JPH04247682A - 断線修復方法及び断線修復用シート - Google Patents

断線修復方法及び断線修復用シート

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JPH04247682A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は開口欠陥修復方法及び支
持シートに関し、特にプリント回路基板又は多層セラミ
ツクのような基板の薄いフイルム状導電性ラインにある
開口欠陥を支持シートから導電体の開口欠陥領域に対し
て拡散ボンデイングすることによつて修復する方法に関
するものである。特に導電性ラインのパターンはレーザ
エネルギー及び超音波エネルギーの組合せを用いること
によつて導電性ライン内の開口欠陥を修復する位置に選
択的に１本のラインがボンデイングされるような支持シ
ート上に形成される。
【０００２】
【従来の技術】米国特許４，７０４，３０４に記述の修
復方法によると、修復金属膜を基板上の導電性ラインに
開口欠陥が生ずることが多い部分にかぶせる。修復金属
及び導電性ライン間を拡散接合するため基板が加熱させ
られる。その後修復部分は導電性ラインの開口上の修復
金属のブリツジを取り除くことなく導体間の金属のブリ
ツジを取り除くために液体中に置いて超音波エネルギー
を与える。
【０００３】米国特許４，６３６，４０３による光電子
マスク修復方法は欠陥の範囲のパツチになるまでレーザ
光線をさらした金属有機物の混合物の層を表面にかぶせ
るものである。パツチが形成された後、基板表面に残つ
ている過剰な露光されていない混合物が適当な溶液によ
つて除去される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】密集度の高いプリント
基板又は多層セラミツク基板のような基板に非常に細か
い回路の導体を製造することは必然的に欠陥が発生する
特徴がある。導体内の開口を修復する従来の方法の１つ
は、レーザ化学蒸着によつて導入された有機金属ガスを
分解させることによつてギヤツプを付着した銅によつて
埋める方法がある。この方法は、完全な合金接合の構成
を抑制するような冷金属付着作用を使う結果として重大
な欠点をもつている。従来の方法がもつ他の問題は、基
板を回転クリーニング又は熱サイクル処理する間に裂け
る現象が生じることによつて明白になるような修復部分
の機械的信頼性が低いことである。また従来の方法は薄
い汚染すなわち回路面の表面にしばしば見つかるクロム
層のような金属膜が生じたときにはこれを取り除くため
に追加の処理ステツプも必要になり、そのため修復時間
を延長する必要がある。
【０００５】本発明は以下の点を考慮してなされたもの
で、主な目的は基板の導体の開口欠陥を修復する方法を
供給しようとするものである。また本発明の他の目的は
、超音波エネルギー及びレーザエネルギーを同時に組み
合せて適用することにより支持シートによつて支持され
ている修復部分のパターンから導電性修復ラインをボン
デイングし、これにより基板上の切断した導体を修復す
る方法を提供しようとするものである。本発明のさらに
他の目的は、基板の回路導体の開口欠陥の修復に役立つ
支持シートを供給することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は従来の修復技術
を改善しようとするもので、選択された導電性修復ライ
ンを支持シート上の開口欠陥位置にあるラインのパター
ンを位置合せすると共に、修復すべき導体にある開口欠
陥上だけに当該選択されたラインをボンデイングするよ
うにする。この方法によれば、基板から必要のない金属
を取り除くステツプが必要なくなり、これによつて作業
は早くなり、より費用がかからなくなる。
【０００７】本発明を実施するより好ましい方法は回路
導体の開口欠陥上に導電性ライン部分を位置決めするこ
とを含む。当該ライン部分は、基板のエツチング、ラミ
