로는 3D 프린팅(printing) 기술을 사용하여 3D 구조에서 부품의 상부 커넥터를 연결하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
각각 상이한 용례를 갖는 다수의 적층 제작(3D 프린팅으로 또한 공지됨) 방법이 존재한다. 잉크-젯 프린팅 기술은 예를 들어, Sachs 등의 미국 특허 제 5,204,055호에 설명된 바와 같이 3차원 물체를 제작하는데 사용될 수 있다. 그러한 경우에, 프린터 헤드는 결합제 재료를 분말 층의 분말 미립자 층으로 배출하는데 사용된다. 분말 층은 생성될 물체의 디지털 중첩 섹션에 대응한다. 결합제는 분말 입자가 선택된 영역에서 함께 융합되게 한다. 이는 분말 층에 형성될 물체의 융합된 단면 세그먼트를 초래한다. 원하는 물체가 달성될 때까지 각각의 연속 층에 대해 단계가 반복된다. 마지막 단계에서, 레이저 빔은 물체를 스캔하여 분말 층이 함께 소결(sintering)되고 융합되게 한다.
Sanders의 미국 특허 제 5,506,607호 및 제 5,740,051호에 설명된 바와 같은 다른 잉크-젯 프린팅 공정에서, 저-융점 열가소성 재료가 하나의 잉크-젯 프린터 헤드를 통해 분배되어 3차원 물체를 형성한다. 제 2 잉크-젯 프린터 헤드는 왁스 재료를 분배하여 3차원 물체에 대한 지지대를 형성한다. 물체가 생성된 후, 왁스 지지대는 제거되고 물체가 필요에 따라 완성된다.
Sun 등의 WO 2014/078537 A1호는 디지털 광 프로세서("DLP") 프로젝터 또는 다른 광 빔 조사, 예컨대 스테레오리소그래피(stereolithography)("SLA")를 사용하여 3D 치과 장치를 제작하기 위한 액체 수지 시스템을 설명한다. DLP 또는 SLA 방법 및 재료는 모든 치과 장치를 만드는데 사용될 수 있다. DLP 및 SLA에서, 액체로서의 중합성 액체 수지 재료 또는 가열된 수지 재료가 3D 프린터 베이스의 수지 수조에 장입된다. DLP의 경우에, 3D 물체는 순차적인 복셀 평면(voxel plane)을 액체(또는 가열된) 수지에 투사한 다음 고체 형태로 중합하여 생성된다. 중합된 재료의 연속적인 층은 치과 장치가 완전히 제작될 때까지 이러한 방식으로 추가된다. 그런 다음 치과 장치는, 세척되고 마무리되고 필요에 따라 완전히 경화된다.
위와 같은 기술이 다양한 분야에서 광범위하게 사용됨에도 불구하고, 3차원 전자기기에 대한 적층 제작 기술의 적용은 아직 초기 단계에 있다. 현재의 저온 경화 전도성 잉크 기반 기술의 낮은 신뢰성과 낮은 성능으로 인해 대규모 채택이 제한되었다. 결과적으로, 전통적인 인쇄 회로 기판(printed circuit board; PCB) 기술이 전자 산업을 계속 지배하고 있다.
적층 제작(AM) 공정(ASTM 2792-12a에 설명되고 정의된 공정 포함)을 사용하여 3D 구조의 전자기기를 생성하려는 지금까지의 노력은 직접 프린팅(DP) 또는 부품 사이의 전기 상호 연결을 제공하는 다른 공정에 분배되는 전도성 잉크의 사용에 집중되었다. 미국 특허 제 7,658,603호 및 제 8,252,223호는 유체 분배 기술을 SLA 및 기타 AM 공정과 통합하여 3D 회로를 생성하는 방법을 상세히 설명한다. 이들 저온 경화 잉크는 전도성과 내구성 모두에서 약점을 가져서, AM-제작된 3D 구조의 전자기기를 기계적 충격, 진동, 대전류 또는 전력 밀도, 극한 온도, 또는 신뢰성 요건이 높은 용례에 영향을 받지 않는 간단한 장치로 제한된다.
AM 제조 부품 및 사출 성형 제조 부품의 기계적 특성에도 차이가 있으며, 이러한 차이는 단지 인장 특성을 넘어서 충격, 굴곡, 압축, 크리프 및 피로 특성까지로 확장하여 AM 제조 부품의 적용을 프로토타입으로 총체적으로 제한한다.
위에서 언급한 재료 관련 문제의 대부분을 극복하는 3D 프린팅에 대한 새로운 접근방식은 레이저 직접 쓰기(LDW) 기술을 사용하는 것이다. 이러한 기술에서, 레이저 빔은 제어된 재료 절삭 또는 증착에 의해 공간적으로 분해된 3차원 구조로 패턴화된 표면을 생성하는데 사용된다. 레이저 유도 정방향 전사(laser-induced forward transfer; LIFT)는 표면에 미세 패턴을 증착하는데 적용될 수 있는 LDW 기술이다. LIFT에서, 레이저 광자는 도너 필름(donor film)에서 억셉터 기판(acceptor substrate) 쪽으로 소량의 재료를 발사하는 구동력을 제공한다. 전형적으로, 레이저 빔은 비-흡수성 캐리어 기판에 코팅되는 도너 필름의 내부 측과 상호 작용한다. 즉, 입사된 레이저 빔은 광자가 필름의 내부 표면에 의해 흡수되기 전에 투명 캐리어 기판을 통해 전파된다. 특정 에너지 임계값 초과에서, 재료는 도너 필름으로부터 기판 표면 쪽으로 방출된다. LIFT 기반 프린팅 시스템은 예를 들어, U.S. PGPUB 2005/0212888, U.S. PGPUB 2009/0074987 및 WO 2016/020817 A1호에 설명되어 있다.
본 발명자는 구조물이 층별로 생성되는 AM 기술이 소비자, 생물의학, 항공우주 및 방위 산업을 위한 고부가 가치의 다기능 제품에 적합한 제작 공정을 제공한다는 것을 인식하였다. 이를 위해서, 본 발명의 일 실시예는 3차원 전자 장치의 제작방법을 제공한다. 상기 방법은 하나 이상의 커넥터 및 하나 이상의 전자 부품을 그 위에 갖는 인쇄 회로 기판(PCB)에 레이저 유도 정방향 전사(LIFT) 공정에 의해 액체 지지 재료를 적용하는 단계를 포함한다. PCB는 바람직하게 작업 영역의 스테이지에 위치된다. 어떤 경우에, PCB(예를 들어, 그 위에 프린팅된 그의 커넥터, 예를 들어 회로 기판 트레이스(trace) 및 패드와 함께)는 스테이지에 배치될 수 있고 PCB가 그렇게 위치된 후에 전자 부품이 PCB에 배치될 수 있다. 일단 적용되면, 액체 지지 재료는 냉각 및/또는 자외선(UV) 방사선에 노출에 의해 고체(또는 적어도 반-고체) 형태로 경화된다. 그 후, 전도성 재료의 층이 LIFT에 의해 고체(또는 반-고체) 지지 재료에 프린팅되어 하나 이상의 전자 부품을 PCB 상의 커넥터 각각의 커넥터에 전기 연결한다. 그 후, 전도성 재료의 층은 (예를 들어, 열에 의해)건조되고, 전도성 층의 금속 입자는 레이저 빔을 사용하여 소결될 수 있다.
