一种用于半导体芯片封装制程的贴片工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于半导体芯片封装制程的贴片工艺，包括：1）将贴片头加热至预设温度；2）将所述贴片头吸附于一半导体芯片，使所述预设温度由所述贴片头传导至所述半导体芯片；3）提供一封装基板，并于所述封装基板欲贴附半导体芯片的位置涂覆导电浆料，然后藉由所述贴片头将所述半导体芯片通过所述导电浆料贴附于所述封装基板，最后去除所述贴片头使所述半导体芯片固定于封装基板上。本发明将贴片工艺的加热从热膨胀系数较高的基板转移到热膨胀系数较小的芯片上，可以有效的减小基板的翘曲现象；省略了对基板的加热步骤，银浆在后续的固化成型工艺中同时进行固化，节约了工艺时间，降低生产成本，同时也降低了基板的翘曲几率，提高成品率。
【专利说明】一种用于半导体芯片封装制程的贴片工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体制程工艺，特别是涉及一种用于半导体芯片封装制程的贴片工艺。
【背景技术】
[0002]90年代随着集成技术的进步、设备的改进和深亚微米技术的使用，LS1、VLS1、ULSI相继出现，硅单芯片集成度不断提高，对集成电路封装要求更加严格，I/O引脚数急剧增加，功耗也随之增大。为满足发展的需要，在原有封装品种基础上，又增添了新的品种一球栅阵列封装，简称BGA。
[0003]采用BGA技术封装的内存，可以使内存在体积不变的情况下内存容量提高两到三倍，BGA与TSOP相比，具有更小的体积，更好的散热性能和电性能。BGA封装技术使每平方英寸的存储量有了很大提升，采用BGA封装技术的内存产品在相同容量下，体积只有TSOP封装的三分之一；另外，与传统TSOP封装方式相比，BGA封装方式有更加快速和有效的散热途径。
[0004]BGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，BGA技术的优点是I/o引脚数虽然增加了，但引脚间距并没有减小反而增加了，从而提高了组装成品率；虽然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善它的电热性能；厚度和重量都较以前的封装技术有所减少；寄生参数减小，信号传输延迟小，使用频率大大提高；组装可用共面焊接，可靠性高。
[0005]在BGA封装的方法组装过程中，基板大多是有机材料组成的，这些基板与硅片的热膨胀系数(CTE)有很大的不同，正常基板热膨胀系数约?17ppm/° C，但硅芯片的热膨胀系数仅为2.6ppm/° C。
[0006]现有封装过程如图1所示，其至少步骤:包括贴片S10、贴片固化S11、制作金属连线S12、注塑成型S13、固化成型S14、焊球以及焊球回流S15。其中，这种封装过程中的贴片工艺包括贴片SlO和贴片固化S11，其做法是先将芯片采用贴片设备通过银浆贴附于一封装基板上，然后将基板放入加热炉中进行加热保温一段时间(一般为30分钟飞O分钟)使银浆固化。这种做法通常具有以下缺点:1、银浆固化增加生产所需要的时间，从而增加了生产的成本；2、由于芯片和基板固定在一起，而在后续的工艺过程中，如后续的封装固化成型、植球时锡球的回流工艺等需要较高的温度，由于基本和硅片的热膨胀系数有较大的差别，从而容易导致基板的翘曲，降低芯片在基板上的附着力，影响产品的最终性能，降低生产的良率。
[0007]由于贴片工艺的目的是将芯片固定到基板上，基于此目的，本发明提供一种可以大大节省工艺时间、并有效避免基板翘曲现象的贴片工艺。
【发明内容】
[0008]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于半导体芯片封装制程的贴片工艺，用于解决现有技术中贴片工艺所需时间较长、容易导致基板翘曲从而增加了工艺成本、影响产品性能以及降低生产良率等问题。
[0009]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于半导体芯片封装制程的贴片工艺，所述贴片工艺包括以下步骤:
[0010]I)将贴片头加热至一预设温度；
[0011]2)将所述贴片头吸附于一半导体芯片，使所述预设温度由所述贴片头传导至所述半导体芯片；
[0012]3)提供一封装基板，并于所述封装基板欲贴附半导体芯片的位置涂覆导电浆料，然后藉由所述贴片头将所述半导体芯片通过所述导电浆料贴附于所述封装基板，最后去除所述贴片头使所述半导体芯片固定于所述封装基板上。
[0013]作为本发明的用于半导体芯片封装制程的贴片工艺的一种优选方案，所述预设温度为 120。。?180。。。
