專利名稱：：半導(dǎo)體封裝的芯片粘著膠層氣泡排除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝工藝設(shè)計(jì)
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是關(guān)于一種半導(dǎo)體封裝的芯片粘著膠層氣泡排除方法。
背景技術(shù)：
：半導(dǎo)體芯片封裝的功能主要有提供電能輸入、信號(hào)溝通、散熱功能與保護(hù)功能四大部分。若半導(dǎo)體芯片要有動(dòng)作則需要有外來的電源來驅(qū)動(dòng)，而外來的電源的供應(yīng)必須藉由半導(dǎo)體芯片封裝以分布于半導(dǎo)體芯片，提供穩(wěn)定地電源的供應(yīng)去驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體芯片而運(yùn)作。半導(dǎo)體芯片封裝亦可提供信號(hào)溝通的聯(lián)機(jī)。半導(dǎo)體芯片所產(chǎn)生的信號(hào)或由外界輸入半導(dǎo)體芯片中的信號(hào)均需透過封裝過程中所布設(shè)的線路來傳送，而構(gòu)成布設(shè)的線路最主要者即為載板。半導(dǎo)體芯片無論是接受外界輸入的信號(hào)或是在運(yùn)作時(shí)都會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，藉由半導(dǎo)體芯片封裝設(shè)計(jì)中的熱傳設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)運(yùn)作中所產(chǎn)生的熱能有效率的去除使半導(dǎo)體芯片可在正常工作溫度下運(yùn)作。然而若是封裝中存在氣泡則系統(tǒng)運(yùn)作中所產(chǎn)生的熱將導(dǎo)致氣泡中所蘊(yùn)含的水氣受熱膨脹而直接影響產(chǎn)品的可靠性與質(zhì)量，因此封裝工藝中的氣泡去除一直是重要的工作。習(xí)知的半導(dǎo)體芯片封裝過程中，必須先從晶圓切割出適當(dāng)大小的芯片后再粘附于載板上。在粘附的過程中，膠著材料中、膠著材料與載板或芯片界面之間、或在膠著材料老化的過程中會(huì)產(chǎn)生許多氣泡，造成老化后的膠著材料中會(huì)有空腔而影響產(chǎn)品的可靠度、質(zhì)量甚至功能。傳統(tǒng)的方法有利用模壓膠體成型過程中短暫的高溫高壓條件，使膠著材料的膠層氣泡排出?；蚴墙逵烧婵辗绞绞箽馀萦赡z著材料的膠層中排除?；蚴墙逵烧{(diào)整上芯片機(jī)的工藝參數(shù)及制具使芯片與膠著材料界面間達(dá)到無氣泡。
發(fā)明內(nèi)容(一)本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題然以上所知的習(xí)用技術(shù)卻仍各有其缺點(diǎn)，以模壓膠體成型方式因乃是利用短暫的高溫高壓條件施予已經(jīng)老化或相當(dāng)程度老化的膠著材料，因此擁有較窄的工藝條件，且對較大面積芯片因其短暫的特性往往效果是有限的。以真空方式使氣泡由膠著材料的膠層中排除，通常僅限于膠著材料為膠狀類(paste)而非膠膜類(film)其使用范圍更為局限，而且效果相當(dāng)程度為材料所影響，因此工藝條件相當(dāng)窄小。以調(diào)整上芯片機(jī)的工藝方法為達(dá)到粘著界面無空隙，上芯片機(jī)參數(shù)中的所施予的芯片溫度、上片力量與力量停留時(shí)間為其經(jīng)常施實(shí)的方法。但為達(dá)到上片時(shí)的膠著界面濕潤度，溫度提高、增加上片力量及增加上片力量停留時(shí)間都是經(jīng)常施實(shí)的方向。然而這些方向都不利于芯片質(zhì)量或?qū)е律a(chǎn)效率降低。此外對存在于膠著材料中的氣泡此方法是無效的。另外當(dāng)遇上愈大面積芯片其效果也就愈差。因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種可提高排除膠層中氣泡效果的方法，用以將氣泡由膠著材料中及膠著材料與芯片或載板粘著界面之間排出。