激光控制结构和使用该激光控制结构的激光接合方法技术

提供了一种激光控制结构和使用该激光控制结构的激光接合方法，所述激光接合方法，包括：在基板上形成接合部；将接合对象设置到接合部上；将激光控制结构设置到接合对象或基板上；向接合对象和接合部照射激光；控制通过激光控制结构吸收的激光的量；使用受控量的激光将接合部和接合对象加热到接合温度；以及将接合部与接合对象进行接合。激光控制结构包括：第一基板，包括第一区域和第二区域；第一薄膜层压件，在第一区域上；以及第二薄膜层压件，在第二区域上。第一薄膜层压件包括至少一个第一薄膜层和至少一个第二薄膜层；第二薄膜层压件包括至少一个第三薄膜层和至少一个第四薄膜层；第一薄膜层压件与第二薄膜层压件具有不同的反射率或吸收率。的反射率或吸收率。的反射率或吸收率。

【技术实现步骤摘要】
激光控制结构和使用该激光控制结构的激光接合方法
[0001]本专利申请要求于2021年6月21日提交的第10
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2021
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0080104号韩国专利申请以及于2022年6月15日提交的第10
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2022
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0073094号韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。


[0002]本公开涉及一种激光光源控制结构和使用该激光光源控制结构的激光接合方法，更具体地，涉及一种可用于接合半导体元件等的激光接合方法。

技术介绍

[0003]电子工业的进步带来了对更强功能、更快和更小的电子组件的需求的增长。与此趋势一致，将芯片与基板连接的连接器也变得更小。
[0004]焊料凸块等可用于将芯片与基板连接。为了确保芯片通过焊料凸块与基板连接，可能需要施加热量。当在封装过程中施加热量时，部件可能失去其功能(例如，由于各个部件之间的热膨胀系数的差异而导致的翘曲，或者每个部件的一部分的损坏)。
[0005]在传统的热压激光接合工艺中，基板和元件之间的热膨胀系数的差异引起翘曲，并且半导体元件和基板被加热和加压，导致几乎不执行选择性接合工艺。最近，柔性基板/元件的应用迅速上升，并且在该过程中，在高温焊接过程中由于热导致的基板/元件的损坏仅允许低温焊接，导致可靠性降低。克服这些缺点的接合工艺技术是激光辅助接合(LAB)工艺。
[0006]激光目前用于焊接领域来代替传统的焊接工艺，以制造高度集成的电路并防止由于热效应引起的结构缺陷，并且激光焊接用于接合电气/电子、半导体和汽车领域中的印刷电路板(PCB)、中央处理单元(CPU)连接器、RF/HP板以及各种传感器。激光焊接的益处在于受热影响的部分减少到最小，并且通过焊料的快速加热和冷却形成精细的微结构。此外，使用可精确瞄准目标点的激光束可在狭窄空间中进行焊接，并且由于非接触接合和低热输入，在接合界面处较少产生金属间化合物，并且热应力低。另一方面，由于激光束的吸收率或反射率对于每种材料是不同的，因此需要精确控制激光束。
[0007]最近，由于环境问题，环境友好的工艺受到关注，并且对开发一种灵活地应对电气和电子领域中对少量批量生产和定制特殊部件的需求的工艺的需求正在提高。为了满足这些实际需求，对应用于电气/电子、半导体和汽车工业的精密激光加工技术的研究正在进行中。