다양한 실시예에서, 액체 지지 재료는 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 또는 아크릴화된 모노머(monomer) 또는 올리고머(oligomer)일 수 있다. 또한, 액체 지지 재료는 광개시제(photoinitiator)를, 예를 들어 액체 지지 재료의 0.1 내지 10 중량% 농도로 포함할 수 있다. 몇몇 경우에, 광개시제는 예를 들어, 액체 지지 재료의 0.05 내지 3 중량% 농도의 양이온성 광개시제일 수 있다.
다양한 실시예에서, 전도성 재료는 순수 금속, 금속 합금, 또는 내화성 금속일 수 있다. 전도성 재료는 필름에 금속 입자의 형태 또는 금속 페이스트(metal paste)의 형태로 존재할 수 있으며 전자 부품을 LIFT에 의해 PCB 기판의 커넥터에 전기 연결하도록 프린팅될 수 있다. 선택적으로, 소결 전에, 전도성 재료의 프린팅된 층은 UV 방사선을 사용하여 경화될 수 있다.
소결이 완료된 후, 하나 이상의 커넥터, 전도성 층, 및 하나 이상의 전자 부품을 포함하는 조립체의 적어도 일부분은 캡슐화제(encapsulant) 내에 캡슐화(encapsulating)될 수 있다.
본 발명의 이들 및 추가의 실시예는 아래에서 상세히 설명된다.
본 발명은 다음 첨부 도면의 도면들에 제한이 아닌 예로서 예시된다.
도 1a 내지 도 1d는 PCB와 그 위에 위치되는 전자 부품 사이의 종래의 전기 연결의 예를 예시한다.
도 2는 LIFT 공정에 의한 재료 액적의 증착 예를 예시한다.
도 3은 3D 전자 장치를 제작하기 위한 본 방법의 일 실시예에 따라서 PCB와 그 위에 위치된 하나 이상의 전자 부품 사이의 전기 연결이 프린팅될 도포된 지지 재료의 층에 대한 경화 공정의 예를 예시한다.
도 4a는 3D 전자 장치를 제작하기 위한 본 방법의 실시예에 따라서 PCB와 그 위에 위치된 하나 이상의 전자 부품 사이의 전기 연결을 위한 지지 층을 형성하는 예를 예시한다.
도 4b 및 도 4c는 3D 전자 장치를 제작하기 위한 본 방법의 실시예에 따라서 PCB와 그 위에 위치된 하나 이상의 전자 부품 사이의 전기 연결을 위한 완성된 지지 구조물의 측면도(도 4b) 및 평면도(도 4c)를 제공한다.
도 5는 3D 전자 장치를 제작하기 위한 본 방법의 실시예에 따라서 하나 이상의 전자 부품의 커넥터를 PCB 상의 커넥터의 각각의 커넥터에 전기 연결하기 위해 고체(또는 적어도 반-고체) 지지 재료 구조물 위에 전도성 재료의 프린팅, 건조 및 소결을 예시한다.
도 6a 및 도 6b는 3D 전자 장치를 제작하기 위한 본 방법의 실시예에 따라서 하나 이상의 전자 부품의 커넥터를 PCB 상의 커넥터의 각각의 커넥터에 전기 연결하는 전도성 재료의 완성된 층의 측면도(도 6a) 및 평면도(도 6b)를 예시한다.
도 6c 및 도 6d는 3D 전자 장치를 제작하기 위한 본 방법의 실시예에 따라서 하나 이상의 전자 부품의 커넥터를 PCB 상의 커넥터의 각각의 커넥터에 전기 연결하기 위한 완료된 다단계 공정의 측면도(도 6c) 및 평면도(도 6d)를 예시한다.
도 7a 및 도 7b는 3D 전자 장치를 제작하기 위한 본 방법의 실시예에 따라서 완료된 캡슐화 공정의 측면도(도 7a) 및 평면도(도 7b)를 예시한다.
본 발명은 3차원(3D) 전자 장치를 제작하기 위한 접근방법을 제공한다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 하나 이상의 층을 프린팅하기 위해서 LIFT 공정이 사용된다. LIFT는 예를 들어, 원용에 의해 본 명세서에 포함된 U.S. PGPUB 2017/0189995호에 설명된다. 위에서 언급된 바와 같이, LIFT는 레이저 광자가 도너 필름으로부터 억셉터 기판 쪽으로 소량의 재료를 발사하는 구동력을 제공하는 LDW의 형태이다. LIFT 공정을 사용하여, 액체 지지 재료는 하나 이상의 커넥터와 그 위의 하나 이상의 전자 부품을 가지는 PCB에 적용된다. PCB는 작업 영역의 스테이지에 위치될 수 있다. 몇몇 경우에, PCB(예를 들어, 커넥터, 예를 들어 그 위에 프린팅된 회로 기판 트레이스 및 패드를 가짐)는 스테이지에 배치될 수 있으며, 예를 들어 종래의 픽 앤 플레이스(pick and place) 장치를 사용하여 PCB가 그렇게 위치된 후 전자 부품이 PCB에 배치될 수 있다. 일단 적용되면, 액체 지지 재료는 냉각 및/또는 자외선(UV) 방사선 노출에 의해 고체(또는 적어도 반-고체) 형태로 경화된다. 그 후, 전도성 재료의 층이 LIFT에 의해 고체(또는 반-고체) 지지 재료에 프린팅되어 하나 이상의 전자 부품을 PCB의 커넥터의 각각의 커넥터에 전기 연결한다. 이어서, 전도성 재료의 층은 (예를 들어, 가열에 의해)건조되고, 전도성 층의 금속 입자는 레이저 빔을 사용하여 소결될 수 있다.
LIFT 공정은 수용 기판이 균일한 평면일 필요가 없기 때문에 지지 재료의 적용에 매우 적합하다. 예시를 참조하여 아래에서 논의되는 바와 같이, 지지 재료는 PCB 커넥터 및 전자 부품 위에 적용될 때 계단형 단면용일 것이다. UV 방사선 및/또는 열에 대한 노출에 의해 지지 재료를 경화시키면 전도성 재료의 후속 프린팅을 위한 고체(또는 적어도 반-고체) 기초(foundation)를 생성한다. 전도성 재료의 층은 지지 재료 위에 프린팅된 다음, 예를 들어 적외선(IR) 램프 또는 유사한 배열을 사용하여 가열함으로써 건조된다. 선택적으로, 레이저 빔은 일단 프린팅되면 전도성 층 내부의 금속 입자를 소결하는데 사용될 수 있다.