本發(fā)明的另一目的在于提供一種提高產(chǎn)能的半導(dǎo)體封裝工藝的方法。'(二)本發(fā)明解決問題所采用的技術(shù)手段本發(fā)明為解決習(xí)知技術(shù)的問題所采用的技術(shù)手段是先將半導(dǎo)體芯片的其中一面以膠著材料粘于載板，膠著材料可為具有熱塑(Thermoplastic)或與具熱固(Thermosetting)性質(zhì)的合成樹酯(Syntheticresin)如聚亞酰胺(Polyimide)、環(huán)氧樹酯(Epoxyresin)與丙烯酸樹酯(Acrylresin)等在材料未老化前加熱具粘性特質(zhì)的材料。在膠著材料尚未老化或未完全老化前，將上芯片完成的載板承置于一特定的處理槽中。針對此一特定處理槽的環(huán)境條件可做一設(shè)定，且使承置于處理槽中的粘附有半導(dǎo)體芯片的載板可在一預(yù)定的時(shí)間內(nèi)維持在一具有預(yù)定升溫速度、預(yù)定溫度及預(yù)定壓力的槽室環(huán)境中。利用處理槽所設(shè)定的環(huán)境條件，將存在于膠著材料中或與粘著物界面間的氣泡經(jīng)由氣泡能量的激化(Antonieequation,描述飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系)、密閉空間里體積、溫度、壓力的變化的必然現(xiàn)象(理想氣體方程式)、氣泡膨脹壓力與槽內(nèi)所施加壓力的平衡結(jié)果而自然排出。本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，經(jīng)過排除膠層氣泡的處理后可將自處理槽中取出的半導(dǎo)體第一芯片實(shí)施封裝工藝中的打線作業(yè)。于半導(dǎo)體芯片表面上所設(shè)置的焊點(diǎn)處焊接金屬線至載板表面上所預(yù)設(shè)的接觸點(diǎn)，并繼續(xù)完成半導(dǎo)體封裝后續(xù)的步驟。本發(fā)明的另一實(shí)施例中，已實(shí)施完打線作業(yè)的第一芯片半成品持續(xù)以另一第二芯片利用膠著材料粘著于原先第一芯片之上并反復(fù)上述工藝，置入處理槽中進(jìn)行氣泡的去除及老化、取出后進(jìn)行打線作業(yè)。若有后續(xù)第三、第四等芯片皆可依序?qū)嵤┻M(jìn)行氣泡移除的操作。(三)本發(fā)明對照先前技術(shù)的有益效果-經(jīng)由本發(fā)明所采用的技術(shù)手段，于膠著材料未老化或未完全老化前利用一可在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)維持于一具有預(yù)定升溫速率、預(yù)定溫度及預(yù)定壓力的處理槽環(huán)境中，用以將氣泡由膠著材料中及膠著材料與芯片或載板粘著界面四周排出。本發(fā)明的膠著材料氣泡排除方法可無視于氣泡的多寡、大小以及芯片的大小而適用于排除不同面積芯片的膠層氣泡，以減少習(xí)知方法中利用增加芯片加壓粘附于載板或上芯片的時(shí)間與力量去排除膠層中氣泡的方法所需的時(shí)間。此外，即使于粘附過程中有氣泡產(chǎn)生也可經(jīng)由后續(xù)本發(fā)明的膠著材料氣泡排除方法有效排除。本發(fā)明半導(dǎo)體封裝的芯片粘著膠層氣泡排除方法能廣泛配合具有一定要求的材料特質(zhì)所產(chǎn)生的工藝條件且可無視于上芯片時(shí)氣泡的存在，因此上芯片時(shí)所需要的溫度、壓力與時(shí)間均可有效縮短與降低使半導(dǎo)體封裝的產(chǎn)能得以提高，更可以節(jié)省投資設(shè)備與成本。