技术实现思路

[0008]本公开提供了一种激光接合方法，因为在激光接合工艺中激光光源的光热转换效率仅取决于基板和接合对象，所以即使在低激光功率下也能够进行高温焊接。
[0009]本公开还提供了一种激光接合方法，在激光接合工艺中依赖于激光表面光源的光束尺寸，来防止当将相同的激光功率施加到不需要接合的元件或部分时引起的热变形或劣
化。
[0010]本公开还提供了一种激光接合方法，通过单次激光照射来简化具有不同熔点的接合区域的工艺。
[0011]本公开涉及一种激光接合方法。本专利技术构思的实施例提供了一种激光接合方法，包括：在基板上形成接合部；将接合对象设置到所述接合部上；将激光控制结构设置到所述接合对象或所述基板上；向所述接合对象和所述接合部照射激光；控制通过所述激光控制结构吸收的激光的量；使用所述受控量的激光将所述接合部和所述接合对象加热到接合温度；以及将接合部与接合对象接合，其中，激光控制结构包括：第一基板，包括第一区域和第二区域；第一薄膜层压件，在第一区域上；以及第二薄膜层压件，第二区域上压件，其中：第一薄膜层压件包括层压在第一区域上的至少一个第一薄膜层和至少一个第二薄膜层；第二薄膜层压件包括层压在第二区域上的至少一个第三薄膜层和至少一个第四薄膜层；第一薄膜层压件相对于激光的反射率或吸收率不同于第二薄膜层压件的反射率或吸收率；并且接合温度根据激光的量而变化。
附图说明
[0012]包括附图以提供对本专利技术构思的进一步理解，并且附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了本专利技术构思的实施例，并且与说明书一起用于解释本专利技术构思的原理。在附图中：
[0013]图1是示出根据本专利技术构思的实施例的激光接合方法的流程图；
[0014]图2至图4是示出根据本专利技术构思的实施例的激光控制结构的截面图；
[0015]图5是示出根据本专利技术构思的实施例的图案化激光控制结构的透视图，并且图6A至图6D是示出根据本专利技术构思的实施例的图案化激光控制结构的平面图；
[0016]图7A至图15是示出根据本专利技术构思的实施例的激光接合方法的截面图；以及
[0017]图16和图17是示出根据本专利技术构思的实施例的光热转换效率的曲线图。
具体实施方式
[0018]为了充分理解本专利技术构思的构造和效果，下面将参照附图更详细地描述本专利技术构思的优选实施例。
[0019]本专利技术构思可以以不同的形式实现并且可进行各种修改和改变，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本专利技术构思的范围。在附图中，为了便于描述，夸大了各个元件的尺寸，并且可夸大或减小各个元件的比例。
[0020]本文使用的术语不是用于界定本专利技术构思的实施例，而是用于描述实施例。除非另有定义，否则本文使用的所有术语具有与本专利技术所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。
[0021]除非另有说明，否则单数形式的术语可包括复数形式。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”指定所述元件、步骤、操作和/或组件的存在，但不排除一个或更多个其他元件、步骤、操作和/或组件的存在或添加。
[0022]应当理解，当一层被称为在另一层“上”时，它可直接形成在另一层的上表面上，或
者可在它们之间插入第三层。
[0023]虽然在本说明书中使用如第一和第二的术语来描述各种区域和层，但是区域和层不限于这些术语。这些术语仅用于区分一个区域或层与另一区域或层。因此，在一个实施例中被称为第一部的部分在另一个实施例中可被称为第二部。本文描述和例示的实施例包括其互补实施例。相同的附图标记始终表示相同的元件。
[0024]在下文中，将参照图1至图17详细描述根据本专利技术构思的实施例的激光控制结构和使用该激光控制结构的激光接合方法的实施例。
[0025]图1是示出根据本专利技术构思的实施例的激光接合方法的流程图，图7A和图7B是示出根据本专利技术构思的实施例的激光接合方法的截面图。在下文中，将垂直于基板100的上表面的方向称为第一方向D1，并且将平行于基板100的上表面的方向称为第二方向D2。
[0026]参照图1，根据本专利技术构思的实施例的激光接合方法可包括：在基板上形成接合部(S1)，将接合对象设置到接合部上(S2)，将激光控制结构设置到接合对象上(S3)，控制通过激光控制结构吸收的激光的量，使用受控量的激光将接合部和接合对象加热到接合温度(S4)，以及将接合部和接合对象(S5)进行接合。
[0027]参照图1和图7本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光接合方法，包括：在基板上形成接合部；将接合对象设置到所述接合部上；将激光控制结构设置到所述接合对象或所述基板上；向所述接合对象和所述接合部照射激光；控制通过所述激光控制结构吸收的激光的量；使用所述受控量的激光将所述接合部和所述接合对象加热到接合温度；以及将所述接合部与所述接合对象进行接合，其中，所述激光控制结构包括：第一基板，包括第一区域和第二区域；第一薄膜层压件，在第一区域上；以及第二薄膜层压件，在第二区域上，其中，第一薄膜层压件包括层压在第一区域上的至少一个第一薄膜层和至少一个第二薄膜层，第二薄膜层压件包括层压在第二区域上的至少一个第三薄膜层和至少一个第四薄膜层，第一薄膜层压件相对于激光的反射率或吸收率不同于第二薄膜层压件的反射率或吸收率，并且接合温度根据所吸收的激光的量而变化。2.如权利要求1所述的激光接合方法，其中：所述接合部包括第一接合部和第二接合部；所述接合对象包括第一子接合对象和第二子接合对象；所述加热到所述接合温度的步骤包括使用所述受控量的激光将第一接合部和第一子接合对象加热到第一接合温度，并且将第二接合部和第二子接合对象加热到第二接合温度；所述接合的步骤包括将第一接合部与第一子接合对象进行接合，并且将第二接合部与第二子接合对象进行接合；以及由所述量的激光的加热产生的第一接合温度不同于由所述量的激光的加热产生的第二接合温度。3.如权利要求1所述的激光接合方法，其中，第一薄膜层压件和第二薄膜层压件的厚度不同。4.如权利要求1所述的激光接合方法，其中，第一薄膜层压件和第二薄膜层压件被图案化并设置。5.如权利要求1所述的激光接合方法，其中，第一基板包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)、玻璃、石英或它们的组合。6.如权利要求1所述的激光接合方法，其中，第一薄膜层至第四薄膜层包括SiO2、SiN
x
、金属、陶瓷或它们的组合。7.如权利要求1所述的激光接合方法，其中，第一薄膜层至第四薄膜层包括氧化铯钨(CWO)、六硼化镧、氧化铟锡(ITO)、氧化锑锡(ATO)或它们的组合。
8.如权利要求1所述的激光接合方法，其中，所述接合部为糊剂或膜的形式，并且包括基础树脂、还原剂、固化剂和催化剂。9.如权利要求8所述的激光接合方法，其中，所述接合部还包括导电填料，所述导电填料包括锡、银、铜、铅、铟、铋(Bi)、镉、锑、镓、砷、锗、锌、铝、金、硅、镍、磷或它们的组合。10.如权利要求8所述的激光接合方法，其中，所述接合部还包括非导电颗粒、热产酸剂、光产酸剂、敏化剂、氧化铝、二氧化硅、氮化铝、碳化硅、染料、炭黑、石墨烯、碳纳米管或它们的组合。11.如权利要求8所述的激光接合方法，其中，所述基础树脂包括环氧树脂、苯氧基树脂、双马来酰亚胺、不饱和聚酯、尿...

【专利技术属性】
技术研发人员：张基锡，严龙成，崔广汶，崔光成，朱智浩，文石焕，李娓，
申请(专利权)人：韩国电子通信研究院，
类型：发明
国别省市：