ネーテイング、めつき又は支持シートへの金属ブランケ
ツトフイルムのような従来の回路形式過程により導電性
修復ラインに好適な形成をした格子から選択される。修
復ライン自身はエツチングされたウインドウ開口を通し
て露出されるか、除去されるか又はその逆に支持シート
に形成される。修復ライン部分は超音波エネルギー及び
レーザエネルギーを組み合せて同時に使用することによ
つて切れた導体の末端同士が接線される。超音波エネル
ギー及び光線エネルギーを組み合せて使つてワイヤボン
デイングをすることは、例えば、米国特許出願０７／４
８９，８３８において述べられている。
【０００８】
【作用】導電性修復ラインは高い電気伝導特性がありか
つ腐食作用がないような金属によつて形成され、この金
属は支持シート上に容易に製造される。好適な金属は銅
に金めつきしたものである。しかしながら、導電性修復
ラインはまた金のような貴金属、銅、金めつきした銅又
は例えば金めつきしたスズのように共融合金を形成する
ような金属の組合せでも良い。
【０００９】支持シート材料は修復ラインを形成する金
属の金属処理及びエツチング処理がし易いものが選択さ
れる。支持シートはポリイミド又はカプトンが好適であ
る。しかしながらマイラ、テフロン又はニツケル金属の
ような金属も支持シートの原材料に使うことができる。 さらに感光性ポリマ又はエポキシは転写シートとして作
用できる。転写シートはクロム／銅をスパツタリングに
よつて金属処理して得たブランケツトでなり、このブラ
ンケツトはその後光処理及びエツチング加工によつて回
路化される。支持シートはボンデイング処理の前及びボ
ンデイング間に修復ライン又はワイヤに対する機械的な
サポートを提供する。
【００１０】
【実施例】以下図面について本発明の一実施例を詳述す
る。
【００１１】図１は本発明の実施に役立つ好適な欠陥修
復装置の略線的な構成（寸法は比例しない）を示す。基
板１０は欠陥１２をもつ一般的なプリント回路基板又は
多層セラミツク基板で、Ｘ−Ｙ位置決め台１４上に置か
れている。プリント回路基板は堅くて曲がらないもので
構成され、又はエポキシプリント回路基板のように柔ら
かく曲がるものでも良い。
【００１２】図２は支持シート１６を示し、支持シート
１６上には複数の導電性修復ライン又はワイヤ１８がエ
ツチングされている。１本又は複数の導電性ライン１８
は図２に示すようにシート１６内にウインドウ開口１２
をエツチングすることによつて露出されている。図４に
示す他の好適な実施例の場合、転写シートが平行支持部
材５２と直交するように組み合された平行支持部材５０
によつて形成される開口４８を有するメツシユにより構
成されている。単一の導電性修復ワイヤ５４は図示のよ
うに、他の平行部材５０の間において各平行部材例えば
部材５２と結合することにより各開口を横切るように又
は架橋するように配置されている。寸法によつては１本
以上の導電性ラインが各開口内に配置され得る。また導
電性ラインは異なつた寸法でも良い。
【００１３】導電性ラインは腐食作用がなく、高い導電
特性を示し、しかも支持シート上に容易に格子を形成す
るようなものであれば実質上どのような金属によつても
形成される。好適な金属は金めつきされた銅である。し
かしながら、修復ライン部材は例えば金のような貴金属
にし得るが、多くの場合合金が好適な金属になる。代わ
りに、銅、金めつきした銅又は共融合金を形成する例え
ば金めつきしたスズのような金属の組合せを導電性ライ
ンの材料として使用することができる。支持シート上の
導電性ラインは同じ寸法でも良く又は異なつた寸法でも
良い。
【００１４】支持シートは導電性ラインに使用した材料
の金属処理及びエツチング処理に都合が良いように選択
された材料を使用して製造される。好適な支持シートの
材料はポリイミド又はカプトン（Ｋａｐｔｏｎ）により
構成され、この材料はクロム／銅をスパツタされること
により金属処理されたブランケツトになり、その後光処
理及びエツチングによつて回路化加工される。支持シー
トとして他の有機又は無機材料が使用され得る。例えば
