形成构装集成电路的装置的制作方法

文档序号:6948564阅读:199来源:国知局
专利名称:形成构装集成电路的装置的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种利用印刷的方法以形成构装集成电路的装置,以避免在形成集成电路的构装结构后,芯片与基板之间的封胶内部产生气孔而降低构装集成电路的效能与品质。
在过去,集成电路厂商所发展出来的集成电路构装技术,已企图满足微小化的要求。对于微小化的集成电路改良方法,是使其能够在硅底材上结合包含电路、芯片等数以百万计的晶体管电路组件。这些改良的方法导致在有限的空间中构装电路组件的方法更受到重视。
集成电路由一硅晶圆经过复杂的蚀刻、掺杂、沉积及切割等技术,在集成电路设备中制造出来。一硅晶圆至少包含一集成电路芯片,每一芯片代表一单独的集成电路。最后,此芯片可由包围在芯片四周的塑料模具构装起来,且有多样化的针脚露出和互相连接的设计。例如提供一相当平坦构装的M型双列直插式构装体(M Dual-In-Line-Package;M-Dip),其有两列平行的引脚从底部穿通孔中延伸出来,接触并固定于在下面的集成电路板上。容许较高密度集成电路的印刷电路板为单列式构装体(Single-In-Line-Package;SIP)和小外型接脚构装(Small Outline J-leaded;SOJ),其为采用模型的构装。
依照构装中组合的集成电路芯片数目,构装集成电路的种类大致可分为单芯片构装(Single Chip Package;SCP)与多芯片构装(MultichipPackage;MCP)两大类,多芯片构装也包括多芯片模块构装(MultichipModule;MCM)。若依照组件与电路板的接合方式,构装集成电路可区分为引脚插入型(Pin-Through-Hole;PTH)与表面封着型(Surface MountTechnology;SMT)两大类。引脚插入型组件的引脚为细针状或是薄板状金属,以供插入脚座(Socket)或电路板的导孔(Via)中进行焊接固定。而表面封着型的组件则先封贴于电路板上后再以焊接的方式固定。目前所采用的较先进的构装技术为芯片直接封结(Direct Chip Attach;DCA)构装,以降低构装集成电路的体积的大小,并增加构装集成电路内部的电路的积集度。芯片直接封结的技术为直接将集成电路的芯片(Integrated Circuit Chip)固定至基板(Substrate)上,再进行电路的连结。
目前所采用最普遍的构装方式为打线接合(wire-bonding)的方式,即为先将芯片固定在引脚架(lead-frame)上,接下来利用导线连接引脚架及芯片并利用灌胶模混合物(Molding Compound)覆盖芯片及部分的引脚架以形成一构装集成电路。构装集成电路可利用露出的引脚架固定于基板上以连接基板上的电路与构装集成电路内的电路。由于利用打线接合的构装技术无法缩小构装集成电路的体积,因此目前已发展出一覆晶接合(Flip-Chip)的构装技术以符合构装集成电路的体积越来越小的需求。覆晶接合的构装技术的特点为首先将芯片由芯片主动面上所安装的焊接凸块直接固定于基板上。接下来利用覆晶填充(Underfill)的方式将封胶填入芯片与基板之间的间隙以将芯片固定于基板上并保护芯片与基板之间的连结界面。由于不需使用引脚架,因此利用覆晶接合技术的构装集成电路的体积可充分地缩小以符合产品的需求。
参照

图1所示,此为传统进行覆晶填充(Underfill)构装制程的示意图。参照图2所示,此为传统的填胶装置的示意图。参照图3A至图3C所示,此为利用传统方式进行覆晶填充构装制程时,封胶的填充模式及所产生的缺陷的示意图。在传统进行覆晶填充构装制程时,首先会将芯片10由芯片10上的焊接凸块连接至基板20上。接下来利用填胶装置25将封胶30填入芯片10与基板20之间的间隙,以保护芯片10与基板20之间的接触点。
传统的填胶装置25包含一数字服务器马达(Digital ServoMotor)40、一注射器45、一导管50、一圆筒55、与一针头60。注射器45由导管50连接在圆筒55上。针头60由一反滴阀(Anti DripValve)65连接在圆筒55的一端,而圆筒55的另一端则连接在数字服务器马达40上。当进行填胶的制程时,首先数字服务器马达40将会带动圆筒55以将针头60移动到需要填入封胶的位置。接下来封胶将会由注射器45注入圆筒55内并经过反滴阀65而由针头60中流出,以填入芯片与基板的间隙。
