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公開番号2025071028
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-02
出願番号2024181893
出願日2024-10-17
発明の名称ビーム整形を用いたレーザアシスト堆積
出願人エーエスエムピーティー・エスエムティー・シンガポール・ピーティーイー・リミテッド
代理人個人,個人,個人
主分類B23K 26/342 20140101AFI20250424BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】LAD用途の処理能力を大幅に高めるための、SMTパッド堆積およびウエハバンピング用途のための、ビーム整形を用いたレーザアシスト堆積を提供すること。
【解決手段】レーザアシスト堆積は、レーザビームが堆積テープを照射する前に、レーザビームを整形することによって改善される。ビームが整形されて、整形されていないレーザビームスポットを用いて可能であるよりも、堆積テープのより広い領域を照射する。このより広い領域は、ワークピース上に形成される最小SMTパッドに対応することが好ましく、別のより大きいSMTパッドが、そのような堆積物を付加的に組み合わせることによって、形成され得る。本発明では、レーザエネルギーは、既知の整形されていないレーザビームスポットよりも、より広い照射領域の辺りにそれを分配することによって、より経済的に使用され得る。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
テープからワークピース上へ析出媒体を堆積させて、前記ワークピース上に特性を形成するためのレーザアシスト堆積装置であって、前記テープは、上主面および下主面を有し、前記下主面は、前記析出媒体でコーティングされており、前記レーザアシスト堆積装置は、
移動経路に沿って、前記レーザアシスト堆積装置の中を通して、前記テープを移動させるためのテープ前進機構と、
前記テープの前記上主面の方へ、その照明領域に、光路に沿ってレーザビームを方向付けるように動作可能なレーザ源と、
前記レーザビームが前記照明領域へ方向付けられた場合、その前記下主面上にかつ前記照明領域と一致して配置されている前記析出媒体が、前記下主面から前記ワークピース上へ放出され得るように、前記下主面に近接して前記ワークピースを支持するためのワークピース支持体と、
前記光路内に配置されて、前記照明領域に照射パターンを作り出すビーム整形器と、
を備える、レーザアシスト堆積装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記特性は、ＳＭＴパッドを含み、前記照射パターンは、ＳＭＴパッドに合致するサイズおよび形状を有する、請求項１に記載のレーザアシスト堆積装置。
【請求項３】
前記レーザアシスト堆積装置は、前記ワークピース上に複数のＳＭＴパッドを形成するように動作可能であり、前記照射パターンは、前記複数のＳＭＴパッドのうちの最小ＳＭＴパッドに合致する、請求項２に記載のレーザアシスト堆積装置。
【請求項４】
前記ビーム整形器は、前記レーザビームを複数の空間的に分離されたサブビームに分割するように作用する、請求項１に記載のレーザアシスト堆積装置。
【請求項５】
前記ビーム整形器は、回折光学素子を含む、請求項１に記載のレーザアシスト堆積装置。
【請求項６】
前記ビーム整形器は、空間光変調器を含む、請求項１に記載のレーザアシスト堆積装置。
【請求項７】
テープからワークピース上へ析出媒体を堆積させることによって、前記ワークピース上に特性を形成する方法であって、
ｉ）上主面および下主面を有する前記テープを設けるステップであり、前記下主面は、前記析出媒体でコーティングされている、ステップと、
ｉｉ）レーザ源を有するレーザアシスト堆積装置を設けるステップと、
ｉｉｉ）前記下主面に近接して前記ワークピースを支持するステップと、
ｉｖ）移動経路に沿って、前記レーザアシスト堆積装置の中を通して、前記テープを前進させるステップと、
ｖ）前記レーザ源からのレーザビームを、光路に沿って前記テープの前記上主面の方へ、その照明領域において方向付けるステップであって、その前記下主面上に、かつ、前記照明領域と一致して配置されている前記析出媒体が、前記下主面から前記ワークピース上へ放出される、方向付けるステップと、
を含み、
前記ステップｖ）は、前記レーザビームを整形して、前記照射領域に照射パターンを作り出すステップを含む、
方法。
【請求項８】
前記特性は、ＳＭＴパッドを含み、前記照射パターンは、ＳＭＴパッドに合致するサイズおよび形状を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ワークピース上に複数のＳＭＴパッドを形成するステップを含み、前記照射パターンは、前記複数のＳＭＴパッドのうちの最小ＳＭＴパッドに合致する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