[0014]作为本发明的用于半导体芯片封装制程的贴片工艺的一种优选方案，所述贴片头通过真空或静电吸附于所述半导体芯片。
[0015]作为本发明的用于半导体芯片封装制程的贴片工艺的一种优选方案，所述导电浆料为银浆。
[0016]作为本发明的用于半导体芯片封装制程的贴片工艺的一种优选方案，所述封装基板的温度为15°C?40°C。
[0017]作为本发明的用于半导体芯片封装制程的贴片工艺的一种优选方案，所述封装制程在贴片工艺完成后还包括以下步骤:
[0018]a)制作金属连线；
[0019]b)注塑成型；
[0020]c)固化成型；
[0021]d)焊球以及焊球回流。
[0022]作为本发明的用于半导体芯片封装制程的贴片工艺的一种优选方案，固化成型采用的温度为150°C?300°C。
[0023]作为本发明的用于半导体芯片封装制程的贴片工艺的一种优选方案，焊球回流采用的温度为200°C?300°C。
[0024]如上所述，发明提供一种用于半导体芯片封装制程的贴片工艺，包括:1)将贴片头加热至一预设温度；2)将所述贴片头吸附于一半导体芯片，使所述预设温度由所述贴片头传导至所述半导体芯片；3)提供一封装基板，并于所述封装基板欲贴附半导体芯片的位置涂覆导电浆料，然后藉由所述贴片头将所述半导体芯片通过所述导电浆料贴附于所述封装基板，最后去除所述贴片头使所述半导体芯片固定于封装基板上。本发明将贴片工艺的加热从热膨胀系数较高的基板转移到热膨胀系数较小的芯片上，可以有效的减小基板的翘曲现象；省略了对基板的加热步骤，银浆在后续的固化成型工艺中同时进行固化，节约了工艺时间，降低生产成本，同时也降低了基板的翘曲几率,提高成品率。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1显示为现有技术中的半导体封装制程流程示意图。[0026]图2显示为本发明中的半导体封装制程工艺流程图示意图。
[0027]图3显示为本发明的用于半导体芯片封装制程的贴片工艺的流程示意图。
[0028]图4显示为本发明的用于半导体芯片封装制程的贴片工艺步骤I)和步骤2)所呈现的结构示意图。
[0029]图5~图7显示为本发明的用于半导体芯片封装制程的贴片工艺步骤3)所呈现的结构示意图。
[0030]元件标号说明
[0031]S20TS202步骤
[0032]S20"S25步骤
[0033]101贴片头
[0034]102半导体晶圆
[0035]103半导体芯片
[0036]104导电浆料 [0037]105封装基板
[0038]106浆料涂覆设备
【具体实施方式】
[0039]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0040]请参阅图疒图7。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0041]如图2~图7所示，本实施例提供一种用于半导体芯片封装制程的贴片工艺，所述贴片工艺包括以下步骤:
[0042]如图3~图4所示，首先进行步骤1)S201，提供一贴片头101，将贴片头101加热至
一预设温度。
[0043]所述贴片头101连接于一贴片设备实现其功能，所述贴片设备可以是拱架型贴片机、转塔型贴片机等，通过加热炉等设备对所述贴片头101进行加热，或者于该贴片头101上增加加热设备对其进行加热，加热温度为120°c~180°C，在本实施例中，加热温度为150°C，该温度可以保证后续过程中，半导体芯片103能通过导电浆料104固定于封装基板105 上。
[0044]如图3~图4所示，然后进行步骤2)S202，将所述贴片头101吸附于一半导体芯片103，使所述预设温度由所述贴片头101传导至所述半导体芯片103。
[0045]所述贴片头101通过真空吸附或静电吸附半导体芯片103，可以快速的实现与半导体芯片103的吸附和脱离。具体地，采用所述贴片头101从已进行切割的半导体晶圆102中吸附一半导体芯片103，由于所述贴片头101具有120°C ~180°C的温度，故当其与所述半导体芯片103接触时，该温度会迅速传导至所述半导体芯片103，此时，半导体芯片103的温度为 120。。?180。。。
[0046]如图3及图5?图7所示，最后进行步骤3)S203，提供一封装基板105，并于所述封装基板105欲贴附半导体芯片103的位置涂覆导电浆料104，然后藉由所述贴片头101将所述半导体芯片103通过所述导电浆料104贴附于所述封装基板105，最后去除所述贴片头101使所述半导体芯片103固定于所述封装基板105上。
