專(zhuān)利名稱(chēng)：一種祼晶的表面貼裝焊接工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)裸晶(晶圓級(jí)芯片)進(jìn)行直接表面貼裝焊接的工藝。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，大規(guī)模/超大規(guī)模的集成電路在許多領(lǐng)域都得到廣泛運(yùn)用，這直接導(dǎo)致了芯片封裝工藝的發(fā)展，其特點(diǎn)是，將已經(jīng)蝕刻、生長(zhǎng)處理完畢的晶圓級(jí)芯片(裸晶)，通過(guò)封裝封裝于一個(gè)特別的外殼之中，從而可以使芯片應(yīng)用于具體的電路基板上時(shí)，可以直接與封裝上的電極實(shí)現(xiàn)連接，例錫焊接、碰焊等。這種方式已經(jīng)形成了成熟的工藝，可以使小體積的裸晶能夠可靠地通過(guò)通用的焊接工藝直接為下游廠家使用。所以，裸晶的封裝工藝就成了現(xiàn)代集成電路生產(chǎn)工藝中一個(gè)不可或缺的步驟，一方面，需要耗用大量的封裝材料包括樹(shù)脂、金屬等，并且其封裝工藝會(huì)針對(duì)每一個(gè)芯片進(jìn)行 處理，必然耗用相當(dāng)?shù)姆庋b時(shí)間。如此，增加了芯片從成型到應(yīng)用的使用周期，同時(shí)限制了必要的物料成本支出。另一方面，封裝工藝會(huì)直接作用于芯片本體，芯片會(huì)受到封裝工藝的影響，其封裝出來(lái)的成品可靠性必然受到封裝工藝的制約。所以，在產(chǎn)品被大量應(yīng)用時(shí)，封裝工藝的芯片，總是難以避免封裝結(jié)構(gòu)帶來(lái)過(guò)高的物料成本和繁雜物料帶來(lái)的工藝流程太長(zhǎng)，而且可靠性不高的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述封裝工藝帶來(lái)的過(guò)高的物料、工藝成本以及可靠性不高的問(wèn)題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種裸晶表面貼裝焊接的制造方法，解決裸晶大規(guī)模應(yīng)用于生產(chǎn)時(shí)因?yàn)榉庋b導(dǎo)致的上述問(wèn)題，其技術(shù)方案如下一種裸晶的表面貼裝焊接工藝，包括以下步驟編排提供覆晶結(jié)構(gòu)的晶圓級(jí)芯片，并置于暫存容器中；該芯片的一面具有金屬電極；該金屬電極還可包括延伸至該芯片側(cè)面的部分；印刷提供一基板，該基板上具有可匹配該芯片其金屬電極的焊盤(pán)；該焊盤(pán)上預(yù)先采用錫膏印刷機(jī)通過(guò)預(yù)設(shè)的網(wǎng)板在該焊盤(pán)上用鋼網(wǎng)印刷的方式設(shè)置錫膏；貼裝采用真空吸嘴將該芯片從該暫存容器中吸出，并置于該基板的該焊盤(pán)上；該金屬電極與所述焊盤(pán)相對(duì)應(yīng)；且該芯片的金屬電極利用該錫膏的表面張力暫時(shí)固定于該基板上；以及焊接將暫時(shí)相互固定的該焊盤(pán)和金屬電極通過(guò)回流焊接的方式連通。作為該工藝技術(shù)方案的優(yōu)選者，可以有如下方面的改進(jìn)較佳實(shí)施例中，該暫存容器為編帶或托盤(pán)；且該編排步驟中，該金屬電極朝向該編帶或托盤(pán)容置空間的底部；該編帶或托盤(pán)置于一自動(dòng)進(jìn)給的貼片機(jī)供料臺(tái)上，并受控逐個(gè)進(jìn)給。較佳實(shí)施例中，該焊接步驟包括以下流程傳板將已經(jīng)貼裝好的該基板傳送如回流焊接設(shè)備，并使其受控行進(jìn)；
預(yù)熱將所述錫膏中的輔助溶劑揮發(fā)，使基板及裸晶完成預(yù)熱保溫活化所述錫膏中的助焊劑，并蒸發(fā)多余溶劑；回流焊接使該金屬電極與基板其焊盤(pán)間的錫膏熔化，形成新的合金層使二者導(dǎo)通；以及冷卻使所述錫膏、金屬電極、焊盤(pán)的溫度降低至冷卻溫度；并將該基板傳出回流設(shè)備。較佳實(shí)施例中，該芯片上金屬電極表包括單一金屬或合金。較佳實(shí)施例中，當(dāng)該金屬電極具有延伸于該芯片的側(cè)面部分時(shí)，可以采用不對(duì)稱(chēng)的形式。 本發(fā)明帶來(lái)的有益效果是I.將裸晶通過(guò)表面貼裝的方式直接焊接在基板上，節(jié)省了裸晶的后道封裝工藝步驟和成本，提升了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力.2.通過(guò)本發(fā)明所列方式，裸晶的貼片工藝可以基本沿用現(xiàn)有的SMT設(shè)備，不需要作額外硬件的大量投入，避免了封裝線的成本和工藝時(shí)間，其量產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)較容易；