本發(fā)明所采用的具體實(shí)施例，將藉由以下之實(shí)施例及附呈圖式作進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明半導(dǎo)體封裝的芯片粘著膠層氣泡排除方法的流程圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的載板與芯片固定區(qū)示意圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片粘附位置示意圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片粘附位置示意圖5是第一實(shí)施例的多個(gè)半導(dǎo)體芯片與載板的縱剖圖6是第一實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片與載板承置于處理槽的縱剖圖7是第一實(shí)施例的膠層氣泡、半導(dǎo)體芯片與載板的縱剖圖8是圖7實(shí)施例中的膠層氣泡8-8橫剖圖9是第一實(shí)施例的單一打線處理的半導(dǎo)體芯片的縱剖圖IO是第一實(shí)施例的單一芯片模封結(jié)構(gòu)的縱剖圖11是第二實(shí)施例的單一打線處理的半導(dǎo)體芯片的縱剖圖12是第二實(shí)施例的單一芯片模封結(jié)構(gòu)的縱剖圖13是第一實(shí)施例的迭置芯片模封結(jié)構(gòu)的縱剖圖14是第二實(shí)施例的迭置芯片模封結(jié)構(gòu)的縱剖圖。主要組件符號(hào)說明1、laIIIII12、132、2a、2b、2c、3、7、8、9載板芯片固定區(qū)金屬線貫孔膠著材料半導(dǎo)體芯片<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>具體實(shí)施例方式參閱圖1所示，圖1是本發(fā)明半導(dǎo)體封裝的芯片粘著膠層氣泡排除方法的流程圖，用以說明本發(fā)明所設(shè)計(jì)的膠著材料其膠層中的氣泡排除方法。載板1可為襯底或?qū)Ь€架等各種可以承載芯片用以聯(lián)系外部電子信號(hào)用的承載物，且于載板1表面上預(yù)設(shè)有多個(gè)芯片固定區(qū)ll(如圖2所示)。首先，將制備好的半導(dǎo)體芯片2其中一面(如圖3所示)藉由先涂布于芯片固定區(qū)11的膠著材料12以粘附于載板1表面的芯片固定區(qū)11中(步驟101)。亦可于載板la的芯片固定區(qū)11中設(shè)置有一貫穿載板la的金屬線貫孔111。膠著材料12可先涂布于芯片固定區(qū)11，再將半導(dǎo)體芯片2粘著于載板la的芯片固定區(qū)ll(如圖4所示)。于步驟101中，膠著材料12也可不必事先涂布于芯片固定區(qū)11而是以附著于半導(dǎo)體芯片2之上的方式連同半導(dǎo)體芯片2—并粘著于載板1其上。從步驟102至105，以載板l為實(shí)例說明，而載板la同樣適用于步驟102至105。載板l的表面上己粘附有多個(gè)上片完成的半導(dǎo)體芯片2、2a、2b、2c(如圖5所示)，且于半導(dǎo)體芯片2、2a、2b、2c與載板1表面之間的膠著材料12未老化或未完全老化前，將粘附有半導(dǎo)體芯片2、2a、2b、2c的載板1承置在一處理槽4(如圖6所示)中(步驟102)。膠著材料12于粘著過程中，會(huì)在膠著材料12的膠層中、膠著材料12與載板1的交界面或是與半導(dǎo)體芯片2的交界面處會(huì)有例如圖7中所示的膠層中氣泡51或是交界面的氣泡52、53的產(chǎn)生。氣泡51、52、53會(huì)使得膠著材料12所形成的膠層為一不連續(xù)面如圖8中所示。為解決氣泡51、52、53形成的問題，本發(fā)明的設(shè)計(jì)中的處理槽4可針對環(huán)境條件做一設(shè)定，且使承置于處理槽4中的粘附有半導(dǎo)體芯片2、2a、2b、2c之載板1在預(yù)定的時(shí)間中以一預(yù)定升溫速率維持于一具有預(yù)定溫度及預(yù)定壓力的槽室環(huán)境中(步驟103)。藉由處理槽4所設(shè)定的環(huán)境條件，將存在于膠著材料12中的氣泡51、膠著材料12與載板1交界面的氣泡52與膠著材料12與半導(dǎo)體芯片2交界面的氣泡53由膠著材料12如圖7中箭頭所指示的方向往四周排出(步驟104)。將經(jīng)過本發(fā)明的膠層氣泡排除方法處理后的載板1連同粘附于載板1表面的半導(dǎo)體芯片2—同移出處理槽4(步驟105)。排除膠著材料12中的膠層氣泡后，載板1所粘附的半導(dǎo)體芯片3(如圖9所示)其芯片表面31上設(shè)置有一焊點(diǎn)(BondPad)321、322，且焊點(diǎn)321、322可焊接金屬線331、332并經(jīng)過打線(Bonding)處理連接于載板1表面上所預(yù)設(shè)的接觸點(diǎn)341、342(步驟106)。