專利名稱：倒裝芯片凸點(diǎn)的選擇性激光回流制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種倒裝芯片凸點(diǎn)的制備方法，特別是一種采用激光選擇性回流制備倒裝芯片凸點(diǎn)的方法，屬于集成電路制造的電子封裝領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
倒裝芯片技術(shù)允許面積排列的內(nèi)連接，具有高I/O數(shù)、高密度、高電氣性能以及高硅片利用率等優(yōu)點(diǎn)；而且，當(dāng)錫球回流時(shí)，焊錫內(nèi)的表面張力將自我糾正芯片的微小不對(duì)準(zhǔn)，這個(gè)自我對(duì)準(zhǔn)特性帶來(lái)非常高的制造裝配合格率。目前采用的凸點(diǎn)制作技術(shù)主要有蒸鍍焊料合金、電鍍凸點(diǎn)技術(shù)、釘頭法、模板印刷法、激光植球等。其中的電鍍法最大的優(yōu)點(diǎn)是可以做到比較小的節(jié)距(或者間距)，其缺點(diǎn)是比較費(fèi)時(shí)，而且不是所有的焊料都可進(jìn)行電鍍；模板印刷法的基本工藝為首先，將晶圓放置在托盤上，通過(guò)傳送帶傳送至網(wǎng)板印刷機(jī)；接著，將焊膏涂敷到網(wǎng)板上之后，印刷機(jī)的視像系統(tǒng)就查找所有的參考點(diǎn)，在整個(gè)網(wǎng)板表面清潔地擦拭焊膏，將其注入所有的開孔中；最后，托盤和晶圓從印刷機(jī)中傳送出來(lái)。模板印刷法不需要蒸鍍所需的昂貴設(shè)備與精確的金屬模板，也不需要電鍍凸點(diǎn)技術(shù)中必需的厚膜光刻技術(shù)，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)晶片上所有引出端的凸點(diǎn)制作，該方法工藝簡(jiǎn)單、操作方便、適用于各種凸點(diǎn)焊料，被認(rèn)為是一種低成本凸點(diǎn)制作技術(shù)。但與其它凸點(diǎn)制備方法相比較，模板印刷法制備凸點(diǎn)的間距受到限制，難以制備其它方法所能實(shí)現(xiàn)的細(xì)間距凸點(diǎn)，其通常的間距為200μm～400μm。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種倒裝芯片凸點(diǎn)的選擇性激光回流制備方法，具有成本低廉，凸點(diǎn)成形質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明將模板印刷法與選擇性激光回流技術(shù)相結(jié)合制備倒裝芯片的凸點(diǎn)，將金屬模板置于芯片之上，將焊膏填入金屬模板上的所有開孔，激光聚焦在金屬模板開孔內(nèi)的焊膏上，焊膏被回流成凸點(diǎn)。在逐點(diǎn)制備倒裝芯片上所有凸點(diǎn)的過(guò)程中，金屬模板與芯片保持接觸。
本發(fā)明的方法具體包括如下步驟(1)將金屬模板置于待制備凸點(diǎn)的芯片之上，并調(diào)節(jié)金屬模板的位置使其與芯片對(duì)準(zhǔn)，然后用刮刀涂敷焊膏，使焊膏填入金屬模板上的所有開孔內(nèi)。在焊膏填入開孔后，仍然保持金屬模板與芯片接觸。金屬模板上的開孔中心距離最小約為130μm。