、マイラ及びテフロンが金属処理されて支持シートとし
て使用され得る。支持シートは薄いフイルム状層を金属
処理又は打ち伸ばす加工をして得ることができる。支持
シートは感光性ポリマ又はエポキシ又は単に金属を使う
ことができる。例えば、ニツケル金属の薄い層（厚さ０
．５　〜１２ミル〔ｍｉｌ　〕）に厚さ０．５　ミルの
金の層を塗布しても良い。支持シートの他の必要条件は
エツチング処理されることにより修復部材となる導電性
ラインを与えることである。光電処理及び精選されたエ
ツチング処理を使えば、ニツケルはエツチング処理され
ることによりウインドウ開口をもたせることができ、そ
の結果修復部材として使用されるべき金のラインを露出
させることができる。
【００１５】支持シートの主要な目的は、ボンデイング
する前及びボンデイングしている間修復ワイヤに対して
機械的な支持を与えることである。開口欠陥を塞ぐよう
にボンデイングされるのは支持されたワイヤである。導
電性ライン及び支持シートの厚さは修復される回路導体
による。例えば、従来のプリント回路基板はほぼ幅が２
ミル、厚さが０．５　ミルの修復線分を必要とする。さ
らに進んだ装置では、幅が０．５　ミル、厚さが０．５
　ミルの修復線分を必要とする。同様に、支持シートの
より望ましい厚さは導電性修復ラインの厚さとほぼ等し
い。
【００１６】修復処理は図１に示すように、修復ライン
をもつ支持シート１６が基板１０上に置かれる。超音波
溶接装置すなわち超音波ボンダ２２は、ホーンすなわち
共振器２４に結合されて超音波ボンダ２２からボンデイ
ングチツプ２６に往復振動運動を結合する。またレーザ
３０が光フアイバ２８を経てチツプ２６に連結されて、
後述するように修復ラインと接触するチツプ２６の前端
表面３２を加熱する。
【００１７】好適な実施例の場合、ボンデイングチツプ
２６は円筒上内部空洞をもち、直径がほぼ０．７５〜１
．０　〔ｍｍ〕で、端部が前端表面３２において円錐形
になつており、直径が前端表面内の円筒形の開口にまで
先細りになつている。当該直径はほぼ２５〔ｕｍ〕、長
さが　１００〔ｕｍ〕になつている。修復ラインまでの
チツプの超音波振動動作の結合を最大限度にするために
、前端表面３２内のみぞ又は他の表面は機械によつてざ
らざらに仕上げられるか又はエツチング処理される。
【００１８】レーザエネルギーは光フアイバ２８に沿つ
てチツプ２６に供給される。フアイバ２８の直径はほぼ
　２００〔ミル〕である。レーザエネルギーはフアイバ
２８からチツプ内の空洞に結合される。レーザエネルギ
ーはチツプ２６の前端部分及び前端表面３２を加熱し、
これによつて空洞の内壁において反射及び吸収される。
【００１９】導電性修復ワイヤ及び開口欠陥の位置が一
致すると、その後金属ワークピースを接続するためのレ
ーザ音波接合装置は矢印３４の方向に（すなわち導体表
面に対して垂直方向に）静圧力Ｆを供給することによつ
て動作し、これにより修復ワイヤを加圧して密に接触し
ている導体に押しつけると共に、これと同時にホーン２
４を介してチツプ２６に対して二重矢印３６の方向（す
なわち、供給された力の方向と直交する方向かつ修復ラ
イン及び修復されるべき導体の境界面と平行線の方向）
に往復する振動運動を供給する。チツプが振動動作を受
けている間、米国特許出願０７／４８９，８３８に記述
のように、レーザエネルギーがレーザ３０からフアイバ
２８を通つてチツプに供給されてチツプを加熱する。シ
ンクロナイザ４０は超音波ボンダ２２及びレーザ３０の
タイミング及び動作を制御する。予定の時間期間の後、
レーザエネルギーの供給及び振動動作が終了すると共に
除去され、このとき修復ラインは開口導体を端部におい
て接続されている。
【００２０】導体の開口欠陥の修復のための処理手順を
図３〜図６に示す。図３においては基板１０上に配置さ
れた導体４２の欠陥１２は第１のＸ−Ｙ位置決め台１４
（図１）上に露出されている。ウインドウ開口内に配置
されている導電性修復ライン１８をもつ支持シートは第