지지 재료의 프린팅이 중간 단계이기 때문에, 지지 층의 형성에 오랜 시간이 걸리지 않는 것이 바람직하다. 따라서 지지 층을 형성하는 재료는 경화하는데 짧은 시간(UV 조사, 가열 또는 둘 모두에 의해)이 걸리고 경화 공정 동안 많이 수축되지 않아야 한다(전혀 수축되지 않아야 한다). 경화에 과도한 시간이 걸리는 재료는 공정의 전체 속도를 방해하고 경화 중 수축(적어도 약간 이상)하는 재료는 그 위에 프린팅된 전기 전도성 층에 기계적 응력을 가하여, 해당 층이 불연속이 되어 갭 또는 전기 개방 회로를 가로질러 스파크를 발생할 것이다.
지지 층으로서 사용하는 바람직한 하나의 재료는 에폭시 아크릴레이트이다. 에폭시 아크릴레이트는 글리시딜 에테르 또는 시클로헥센 옥사이드인 에폭시드를 아크릴산과 반응시켜 히드록시아크릴레이트를 준비하는 화합물이다. 예로서, 방향족, 산업적으로 널리 퍼진 BPA-DGE 또는 에폭시페놀 노볼락(epoxyphenol novolak)은 대응하는 히드록시아크릴레이트와 반응한다. 이들은 (예를 들어, Rahn, BASF, Sartomer 등으로부터)상업적으로 이용 가능하다. 이들 제품의 공통점은 희석되지 않은 상태에서의 약 500 내지 50000 Pas의 점도이다. 취급 및 가공 상의 이유로, 이들은 일반적으로 HDDA, TMPTA, TPGDA 및 당업계에 공지된 기타 모노머와 같은 저점도(5 내지 50 mPas, 25℃) 아크릴 모노머로 희석된다. 그러한 제품의 방사선 유도 자유 라디칼 경화는 본 발명의 관점에서 양호한 기계적 특성을 갖는 필름을 제조한다.
방사선 경화성 조성물은 일반적으로 광개시제를 포함한다. 광개시제 함량은 각각의 경우에 에폭시 아크릴레이트의 총량을 기준으로 바람직하게 0.1 내지 10 중량%이다. 적합한 광개시제는 당업계에 공지되고 또한 상업적으로 이용 가능하다. 예를 들어, Lambson™에 의해 SpeedCure™라는 이름으로 상업적으로 이용 가능한 제품이 사용될 수 있다. 옥시란 화합물을 포함한 임의의 하이브리드 시스템 조성물의 경우에, 마찬가지로 당업계에 공지된 광양이온 중합을 위한 개시제가 추가로 사용된다. 양이온 중합을 위한 광개시제는 UV 방사선에 노출될 때 강한 브론스테드 산(Bronsted acid)을 생성하여 에폭사이드 기의 중합을 개시한다. 조성물은 일반적으로 에폭시 수지 성분을 기준으로 0.05 내지 3 중량%의 양으로 양이온성 광개시제(또한 Lambson으로부터 동일한 상표명으로 이용 가능함)를 함유한다. 광개시제 이외에, 적합한 증감제가 유효량으로 사용될 수 있다. 조성물은 유리하게 UV 방사선으로 경화된다.
지지 층으로 사용하는데 바람직한 재료가 에폭시 아크릴레이트이지만, 이들이 매우 빠르게 반응하는 경향이 있기 때문에, 우레탄 아크릴레이트와 같은 다른 아크릴레이트에 대한 최근의 진보는 매우 낮은 수축률로 빠르게 반응(경화)하는 화합물을 제조하고 있다. 예를 들어, RahnTM의 Gemoner 4215뿐만 아니라 기타 아크릴화 모노머 및 올리고머는 빠른 경화 시간과 낮은 수축률을 모두 제공한다.
전기 부품의 커넥터와 PCB의 커넥터 사이의 전기적 연결에 사용되는 활성 또는 전도성 재료는 일반적으로 하나 이상의 금속을 포함한다. 아래에서 설명되는 바와 같이, PCB의 커넥터와 전기 부품의 커넥터 사이의 지지 재료 위에 금속 층이 적용된다. 고려되는 금속은 순수 금속, 금속 합금 및 내화 금속을 포함한다. 활성 재료는 고체 상태, 예를 들어 전도성 층을 생성하도록 LIFT 공정에서 사용될 수 있는 플라스틱 필름에 증착된 작은 금속 입자, 또는 도너 필름에 운반된 페이스트 형태로 LIFT를 사용하여 적용(프린팅)될 수 있다. LIFT 공정에 사용하는데 적절한 금속 페이스트는 업계에 주지되어 있으며, 예를 들어 원용에 의해 본 명세서에 포함되는 WO 2014/113937 A1호, 미국 특허 제 6,537,359 B1호 및 제 7,198,736 B2호, 및 U.S. PGPUB 2013/0224474호에 설명되어 있다.
이제 도 1a 내지 도 1d를 참조하면, PCB(10)와 그 위에 위치된 전자 부품(예를 들어, 집적 회로 또는 "칩")(12) 사이의 종래의 전기 연결이 예시된다. 전기 연결(16)은 PCB(10)의 각각의 전기 커넥터(예를 들어, 접촉 패드)(14)와 전자 부품(12) 사이에 이루어지며, 전형적으로 얇은 와이어의 형태이다. 도 1a는 이러한 배열의 측면도를 나타내고, 도 1b는 그의 평면도를 도시한다. 도 1c 및 도 1d는 그러한 연결의 실제 예를 도시하는 사진 이미지이다.
이제 도 4a를 참조하면, 3D 전자 장치를 제작하기 위한 본 방법의 실시예가 설명될 것이다. 하나 이상의 전자 부품(12)이 그 위에 위치되는 PCB(10)(도면 (i))는 작업 영역의 스테이지(도시되지 않음, 예를 들어 도 2 참조)에 배치될 수 있다. 몇몇 경우에, PCB(10)는 스테이지에 배치될 수 있고 전자 부품(12)은 PCB가 그렇게 위치된 후에 PCB(10)에 배치될 수 있다. PCB(10) 및 전자 부품(12)은 각각 그 위에 프린팅되거나 부착된 그들 자신의 각각의 커넥터(14), 예를 들어 회로 기판 트레이스 및 패드를 가진다. 일반적으로 이들 커넥터는 각각의 PCB(10) 및 전자 부품(12)의 주변 근처에 위치되지만, 이들은 반드시 그렇게 위치될 필요는 없다. 또한, 커넥터가 PCB(10) 및 전자 부품(12)의 표면으로부터 돌출된 것으로 도시되지만, 실제로 이들은 이들 표면과 거의 같은 높이로 프린팅될 수 있다(예를 들어, 도 1c 참조). 또한, 전자 부품(12)은 캐리어, 소켓, 또는 다른 장착 패키지에 위치될 수 있고 커넥터(14)는 전자 부품 자체가 아니라 그 패키지에 위치된다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 전자 부품이라는 용어는 부품 자체뿐만 아니라 임의의 장착 패키지를 포함하는 것으로 의도된다.