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明圖I是本發(fā)明實(shí)施例一所用的裸晶10其側(cè)視圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例一其編排步驟中裸晶10位于暫存容器20中的剖視示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例一編排步驟中裸晶10位于暫存容器20中的俯視圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例一印刷步驟的側(cè)視剖視圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例一貼裝步驟中真空吸嘴70將裸晶10取出暫存容器20的狀態(tài)圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例一貼裝步驟中，真空吸嘴70將裸晶10與基板30的焊盤(pán)31位置相互對(duì)其的狀態(tài)圖；、圖7是本發(fā)明實(shí)施例一貼裝步驟中，裸晶10依靠焊錫膏50張力暫時(shí)固定于基板30上的狀態(tài)圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例一焊接步驟完畢的側(cè)視剖視圖。圖9是本發(fā)明實(shí)施例二其裸晶10的側(cè)視圖；

圖10是本發(fā)明實(shí)施例二裸晶10置于暫存容器20中側(cè)視剖視圖；圖11是本發(fā)明實(shí)施例二裸晶10置于暫存容器20中的俯視圖；圖12是本發(fā)明實(shí)施例二焊接步驟完畢的正視剖視圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一圖1，圖2所示，本實(shí)施例一所利用的裸晶10，在裸晶10的底面設(shè)置了可供焊接的金屬電極11。如圖2和圖3所示，在編排的步驟中，將裸晶10逐個(gè)放入暫存容器20中予以保存，本實(shí)施例用到的暫存容器20為線性編帶的結(jié)構(gòu)，及長(zhǎng)形的編帶設(shè)置多個(gè)直線排列的容置空間23，每一個(gè)裸晶10占據(jù)一個(gè)容置空間23，彼此獨(dú)立；并且裸晶10的金屬電極11全部朝向容置空間23的底部。當(dāng)裸晶10置入容置空間23完畢，暫存容器20的開(kāi)口處會(huì)有保護(hù)膜21將容置空間23封閉，以為保護(hù)。編帶沿其長(zhǎng)度方向具有定位孔22，方便編帶機(jī)的棘輪等機(jī)構(gòu)抓取并驅(qū)動(dòng)其行進(jìn)，實(shí)現(xiàn)逐個(gè)自動(dòng)進(jìn)給。本實(shí)施例的這種編帶適用于所有貼片產(chǎn)品的貼片機(jī)，具有良好的通用性。圖4為本實(shí)施例一印刷步驟的不意圖?；?0為最終需要固定裸晶10的承載物，其上具有焊盤(pán)31，且焊盤(pán)31已經(jīng)和基板30上表面的其他導(dǎo)體組成合適的線路。采用鋼網(wǎng)印刷的工藝，錫膏印刷機(jī)上設(shè)有網(wǎng)板40，網(wǎng)板40的網(wǎng)孔41與焊盤(pán)31位置相互對(duì)應(yīng)，并且網(wǎng)板40與焊盤(pán)31的相對(duì)高度經(jīng)過(guò)每個(gè)產(chǎn)品不同的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)網(wǎng)板40設(shè)置完畢后，錫膏印刷機(jī)上的刮刀60將錫膏50反復(fù)推送，直至錫膏50妥善填充入網(wǎng)板40的網(wǎng)孔41內(nèi)，如圖4.此過(guò)程后需要撤離網(wǎng)板40.
