一种在晶片上印刷焊料的方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种将焊料印刷到晶片(101)上的方法，包括将焊膏(102)沉积到晶片(101)上、对沉积的焊膏(102)应用在线回流工艺以在晶片(101)上形成焊料凸点(103)以及清洁回流焊料凸点(103)的步骤。将焊料打印到晶片(101)上的方法基于其系统，该系统包括晶片焊料打印机(1)、在线回流装置(2)和去焊剂装置(3)，其中每个步骤具有通过分段过程控制优化的参数。每个步骤具有通过分段过程控制优化的参数。每个步骤具有通过分段过程控制优化的参数。

【技术实现步骤摘要】
一种在晶片上印刷焊料的方法及其系统
专利

[0001]本专利技术涉及一种用于将焊料印刷到晶片上的方法，尤其是在所采用的分段过程控制中具有优化的参数，以在预定时间内实现上可观地成品率。
[0002]专利技术背景
[0003]目前，在晶片级电路和组件组装行业中，焊料印刷技术利用一个模板在晶片顶面上印刷焊膏或用焊料填充晶片上的通孔。由于通孔的垂直深度远大于印刷在晶片表面上的焊盘的低的高度，因此模板制造和使用成本高且复杂。在晶片级焊料图案化过程中使用模板也很耗时，因为用焊料填充通孔比在晶片表面上打印薄焊盘需要更长的时间。试图加速该过程会留下定位不准确的焊料图案，或焊料量不足的通孔。
[0004]许多与焊料印刷相关的技术已经被提出以改进该系统。例如，Kay等人发表的题为“使用无铅合金在低于100微米间距下进行晶片级凸点的模板印刷技术”的出版物公开了使用IPC 6型(15
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5μm)粒径分布的无铅焊膏在低于100μm间距下进行焊膏印刷的工艺。研究结果证实，使用模版印刷工艺，可以在具有超细间距几何形状的晶片上产生尺寸一致的浆料沉积。还公开了可通过选择不同形状的模板孔来控制焊膏沉积，其中产生的焊料凸点的印刷一致性和均匀性也由每个沉积的焊膏的体积控制。除此之外，公开号为US5740730A的美国专利公开了一种用于在印刷电路板上形成粘合剂和焊盘以将电气元件表面安装到印刷电路板上的方法和设备。焊膏通过具有多个第一开口的第一模板沉积到印刷电路板上。然后，焊膏在电路板上形成多个焊盘。此外，第二模板随后定位在印刷电路板上，该第二模板具有多个第二开口，并且在其底面中具有凹口，该凹口被配置为接收多个焊盘。在将第二模板定位在印刷电路板上之后，通过第二模板的第二开口将粘合材料沉积到该板上以在该板上形成多个粘合垫。
[0005]公开号为US5996488A的另一项美国专利公开了一种为电子源制造基板的方法，该基板包括多个电子发射装置，每个电子发射装置包括一对相对的电极，多个电子发射装置布置在基板上。该方法包括以下步骤：制备凹版印刷板，该凹版印刷板具有与电极图案相对应的凹进部分，凹进部分的深度具有油墨，将橡皮布压在凹版印刷板上，以便油墨从凹进部分的内部转移到橡皮布上，以及使所述橡皮布与所述基板接触，使得所述油墨从所述橡皮布转移到所述基板上，从而在所述基板上形成所述电极图案。
[0006]公开号为US6443059B1的美国专利中披露的另一项技术叙述了一种焊接丝网印刷工艺，包括提供其上具有多个芯片的晶片和覆盖芯片的钝化层的步骤，其中，所述焊盘具有形成在其上的多个凸点下金属层(UBM)结构；在所述晶片上形成图案层，其中所述图案层具有多个第一开口，所述第一开口限定芯片上随后形成凸起的位置；提供具有晶片安装位置的载体，提供安装在载体上的安装支撑装置，其中安装支撑装置具有晶片尺寸的第二开口，使得载体的晶片安装位置通过第二开口暴露；通过安装支撑装置的第二开口将晶片安装在载体上；以及用焊膏填充第一开口。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种具有优化参数的分段过程控制，以在预定时间段内实现可观地高的产率。另一个目的是为晶片焊料印刷工艺流程中的每个阶段提供这些优化参数，以便在制造半导体制品时实现更高的效率和产率。
[0008]在本专利技术的一个方面中，提供了一种将焊料打印到晶片上的方法，该方法包括以下步骤：通过晶片焊料打印机将焊膏沉积到晶片上，通过在线回流装置对沉积的焊膏应用在线回流工艺以在晶片上形成焊料凸点，以及通过去焊剂装置清洁回流焊料凸点，其中每个步骤通过分段过程控制优化其参数。
[0009]优选地，该方法还包括检查焊料凸点的步骤。
[0010]优选地，分段过程控制用于在约7小时的最大操作时间内实现约99％至99.5％的目标产率。
[0011]优选地，晶片焊料打印机以大约30mm/s到40mm/s的速度范围沉积焊膏。