LIFT 공정(도면(ii))을 사용하여, 액체 지지 재료(18)는 PCB의 커넥터와 전자 부품의 커넥터 사이의 후속 전자 연결이 있는 영역에서 PCB(10)에 적용된다. 도시된 바와 같이, 이는 종종 전자 부품(12)의 에지와 PCB(10)의 커넥터(14) 사이의 갭 내에 있을 것이다. 지지 재료(18)는 후속 전자 연결을 완전히 지지하는데 충분한 양으로 도포되어야 한다. 도면(ii) 내지 도면(vii)에 도시된 바와 같이, 이는 액체 지지 재료의 여러 층(18, 22, 26)(도면(ii), 도면 (iv) 및 도면 (vi))을 다른 것 위에 하나씩 각각의 층의 적용 후에 경화 단계(도면(iii), 도면(v) 및 도면(vii))에 의해서 적용하는 것을 의미할 수 있다. UV 조명 및 선택적으로 열(예를 들어, IR 램프, 히터 또는 유사한 장치로부터)을 사용하여 수행될 수 있는 경화는 고화된(또는 적어도 부분적으로 고화된)지지 층(20, 24, 28)을 형성한다. 지지 재료의 층(22, 24, 28)으로 만들어진 완성된 고체 지지 구조물은 전자 부품의 커넥터와 PCB의 커넥터 사이의 전기 연결을 위한 완전 지지된 경로를 제공할 것이다.
도 2는 액체 지지 재료를 적용하는데 사용될 수 있는 LIFT 공정의 예를 도시한다. 동일한 공정이 전자 부품의 커넥터와 PCB의 커넥터 사이의 전기 연결을 프린팅하는데 사용될 수 있으므로, 일반적인 프린팅된 재료(30)가 참조될 것이다. 프린팅된 재료(30)는 적용 가능한 경우 전기 연결을 형성하는데 사용되는 지지 재료 또는 금속 또는 기타 물질일 수 있음을 이해해야 한다.
LIFT 공정은 프린팅된 재료(30)의 액적(40)을 생성하고 방출하며, 프린팅된 재료는 투명 기판(32)의 (입사 레이저 빔(36)의 관점에서)뒷면에 (예를 들어, 얇은 포일 또는 필름 형태로)운반된다. 함께, 프린팅된 재료(30) 및 투명 기판(32)의 포일/필름(30)은 도너(donor) 기판(50)을 형성한다. 액적을 형성하기 위해서, 레이저 빔(36)은 광학 스캐너 배열(38)에 의해 예를 들어, 래스터 스캔 또는 다른 패턴으로 도너 기판(50) 위에 스캔되고 그것이 운반되는 투명 기판(32)을 통해 프린팅된 재료의 포일/필름(30)의 작은 영역에 초점이 맞춰진다. 레이저는 바람직하게, 억셉터 기판(예를 들어, PCB(10)) 상의 작은 영역을 커버하기 위해서 (예를 들어, 광학 스캐너 조립체(38)의 미러, 프리즘 및/또는 기타 광학 요소를 사용하여)레이저 빔(36)의 편향을 전형적으로 포함하도록 이러한 맥락에서 펄스 방식 및 스캐닝으로 작동되며, 더 큰 궤적을 커버하기 위해서 광학 조립체(38)에 대해 2차원 또는 3차원으로 또는 역으로 PCB를 이동할 수 있는 예를 들어, 스테이지(34)를 통한 도너 및/또는 억셉터 기판의 병진운동을 또한 포함할 수 있다.
스캐닝 동안, 프린팅된 재료(30)의 포일/필름 상의 레이저 빔(36)의 펄스는 프린팅된 재료(30)의 액적(40)이 분사되게 하는 국부적 가열을 초래한다. 액적(40)의 크기는 일반적으로 프린팅된 재료(30)의 포일/필름에 입사하는 레이저 빔(36)의 단면에 비례한다. 이렇게 방출된 액적(40)은 갭(42)(전형적으로 수 미크론 내지 수 밀리미터 정도)을 가로질러 이동하고 PCB(10)와 같은 수용 기판에서 합체된다. 프린팅된 재료(30)의 액적의 집합은 원하는 높이로 수용기 기판(PCB(10)) 상의 미리 정의된 궤적을 채운다.
도 3은 지지 재료의 층(18, 22, 26)에 대한 경화 공정의 예를 예시한다. LIFT 공정에 사용되는 동일한 작업 영역 또는 다른 작업 영역에서, 지지 재료의 층이 UV 조명 시스템 소스(44)로부터의 UV 방사선(46)에 노출된다. UV 조명 시스템은 지지 재료(18, 22, 26)에 포함된 광개시제가 민감한 하나 이상의 파장에서 방사선을 방출하는 복수의 UV 방출기, 예를 들어 UV 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다. UV 방사선에 노출될 때, 이들 광개시제는 지지 재료의 모노머 및/또는 올리고머와 반응하여 그 안의 중합체 사슬 성장을 개시하여 고화를 유도하는 종을 생성한다.
지지 층 형성에 대한 논의로 돌아가서, 지지 재료의 층(20, 24, 28)으로 구성된 고체 지지 구조물이 원하는 높이 및 위치에 존재하면(도 4a 도면(vii)), 결과적인 지지 구조물(52)은 도 4b 및 도 4c에 도시된 것과 유사할 것이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 지지 구조물(52)은 전자 부품의 커넥터와 PCB의 커넥터 사이의 전기 연결이 프린팅될 수 있는 측면 프로파일(도 4b 참조)의 계단과 유사한 완전 지지된 경로를 형성한다.
이제 도 5를 참조하면, 액체 지지 재료가 고체(또는 적어도 반-고체) 형태로 경화되면, 전도성 재료의 층(54)은 LIFT에 의해 고체(또는 반-고체) 지지 재료에 프린팅되어(도면 (i)), 하나 이상의 전자 부품(12)의 커넥터를 PCB(10) 상의 커넥터 각각에 전기 연결한다. 위에 나타낸 바와 같이, 지지 재료 층에 사용된 동일한 LIFT 공정은 전도성 재료의 층(54)을 프린팅하는데 사용될 수 있다. 이후에, 전도성 재료의 층이 (예를 들어, 가열에 의해)건조되어(도면 (ii)) 전도성 재료의 건조된 층(56)을 형성하고, 전도성 층의 금속 입자가 레이저 빔을 사용하여 소결되어(도면 (iii)) 최종 전도성 층(58)을 형성한다. 이는 매우 높은 전도성 연결을 초래한다. 도 6a 및 도 6b는 전도성 재료(58)의 완성된 층을 예시한다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 전도성 재료의 층은 지지 구조물(52) 전체에 걸쳐 프린팅될 필요가 없고, 대신에 PCB(10)의 각각의 커넥터(14)와 전기 부품(12) 사이에 전도성 와이어로서만 존재할 필요가 있다.