２のＸ−Ｙ位置決め台３８（図１）に結合されている。 Ｘ−Ｙ位置決め台３８は選択された修復ラインを導体４
２の開口欠陥１２の上に位置決めする。
【００２１】修復ライン１８及び開口欠陥１２の位置合
せはいくつかの方法によりなし得る。１つの方法は、Ｘ
−Ｙ位置決め台３８が基板１０上の導体４２の欠陥１２
と支持シート１６に配置された修復ライン１８を位置合
せする。Ｘ−Ｙ位置決め台３８は自動的に従来技術によ
る方法によつてＸ−Ｙ位置決め台１４と連動する。修復
ライン１８を基板１０の開口欠陥１２との適切な位置関
係に配置してから、Ｘ−Ｙ位置決め台３８と連動するＸ
−Ｙ位置決め台１４は基板１０及びチツプ２６の真下の
相対的な位置に正確に位置決めをした修復ラインを、そ
の後のボンデイングのために適切な相対的位置に配置す
る。他にとり得る方法においてはＸ−Ｙ位置決め台１４
は開口欠陥１２をチツプ２６の真下の適切な位置に配置
する。その後Ｘ−Ｙ位置決め台３８は修復ワイヤ１８を
その後のボンデイングのために適切な位置である開口欠
陥１２の真下に配置する。なおその上にとり得る他の方
法は、修復ワイヤ１８はＸ−Ｙ位置決め台１４の動作に
より、又はＸ−Ｙ位置決め台３８の動作により、又はそ
の位置決め台の動作の連動によつて開口欠陥１２の真下
の位置に配置される。その後ボンダ及び特にチツプ２６
はボンデイングのために修復ライン１８又は開口欠陥１
２の真上の位置に動いて行く。
【００２２】実際問題として、オペレータが顕微鏡を使
用して開口欠陥に関して修復ラインを一列に位置合せし
たり、さらにまたチツプ２６の真下において修復ライン
又は開口欠陥の組合せを一列に位置合せする。とり得る
他のものは、オペレータが顕微鏡のモニタを通して映像
として見るための従来技術のように、カメラに顕微鏡を
足し加えることができる。開口欠陥、修復ライン及びボ
ンデイングチツプはモニタを観察しながら一列に位置合
せさせることができる。モニタによる十字線又は他の方
向指示の付加により一列に位置合せする処理をさらにま
た容易にできる。Ｘ−Ｙ位置決め台１４、及び／又はＸ
−Ｙ位置決め台３８、及び／又はチツプ２６の位置、こ
れらの制御のためのコンピユータ又はマイクロプロセツ
サの使用による修復ライン及びボンデイングチツプもま
た開口欠陥を一列に位置合せすることができる。
【００２３】修復ラインは開口欠陥を有する導体の寸法
に対応する寸法をもつように選択される。予定の線が上
述したように基板のＸ−Ｙ平面内の開口欠陥上に正確に
位置合せされたとき、Ｚ軸制御装置（図示せず）は図３
に示すように修復ラインを開口欠陥を有する導体と並列
に置く。
【００２４】図４に示すように、ライン１８が正しく位
置合せされかつチツプ２６下に配設されている状態にお
いて超音波突起２４のチツプ２６は、矢印３４の方向に
力Ｆを供給することにより、正確な一列の整列及びチツ
プ２６の真下への設置をされた支持シート１６上に支持
されたライン１８と密に接触させるようになされ、これ
により導体４２の開放端４２′及び４２″と密に接触さ
せるようになされている。続いて超音波ボンダ２２が駆
動されることにより超音波振動数による往復振動動作を
二重の矢印３６の方向に（すなわち適用された力Ｆの方
向と実質上垂直の方向に）チツプ２６に生じさせる。チ
ツプに振動動作が与えられている間、従来技術又は米国
特許出願０７／４８９，８３８に説明されているように
、シンクロナイザ４０がレーザ３０を駆動してチツプを
加熱するようなレーザエネルギーをフアイバ２８を通つ
てチツプ２６に供給する。
【００２５】超音波振動動作はライン１８をレーザが薄
い浸透すなわち導体４２の表面を覆う通常４００　〔Ａ
°〕の厚さのクロム層のような金属製の膜を透過する状
態になり、この間にレーザエネルギーがチツプを加熱し
て必要な熱エネルギーを供給することにより導体４２の
端部４２′及び４２″の近くの開口欠陥１２の部分にあ
るライン１８を拡散接合させる。１次に続くボンデイン
グ作業は、超音波エネルギー及びレーザエネルギーの両