圖5所示為本實(shí)施例一貼裝步驟的一個(gè)狀態(tài)，在該狀態(tài)下，真空吸嘴70貼近裸晶10的上表面，將其從暫存容器20的容置空間23向上提拉而出，并且將其搬運(yùn)至基板30處以待貼裝。圖6是實(shí)施例一貼裝步驟的第二個(gè)狀態(tài)，該狀態(tài)下真空吸嘴70在精確控制下將裸晶10同姿態(tài)運(yùn)送至基板30上方，并且使裸晶10的金屬電極11與基板30上的焊盤(pán)31 —一對(duì)應(yīng)。如圖7，利用錫膏50本身的張力，金屬電極11和焊盤(pán)31 二者得以暫時(shí)固定，而不會(huì)因?yàn)闅饬?、晃?dòng)而隨意錯(cuò)位。在此之后，錫膏在回流焊機(jī)經(jīng)過(guò)了以下步驟傳板將已經(jīng)貼裝好的該基板30傳送如回流焊接設(shè)備，并使其受控行進(jìn)；預(yù)熱將錫膏50中的輔助溶劑揮發(fā)，使基板30及裸晶10完成預(yù)熱保溫活化錫膏50中的助焊劑，并蒸發(fā)多余溶劑；回流焊接使該金屬電極11與基板其焊盤(pán)間的錫膏50熔化，形成新的合金層使二者導(dǎo)通；以及冷卻使錫膏50、金屬電極11、焊盤(pán)31的溫度降低至冷卻溫度；并將該基板傳出回流設(shè)備。完成上述過(guò)程后，如圖8所示，已經(jīng)貼裝并固定完畢的裸晶10，金屬電極11與焊盤(pán)31已經(jīng)由熔融后的錫膏50所固定并保持連通，實(shí)現(xiàn)金屬電極11與焊盤(pán)31的電氣導(dǎo)通和機(jī)械固定。可見(jiàn)，將裸晶10直接采用暫存容器20裝載的方式，使裸晶10的使用避免了封裝，最終不需要單個(gè)封裝就可以將裸晶固定并連通于基板30上，完全節(jié)省了單個(gè)裸晶的封裝工藝步驟及生產(chǎn)成本；另一方面，裸晶10所有的貼片工藝可以基本沿用現(xiàn)有的SMT設(shè)備，不需要作額外硬件的投入，避免了封裝線的成本和工藝時(shí)間，其量產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)較容易，成本較低。實(shí)施例二 如圖9至圖12，為本發(fā)明實(shí)施例二的部分工序圖。從圖9可知，該裸晶10的金屬電極具有延伸于裸晶10側(cè)面的部分，并且，圖10和圖11顯示，該裸晶10所使用的暫存容器20乃是托盤(pán)的形態(tài)，所以裸晶10采用陣列的方式分布于暫存容器10的容置空間23中，并且，其金屬電極11也是朝向于容置空間的底部。該實(shí)施例的貼裝步驟與實(shí)施例一相同，在圖12中展示出，錫膏50不但介于金屬電極11和焊盤(pán)31之間，而且還有附著于金屬電極11在裸晶10側(cè)面的部分，這種焊接的方式機(jī)械強(qiáng)度高，焊點(diǎn)電流大，特別地，從圖12看出，在左右方向，金屬電極11為對(duì)稱(chēng)的形式，但也可以使用不對(duì)稱(chēng)的形式予以實(shí)現(xiàn)。以上所述，僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即依 本發(fā)明專(zhuān)利范圍及說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種裸晶的表面貼裝焊接工藝，其特征在于包括以下步驟 編排提供覆晶結(jié)構(gòu)的晶圓級(jí)芯片，并置于暫存容器中；該芯片的一面具有金屬電極；該金屬電極還可包括延伸至該芯片側(cè)面的部分； 