도 6c 및 도 6d에 도시된 바와 같이, 동일한 절차가 여러 번 사용되어 다중 와이어를 갖는 매우 복잡한 구조물을 생성할 수 있다. 예를 들어, 지지 구조물을 생성한 후 그 위에 전도성 재료의 층을 프린팅하기 위한 전술한 공정은 전기 부품(들)(12)과 PCB(10)의 추가의 각각의 커넥터(14')를 전기 연결하기 위해 다단계 절차에 적용될 수 있다. 예시된 예에서, 전기 부품(들)(12) 및 PCB(10)의 제 2 커넥터(14') 세트는 전도성 층(58)의 상부 위에 적용된 제 2 지지 구조물(60) 위에 프린팅된 제 2 전기 전도체(62) 세트에 의해 전기 연결된다. 제 2 지지 구조물(60)은 위에서 논의된 지지 구조물(52)과 (예를 들어, LIFT를 사용하여 동일한 방식으로 적용되어 지지 재료의 하나 이상의 층을 생성할 수 있으며, 전도성 요소(62)는 제 2 지지 구조물(60) 상의 전도성 요소(58)와 동일한 방식으로 프린팅될 수 있다. 제 2 지지 구조물 및 제 2 전도성 요소는 전체 전기 부품(12) 또는 그의 일부분에 대해 필요에 따라 형성될 수 있다. 물론, 전기 부품(들)(12)과 PCB(10) 사이의 전기 연결을 완료하기 위해서 추가의 지지 구조물 및 전도성 요소가 필요에 따라 전술한 방식으로 형성될 수 있다.
최종 전자 구조물을 보호하기 위해서, 도 7a(측면도) 및 도 7b(평면도)에 도시된 바와 같이 상부 코팅 또는 캡슐화 층이 구조물 위에 적용될 수 있다. 다시, 전술한 바와 같은 LIFT 공정은 캡슐화제(64)의 상부 코팅을 또한 프린팅하는데 사용될 수 있지만, 또한 다른 공지된 산업 재료 및 공정이 사용될 수 있다. 상부 코팅(64)을 위한 재료의 예는 원용에 의해 본 명세서에 포함되는 미국 특허 제 5,436,083 A호에 설명되며, 코팅을 위한 대안적인 산업 공정은 원용에 의해 본 명세서에 포함되는 WO 2015/192146 A1호, JP H01 221466 A호, 및 US PGPUB 2013/0176700 A1호에 설명된다.
이와 같이, 3차원 전자 장치의 제작방법이 설명되었다. 다양한 실시예에서, 3차원(3D) 전자 장치의 제작 방법은 하나 이상의 커넥터 및 하나 이상의 전자 부품을 그 위에 갖는, 작업 영역의 스테이지에 있는 인쇄 회로 기판(PCB)에 레이저 유도 정방향 전사(LIFT) 공정에 의해 액체 지지 재료를 적용하는 단계; 냉각 및/또는 자외선(UV) 방사선에 대한 노출에 의해 액체 지지 재료를 고체 형태로 경화시키는 단계; 하나 이상의 전자 부품을 PCB 상의 커넥터의 각각의 커넥터에 전기 연결하기 위해서 전도성 재료의 층을 LIFT에 의해 고체 지지 재료에 프린팅하고, 이후에 열에 의해 전도성 재료의 층을 건조시키는 단계; 및 레이저 빔을 사용하여 전도성 층의 금속 입자를 소결하는 단계를 포함한다. 상기 방법에서, 액체 지지 재료는 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 또는 아크릴화된 모노머 또는 올리고머일 수 있고 액체 지지 재료는 광개시제를, 예를 들어 액체 지지 재료의 0.1 내지 10 중량% 농도로 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 광개시제는 예를 들어, 액체 지지 재료의 0.05 내지 3 중량% 농도의 양이온성 광개시제일 수 있다. 임의의 상기 실시예에서, 전도성 재료는 순수 금속, 금속 합금, 또는 내화성 금속일 수 있고, 필름 상의 금속 입자 형태 또는 금속 페이스트 형태로 존재하는 LIFT에 의해 프린팅될 수 있다. 임의의 상기 실시예에서, 소결 전에 전도성 재료의 프린팅된 층은 UV 방사선을 사용하여 경화될 수 있다. 상기 실시예들 중 어느 하나에서, 하나 이상의 커넥터, 전도성 층, 및 하나 이상의 전자 부품은 캡슐화제 내에 캡슐화될 수 있다.

Claims (11)

  1. 3차원(3D) 전자 장치의 제작 방법으로서,
    하나 이상의 커넥터 및 하나 이상의 전자 부품을 그 위에 갖는, 작업 영역의 스테이지에 있는 인쇄 회로 기판(printed circuit board; PCB)에 레이저 유도 정방향 전사(laser-induced forward transfer; LIFT) 공정에 의해 액체 지지 재료를 적용하는 단계;
    냉각 및/또는 자외선(UV) 방사선에 대한 노출에 의해 액체 지지 재료를 고체 형태로 경화시키는 단계;
    하나 이상의 전자 부품을 PCB 상의 커넥터의 각각의 커넥터에 전기 연결하기 위해서 전도성 재료의 층을 LIFT에 의해 고체 지지 재료에 프린팅(printing)하고, 후속적으로 열에 의해 전도성 재료의 층을 건조시키는 단계; 및
    레이저 빔을 사용하여 전도성 층의 금속 입자를 소결(sintering)하는 단계를 포함하는,
    3차원(3D) 전자 장치의 제작 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 지지 재료는 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 또는 아크릴화된 모노머(monomer) 또는 올리고머(oligomer)인,
    3차원(3D) 전자 장치의 제작 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 액체 지지 재료는 광개시제(photoinitiator)를 포함하는,
    3차원(3D) 전자 장치의 제작 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광개시제는 액체 지지 재료의 0.1 내지 10 중량%의 농도로 존재하는,
    3차원(3D) 전자 장치의 제작 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 광개시제는 양이온성 광개시제인,
    3차원(3D) 전자 장치의 제작 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 양이온성 광개시제는 액체 지지 재료의 0.05 내지 3 중량%의 농도로 존재하는,
    3차원(3D) 전자 장치의 제작 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 전도성 재료는 순수 금속, 금속 합금 또는 내화성 금속인,
    3차원(3D) 전자 장치의 제작 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    LIFT에 의해 프린팅된 상기 전도성 재료는 필름 상의 금속 입자 형태로 존재하는,
    3차원(3D) 전자 장치의 제작 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    LIFT에 의해 프린팅된 상기 전도성 재료는 금속 페이스트(paste) 형태로 존재하는,
    3차원(3D) 전자 장치의 제작 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    소결하는 단계 이전에, UV 방사선을 사용하여 전도성 재료의 프린팅된 층을 경화시키는 단계인,
    3차원(3D) 전자 장치의 제작 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    캡슐화제(encapsulant) 내에 하나 이상의 커넥터, 전도성 층, 및 하나 이상의 전자 부품을 캡슐화(encapsulating)하는 단계를 더 포함하는,
    3차원(3D) 전자 장치의 제작 방법.
