[發(fā)明專利]導(dǎo)電粘著材料注塑到非矩形模具中多個空腔的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710086339.8
• 申請日: 2007-03-13
• 公開（公告）號: CN101060089A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史蒂文A·科德斯;彼得·A.·格魯伯;詹姆斯·L.·斯匹戴爾;約翰·U.·尼克博克
• 申請（專利權(quán)）人: 國際商業(yè)機器公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H05K3/34;B23K1/20;B23K3/06;B23K101/36;B23K101/40
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務(wù)所
• 代理人: 李德山

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及在電子焊點上放置諸如焊料之類的導(dǎo)電粘著材料的領(lǐng)域，尤其涉及在集成電路芯片焊點上注塑焊料的填充技術(shù)。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代半導(dǎo)體器件中，日益增長的器件密度和日益減小的器件尺寸對這些器件的封裝或互連技術(shù)提出了更苛刻的要求。傳統(tǒng)上，在封裝IC芯片時使用倒裝芯片貼裝法。在倒裝芯片貼裝法中，在管芯的表面上形成焊球陣列，而不是將IC管芯貼附到封裝中的引線框架。一種形成焊球的工藝是利用通過掩模蒸鍍鉛和錫以產(chǎn)生期望的焊球的方法來執(zhí)行的。

通過掩模蒸鍍的一個問題是材料的使用非常低效。由于近來諸如超低α鉛和無鉛驅(qū)動的材料要求增加了材料成本，因此材料使用的效率正變得日益重要。通過掩模蒸鍍的另一個問題是，當(dāng)凸塊間距降低到225μm以下時，蒸鍍的成品率開始降低。此外，用無鉛焊料需要更長的蒸鍍時間。蒸鍍法的另一個問題是用于300mm晶片的300mm蒸鍍掩模不是很穩(wěn)定或牢靠。

也提出了其它能夠?qū)Χ喾N襯底形成焊料凸塊的焊球形成技術(shù)，如焊料電鍍和焊膏絲網(wǎng)印刷。在焊料電鍍中，焊料層被直接涂敷到導(dǎo)電圖案上。可以使用焊料涂層作為蝕刻掩模。當(dāng)在最小尺寸上對包含焊料結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底形成凸塊時，這些技術(shù)相當(dāng)好用。其中更普遍使用的一種技術(shù)是焊膏絲網(wǎng)印刷技術(shù)，它可以用來覆蓋8英寸晶片的整個區(qū)域。然而，隨著近來器件尺寸微型化和凸塊到凸塊間隔(或間距)縮小的趨勢，焊膏絲網(wǎng)印刷技術(shù)變得難以實用。例如，對現(xiàn)代IC器件應(yīng)用焊膏絲網(wǎng)印刷技術(shù)的一個問題是焊膏成分本身。焊膏通常由助焊劑和焊料合金顆粒構(gòu)成。隨著焊料凸塊體積減小，焊膏成分的一致性和均勻性變得更加難以控制。

這個問題的一種可能的解決方案是利用包含極小和均勻的焊料顆粒的焊膏。然而，這只能以高成本的代價來實現(xiàn)。在現(xiàn)代高密度器件中使用焊膏絲網(wǎng)印刷技術(shù)的另一個問題是凸塊之間的間距減少。由于從絲網(wǎng)印刷的焊膏到得到的焊料凸塊存在大的體積減少，因此絲網(wǎng)印刷孔的直徑必須比最終的凸塊的直徑大很多。對凸塊嚴格的大小控制使得焊膏絲網(wǎng)印刷技術(shù)不適于高密度器件的應(yīng)用。

最近開發(fā)的注塑焊料(“IMS”)技術(shù)試圖通過分配熔融焊料而非焊膏來解決這些問題。然而，當(dāng)對晶片形狀的襯底實施該技術(shù)時發(fā)現(xiàn)了問題。國際商業(yè)機器公司共同擁有的美國專利No.5,244,143披露了一種注塑焊料(IMS)技術(shù)，通過引用將其全部并入這里。IMS技術(shù)的一個優(yōu)點是熔融焊料與得到的焊料凸塊之間的體積變化很小。IMS技術(shù)利用焊料頭(solder?head)填充諸如硼硅玻璃、硅、聚合物、金屬等各種材料的模具，模具的寬度足夠覆蓋大多數(shù)單芯片模塊。當(dāng)焊料頭在模具上移動時多余的焊料被去除。然后通過在轉(zhuǎn)移(transfer)工藝中將熔融焊料施加到襯底上，來執(zhí)行用于焊料接合的IMS。當(dāng)遇到較小的襯底(即，芯片級或單芯片模塊)時，由于填充焊料的模具和襯底面積相對較小，可以容易地以多種結(jié)構(gòu)對準和結(jié)合，因此容易實施轉(zhuǎn)移工藝。例如，在將芯片結(jié)合到襯底時常常使用縫隙光學(xué)對準(split-optic?alignment)工藝。也可以用相同的工藝來將芯片級IMS模具結(jié)合到將形成凸塊的襯底(芯片)上。當(dāng)前IMS系統(tǒng)的一個問題是它們被限制為將焊料線性沉積到矩形模具中。即，模具和焊料頭彼此線性地移動，使得空腔垂直于焊料頭中的狹縫運動，以便在空腔經(jīng)過時將其填充。模具限于矩形結(jié)構(gòu)。

因此，需要克服上面討論的現(xiàn)有技術(shù)的問題。

發(fā)明內(nèi)容

簡單地說，根據(jù)本發(fā)明披露了一種將導(dǎo)電粘著材料注塑到非矩形模具中的多個空腔中的系統(tǒng)和方法。該方法包括將填充頭與非矩形模具對準。非矩形模具包括多個空腔。將填充頭放置得與非矩形模具基本上接觸。在填充頭與非矩形模具基本上接觸的同時，對非矩形模具和填充頭中的至少一個提供旋轉(zhuǎn)運動。迫使導(dǎo)電粘著材料離開填充頭到非矩形模具。在多個空腔中的至少一個空腔與填充頭接近的同時，將導(dǎo)電粘著材料提供到所述至少一個空腔中。

在本發(fā)明另一實施例中，披露了一種將導(dǎo)電粘著材料注塑到非矩形模具中的多個空腔中的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括至少一個非矩形模具，該模具包括至少一個空腔。還包括至少一個導(dǎo)電粘著材料放置設(shè)備，用于將導(dǎo)電粘著材料提供到至少一個非矩形模具的至少一個空腔中。