[發(fā)明專利]焊球形成裝置和焊球形成方法

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• 申請日: 2016-02-05
• 公開（公告）號: CN107042346A
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發(fā)明（設計）人: 周鳴
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司;中芯國際集成電路制造(北京)有限公司
• 主分類號: B23K1/00
• 分類號: B23K1/00;B23K3/00;B23K3/08;B23K101/36
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司11227
• 代理人: 吳敏

1.一種焊球形成裝置，其特征在于，包括：

載臺，所述載臺用于放置芯片；

控制單元和與所述控制單元連接的三維移動裝置，通過所述控制單元控制所述三維移動裝置在水平方向和垂直方向移動；

噴嘴，所述噴嘴固定于三維移動裝置上；

焊料源，所述焊料源與所述噴嘴連接，用于向所述噴嘴提供熔融狀態(tài)的焊料；

壓力調(diào)整單元，所述壓力調(diào)整單元與所述噴嘴連接，用于調(diào)整所述噴嘴內(nèi)的焊料受到的壓力；

冷卻裝置，用于使焊料冷卻凝固。

2.根據(jù)權利要求1所述的焊球形成裝置，其特征在于，所述噴嘴材料包括：鎢、鎢合金、鎳、鎳合金或陶瓷。

3.根據(jù)權利要求1所述的焊球形成裝置，其特征在于，還包括加熱元件，用于對噴嘴進行加熱，所述加熱元件位于噴嘴外壁。

4.根據(jù)權利要求3所述的焊球形成裝置，其特征在于，所述加熱元件為鎳鉻加熱絲。

5.根據(jù)權利要求1所述的焊球形成裝置，其特征在于，所述壓力調(diào)整單元包括：施壓氣體源、位于施壓氣體源與噴嘴之間的調(diào)節(jié)閥。

6.根據(jù)權利要求5所述的焊球形成裝置，其特征在于，所述施壓氣體源包括加熱裝置，用于對所述施壓氣體進行加熱。

7.根據(jù)權利要求6所述的焊球形成裝置，其特征在于，對所述施壓氣體進行加熱的溫度為200℃～300℃。

8.根據(jù)權利要求5所述的焊球形成裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)閥具有雙向氣壓調(diào)節(jié)功能，用于調(diào)整向所述噴嘴內(nèi)施加的壓力為正壓或負壓。

9.根據(jù)權利要求5所述的焊球形成裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)閥包括與施壓氣體源和噴嘴連接的流量閥、與噴嘴連接的真空泵。

10.根據(jù)權利要求1所述的焊球形成裝置，其特征在于，所述冷卻裝置包括冷卻氣體源和與所述冷卻氣體源連接的冷卻噴頭。

11.根據(jù)權利要求10所述的焊球形成裝置，其特征在于，所述冷卻噴頭固定于三維移動裝置上。

12.根據(jù)權利要求10所述的焊球形成裝置，其特征在于，所述冷卻氣體源是N₂源。

13.一種焊球形成方法，其特征在于，包括：

提供權利要求1至12任一權利要求所述的焊球形成裝置；

提供待形成焊球的芯片，所述芯片上形成有金屬連線和覆蓋所述金屬連線的具有多個開口的聚合物層，所具開口位于金屬連線表面；

采集所述芯片上的開口的位置和尺寸信息，并錄入控制單元；

所述控制單元根據(jù)所述開口的位置和尺寸信息，控制三維移動裝置移動，使得噴嘴移動至其中一開口上方；

焊料源向噴嘴內(nèi)提供焊料，同時通過壓力調(diào)整單元向噴嘴內(nèi)的焊料施加壓力，通過噴嘴另一端流出，形成焊料液滴，逐滴進入開口，直至所述焊料液滴填滿所述開口并溢出；

通過冷卻裝置對進入開口的焊料進行冷卻，使開口內(nèi)焊料凝固，最終形成焊球；

所述控制單元根據(jù)所述開口的位置和尺寸信息，繼續(xù)控制三維移動裝置移動，使得噴嘴移動至另一開口上方，并按上述方法，依次在其他開口內(nèi)形成焊球。

14.根據(jù)權利要求13所述的焊球形成方法，其特征在于，通過加熱元件對噴嘴進行加熱，以確保所述焊料在噴嘴內(nèi)為熔融狀態(tài)；所述加熱元件對噴嘴進行加熱的加熱溫度為200℃～300℃。

15.根據(jù)權利要求13所述的焊球形成方法，其特征在于，所述三維移動裝置在水平方向上的移動速率為10μm/s～300mm/s，在垂直方向上的移動速率為10μm/s～100mm/s。

16.根據(jù)權利要求13所述的焊球形成方法，其特征在于，在所述三維移動裝置移動時，通過壓力調(diào)整單元使噴嘴內(nèi)保持負壓，避免噴嘴內(nèi)焊料滴出。

17.根據(jù)權利要求13所述的焊球形成方法，其特征在于，冷卻裝置包括冷卻氣體源和與所述冷卻氣體源連接的冷卻噴頭，冷卻氣體從冷卻噴頭噴出，對開口內(nèi)焊料進行冷卻；調(diào)整所述冷卻氣體的流速，調(diào)整焊料的凝固速率。

18.根據(jù)權利要求13所述的焊球形成方法，其特征在于，調(diào)整所述噴嘴內(nèi)壓力大小，使噴嘴內(nèi)流出的焊料液滴直徑小于開口寬度。