用于传送焊料球的方法和装置制造方法
【专利摘要】一种用于传送焊料球（110）方法，包括如下步骤：在球体室（102）中提供多个焊料球（110），向球体室（102）中吹入氮气使得所述焊料球（110）朝向工装板（104）被传送，以及把所述焊料球（110）定位在工装板（104）上期望的位置处。一种用于传送焊料球（110）的装置，包括能在其中提供多个焊料球（110）的球体室（102），用于向球体室（102）中吹入氮气的装置（112），以及工装板（104）。本发明提供了用于传送焊料球到工装板上期望的位置处的一种简单和有效的方法，其可以避免或最小化氧化影响。
【专利说明】用于传送焊料球的方法和装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及用于传送焊料球的方法和装置。
【背景技术】
[0002]焊料凸点技术是广泛应用于IC封装中一项技术。典型地，焊料凸点是由相应的焊料球以期望的图案形成在晶片或其它衬底的表面上而形成，其将与其它有源或无源的装置电接触。焊料凸点是被粘接以便接触晶片或衬底(或者任何其它芯片或半导体装置)的衬垫的焊料小球体，并随后被用于倒装焊接。例如芯片和衬底之间的电连接的长度可被最小化，例如通过放置焊料球在芯片或工装板上并将焊料球与衬底上的接触衬垫对准，并例如在炉中回流该焊料球，以便生成焊料凸点并建立芯片和衬底之间的粘接。该方法提供了具有小的寄生电感和电容的卓越的电连接,并且接触衬垫还被分布在整个芯片表面上而不是如线粘接技术中常见的那样限于边缘。因此，硅区域可被更有效的利用，并且互连的最大数目可被增加。同样，信号互连被缩短。
[0003]焊料凸点技术通常被用于倒装芯片工艺、晶片级尺寸封装和焊球阵列工艺中，以便提供例如两个衬底或芯片之间的互连。通常，用于半导体晶片上的焊料凸点制作的三种方法之一被使用，即或者焊膏印刷，或者电镀，或者凸点球传送。由于其在凸点尺寸方面的灵活性和高的操作产量，后者被广泛应用。
[0004]通常，提供于球体室中的焊料球由下降进入该球体室中的工装板拾起。真空被施加到该工装板以便选择性地拾起球体。工装板包括以与球体将被放置在晶片或衬底上的图案相应的图案布置的多个真空孔。为确保每个真空孔能够成功地拾起一个球体，球体室内设置有为焊料球提供连续运动的装置。
[0005]这种装置可以是，例如，工装板上或球体室中的超声振动装置，焊料球借助于其而被保持运动直到它们被吸到真空孔上。提供球体的这种运动的进一步的可能性是向球体室中吹入空气，例如从室的底部，以便给予球体以运动，使得它们能由工装板更容易地拾起。此外，球体的运动和发生于球体之中的碰撞也有助于移除一个真空孔中多余的球体。但另一方面，这种空气吹动能够引起或加速焊料球表面的氧化，特别是由于个别球体摩擦接触另外一个这一事实。氧化引起钎焊效率的恶化，例如由于在随后的回流工艺中的冷焊效应，不润湿效应等。
【发明内容】
[0006]本发明因此旨在避免或最小化与从球体室向工装板传送焊料球有关的氧化的影响。
[0007]此目的由包括权利要求1的特征的用于传送焊料球的方法和包括权利要求7的特征的相应装置实现。
[0008]通过向球体室中吹入氮气使得该焊料球被朝向工装板推动或传送，与用于实现该传送的先前已知方法相关的负面影响可被避免。由于球体室中氮气的存在(即创造氮气气氛)，与焊料球的摩擦运动有关的氧化的负面影响可被避免。本发明提供了用于传送焊料球到工装板上期望位置上的一种简单和有效的方法。
[0009]本发明的有利的实施方式是从属权利要求的主题。根据特别优选的实施方式，设置有多孔板(例如由陶瓷制成的)，氮气通过该多孔板被吹入。这一多孔板作为氮气扩散器是有效的，使得通过该板吹入的氮气成平稳地分布，提供了平滑的气流，这对于由工装板对球体的拾起是有帮助的。
[0010]如果焊料球在球体室中经受超声振动也是有利的。这种超声振动支撑由氮气流提供的焊料球的运动。由于球体室中氮气的存在，现有技术中发现的与这种超声振动有关的不利之处可被避免。
[0011]有利地，氮气从下侧或从球体室的底部吹入球体室中，并且工装板定位在球体室的上侧或顶侧。因此，平稳的氮气流可在基本上相应于工装板的整个面积的区域上被提供。
[0012]根据本发明的优选实施方式，焊料球在工装板上的定位由工装板上设有的真空装置实现。有利地，工装板上设有直径稍微小于焊料球直径的真空孔。真空装置在这些真空孔处创造负压，使得焊料球可被捕获在真空孔的位置处。
[0013]有利地，根据本发明的方法进一步包括，当焊料球被定位在工装板上期望的位置处时将工装板布置在晶片或衬底之上使得焊料球与晶片或衬底上的接触衬垫对准，然后焊料球被工装板释放，并且焊料球随后被回流。
[0014]本发明的进一步优点将由对附图的描述而趋于明显。
[0015]应当注意，在前提到的特征和在下文中将被进一步描述的特征不仅以相应地指明的组合是可用的，而且以进一步组合或单独拿出时也是可用的，而没有脱离本发明的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1示出了根据本发明的用于传送焊料球的装置的优选实施方式的示意性侧视图。