(2)采用激光發(fā)生器作為凸點(diǎn)制備的激光源。激光發(fā)生器所產(chǎn)生的激光經(jīng)過(guò)準(zhǔn)束后，經(jīng)由掃描器的鏡片偏轉(zhuǎn)、反射，聚焦到金屬模板的開孔內(nèi)，激光光斑半徑約15μm。開孔內(nèi)的焊膏在激光作用下回流成金屬凸點(diǎn)，而開孔內(nèi)未被激光掃描到的焊膏依然保持原來(lái)的形態(tài)，因此，在激光回流過(guò)程中，可以根據(jù)要求的凸點(diǎn)尺寸決定金屬模板上開孔中的激光回流區(qū)域面積。如果采用具有動(dòng)態(tài)聚焦功能的振鏡掃描器(galvanometric scanner)，將獲得更高的制備速度(約0.1S/點(diǎn))以及更好的凸點(diǎn)回流質(zhì)量，凸點(diǎn)最小直徑約50μm。
(3)在激光回流完金屬模板上的所有凸點(diǎn)后，凸點(diǎn)已經(jīng)完全焊接在芯片的焊料下金屬(UBM，Under Ball Metal)上，此時(shí)脫離金屬模板與芯片將不再影響凸點(diǎn)大小。金屬模板上開孔的內(nèi)壁與芯片上會(huì)存在殘留的焊膏，由于模板印刷法通常使用水溶性焊膏制備芯片凸點(diǎn)，因此，通過(guò)清洗很容易清除芯片上的殘留焊膏，并由此獲得高質(zhì)量的芯片凸點(diǎn)。
本發(fā)明的方法適用于多種材料制備凸點(diǎn)，具有其它方法所沒(méi)有的成本優(yōu)勢(shì)；采用逐點(diǎn)回流加工，激光掃描速度快，單點(diǎn)成形時(shí)間短；由于激光掃描器具有較高的分辨率，凸點(diǎn)定位精度高；凸點(diǎn)參數(shù)可以自由設(shè)定，即使在同一芯片上也能制備不同大小的凸點(diǎn)。本發(fā)明能有效避免因全局受熱而造成的器件失效現(xiàn)象，尤其適合某些特殊器件封裝，如熱敏器件、光電器件。


圖1為本發(fā)明的倒裝芯片凸點(diǎn)的選擇性激光回流制備方法示意圖。
圖中，1為激光發(fā)生器，2為掃描機(jī)構(gòu)的X軸電機(jī)與偏轉(zhuǎn)鏡片，3為掃描機(jī)構(gòu)的Y軸電機(jī)與偏轉(zhuǎn)鏡片，4為金屬模板，5為芯片，6為焊膏(回流前)，7為凸點(diǎn)(回流后)。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
本發(fā)明的倒裝芯片凸點(diǎn)的選擇性激光回流制備方法工作原理如附圖1所示。所涉及的工藝過(guò)程如下a)金屬模板對(duì)準(zhǔn)與焊膏涂敷將金屬模板4置于待制備凸點(diǎn)的芯片5之上，并調(diào)節(jié)金屬模板4的位置使其與芯片5對(duì)準(zhǔn)。在完成對(duì)準(zhǔn)工藝后，用刮刀將焊膏6填入金屬模板4的所有開孔內(nèi)。為滿足細(xì)間距凸點(diǎn)制備要求，本發(fā)明所使用的金屬模板4比常規(guī)模板印刷法所使用的金屬模板的開孔中心距離更小，最小約為130μm。在焊膏6填入開孔后，回流過(guò)程中仍然保持金屬模板4與芯片5接觸；b)選擇性激光回流采用摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG)激光器作為凸點(diǎn)制備的激光源。激光發(fā)生器1所產(chǎn)生的激光經(jīng)過(guò)準(zhǔn)束后，再分別經(jīng)掃描器的Y軸偏轉(zhuǎn)鏡片、X軸偏轉(zhuǎn)鏡片的偏轉(zhuǎn)、反射后，聚焦到金屬模板4的開孔內(nèi)，激光光斑半徑約15μm。開孔內(nèi)的焊膏6在激光作用下回流成金屬凸點(diǎn)7，而開孔內(nèi)未被激光掃描到的焊膏6依然保持原來(lái)的形態(tài)。