[发明专利]模板以及用于在模板上分配焊料凸起的方法

说明书

技术领域

本发明的公开宽泛地涉及半导体封装技术的领域，更具体而言涉及制备用于集成电路晶片的焊料凸起的方法。

背景技术

称作“倒装芯片封装”的集成电路(IC)器件到芯片载体的面朝下焊接已应用于半导体制造工艺四十年。注射模制焊接(IMS)是IBM开发的以解决关于当前晶片凸起制作技术的成本对质量问题的一种技术。作为应用到晶片凸起的IMS称为C4NP(可控塌陷芯片连接新工艺)并且是IBM开发的用于使用无铅焊料将C4焊料凸起设置到处于晶片级的芯片上的最新的半导体封装技术。

C4NP涉及使用提供熔化的焊料的头来填充在焊料模(模板)中的特定设计的凹坑。通过被压缩在填充头与模板之间的O形环，典型地将焊料约束到头和工作区域。由于头必须保持在工作温度(伴随焊料熔化)，必须将填充头与模板之间的该界面从某种停留位置移动到模板上。这通过将头移动越过模板与停留区域之间的接缝来完成，使O形环受压并经常损坏。由于O形环替换是一个漫长的过程，这限制了机器吞吐量。另外，运动和方向的改变使O形环受压和损坏，所以任何解决方案将是最好的，如果其通过单向方式执行。如果可以完成用于界面清洗工艺的任何解决方案而没有机器停工期，将同样是有益的。

发明内容

简要地，根据本发明的实施例，一种用于在模板上分配焊料凸起的方法包括以下步骤：将包括O形环的填充头从第一位置相对地移动到第二位置，以便当其从所述第一位置跨越到所述第二位置时使所述O形环减压；使用焊料填充在所述模板中的至少一个腔；以及然后将所述填充头从所述第二位置相对地移动到第三位置，以便当其从所述第二位置跨越到所述第三位置时使所述O形环减压。将所述填充头从所述第一位置相对地移动到所述第二位置的所述步骤包括从较高的高度移动到较低的高度。

附图说明

图1是根据现有技术示出了未填充的腔的模板的图；

图2是根据现有技术的用于将熔化的焊料分配到模板上的基本IMS头的示意侧视图；

图3是根据现有技术的IMS的凸起工艺的流程图；

图4A是根据本发明的实施例的“步降”方法的图，其示出了将填充头装载到模板上；

图4B是根据本发明的另一实施例的“步降”方法的图，其示出了从模板卸载填充头；

图5是根据本发明的实施例在“步降”方法中升高停留板的图；以及

图6是“步降”方法的另一实施例的图，其示出了倾斜的停留板。

具体实施方式

参见图1，示出了在也称作“C4晶片凸起”的焊料晶片凸起中使用的模板100的顶层视图。在模板上的多个蚀刻的腔120匹配晶片上所需要的焊料凸起的图形(“接合衬垫”)。腔尺寸与间距确定焊料凸起的体积与间隔。腔120给予了焊料凸起体积的精确控制，导致良好的凸起高度均匀性。典型的应用要求在150μm间隔上的75μm直径的凸起。已经证实在50μm间隔上的较小凸起的直径降到25μm，匹配电镀敷的凸起的细间隔容量。对于更高的板到管芯离板间隙(standoff)，可以将大的BGA焊料凸起模制到500μm直径。

模板100典型地由硼硅酸盐玻璃构造。在选择用于模板100的材料时，必须考虑热膨胀系数(CTE)。例如，玻璃模的热膨胀匹配硅晶片的热膨胀。如果考虑了CTE，可以使用其它材料。

参见图2，我们示出了用于将熔化的焊料分配到模板上的基本IMS填充头200。分配器210包含用于在熔化的焊料240上施加压力的可移动活塞225。在分配器210的末端处设置用于容纳熔化的焊料240的储存器235。典型地将储存器235的温度维持在焊料熔点以上10℃到20℃。为了将焊料注射到腔，在活塞225上施加压力，以便活塞225下降进入到储存器235中，从而迫使熔化的焊料通过孔245并且进入到模板250中的腔中。在该图中，示出了头从右向左移动。将填充的腔示为黑色，而将未填充的腔示为白色。