在传统的填胶过程中,填胶装置25由数字服务器马达40所带动的路线大部分采用「一」字型、「L」字型或是「」字型以配合芯片10的外型而将封胶30填入芯片10与基板20之间的间隙。利用覆晶填充构装制程的方式制作出的构装集成电路即为一覆晶接合构装(FlipChip Package;FC)集成电路。
在图3A中,填胶装置采用「一」字型的移动路线将封胶填入芯片与基板之间的间隙,因此封胶30以单一方向进入芯片与基板之间,而不会形成气孔于构装集成电路内。虽然当填胶装置以「一」字型的移动路线所形成的构装集成电路的内部不会含有气孔,但是此「一」字型的移动路线将花费较多的制程时间而影响构装集成电路的制程的运作效率。在图3B与图3C中,填胶装置采用「L」字型或是「」字型的移动路线将封胶填入芯片与基板之间的间隙,因此封胶30会以两种方向同时进入芯片与基板之间以提高构装集成电路的制程的运作效率。由于封胶35在此两方向上的速率并不相同,因此在构装集成电路内往往会形成气孔35而降低构装集成电路的品质。当构装集成电路内含有气孔35时表示封胶30并没有彻底地填充芯片与基板之间的间隙,而降低构装集成电路的可靠度。在构装制程中所形成的气孔将会成为运作时的构装集成电路的特异点而形成应力集中的现象,进而造成构装集成电路结构产生崩坏的缺陷。
由于利用传统的制程所形成的构装集成电路不是需要花费较多的制程时间而影响制程运作的效率,就是会在构装集成电路内部产生气孔而影响构装集成电路的品质,因此有必要提出较佳的制程方法以一方面提高构装集成电路的制程的运作效率且一方面提高构装集成电路的品质。
本实用新型的第二个目的为利用本实用新型的网板上分布密度不同的网目及在网板的表面上移动的印刷头以控制封胶进入芯片与基板间的间隙的模式与速度,以提高集成电路的构装制程的效率。
本实用新型的第三个目的为利用本实用新型的网板上分布密度不同的网目及在网板的表面上移动的印刷头以控制封胶进入芯片与基板间的间隙的模式与速度,以降低构装集成电路的的生产成本。
本实用新型的第四个目的为利用本实用新型的网板上分布密度不同的网目及在网板的表面上移动的印刷头以控制封胶进入芯片与基板间的间隙的模式与速度,以提高构装集成电路的良率(yield)。
本实用新型的再一个目的为利用本实用新型的网板上分布密度不同的网目及在网板的表面上移动的印刷头以控制封胶进入芯片与基板间的间隙的模式与速度,以提高构装集成电路的使用范围。
根据以上所述的目的,本实用新型的装置包含一平台、一网板、与一印刷头,其中印刷头连接一封胶供应端且其内部为填满封胶。在本实用新型的网板上包含数个区域,各区域设计有不同密度的网目,并具有不同的面积及形状。本实用新型首先由芯片上所安装的焊接凸块将芯片与基板焊接连结。接下来将包含芯片的基板放置于一平台上并在芯片的上方安装本实用新型所采用的网板。接下来施予一压力将印刷头内部的封胶挤出而分布于网板上。此印刷头可在网板的表面上移动,一方面能使封胶能均匀分布在网板上,另一方面则对网板的表面施予一压力以使封胶能通过网目而顺利聚集于基板的四周并使封胶能渗透入芯片与基板之间的间隙。当封胶干燥成形之后,芯片即固定于基板上且构装完成的集成电路的结构可依照产品的需求而将部分芯片包覆在封胶内并露出芯片的背面,以提高芯片的散热效率。在封胶流入芯片与基板的间隙的过程中,由于封胶流入芯片与基板的间隙的速度已经过网板上的不同网目密度分布区域的控制,因此封胶以单方向的形式流入芯片与基板的间隙而可避免气孔产生于芯片与基板的间隙。本实用新型的印刷头的形状也可设计成为一圆弧状,以使封胶更能以单方向的形式流入芯片与基板的间隙。利用本实用新型的装置也可提高集成电路的构装制程的效率并降低构装集成电路的生产成本。本实用新型的装置更可提高构装集成电路的良率与提高构装集成电路的使用范围。
图3A至图3C为利用传统方式进行覆晶填充构装制程时,封胶的填充模式及所产生的缺陷的示意图;图4为本实用新型实施例的装置的示意图;图5为本实用新型实施例的网板的示意图;图6为本实用新型实施例的印刷头与网板的示意图;图7为利用本实用新型实施例的装置将封胶以印刷的方式填入芯片与基板之间的示意图;图8为利用本实用新型的装置完成一集成电路构装,并露出芯片背面以利散热的结构示意图。