[0047]在本实施例中，所述封装基板105的温度为常温，具体为15°C?40°C，在此温度范围内的封装基板105基本没有膨胀，可以避免基板由于热膨胀而翘曲。然后通过一浆料涂覆设备106于所述封装基板105欲贴附半导体芯片103的位置涂覆导电浆料104，在本实施例中，所述导电浆料104为银浆。接着，藉由所述贴片头101将所述半导体芯片103通过所述导电浆料104贴附于所述封装基板105，最后去除所述贴片头101使所述半导体芯片103固定于所述封装基板105上。
[0048]如图2所示，在本实施例中，所述封装制程在贴片工艺S20完成后还包括以下步骤:
[0049]首先进行步骤a) S21，制作金属连线。
[0050]所述金属连线用于实现所述半导体芯片103的电气连接，具体为从半导体芯片103中引出引脚。
[0051]然后进行步骤b) S22，注塑成型。
[0052]具体地，于所述半导体芯片103表面注入胶体材料，将芯片封闭于胶体内部，以保证其稳定性，所述胶体可以为硅胶等有机材料。
[0053]接着进行步骤c ) S23固化成型。
[0054]由于注入胶体后胶体材料较软，半导体芯片103并没有完全固定，因此，需要对所述胶体材料进行加热处理使其固化，一般来说，此步骤的加热温度为150°C ?300°C，在此加热温度下，贴片步骤中的导电浆料104也将被同时加热，实现导电浆料104的固化，可以看出，本发明相比于现有的封装制程来说，可以省略掉对封装基板105进行加热使导电浆料104固化的步骤，大大节省了工艺时间，降低工艺成本。
[0055]最后进行步骤d) S24，焊球以及焊球回流。
[0056]具体地，采用焊球设备于所述引脚处粘附锡球，然后在200°C ?30(TC下进行焊球回流，完成植球工艺。同理，该步骤也可以实现所述导电浆料104的固化。
[0057]综上所述，发明提供一种用于半导体芯片103封装制程的贴片工艺，包括:1)将贴片头101加热至一预设温度；2)将所述贴片头101吸附于一半导体芯片103，使所述预设温度由所述贴片头101传导至所述半导体芯片103 ;3)提供一封装基板105，并于所述封装基板105欲贴附半导体芯片103的位置涂覆导电浆料104，然后藉由所述贴片头101将所述半导体芯片103通过所述导电浆料104贴附于所述封装基板105，最后去除所述贴片头101使所述半导体芯片103固定于封装基板105上。本发明将贴片工艺的加热从热膨胀系数较高的基板转移到热膨胀系数较小的芯片上，可以有效的减小基板的翘曲现象；省略了对基板的加热步骤，银浆在后续的固化成型工艺中同时进行固化，节约了工艺时间，降低生产成本，同时也降低了基板的翘曲几率，提高成品率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。[0058]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种用于半导体芯片封装制程的贴片工艺，其特征在于，所述贴片工艺包括以下步骤: 1)将贴片头加热至一预设温度； 2)将所述贴片头吸附于一半导体芯片，使所述预设温度由所述贴片头传导至所述半导体芯片； 3)提供一封装基板，并于所述封装基板欲贴附半导体芯片的位置涂覆导电浆料，然后藉由所述贴片头将所述半导体芯片通过所述导电浆料贴附于所述封装基板，最后去除所述贴片头使所述半导体芯片固定于所述封装基板上。
2.根据权利要求1所述的用于半导体芯片封装制程的贴片工艺，其特征在于:所述预设温度为120°C?180°C。
3.根据权利要求1所述的用于半导体芯片封装制程的贴片工艺，其特征在于:所述贴片头通过真空或静电吸附于所述半导体芯片。
4.根据权利要求1所述的用于半导体芯片封装制程的贴片工艺，其特征在于:所述导电浆料为银浆。
5.根据权利要求1所述的用于半导体芯片封装制程的贴片工艺，其特征在于:所述封装基板的温度为15°C?40°C。
6.根据权利要求1所述的用于半导体芯片封装制程的贴片工艺，其特征在于:所述封装制程在贴片工艺完成后还包括以下步骤: a)制作金属连线； b)注塑成型； c)固化成型； d)焊球以及焊球回流。
7.根据权利要求6所述的用于半导体芯片封装制程的贴片工艺，其特征在于:固化成型采用的温度为150°C ?300°C。
8.根据权利要求6所述的用于半导体芯片封装制程的贴片工艺，其特征在于:焊球回流采用的温度为200°C ?300°C。
【文档编号】H01L21/56GK103985643SQ201310048424
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2013年2月7日 优先权日:2013年2月7日
【发明者】彭冰清, 宋兴华 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司