KR1020217033989A 2019-05-01 2020-04-22 3d 프린팅을 사용하여 칩을 상부 커넥터에 전기 연결하는 방법 KR20220004975A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962841349P 2019-05-01 2019-05-01
US62/841,349 2019-05-01
PCT/IB2020/053827 WO2020222090A1 (en) 2019-05-01 2020-04-22 Method to electrically connect chip with top connectors using 3d printing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220004975A true KR20220004975A (ko) 2022-01-12

Family

ID=70617163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217033989A KR20220004975A (ko) 2019-05-01 2020-04-22 3d 프린팅을 사용하여 칩을 상부 커넥터에 전기 연결하는 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US12046575B2 (ko)
EP (1) EP3939394A1 (ko)
JP (1) JP7536787B2 (ko)
KR (1) KR20220004975A (ko)
CN (1) CN113906834B (ko)
WO (1) WO2020222090A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11446750B2 (en) 2020-02-03 2022-09-20 Io Tech Group Ltd. Systems for printing solder paste and other viscous materials at high resolution
US11622451B2 (en) 2020-02-26 2023-04-04 Io Tech Group Ltd. Systems and methods for solder paste printing on components
US11497124B2 (en) 2020-06-09 2022-11-08 Io Tech Group Ltd. Methods for printing conformal materials on component edges at high resolution
US11691332B2 (en) 2020-08-05 2023-07-04 Io Tech Group Ltd. Systems and methods for 3D printing with vacuum assisted laser printing machine
WO2022172200A1 (en) * 2021-02-11 2022-08-18 Io Tech Group Ltd. Pcb production by laser systems
US11877398B2 (en) 2021-02-11 2024-01-16 Io Tech Group Ltd. PCB production by laser systems
US20230240022A1 (en) * 2022-01-27 2023-07-27 Io Tech Group Ltd. Hybrid process for pcb production by lad system
US12089343B2 (en) * 2022-09-01 2024-09-10 Reophotonics, Ltd. Methods for printing a conductive pillar with high precision

Family Cites Families (114)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5236637A (en) 1984-08-08 1993-08-17 3D Systems, Inc. Method of and apparatus for production of three dimensional objects by stereolithography
US5155324A (en) 1986-10-17 1992-10-13 Deckard Carl R Method for selective laser sintering with layerwise cross-scanning
JPH01221466A (ja) 1988-03-01 1989-09-04 Toa Nenryo Kogyo Kk コーティング用組成物及びコーティング方法
US5637175A (en) 1988-10-05 1997-06-10 Helisys Corporation Apparatus for forming an integral object from laminations
US5352310A (en) 1989-02-17 1994-10-04 Natter Marc D Actinic activation shaping system and method
US5174843A (en) 1989-02-17 1992-12-29 Honatech, Inc. Matrix support article shaping system and method
US5204055A (en) 1989-12-08 1993-04-20 Massachusetts Institute Of Technology Three-dimensional printing techniques
US5200285A (en) 1990-03-20 1993-04-06 Delphax Systems, Inc. System and method for forming multiply toned images
US5192559A (en) 1990-09-27 1993-03-09 3D Systems, Inc. Apparatus for building three-dimensional objects with sheets
US5506607A (en) 1991-01-25 1996-04-09 Sanders Prototypes Inc. 3-D model maker
US5740051A (en) 1991-01-25 1998-04-14 Sanders Prototypes, Inc. 3-D model making
US6122036A (en) 1993-10-21 2000-09-19 Nikon Corporation Projection exposure apparatus and method
US6056843A (en) 1993-12-29 2000-05-02 Kira Corporation Sheet lamination modeling method and sheet lamination modeling apparatus
US6206672B1 (en) 1994-03-31 2001-03-27 Edward P. Grenda Apparatus of fabricating 3 dimensional objects by means of electrophotography, ionography or a similar process
US5436083A (en) 1994-04-01 1995-07-25 Dow Corning Corporation Protective electronic coatings using filled polysilazanes
US5593531A (en) 1994-11-09 1997-01-14 Texas Instruments Incorporated System, method and process for fabrication of 3-dimensional objects by a static electrostatic imaging and lamination device
US5837960A (en) 1995-08-14 1998-11-17 The Regents Of The University Of California Laser production of articles from powders
NL1008460C2 (nl) 1998-03-03 1999-09-06 Acheson Colloiden B V Geleidende inkt of verf.
US6805918B2 (en) 1999-01-27 2004-10-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Laser forward transfer of rheological systems
EP1268148A2 (en) 2000-03-30 2003-01-02 Algeri, Maris Object decoration
US20040101619A1 (en) 2000-03-30 2004-05-27 Carlo Camorani Object decoration
JP4744689B2 (ja) 2000-12-11 2011-08-10 パナソニック株式会社 粘性流体転写装置及び電子部品実装装置
ATE339712T1 (de) 2000-12-22 2006-10-15 Eastman Kodak Co Digitale druck- oder kopiermaschine
DE10119817A1 (de) 2001-04-23 2002-10-24 Envision Technologies Gmbh Vorrichtung und Verfahren für die zerstörungsfreie Trennung ausgehärteter Materialschichten von einer planen Bauebene
JP3490987B2 (ja) * 2001-07-19 2004-01-26 沖電気工業株式会社 半導体パッケージおよびその製造方法
JP3714243B2 (ja) 2001-12-11 2005-11-09 セイコーエプソン株式会社 半導体装置、電気光学装置、および電子機器
DE10210146A1 (de) 2002-03-07 2003-09-25 Aurentum Innovationstechnologi Qualitätsdruckverfahren und Druckmaschine sowie Drucksbustanz hierfür
SE0202247D0 (sv) 2002-07-18 2002-07-18 Mydata Automation Ab Jetting device and method at a jetting device
ITUD20020238A1 (it) 2002-11-11 2004-05-12 New System Srl Metodo per la stesura controllata a getto d'inchiostro di polimeri per isolamento e/o protezione di circuiti stampati
US7030680B2 (en) * 2003-02-26 2006-04-18 Integrated Discrete Devices, Llc On chip power supply
US7285229B2 (en) 2003-11-07 2007-10-23 Mec Company, Ltd. Etchant and replenishment solution therefor, and etching method and method for producing wiring board using the same
JP3858902B2 (ja) 2004-03-03 2006-12-20 住友電気工業株式会社 導電性銀ペーストおよびその製造方法
US7864398B2 (en) * 2004-06-08 2011-01-04 Gentex Corporation Electro-optical element including metallic films and methods for applying the same