图中符号说明10芯片20基板25填胶装置30封胶35气孔40数字服务器马达45注射器50导管55圆筒60针头65反滴阀100 网板110 第一区域120 第二区域130 第三区域140 第四区域150 第五区域200 平台210 第一方向
220第二方向300印刷头310封胶320开口400封胶供应端510芯片512第一表面514第二表面520焊接凸块530基板540封胶本实用新型提供一种利用印刷的方法以形成构装集成电路的装置,利用本实用新型的网板上分布密度不同的网目及在网板的表面上移动的圆弧状印刷头以控制封胶进入芯片与基板间的间隙的模式与速度,以避免在构装集成电路内部产生气孔的缺陷。参照图4所示,此为本实用新型的装置的示意图。本实用新型的装置包含一网板100、一平台200、与一印刷头300,其中印刷头300连接一封胶供应端400且其内部为填满封胶310。此印刷头300更包含一开口320,用以流出内部的封胶310。
参照图5所示,此为本实用新型实施例的网板的示意图。参照图6所示,此为本实用新型的印刷头与网板的示意图。在本实施例的网板100包含数个网目且其上包含一第一区域110、一第二区域120、一第三区域130、一第四区域140与一第五区域150。第二区域120在第一区域110内部且第一区域110上的网目密度较第二区域120上的网目密度为低。第三区域130、第四区域140与第五区域150均在第二区域120内部且第四区域140位于第三区域130与第五区域150之间。在露出芯片背面以利散热的构装设计时,第五区域150上并无网目的分布而为一封闭区域,而第三区域130与第四区域140上的网目密度皆低于第二区域120上的网目密度与第一区域110上的网目密度。第三区域130更可为一无网目的开放的状态,以在后续制程中使封胶可以更快的速度通过第三区域130。在网板100的一第一方向210的表面上,各区域的排列顺序为第一区域110、第二区域120及第三区域130、第四区域140、第五区域150、及第一区域110,其中此第一方向210为在后续制程中,印刷头施予一压力使封胶通过多数个网目时,印刷头在网板上所行进的方向。
图7为利用本实用新型的方法将封胶以印刷的方式填入芯片与基板之间的示意图。本实用新型首先由芯片510第一表面512上所安装的焊接凸块520将芯片510与基板530焊接结合。接下来将包含芯片510的基板530放置于一平台200上并在芯片510的上方安装本实施例所采用的网板100。网板100上的第五区域150对应于芯片510,因此第五区域150的大小随着芯片面积而调整,其中芯片的第一表面512与一第二表面514相互平行。接下来封胶供应端400将会施予一压力以将印刷头300内部的封胶310由开口320挤出并分布于网板100上。此印刷头300可在网板100的表面上移动,一方面使封胶310能均匀分布在网板100上,另一方面则对网板100的表面施予一压力以使封胶310能通过网板上的网目而顺利聚集于基板530的四周并使封胶310能渗透入芯片510与基板530之间的间隙,其中所采用的封胶可为树脂(Resin)。之后,干燥该填入后的该封胶310,以完成如图8所示的构装集成电路结构,其中本实施例的该芯片510的第二表面514在封装后露出以便散热。
随着产品及制程需求的不同,本实用新型的印刷头也可为一实心的结构且其外型为一圆弧状,但并不限制本实用新型的范围。当封胶供应装置可直接供给封胶在网板上后再激活印刷头,以将封胶均匀分布于网板上。实心印刷头可提供一压力以使封胶能通过网板上的网目而顺利聚集于基板的四周并使封胶能渗透入芯片与基板之间的间隙。