印刷提供一基板，該基板上具有可匹配該芯片其金屬電極的焊盤(pán)；該焊盤(pán)上預(yù)先采用錫膏印刷機(jī)通過(guò)預(yù)設(shè)的網(wǎng)板在該焊盤(pán)上用鋼網(wǎng)印刷的方式設(shè)置錫膏； 貼裝采用真空吸嘴將該芯片從該暫存容器中吸出，并置于該基板的該焊盤(pán)上；該金屬電極與所述焊盤(pán)相對(duì)應(yīng)；且該芯片的金屬電極利用該錫膏的表面張力暫時(shí)固定于該基板上；以及 焊接將暫時(shí)相互固定的該焊盤(pán)和金屬電極通過(guò)回流焊接的方式連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種裸晶的表面貼裝焊接工藝，其特征在于該暫存容器為編帶或托盤(pán)；且該編排步驟中，該金屬電極朝向該編帶或托盤(pán)容置空間的底部；該編帶或托盤(pán)置于一自動(dòng)進(jìn)給的貼片機(jī)供料臺(tái)上，并受控逐個(gè)進(jìn)給。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種裸晶的表面貼裝焊接工藝，其特征在于該焊接步驟包括以下流程 傳板將已經(jīng)貼裝好的該基板傳送如回流焊接設(shè)備，并使其受控行進(jìn)； 預(yù)熱將所述錫膏中的輔助溶劑揮發(fā)，使基板及裸晶完成預(yù)熱 保溫活化所述錫膏中的助焊劑，并蒸發(fā)多余溶劑； 回流焊接使該金屬電極與基板其焊盤(pán)間的錫膏熔化，形成新的合金層使二者導(dǎo)通；以及 冷卻使所述錫膏、金屬電極、焊盤(pán)的溫度降低至冷卻溫度；并將該基板傳出回流設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述一種裸晶的表面貼裝焊接工藝，其特征在于該芯片上的金屬電極表包括單一金屬或合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述一種裸晶的表面貼裝焊接工藝，其特征在于當(dāng)該金屬電極具有延伸于該芯片的側(cè)面部分時(shí)，可以采用不對(duì)稱(chēng)的形式。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種祼晶的表面貼裝焊接工藝，其特征在于先提供覆晶結(jié)構(gòu)的晶圓級(jí)芯片，并置于暫存容器中；該芯片的一面具有金屬電極；該金屬電極還可包括延伸至該芯片側(cè)面的部分；然后提供一基板，該基板上具有可匹配的焊盤(pán)；該焊盤(pán)上預(yù)先采用鋼網(wǎng)印刷的方式設(shè)置錫膏；再采用真空吸嘴將該芯片從該暫存容器中吸出，并置于該基板的該焊盤(pán)上；該芯片的金屬電極利用該錫膏的表面張力暫時(shí)固定于該基板上；最后將暫時(shí)相互固定的該焊盤(pán)和金屬電極通過(guò)回流焊接的方式連通。本技術(shù)方案節(jié)省了裸晶的后道封裝工藝步驟和成本,提升了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力.并且可以基本沿用現(xiàn)有的SMT設(shè)備，不需要作額外硬件的大量投入，避免了封裝線的成本和工藝時(shí)間，其量產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)較容易。
文檔編號(hào)H01L21/60GK102915933SQ201210335659
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者廖泳, 黃錦良 申請(qǐng)人:廈門(mén)銳迅達(dá)電子有限公司