方とも終了し、図５に示すようにチツプは導体４２を接
合した支持シート１６上の線１８の導電性ラインから取
り除かれる。支持シート１６はその後基板１０から図示
の矢印４４の方向へ持ち上げられる。支持シートを引き
はがす動作は接合された修復ラインへの引き伸ばす力及
び線と導体の間部分への引きはがす力を適用する。優れ
た修復は図６に示すように、接合部分の強度がラインの
強度を超えておりかつラインが欠陥上に接着片を残すよ
うに切れたとき得られる。このように、引きはがすステ
ツプは正常に金属処理上の接合がなされていることを決
定するための付着試験となる。
【００２６】接合処理に影響を得られる変数は、レーザ
パワー、接合時間、接合力Ｆ及び超音波エネルギーであ
る。これらの各変数又はどの変数も接合のための素材、
接合のための構成部分の幅及び厚さ、修復される開口欠
陥の長さのような修復の問題に適合させるように調整さ
れる。満足な結果を得た実践的な実験において用いられ
た値は、レーザパワーは１３〔ｗ〕、接合時間は５０〔
ｍｓｅｃ〕、接合力は５０〔ｇ〕、超音波エネルギーは
　２００〔ｍｗ〕である。各変数の好適な値は、レーザ
パワーは１３〜１８〔ｗ〕、接合時間は３０〜　１００
〔ｍｓｅｃ〕、接合力は４０〜６０〔ｇ〕、超音波エネ
ルギーは　６００〔ｍｗ〕である。
【００２７】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、例えば導
体から薄いフイルムを除去するような表面の調整や、例
えば過剰材料の除去のようなボンデイング後の処理ステ
ツプを必要とすることなくパツチをボンデイングするこ
とにより、導体内の開口欠陥を迅速にかつ簡易に修復す
る方法を提供できる。ワイヤボンデイングを用いる産業
システムが１秒間に１０個のボンデイングをなし得るよ
うな場合を考えたとき、１つの修復について１秒の修復
スループツト率が評価される。金属処理的接合から得ら
れるワイヤ材料は構造上の欠陥が本質的に低いことによ
り、高い修復結果の信頼性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施に用いて好適な開口欠陥修
復装置を示す略線的ブロツク図である。
【図２】図２は支持シートの修復ラインを示す平面図で
ある。
【図３】図３は本発明による修復方法を示すフローチヤ
ートである。
【図４】図４は本発明による修復方法を示すフローチヤ
ートである。
【図５】図５は本発明による修復方法を示すフローチヤ
ートである。
【図６】図６は本発明による修復方法を示すフローチヤ
ートである。
【図７】図７は支持シートを示す平面図である。
【符号の説明】
１０……基板、１２……開口欠陥、１４、３８……Ｘ−
Ｙ位置決め台、１６……支持シート、２２……超音波ボ
ンダ、２６……ボンデイングチツプ、３０……レーザ、
４０……シンクロナイザ。

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板上の導体の開口欠陥を修復する方法に
    おいて、上記基板上の上記導体にある上記開口欠陥と並
    設する状態に、複数の修復ラインを有する支持手段上に
    置くように、選択された導電性修復ラインを位置合せす
    るステツプと、超音波エネルギー及びレーザエネルギー
    を組み合せて適用することによつて上記開口導体に上記
    選択されたラインをボンデイングするステツプと、上記
    修復ラインが上記導体にボンデイングされた後に上記基
    板から上記支持手段をはがすステツプとを具えることを
    特徴とする開口欠陥修復方法。
  2. 【請求項２】上記支持手段は上記修復ラインを製造に便
    利なように選択した材料を具えることを特徴とする請求
    項１に記載の開口欠陥修復方法。
  3. 【請求項３】上記支持手段の材料は、ポリイミド、カプ
    トン、マイラ、テフロン、ニツケル金属、感光性ポリマ
    及び感光性エポキシからなる群から選択されることを特