当印刷头以一第一方向210横越网板100的表面时,网板100上的封胶310首先经过网板100上的第一110区域并经过此第一区域110的网目而聚集于基板530上。接下来封胶310同时经过网板100上的第二120区域与第三区域130,并经过此第二区域120与第三区域130的网目而聚集于基板530上且于芯片510的四周。当封胶310进入网板100上的第一区域110时,由于第一区域110上的网目密度较小,因此封胶310可迅速通过第一区域110上的网目而聚集于基板530上。当封胶310同时经过网板100上的第二120区域与第三区域130时,由于网板100上第二区域120上的网目密度高于第三区域130上的网目密度,因此封胶240在第三区域130上的渗透速度高于在第二区域120上的渗透速度,且封胶310可在基板530上形成第三区域130的形状。由于第三区域130也可为一开放状态,因此封胶310可以更快的速度通过网板100上的第三区域130。接下来封胶310同时经过网板100上的第二区域120与第四区域140并经过此第二区域120与第四区域140的网目而聚集于基板530上且于芯片510的四周。当封胶310同时经过网板100上的第二120区域与第四区域140时,由于网板100上第二区域120上的网目密度高于第四区域140上的网目密度,因此封胶310在第四区域140上的渗透速度高于在第二区域120上的渗透速度,且封胶310可在基板530上形成第四区域140的形状。当封胶310经由网板100上的第二区域120、第三区域130与第四区域140聚集于基板530上及芯片510的四周时,由于封胶310在第三区域130与第四区域140的流动速度较封胶在第二区域120上的流动速度为快,因此封胶310可在第一方向210上以较快的速度扩散至芯片510与基板530的间隙,并且会由一垂直于第一方向210的第二方向220(参照图5所示)由芯片510与基板530的间隙中扩散而出。虽然封胶310也会经由网板100的第二区域120由第二方向220流向芯片510与基板530的间隙,但是由于封胶310在在第二方向220上由芯片510与基板530的间隙扩散而出的速率较封胶310由第二方向220流向芯片510与基板530的间隙为快,因此封胶可以图3A中所显示的流动模式进入芯片510与基板530的间隙而不会产生气孔的缺陷。本实用新型的印刷头的形状更可为一圆弧状,以使封胶可以图3A中所显示的流动模式进入芯片510与基板530的间隙而不会产生气孔的缺陷,其中此圆弧在第一方向210上为一凸形的圆弧。
当利用本实用新型的印刷的方式将封胶310以图3A中所显示的流动模式填入芯片510与基板530之间的间隙,更可加速构装集成电路的制程的效率。接下来封胶310同时经过网板100上的第二区域120与第五区域150,并经过此第二区域120的网目而聚集于基板530上。由于网板100的第五区域150上并无分布网目而为封闭状态,因此封胶310不会形成于芯片的第二表面上。最后封胶310经过网板100上的第一110区域,并经过此第一区域110的网目而聚集于基板530上。
当以印刷的方式所填入的封胶310干燥且成形之后,芯片510即固定于基板530上且完成本实用新型的构装集成电路的制程。利用本实用新型的方法所构装完成的集成电路的结构可依照产品的需求而形成不同的形状。利用封胶310所形成的保护体可包覆部分的芯片510与部分的基板530并露出芯片510的第二表面514,以提高芯片510的散热效率。随着产品需求的不同,本实用新型更可由控制网板上各区域的网目密度的分布,以形成不同形式的构装集成电路。完成构装集成电路的制程后可在构装集成电路的芯片的第二表面上安装一散热片以增加构装集成电路的散热效率,避免构装集成电路发生过热的缺陷。
利用本实用新型的装置以印刷的方式将封胶填入芯片与基板的间隙,可在不使用模具的状态下在芯片四周与基板上形成一保护体保护芯片与基板连结的界面。相较于传统需使用模具的灌胶模混合物(Molding Compound)构装制程而言,本实用新型的装置可提高构装制程的效率并降低构装制程运作的成本。利用本实用新型的网板上的不同网目密度分布及形状的区域,将封胶填入芯片与基板的间隙,可达到传统利用填胶装置以「一」字型的行进路线所得到的封胶流动模式,更可在提高构装效能的前提下避免在构装集成电路内部形成气孔。因此利用本实用新型的装置也可提高构装集成电路的品质。在传统的覆晶接合构装制程与灌胶模混合物构装制程中,构装集成电路的外型均为一固定的形状。利用本实用新型的装置所形成的构装集成电路的结构,可视制程及产品的需求而形成不同形状的构装集成电路。因此利用本实用新型的装置更可提高构装集成电路的运用范围。