于執(zhí)行完步驟106后，半導(dǎo)體芯片3繼續(xù)完成半導(dǎo)體封裝的后續(xù)步驟。于半導(dǎo)體芯片3的芯片表面31藉由一模具裝置(未示)，以合模注膠方式去模壓形成一封裝膠體6(如圖10中所示)于半導(dǎo)體芯片3外(步驟107)。模壓后所形成于半導(dǎo)體芯片3外的封裝膠體6，需經(jīng)過一烘烤處理(Postmoldcure)造成封裝膠體6開始老化。老化完全的封裝膠體6即可模封該半導(dǎo)體芯片3(步驟108)，用以防止?jié)駳庥赏獠壳秩氚雽?dǎo)體芯片3。步驟106中，亦可于載板la所粘附的半導(dǎo)體芯片7(如圖ll)排除膠著材料12中的膠層氣泡后，半導(dǎo)體芯片7其芯片表面71上設(shè)置有一焊點(diǎn)721、722，且焊點(diǎn)721、722可焊接金屬線731、732。金屬線731、732藉由打線處理并通經(jīng)過金屬線貫孔111后，連接于載板la所預(yù)設(shè)的接觸點(diǎn)741、742。最后以合模注膠方式去模壓形成一封裝膠體6a(如圖12中所示)于半導(dǎo)體芯片7外。本發(fā)明半導(dǎo)體封裝的芯片粘著膠層氣泡排除方法亦可應(yīng)用于多顆迭置芯片封裝結(jié)構(gòu)中。其工藝步驟參閱圖1，當(dāng)?shù)谝恍酒绨雽?dǎo)體芯片3完成打線處理(步驟106)后，欲迭置多顆芯片則僅需重復(fù)半導(dǎo)體封裝工藝步驟101至106即可。于載板1表面上粘附的完成打線處理的半導(dǎo)體芯片3其芯片表面31處以另一粘附有膠著材料13的第二芯片例如半導(dǎo)體芯片8迭置于第一芯片的半導(dǎo)體芯片3上(如圖13中所示)，再將此半成品置入處理槽4中進(jìn)行排除膠層中的氣泡。進(jìn)行完氣泡排除后的半成品，于半導(dǎo)體芯片8其芯片表面81上設(shè)置的焊點(diǎn)821、822焊接一金屬線831、832，并再經(jīng)過打線處理連接于載板1表面上所預(yù)設(shè)的接觸點(diǎn)841、842并接續(xù)打線處理，最后以合模注膠方式去模壓形成一封裝膠體6b于半導(dǎo)體芯片3、8外。亦可于載板la表面上粘附的完成打線處理的半導(dǎo)體芯片7其芯片表面71處于以另一粘附有膠著材料13的第二芯片例如半導(dǎo)體芯片9迭置于第一芯片的半導(dǎo)體芯片7上(圖14中所示)，再將此半成品置入處理槽4中進(jìn)行排除膠層中的氣泡。進(jìn)行完氣泡排除后的半成品，于半導(dǎo)體芯片9其芯片表面91上設(shè)置的焊點(diǎn)921、922焊接一金屬線931、932，并再經(jīng)過打線處理連接于載板la上所預(yù)設(shè)的接觸點(diǎn)941、942，并接續(xù)打線處理，最后以合模注膠方式去模壓形成一封裝膠體6c于半導(dǎo)體芯片7、9外。由以上之實(shí)施例可知，本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體封裝的芯片粘著膠層氣泡排除方法確具產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值，故本發(fā)明業(yè)已符合于專利的要件。惟以上之?dāng)⑹鰞H為本發(fā)明的較佳實(shí)施例說明，凡精于此項(xiàng)技藝者當(dāng)可依據(jù)上述的說明而作其它種種之改良，惟這些改變?nèi)詫儆诒景l(fā)明之發(fā)明精神及權(quán)利要求書所界定的范圍中。權(quán)利要求1、一種半導(dǎo)體封裝的芯片粘著膠層氣泡排除方法，其特征在于，該方法包括下列步驟a、將至少一個(gè)制備好的半導(dǎo)體芯片的其中一面以膠著材料粘附在一載板的表面；b、在該膠著材料于未老化或未完全老化前，將該粘附有半導(dǎo)體芯片的載板承置在一處理槽中；c、將該處理槽設(shè)定在一具有預(yù)定溫度及預(yù)定壓力的槽室環(huán)境，并維持一預(yù)定時(shí)間；d、使該膠著材料中的氣泡或膠著材料與半導(dǎo)體芯片間的氣泡或膠著材料與載板膠著界面間的氣泡由該膠著材料的四周排出。