    徴とする請求項２に記載の開口欠陥修復方法。
  4. 【請求項４】上記基板は多層セラミツク基板でなること
    を特徴とする請求項１に記載の開口欠陥修復方法。
  5. 【請求項５】上記基板は堅くない有機材料の基板でなる
    ことを特徴とする請求項１に記載の開口欠陥修復方法。
  6. 【請求項６】上記基板上の上記導体は修復される開口欠
    陥を有することを特徴とする請求項１に記載の開口欠陥
    修復方法。
  7. 【請求項７】基板上の導体にある開口欠陥を修復する際
    に使用する支持シートを製造する方法において、原材料
    のシートを供給するステツプと、上記シート上に導電性
    ラインのパターンを置くステツプと、上記シートの予定
    の領域内のエツチングされたラインの近くの位置にウイ
    ンドウ開口を作るステツプとを具えることを特徴とする
    支持シート製造方法。
  8. 【請求項８】上記導電性ラインのパターンを置くステツ
    プは回路化処理によつて行われることを特徴とする請求
    項７に記載の支持シート製造方法。
  9. 【請求項９】上記シートを供給するステツプはポリイミ
    ド、カプトン、マイラ、テフロン、ニツケル金属、感光
    性ポリマ及び感光性エポキシからなる群から選択された
    シートを供給することを特徴とする請求項７に記載の支
    持シート製造方法。
  10. 【請求項１０】導電性ラインのパターンを置くステツプ
    は、銅、貴金属、金めつきした銅及び共融合金による金
    属の結合からなる群から選択された回路化処理された金
    属ラインを具えることを特徴とする請求項７に記載の支
    持シート製造方法。
  11. 【請求項１１】請求項７に記載の支持シート製造方法に
    よつて製造された支持シート。
  12. 【請求項１２】請求項８に記載の支持シート製造方法に
    よつて製造された支持シート。
  13. 【請求項１３】請求項９に記載の支持シート製造方法に
    よつて製造された支持シート。
  14. 【請求項１４】請求項１０に記載の支持シート製造方法
    によつて製造された支持シート。
  15. 【請求項１５】基板上の導体内の開口欠陥を修復する際
    に用いる支持シートにおいて、原材料のシートと、上記
    シート上に置かれた導電性ラインのパターンとを具え、
    上記シートは上記ラインに近い予定の領域に開口を有す
    ることを特徴とする支持シート。
  16. 【請求項１６】上記原材料はポリイミド、カプトン、マ
    イラ、テフロン、ニツケル金属、感光性ポリマ及び感光
    性エポキシからなる群から選択されることを特徴とする
    請求項１５に記載の支持シート。
  17. 【請求項１７】上記導電性ラインは銅、貴金属、金めつ
    きした銅及び共融合金による金属の結合からなる群から
    選択されることを特徴とする請求項１６に記載の支持シ
    ート。
  18. 【請求項１８】上記ラインは複数の大きさをもつ上記パ
    ターンを具えることを特徴とする請求項１６に記載の支
    持シート。
  19. 【請求項１９】上記導電性ラインは銅、貴金属、金めつ
    きした銅及び共融金属の結合からなる群から選択される
    ことを特徴とする請求項１５に記載の支持シート。
  20. 【請求項２０】上記ラインは複数の大きさをもつ上記導
    電性ラインのパターンを具えることを特徴とする請求項
    １５に記載の支持シート。
  21. 【請求項２１】第１の複数の平行サポートに対してほぼ
    直交するように第２の複数のサポートを交差させること
    により形成される開口のメツシユと、上記開口を横切つ
    てそれぞれ一対の平行サポートによつて支持される導電
    性ラインとを具えることを特徴とする支持シート。
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