综上所述,本实用新型提供一种利用印刷的方法以形成构装集成电路的装置,利用本实用新型的网板上分布密度及形状不同的网目及在网板的表面上移动的圆弧状印刷头以控制封胶进入芯片与基板间的间隙的模式与速度,以避免在构装集成电路内部产生气孔的缺陷。本实用新型的装置包含一平台、一网板、与一印刷头,其中印刷头连接一封胶供应端且其内部为一中空状态以填入封胶。在本实用新型的网板上包含数个区域,各区域设计有不同密度的网目,并具有不同的面积及形状。本实用新型首先由芯片上所安装的焊接凸块将芯片与基板焊接连结。接下来将包含芯片的基板放置于一平台上并在芯片的上方安装本实用新型所采用的网板。接下来施予一压力将印刷头内部的封胶挤出而分布于网板上。此印刷头可在网板的表面上移动,一方面能使封胶能均匀分布在网板上,另一方面则对网板的表面施予一压力以使封胶能通过网目而顺利聚集于基板的四周并使封胶能渗透入芯片与基板之间的间隙。当封胶干燥成形之后,芯片即固定于基板上且构装完成的集成电路的结构可依照产品的需求而将部分芯片包覆在封胶内并露出芯片的背面,以提高芯片的散热效率。在封胶流入芯片与基板的间隙的过程中,由于封胶流入芯片与基板的间隙的速度已经过网板上的不同网目密度分布区域的控制,因此封胶以单方向的形式流入芯片与基板的间隙而可避免气孔产生于芯片与基板的间隙。本实用新型的印刷头的形状也可设计成为一圆弧状,以使封胶更能以单方向的形式流入芯片与基板的间隙。利用本实用新型的装置也可提高集成电路的构装制程的效率并降低构装集成电路的的生产成本。本实用新型的装置更可提高构装集成电路的良率与提高构装集成电路的使用范围,不仅具有实用功效外,并且为前所未见的设计,具有功效性与进步性的增进。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,并非用以限定本实用新型的保护范围;凡其它未脱离本实用新型所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰,均应包含在权利要求书的范围内。
权利要求1.一种用来构装一集成电路的装置,其特征在于,至少包含一平台,用来放置一基板与一芯片,其中该芯片由数个焊接凸块连接至该基板上;一网板,架设于该平台上且置于该芯片的上方,该网板包含数个网目,并区分为数个区域,其中该些区域的网目密度各不相同,并各具有不同的面积及形状;一封胶供应端,用以提供一封胶于该网板上;及一印刷头,可在该网板的一表面上移动,用以将该封胶平均分布于该网板上,并施予一压力以使该封胶通过该数个网目。
2.如权利要求1所述的集成电路的构装装置,其特征在于,该网板可包含第一区域、第二区域、第三区域、第四区域、与第五区域,其中该第一区域分布于该第二、第三、第四与第五区域之外,该第二区域分布于该第三、第四与第五区域之外,该第四区域位于该第三与第五区域之间,该第五区域位于该芯片正上方为一无网目的封闭区域,而网目密度由大而小依序为该第二区域、该第一区域、该第四区域、及该第三区域。
3.如权利要求2所述的集成电路的构装装置,其特征在于,该第三区域可为一无网目的开放无遮蔽的状态。
4.如权利要求1所述的集成电路的构装装置,其特征在于,该印刷头可为一圆弧型。
5.如权利要求1所述的集成电路构装结构,其特征在于,该封胶可为一树脂。
6.如权利要求1所述的集成电路构装结构,其特征在于,该印刷头可包含一开口及一内部空间并连接于该封胶供应端,使该封胶由该封胶供应端先填入该印刷头的内部空间,再由该印刷头的开口提供至该网板上。
专利摘要本实用新型涉及一种利用印刷的方法以形成构装集成电路的装置,本实用新型的装置包含一平台、一网板(Stencil)、与一印刷头(Printing Head),其中印刷头连接一封胶供应端且其内部为一中空状态以填入封胶,本实用新型的网板上分布数个网目密度不同的区域,用以控制封胶进入芯片与基板的间隙的速度,本实用新型的印刷头可在网板的表面上移动,用来使封胶分布在网板的表面并使封胶通过网目而聚集在基板上,其中印刷头的形状为一圆弧形以使封胶在垂直印刷头行进的方向上流出芯片与基板的间隙的速度大于封胶在此方向上流入芯片与基板的间隙的速度。
文档编号H01L21/02GK2574214SQ0225237
公开日2003年9月17日 申请日期2002年10月15日 优先权日2002年10月15日
发明者何昆耀, 宫振越 申请人:威盛电子股份有限公司
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