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝的芯片粘著膠層氣泡排除方法，其特征在于，步驟c中所預(yù)定的溫度介于攝氏80度至175度之間。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝的芯片粘著膠層氣泡排除方法，其特征在于，步驟c中所預(yù)定槽內(nèi)壓力為大于2個(gè)大氣壓。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝的芯片粘著膠層氣泡排除方法，其特征在于，步驟c中所預(yù)定時(shí)間大于5分鐘。5、一種半導(dǎo)體封裝的芯片粘著膠層氣泡排除方法，其特征在于，包括下列步驟A、將多個(gè)制備好的半導(dǎo)體芯片的第一芯片其中一面以膠著材料粘附在一載板的表面；B、在該膠著材料于未老化或未完全老化前，將該粘附有半導(dǎo)體芯片的載板承置在一處理槽中；C、將該處理槽設(shè)定在一具有預(yù)定溫度及預(yù)定壓力的槽室環(huán)境，并維持一預(yù)定時(shí)間；D、使該膠著材料中的氣泡或膠著材料與半導(dǎo)體芯片間的氣泡或膠著材料與載板膠著界面間的氣泡由該膠著材料的四周排出；E、將該含有半導(dǎo)體芯片的載板從該處理槽中取出；F、以另一粘附有膠著材料的第二芯片迭置于該第一芯片之上，再將此半成品置入該處理槽依步驟B、C與D執(zhí)行消除氣泡工藝，并于消除氣泡后移出該處理槽；G、多顆迭置芯片即可依如上程序執(zhí)行步驟F。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體封裝的芯片粘著膠層氣泡排除方法，其特征在于，步驟C中所預(yù)定溫度系介于攝氏80度至175度之間。7、根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體封裝的芯片粘著膠層氣泡排除方法，其特征在于，步驟C中所預(yù)定槽內(nèi)壓力為大于2個(gè)大氣壓。8、根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體封裝的芯片粘著膠層氣泡排除方法，其特征在于，步驟C中所預(yù)定時(shí)間大于5分鐘。9、根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體封裝的芯片粘著膠層氣泡排除方法，其特征在于，步驟E之后進(jìn)一步包括有半導(dǎo)體工藝的打線處理步驟。10、根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體封裝的芯片粘著膠層氣泡排除方法，其特征在于，步驟F之后進(jìn)一步包括有半導(dǎo)體工藝的打線處理步驟。11、根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體封裝的芯片粘著膠層氣泡排除方法，其特征在于，于步驟G之后進(jìn)一步包含下列步驟H、藉由合模注膠方式模壓形成一封裝膠體于該半導(dǎo)體芯片的表面；I、將該封裝膠體予以烘烤處理，使該封裝膠體老化以模封該半導(dǎo)體芯片。全文摘要本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體封裝的芯片粘著膠層氣泡排除方法，先將一個(gè)或多個(gè)制備好的半導(dǎo)體芯片以膠著材料粘著于載板或芯片與芯片彼此間，此載板可為襯底或?qū)Ь€架等各種可以承載芯片用以聯(lián)系外部電子信號(hào)用的承載物。于膠著材料未老化或未完全老化前，將粘有半導(dǎo)體芯片的載板承置在一特定的處理槽中。處理槽為一具有一預(yù)定升溫速率、預(yù)定溫度及預(yù)定壓力的槽室環(huán)境并能維持一預(yù)定時(shí)間，使膠著材料中及膠著材料與芯片或載板粘著界面間的氣泡因溫度、壓力的施加而排出。文檔編號(hào)H01L21/56GK101533786SQ20081008387公開日2009年9月16日申請日期2008年3月11日優(yōu)先權(quán)日2008年3月11日發(fā)明者洪淑慧,陳俞正申請人:印能科技有限公司