[0012]优选地，晶片焊料打印机使用刮板在沉积的焊膏上施加大致6kg到8kg的压力。
[0013]优选地，使用去焊剂装置来完成焊料凸点的清洁。
[0014]优选地，在清洁期间，以预定间隔将晶片装入去焊剂装置中。
[0015]优选地，去焊剂装置在大致50℃至120℃的温度范围内工作。
[0016]优选地，使用三维自动光学检查(AOI)装置和X射线装置检查焊料凸点。
[0017]在本专利技术的另一个方面中，还提供了一种用于将焊料打印到晶片上的系统，该系统包括：用于将焊膏沉积到晶片上的晶片焊料打印机，用于对沉积的焊膏应用在线回流工艺以在晶片上形成焊料凸点的在线回流装置，以及用于清洁焊料凸点的去焊剂装置，其中系统使用通过分段过程控制优化的参数执行如上所述的方法。
[0018]优选地，分段过程控制用于在约7小时的最大操作时间内实现约99％至99.5％的目标产率。
[0019]优选地，通过三维(3D)自动光学检查(AOI)方法和X射线方法检查焊料凸点。
[0020]本领域技术人员将容易理解，本专利技术适于实现所述目的并获得所述目的和优点以及其中固有的目的和优点。本文所描述的实施例不打算作为对本专利技术范围的限制。
附图说明
[0021]为了促进对本专利技术的理解，在附图中示出了优选实施例，当结合以下描述考虑时，本专利技术、其构造和操作以及其许多优点将容易理解和领会。
[0022]图1示意了在晶片上印刷焊料的方法的框图。
[0023]图2图示了用于将焊料印刷到晶片上的方法的示例性实施例。
[0024]图3图示了将焊膏沉积到晶片上的示例性实施例。
具体实施方式
[0025]在下文中，应根据本专利技术的优选实施例并通过参考说明和附图来描述本专利技术。然而，应当理解，将描述限制到本专利技术的优选实施例仅仅是为了促进对本专利技术的讨论，并且可以预期，本领域技术人员可以在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计各种修改。
[0026]现在将通过参考附图的示例更详细地描述本专利技术。
[0027]图1示出了用于将焊料打印到晶片101上的系统的框图，该系统包括配置成将焊膏102沉积到晶片上的晶片焊料打印机1。焊膏102是一种特殊形式的焊剂内保持的微小焊料球的混合物，该混合物具有焊膏的纹理。打印机1的目的是在要焊接的晶片101上的每个焊盘上准确地沉积正确的量。这是由优选通过模板103的丝网印刷焊膏102实现的，但也可以通过喷射印刷应用。该系统还包括用于在沉积的焊膏102上应用在线回流工艺以在晶片101上形成焊料凸点104的在线回流装置2，其中在线回流装置2优选为回流炉。在线回流工艺是使用焊膏102将多个微型电气部件临时连接到其接触垫上，然后整个组件经受受控热的一种方法。回流焊工艺的目标是使焊膏102达到共晶温度，在该温度下，焊膏102经历到液态或熔融状态的相变，其中熔融焊膏表现出粘附特性，从而在电气部件和晶片101之间形成永久性焊料凸点。
[0028]在优选实施例中，该系统包括用于清洁在线回流工艺期间形成的焊料凸点104的去焊本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在晶片(101)上印刷焊料的方法，包括以下步骤：通过晶片焊料打印机(1)将焊膏(102)沉积到晶片(101)上；通过在线回流装置(2)对沉积的焊膏(102)应用在线回流工艺，以在晶片(101)上形成焊料凸点(103)；和通过去焊剂装置(3)清洁回流焊料凸点(103)，其中，每个步骤通过分段过程控制优化其参数。2.根据权利要求1所述的方法，还包括检查焊料凸点(103)的步骤。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述分段过程控制用于在约7小时的最大操作时间内实现约99％至99.5％的目标产率。4.根据上述任一权利要求所述的方法，其中，晶片焊料打印机(1)以约30mm/s至40mm/s的速度沉积焊膏(102)。5.根据上述任一权利要求所述的方法，其中所述晶片焊料打印机(1)使用刮板(105)在沉积的焊膏(102)上施加大致6kg到8kg的压力。6.根据上述任一权利要求所述的方法，其中所述焊料凸点(103)的清洁是使用去焊剂装置(3)完成的。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述晶片(101)在清...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文成，
申请(专利权)人：益纳利科技私人有限公司，
类型：发明
国别省市：