より大きいＳＭＴパッドが、その各々が前記照射パターンに合致する、前記析出媒体の隣接した堆積物から形成されるように、前記ワークピースに対して前記照射パターンを移動させることによって、前記複数のＳＭＴパッドのうちの前記より大きいＳＭＴパッドを形成するステップを含む、請求項９に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザアシスト堆積装置、テープからワークピース上へ析出媒体を堆積させることによってワークピース上に特性を形成する方法、およびワークピース上へ、一定のピッチの配列で（ｉｎａｒｅｇｕｌａｒｌｙ－ｐｉｔｃｈｅｄａｒｒａｙ）析出媒体のバンプまたはボールを形成するウエハバンピングを実施する方法に関する。
続きを表示（約 3,800 文字）【背景技術】
【０００２】
レーザアシスト堆積（ＬＡＤ）は、粘着性物質、特にはんだペーストを、ワークピースまたは基板上へ堆積させるための開発途上の技術であり、ステンシルまたはスクリーン印刷（以下、便宜上「スクリーン印刷」と称する）などの従来のペースト堆積技術の代替と考えられ得る。便宜上、次の説明は、もっぱら、ペーストの堆積に言及するものとするが、他の粘着性物質が同様に堆積され得ることが理解されるべきである。ＬＡＤ工程は、その片面に塗布されているペーストを有する可撓性テープの使用を特徴とする。レーザは、テープの反対の、すなわち、コーティングされていない面の領域を照射するように方向付けられ、それにより、少量のペーストが、照射領域と一致したコーティングされた面から押し出される。該押し出されたペースト量は、次いで、ワークピース上の整列した標的位置に落ち得る。そのようなアプローチには、従来のスクリーン印刷工程と比較して、様々な利点が存在する。
－テープから押し出されるペースト量はレーザの使用によって制御されるので、堆積されるペーストは、より少量では、スクリーン印刷を用いた場合よりも、より正確に制御される可能性がある。
－前もって堆積されている標的上へ追加のペーストを堆積させることがより容易に可能であり、ペースト堆積物の高さが正確に制御され得ることを意味する。
－様々な材料が同一標的領域上へ堆積され得る。
－例えば印刷プロセスから生じる任意の不足を補うために、材料が前もって印刷されている基板に追加され得る。
【０００３】
堆積テープ２からワークピースＷ上へはんだペースト３を堆積させるのに使用するための、典型的なＬＡＤ装置１が、図１に、側面から概略的に示されている。通常、先述の堆積テープ２は、例えばポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、もしくは可撓性ガラス等の可撓性プラスチック材料、または２つ以上のそのような材料の複合材料、例えば多層材料である。堆積テープ２は、はんだペースト３でコーティングする前、堆積テープ保管リール４上に保管され得る。堆積の前に、堆積テープ２は使用済テープリール５に装着され、該テープリールは回転駆動されて、堆積テープ２を前進させ、その結果、使用済テープリール５の駆動により、堆積テープ２は堆積テープ保管リール４から解かれ、使用済テープリール５に巻き付く。様々なローラ６が使用されて、堆積テープ経路を画定し、堆積テープ２の張力をもたらし得る。詳細には、２つのローラ６Ａ、６Ｂが使用されて、ワークピースＷの上面に近接したかつ平行な堆積テープ２の領域を維持する。例えばＮｄ：ＹＡＧレーザ源、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ源、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ源、Ｎｄ：ＧｄＶＯ４レーザ源、Ｙｂ：ＹＡＧレーザ源、Ｅｒ：ＹＡＧレーザ源、Ｅｒ：Ｃｒ：ＹＳＧＧレーザ源、Ｅｒ：ＹＳＧＧレーザ源、およびＧｄ：ＷＯ４レーザ源などの様々な種類のレーザ源を含み得るレーザ源７が、ローラ６Ａと６Ｂとの間の堆積テープ２の上面上のスポットに、すなわち堆積テープ２の上主面の「照明領域」に方向付けられるレーザビーム８を発生するように位置合わせされて、この領域の上方に配置されている。照明レーザビームは、堆積テープ２を通過して、その下面へ透過する。所望の堆積パターンがワークピースＷ上に作り出され得るように、ワークピースＷとレーザ源７とは水平（ＸＹ）面内で相対移動可能である。通常、レーザ源７は、２軸ガルバノメータ装置（図示せず）により、ＸＹ面内で走行可能であり、一方、ワークピースＷは、固定されて保持されているプラットホーム１６上に支持されている。あるいは、レーザ源７は固定されて保持されていてもよく、一方、ワークピースＷのプラットホーム１６は、そのようなガルバノメータ装置により、ＸＹ面内で走行可能である。さらなる代替案が、レーザ源７とワークピースのプラットホーム１６との両方をＸＹ面内で走行させて、相対移動を達成することである。