因此，在激光回流過(guò)程中，可以根據(jù)要求的凸點(diǎn)尺寸決定金屬模板4上開孔中的激光回流區(qū)域面積。激光掃描器包括掃描機(jī)構(gòu)的X軸電機(jī)與偏轉(zhuǎn)鏡片2、掃描機(jī)構(gòu)的Y軸電機(jī)與偏轉(zhuǎn)鏡片3。如果采用具有動(dòng)態(tài)聚焦功能的振鏡掃描器制備倒裝芯片的凸點(diǎn)7，將能夠進(jìn)一步提高凸點(diǎn)回流效率(達(dá)到約0.1S/點(diǎn))，并獲得更好的凸點(diǎn)7回流質(zhì)量，凸點(diǎn)最小直徑約50μm；c)清洗芯片在激光回流完金屬模板4上的所有凸點(diǎn)7后，凸點(diǎn)7已經(jīng)完全焊接在芯片5的UBM上，此時(shí)脫離金屬模板4與芯片5將不再影響凸點(diǎn)7大小。金屬模板4的開孔內(nèi)壁與芯片5上會(huì)存在殘留的旱膏6，由于模板印刷法通常使用水溶性焊膏制備芯片凸點(diǎn)，因此，通過(guò)清洗很容易清除芯片5上的殘留焊膏，并由此獲得高質(zhì)量的芯片凸點(diǎn)7。
權(quán)利要求
1.一種倒裝芯片凸點(diǎn)的選擇性激光回流制備方法，其特征在于包括如下步驟1)將金屬模板(4)置于待制備凸點(diǎn)的芯片(5)之上，并調(diào)節(jié)金屬模板(4)的位置與芯片(5)對(duì)準(zhǔn)，然后將焊膏(6)填入金屬模板(4))上的所有開孔內(nèi)，保持金屬模板(4)與芯片(5)接觸，金屬模板(4)上的開孔中心距離最小為130μm；2)采用激光發(fā)生器(1)作為凸點(diǎn)制備的激光源，激光發(fā)生器(1)所產(chǎn)生的激光經(jīng)過(guò)準(zhǔn)束后，再經(jīng)掃描器的鏡片偏轉(zhuǎn)、反射，聚焦到金屬模板(4)的開孔內(nèi)，激光光斑半徑約15μm，開孔內(nèi)的焊膏在激光作用下回流成金屬凸點(diǎn)(7)，而開孔內(nèi)未被激光掃描到的焊膏(6)依然保持原來(lái)的形態(tài)，在激光回流過(guò)程中，根據(jù)要求的凸點(diǎn)尺寸決定金屬模板(4)上開孔中的激光回流區(qū)域面積；3)在激光回流完金屬模板(4)上的所有凸點(diǎn)(7)后，脫離金屬模板(4)與芯片(5)，清除芯片上的殘留焊膏(6)。
全文摘要
一種倒裝芯片凸點(diǎn)的選擇性激光回流制備方法，將模板印刷法與選擇性激光回流技術(shù)相結(jié)合制備倒裝芯片的凸點(diǎn)，將金屬模板置于芯片之上，將焊膏填入金屬模板上的所有開孔，激光聚焦在金屬模板開孔內(nèi)，焊膏在激光作用下回流成金屬凸點(diǎn)。在逐點(diǎn)制備倒裝芯片上所有凸點(diǎn)的過(guò)程中，金屬模板與芯片保持接觸。本發(fā)明的方法適用于多種材料制備凸點(diǎn)，具有成本低廉，激光掃描速度快，單點(diǎn)成形時(shí)間短，凸點(diǎn)定位精度高，凸點(diǎn)參數(shù)可以自由設(shè)定的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明能有效避免因全局受熱而造成的器件失效現(xiàn)象，尤其適合某些特殊器件封裝，如熱敏器件、光電器件。
文檔編號(hào)H01L21/44GK1588634SQ200410053040
公開日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月22日
發(fā)明者葉獻(xiàn)方, 丁漢, 熊振華 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)