US7658603B2 (en) 2005-03-31 2010-02-09 Board Of Regents, The University Of Texas System Methods and systems for integrating fluid dispensing technology with stereolithography
US20090110843A1 (en) 2005-08-17 2009-04-30 Izhar Halahmi Thermosetting ink formulation for ink-jet applications
US20090163615A1 (en) 2005-08-31 2009-06-25 Izhar Halahmi Uv curable hybridcuring ink jet ink composition and solder mask using the same
US7528017B2 (en) * 2005-12-07 2009-05-05 Kovio, Inc. Method of manufacturing complementary diodes
US20070164089A1 (en) 2006-01-19 2007-07-19 Nordson Corporation Method of dispensing small amounts of liquid material
US8545975B2 (en) 2006-06-26 2013-10-01 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Articles comprising a polyimide solvent cast film having a low coefficient of thermal expansion and method of manufacture thereof
US7892474B2 (en) 2006-11-15 2011-02-22 Envisiontec Gmbh Continuous generative process for producing a three-dimensional object
WO2008086429A1 (en) 2007-01-09 2008-07-17 Nordson Corporation Closed-loop bubble elimination system and methods for applying a conformal coating material to a substrate
US7731887B2 (en) 2007-01-17 2010-06-08 3D Systems, Inc. Method for removing excess uncured build material in solid imaging
US7771183B2 (en) 2007-01-17 2010-08-10 3D Systems, Inc. Solid imaging system with removal of excess uncured build material
US8404160B2 (en) * 2007-05-18 2013-03-26 Applied Nanotech Holdings, Inc. Metallic ink
US8728589B2 (en) 2007-09-14 2014-05-20 Photon Dynamics, Inc. Laser decal transfer of electronic materials
US8056222B2 (en) * 2008-02-20 2011-11-15 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Laser-based technique for the transfer and embedding of electronic components and devices
EP2330875A1 (en) * 2009-07-15 2011-06-08 Stichting Dutch Polymer Institute Method for generating photonically treated printed structures on surfaces, apparatus, and use thereof
EP2319641B1 (en) 2009-10-30 2017-07-19 Ansaldo Energia IP UK Limited Method to apply multiple materials with selective laser melting on a 3D article
TWI436699B (zh) * 2010-07-12 2014-05-01 Princo Corp 多層導通孔疊構
EP2487215B1 (en) 2011-02-11 2013-07-24 Henkel AG & Co. KGaA Electrically conductive adhesives comprising at least one metal precursor
EP2697822B1 (en) * 2011-04-11 2020-12-30 NDSU Research Foundation Selective laser-assisted transfer of discrete components
US8488994B2 (en) 2011-09-23 2013-07-16 Stratasys, Inc. Electrophotography-based additive manufacturing system with transfer-medium service loops
CA2847351C (en) 2011-09-23 2017-02-21 Stratasys, Inc. Layer transfusion for additive manufacturing
US20130186558A1 (en) 2011-09-23 2013-07-25 Stratasys, Inc. Layer transfusion with heat capacitor belt for additive manufacturing
US8879957B2 (en) 2011-09-23 2014-11-04 Stratasys, Inc. Electrophotography-based additive manufacturing system with reciprocating operation
DE102011083627A1 (de) * 2011-09-28 2013-03-28 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Kontaktierung eines elektronischen Bauteils und Baugruppe mit einem elektronischen Bauteil auf einem Substrat
JP5693515B2 (ja) 2012-01-10 2015-04-01 エイチズィーオー・インコーポレーテッド 内部耐水性被覆を備える電子デバイス
US9636873B2 (en) 2012-05-03 2017-05-02 B9Creations, LLC Solid image apparatus with improved part separation from the image plate
US8740040B2 (en) 2012-07-31 2014-06-03 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Solder injection head
ITMO20120224A1 (it) 2012-09-20 2014-03-21 System Spa Macchina decoratrice a trasferimento utilizzante materiale in polvere o granuli
CN104853693B (zh) 2012-11-14 2018-06-26 邓特斯普里国际公司 用于生产牙科产品的三维制作材料体系
EP2948960B1 (en) 2013-01-23 2021-03-03 Henkel IP & Holding GmbH Flexible conductive ink
TWI655498B (zh) 2013-02-12 2019-04-01 美商Ｅｉｐｉ系統公司 用於３ｄ製造的方法與裝置
US9808822B2 (en) 2013-03-15 2017-11-07 Mycronic AB Methods and devices for jetting viscous medium on workpieces
JP6376831B2 (ja) 2013-06-20 2018-08-22 キヤノン株式会社 構造体の製造方法
US9099575B2 (en) * 2013-07-16 2015-08-04 Cree, Inc. Solid state lighting devices and fabrication methods including deposited light-affecting elements
US10537027B2 (en) 2013-08-02 2020-01-14 Orbotech Ltd. Method producing a conductive path on a substrate
CN105453716B (zh) 2013-08-07 2019-06-07 株式会社富士 电子元件安装机及转印确认方法
EP3030374B1 (en) 2013-08-09 2018-07-18 United Technologies Corporation Additive manufacturing method and apparatus for integrating multiple materials in a foil consolidation
US10629442B2 (en) * 2013-10-14 2020-04-21 Orbotech Ltd. Lift printing of multi-composition material structures
US9744730B2 (en) 2013-11-22 2017-08-29 Stratasys, Inc. Magnetic platen assembly for additive manufacturing system
JP6665386B2 (ja) * 2013-12-15 2020-03-13 オーボテック リミテッド プリント回路配線の修復
CN105830552B (zh) 2013-12-23 2019-01-18 株式会社富士 电子元件安装机
US10011071B2 (en) 2014-03-18 2018-07-03 Evolve Additive Solutions, Inc. Additive manufacturing using density feedback control
US10144175B2 (en) 2014-03-18 2018-12-04 Evolve Additive Solutions, Inc. Electrophotography-based additive manufacturing with solvent-assisted planarization
ES2467641B1 (es) 2014-03-27 2015-03-23 Thick Imaging, S. L. U. Máscara para impresión y operación digital, y procedimientos de operación e impresión en un sustrato a partir de esta máscara
US9919479B2 (en) 2014-04-01 2018-03-20 Stratasys, Inc. Registration and overlay error correction of electrophotographically formed elements in an additive manufacturing system
CN106414791A (zh) * 2014-05-27 2017-02-15 奥博泰克有限公司 藉由激光诱发正向转印以印刷三维结构
CN106664803B (zh) 2014-06-13 2019-12-17 Hzo股份有限公司 可以穿过其建立电连接的不渗透保护涂层以及包括不渗透保护涂层的电子设备