【０００４】
堆積テープ２の下面は、コーティングテープ保管リール１０からコーティングテープ使用済リール１１へ給送されるコーティングテープ９を使用して、はんだペースト３でコーティングされ、先述のコーティングテープ使用済リール１１は回転走行可能であり、先述のコーティングテープ９を前進させる。コーティングテープ９は可撓性プラスチック材料を含んでいてもよく、堆積テープ２が親水性表面を設けられておりかつコーティングテープが疎水性表面を設けられている場合を除いて、堆積テープ２と類似した構造であることが有利である可能性がある。コーティングテープ９と堆積テープ２とは、それぞれのローラ１３とローラ１４との間に形成されているペースト塗布区域１２へ迂回させられ、該ペースト塗布区域には、コーティングテープと堆積テープ２の下面との間に非常に狭い間隙が存在する。はんだペースト３は、ローラ１３とローラ１４との間にはんだペースト３の塊が形成されるように、ペースト分配器１５からペースト塗布区域１２内へ解放される。堆積テープ２とコーティングテープ９とがペースト塗布区域１２を通過する時、堆積テープ２の親水性下面ははんだペースト３でコーティングされ、コーティングの厚さはローラ１３とローラ１４との間の距離によって制御され、コーティングテープ９の疎水性表面は実質的にペーストのないままである。当然のことながら、「疎水性」および「親水性」は、はんだペーストなどのフラックスベースの流体ではなく、水性流体に適切に適用されるが、実際には、はんだペーストは類似した湿気のある特性を示す。
【０００５】
堆積テープを通り抜けて透過するレーザビームは、堆積テープ２の下面上にコーティングされているペースト３によって吸収され、先述のレーザビームにより、吸収位置において、ペーストが堆積テープ２の下面から押し出される。
【０００６】
しかし、そのような既知の装置には、レーザが使用されて堆積を達成するので、処理能力がスクリーン印刷の場合よりもずっと低いという点において、問題が存在する。現在のＬＡＤ機械はシングルポイントレーザを使用して、堆積テープからワークピースへ析出媒体を放出する。該機械の処理能力は、次いで、２軸ガルバノメータ、および処理されるワークピースＷが取り付けられているＸ、Ｙ軸プラットホーム１６の速度によって制限される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ＬＡＤ用途の処理能力を大幅に高めるための、特に、ＳＭＴパッド堆積およびウエハバンピング用途のための、装置および方法を提供することを目的とするが、本発明の技術はまた、より広く適応され、かつ、様々な用途における処理能力を助ける可能性があると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、この目的は、レーザビームが堆積テープを照射する前に、レーザビームを整形することによって達成される。第１の具体例では、ビームは整形されて、整形されていないレーザビームスポットを用いて可能であるよりも、堆積テープのより広い領域を照射する。このより広い領域が、ワークピース上に形成される最小ＳＭＴパッドに対応することが好ましく、別のより大きいＳＭＴパッドが、そのような堆積物を付加的に組み合わせることによって形成され得る。第２の具体例では、ビームは複数のサブビームに分割され、該複数の各々は、析出媒体のバンプまたはボールを形成するのに使用されて、ウエハバンピング用途のための著しく高められた処理能力を実現することができる。いずれの場合においても、本発明は、レーザ源によって供給されるエネルギーが、堆積を達成するのに必要であるエネルギーよりも大きいという事実を活用し、したがって、レーザエネルギーは、既知の整形されていないレーザビームスポットよりもより広い照射領域の辺りにそれを分配することによって、より経済的に使用され得る。
【０００９】
本明細書で用いられているように、「ビーム整形」という用語は、レーザビームエネルギーが、レーザビームの光路に対して直交する平面内のより広い範囲の辺りに制御可能に分配される光学プロセスを言うのに使用される。
【００１０】
詳細には、本発明での使用に理想的に適合されたビーム整形器は、回折光学素子（ＤＯＥ）、または電気アドレス型空間光変調器（ＥＡＳＬＭ）などの空間光変調器（ＳＬＭ）である可能性があり、これらの構成要素の各々はそれ自体周知されているので、ここでさらに説明される必要はない。しかし、ＤＯＥが入射光を回折することによって機能し、一方、ＳＬＭが入射光を屈折させることによって機能するので、これらの要素も「回折／屈折ビーム整形器」と呼ばれる可能性がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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