【具体实施方式】
[0017]根据本发明的装置在图1中示出并且总体上由100指定。装置100包括球体室102，多个球体110被提供于其中。球体室可充当用于球体110的储存室。
[0018]在球体室102的上方或者上部部分，即在其上侧，设置有工装板104，其可以被降低进入球体室102。工装板104设有真空装置106，设置在工装板104中的真空孔104a借助于真空装置106可被提供以负压或真空，其用作用于球体室102中的焊料球110的捕获力，使得每个真空孔104a可被填充有一个焊料球110。真空孔104a的直径被选择为稍微小于焊料球110的直径。
[0019]在后面的阶段，当工装板位于衬底上方同时焊料球对准相应的衬垫(未示出)时，通过切断真空装置，焊料球可被从工装板释放。
[0020]为支撑焊料球110朝向工装板104中的真空孔104a的运动，吹气装置112 (借助于箭头示意性地示出)被设置。该吹气装置通过设置在球体室102下侧中的孔或喷嘴102a向球体室中吹入氮气。
[0021]此外，为工装板104和/或球体室102提供超声振动装置是可能的，其也可以给予或支撑焊料球朝向真空孔104a的运动。这种超声振动装置如双箭头114(用于工装板104)和116 (用于球体室102)所示意性示出。
[0022]通过向球体室102中吹入氮气，氮气气氛在球体室中被创造(即氧气被排到室外)，因而由于焊料球摩擦运动导致的氧化影响可被避免。
[0023]总而言之，借助于朝向工装板的氮气流，焊料球被朝向工装板推动并且，如果真空装置106被接通的话，可被捕获在真空孔104a中。
[0024]为提供特别平稳和均匀的氮气流，多孔板120设置在球体室中球体室102的下侧和工装板104之间。板120中的空隙的尺寸被设置成使得它们可用作氮气扩散器，其引起期望的平稳和均匀的氮气流。这样的平稳和均匀的气流辅助由工装板对焊料球的有效拾起。
[0025]借助于向球体室中吹入氮气，球体室的任何氧含量可被稀释或除去使得球体室中由氧气的存在而引起的任何负面影响被有效地避免。
[0026]包含于焊料凸点焊接中的其它步骤是公知的，并且将不会被详细描述。可以这样说，当所有的真空孔被焊料球占据时，工装板被移动进入与晶片或衬底的对准，该晶片或衬底在相应于焊料球在工装板上的位置的位置处，即真空孔的位置处，设置有接触衬垫。通过切断或停用真空装置，焊料球从工装板上被释放并被放置在接触衬垫上。有利地，接触衬垫已被准备有焊剂。随后，焊料球可被回流，因此在期望的位置处提供焊料凸点。
【权利要求】
1.用于传送焊料球(110)的方法，包括如下步骤: -在球体室(102)中提供多个焊料球(110)， -向所述球体室(102)中吹入氮气使得所述焊料球(110)被朝向工装板(104)传送，以及 -把所述焊料球(110)定位在工装板(104)上期望的位置处。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述氮气通过多孔板(120)朝向所述工装板被吹送。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述焊料球(110)在球体室(102)中通过超声振动装置(114，116 )而经受超声振动。
4.根据在前任一权利要求所述的方法，其中所述氮气通过球体室(102)下侧中的孔(102a)被吹入球体室(102)中，并且所述工装板(104)位于球体室(102)的上侧。
5.根据在前任一权利要求所述的方法，其中所述焊料球(110)在工装板(104)上的定位由设置在工装板(104)上的真空装置(106)实现。
6.根据在前任一权利要求的方法，其中，当所述焊料球(110)被定位在所述期望的位置处时，所述工装板(104)被布置在晶片或衬底之上使得所述焊料球(110)与晶片或衬底上的接触衬垫对准，所述焊料球(110)被所述工装板(104)释放，并且所述焊料球随后被回流。
7.用于传送焊料球的装置，包括:能在其中提供多个焊料球(110)的球体室(102)，用于向所述球体室中吹入氮气的装置(112)，以及工装板(104)，所述焊料球借助于吹入所述球体室(102)中的所述氮气可被传送到所述工装板上期望的位置处。
8.根据权利要求7所述的装置，还包括布置在用于向所述球体室(102)中吹入氮气的所述装置(112)和所述工装板(104)之间的多孔板(120)。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其中所述工装板包括真空装置(106)，用于当所述真空装置(106)被接通时在所述期望的位置处捕获焊料球(110)到所述工装板上，通过切断所述真空装置(106)或者减少由所述真空装置(106)提供的作用在所述焊料球上的真空，所述焊料球从所述工装板上可释放。
【文档编号】B23K3/06GK103548128SQ201180070964
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2011年5月20日 优先权日:2011年5月20日
【发明者】E·冯 申请人:林德股份公司