CN106575077A (zh) * 2014-08-07 2017-04-19 奥宝科技有限公司 Lift印刷系统
US10193004B2 (en) 2014-10-19 2019-01-29 Orbotech Ltd. LIFT printing of conductive traces onto a semiconductor substrate
KR102283654B1 (ko) 2014-11-14 2021-07-29 가부시키가이샤 니콘 조형 장치 및 조형 방법
JP6700745B2 (ja) 2014-11-28 2020-05-27 キヤノン株式会社 粉末、熱可塑性組成物、および立体物の製造方法
WO2016116921A1 (en) 2015-01-21 2016-07-28 Orbotech Ltd. Angled lift jetting
WO2016124708A1 (en) 2015-02-05 2016-08-11 Mycronic AB Continuous process for optimized laser induced forward transfer to create arbitrary patterns
WO2016198291A1 (en) 2015-06-09 2016-12-15 Politecnico Di Milano A device for direct additive manufacturing by means of extrusion of metal powders and ceramic materials on a parallel kinematic table
WO2017006306A1 (en) 2015-07-09 2017-01-12 Orbotech Ltd Control of lift ejection angle
US10144016B2 (en) 2015-10-30 2018-12-04 The Procter & Gamble Company Apparatus for non-contact printing of actives onto web materials and articles
EP3377290B1 (en) 2015-11-22 2023-08-02 Orbotech Ltd. Control of surface properties of printed three-dimensional structures
US10180649B2 (en) 2015-12-04 2019-01-15 Xerox Corporation Systems and methods for implementing electrophotographic layered manufacturing of three dimensional (3D) objects, parts and components using tri-level electrophotography
IL261102B2 (en) * 2016-02-24 2023-10-01 Magic Leap Inc Low profile connection for light emitter
WO2017160288A1 (en) * 2016-03-16 2017-09-21 Ncc Nano, Llc Method for depositing a functional material on a substrate
WO2017180314A1 (en) 2016-04-14 2017-10-19 Desktop Metal, Inc. Additive fabrication with support structures
US10369744B2 (en) 2016-04-14 2019-08-06 Xerox Corporation Electrostatic 3-D development apparatus using cold fusing
US10137634B2 (en) 2016-04-28 2018-11-27 Xerox Corporation Hybrid electrostatic 3-D printer using laser fusing
US10076869B2 (en) 2016-06-07 2018-09-18 Xerox Corporation Electrostatic 3-D printer using leveling material and mechanical planer
JP6680878B2 (ja) 2016-06-28 2020-04-15 株式会社Ｆｕｊｉ 回路形成方法
KR102400596B1 (ko) 2016-07-17 2022-05-20 아이오 테크 그룹 엘티디. 레이저 유도 재료 분배를 위한 키트 및 시스템
EP3282453B1 (en) * 2016-08-11 2023-07-12 Henkel AG & Co. KGaA Improved processing of polymer based inks and pastes
KR20180035127A (ko) * 2016-09-28 2018-04-05 오르보테크 엘티디. 고-점도 프린팅 방법 및 장치
FR3058260A1 (fr) * 2016-11-03 2018-05-04 Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas Procede de realisation d'une connexion electrique entre une puce electronique et une plaque de support et dispositif electronique
EP3333230A1 (en) * 2016-12-08 2018-06-13 Henkel AG & Co. KGaA A composition suitable for application with laser induced forward transfer (lift)
US10723072B1 (en) 2016-12-30 2020-07-28 Xactiv, Inc. Electrophotographic additive manufacturing process
US11472973B2 (en) 2017-01-18 2022-10-18 Sun Chemical Corporation UV-LED dielectric ink for printed electronics applications
US11024608B2 (en) * 2017-03-28 2021-06-01 X Display Company Technology Limited Structures and methods for electrical connection of micro-devices and substrates
TW201901887A (zh) 2017-05-24 2019-01-01 以色列商奧寶科技股份有限公司 於未事先圖樣化基板上電器互連電路元件
DE102017120750B4 (de) 2017-09-08 2022-07-28 Technische Universität Chemnitz Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mittels 3D-Multimaterialdruck
EP3468312B1 (en) 2017-10-06 2023-11-29 AT & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft Method of manufacturing a component carrier having a three dimensionally printed wiring structure
CN113369695B (zh) 2017-11-15 2024-01-23 格拉纳特研究有限公司 金属熔滴喷射系统
US11097465B2 (en) 2018-04-23 2021-08-24 Io Tech Group Ltd. Laser-based droplet array jetting of high viscous materials
US11446750B2 (en) 2020-02-03 2022-09-20 Io Tech Group Ltd. Systems for printing solder paste and other viscous materials at high resolution
US11622451B2 (en) 2020-02-26 2023-04-04 Io Tech Group Ltd. Systems and methods for solder paste printing on components
US11497124B2 (en) 2020-06-09 2022-11-08 Io Tech Group Ltd. Methods for printing conformal materials on component edges at high resolution
US11691332B2 (en) 2020-08-05 2023-07-04 Io Tech Group Ltd. Systems and methods for 3D printing with vacuum assisted laser printing machine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022531153A (ja) 2022-07-06
US20200350275A1 (en) 2020-11-05
EP3939394A1 (en) 2022-01-19
WO2020222090A1 (en) 2020-11-05
CN113906834A (zh) 2022-01-07
US12046575B2 (en) 2024-07-23
CN113906834B (zh) 2024-09-13
JP7536787B2 (ja) 2024-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113906834B (zh) 用以使用3d印刷电连接芯片与顶部连接器的方法
US10980131B2 (en) Chip embedded printed circuit boards and methods of fabrication
US7087523B2 (en) Method for producing a structure using nanoparticles
CN110637354B (zh) 于未事先图样化的基板上电器互连的电路元件
KR20180123131A (ko) 3d 잉크젯 프린팅을 사용하는, 차폐된 트랙 및/또는 컴포넌트를 가진 pcb 및 fpc의 제조
CN104854686A (zh) 用于接合裸芯片模片的方法
GB2352688A (en) Method of forming a masking or spacer pattern on a substrate using inkjet droplet deposition
CA2375365A1 (en) Method of forming a masking pattern on a surface
KR102496306B1 (ko) 개선된 열-기계적 복합 재료의 적층 제조
JP2022526373A (ja) 側部取付された構成部品を有する付加製造電子（ａｍｅ）回路
JPWO2020222090A5 (ko)
CN114208397B (zh) 用于增材制造smt安装插座的系统和方法
CA3146131C (en) Surface-complementary dielectric mask for additive manufactured electronics, methods of fabrication and uses thereof
JP2007250619A (ja) 導電性材料、この導電性材料を用いた電子部品実装構造体および配線基板ならびにそれらの製造方法
JP7543432B2 (ja) ３次元造形物の製造方法、及び製造装置
TWI853012B (zh) 具有側面安裝之組件之積層製造之電子（ame）電路及其積層製造方法
Schranzhofer Printed Electronics Going 3 D–An Overview on Structural Electronics
TW202137840A (zh) 具有側面安裝之組件之積層製造之電子（ame）電路及其積層製造方法