物品的处理的制作方法

专利名称：：物品的处理的制作方法
技术领域：
：本发明涉及物品的处理，并涉及在物品的台阶状部分上形成材料斜坡的方法。物品的台阶状部分表示具有成角度外形的部分，典型地具有直角或其它的陡峭角度(可能为凹角)。出现这种情况的一个例子是位于衬底的平坦区域上的元件，使得所述元件从所述衬底伸出，例如电子元件，诸如印刷电路板形式的衬底上的微芯片。
背景技术：
：本发明涉及将材料加到表面，以使其外形平緩，并为原来具有陡哨的、垂直的或底切面特征的外形提供斜坡和斜切边。例如，置于印刷电路板上的表面安装电子元件可具有几百微米或更大的小平面高度(facetheight),这些小平面自身通常将以基本上与所述板的平面成卯度地作为垂直的壁存在。存在通过在所述衬底上沉积液体来施加涂层的许多技术，这些包括液体点涂、喷涂和喷墨印刷。在该情况下，这些技术将具有较大的难处，即可靠地涂敷这些元件的垂直壁以在板和整个元件上提供连续的涂层。我们的共同未决的国际专利申请PCT/GB2004/004595(WO2005/044451)记栽了围绕硅芯片沉积粘合剂物质以消除垂直边缘，并使得第二材料能够连续地从所述衬底喷墨印刷到位于所述硅芯片顶表面的接触垫上。WO2005/044451给出了使用高速涂胶机，以将粘合剂滴点涂在所述芯片的任一侧上，用以形成材料斜坡的实施例。尽管这是妥善的解决方案，但是其要求控制度和精确度，这使得其在连续性生产过程中是相对緩慢的步骤。
发明内容根据本发明，提供了在物品的台阶状部分上形成材料斜坡的方法，包括在所述台阶状部分附近将液态材料施加到所述物品，所述液体具有使得液体通过毛细管引力移动到所述台阶状部分的性能，并导致或允许所述材料固化以在台阶状部分上形成斜坡。可以通过任何适当的技术施加所述材料，包括滴注、喷射、印刷等。方便地使用自动或半自动化设备，例如机械的或气动的液体分配器系统，包括机械注射器、连续的或按需滴加的墨喷式印刷机、自动微移液管等。材料可以通过干燥或硬化(热地，化学地，暴露于射线例如紫外线、红外线等)来固化，同时适当地调整条件。所述材料可以为例如粘合剂材料。通过使用毛细流动，材料不必非常精确地定位。放置位置的变化可以通过流向台阶状区域的流体来调节。位置精度更大的耐受性意味着可以更迅速地进行处理，这在诸如电子电路的物品的自动化批量生产中具有很大的优势。该方法方便地构成多步骤生产方法中一个步骤。例如WO2005/044451所公开，本发明在电子元件的生产中发现特殊的应用，其在例如诸如微芯片的元件和诸如印刷电路板的衬底之间形成电子导电连接以前作为预备步骤。为能够毛细流动，液体应具有低的粘度，即小于100cps，优选小于50cps,更优选小于20cps(所有情况均在25C下)。应该相对于台阶基底(例如衬底)和台阶侧面(例如元件)的材料的表面性能选择液体。液体对于台阶基底材料应该具有优良的润湿性，即形成小于45°的接触角，可能小于30°。液体对于台阶侧面材料应该具有至少合理的润湿性，即形成卯。或更小的接触角。材料在固化时优选显示出低的收缩。可以耐受的收缩量取决于材料的弹性。典型地优选收缩小于20%。为了在使用中的鲁棒性，优选材料是柔性和非脆性的，尽管在一些应用中和对于一些衬底(例如易碎的衬底，如玻璃)这种考虑不是特别相关的。液体适当地包含一种或多种单体和/或低聚物，其在使用中可聚合和/或交联，从而形成固体。适合的材料为本领域技术人员所熟知。例如uv可固化的材料包括丙烯酸酯和曱基丙烯酸酯。斜坡可以部分延伸到台阶上以形成斜切面，或延伸到台阶的顶部(并可能超出)。斜坡表面一般可以为平坦的、凹陷或凸出的，优选凸出的斜坡。台阶基底(例如衬底)和台阶侧面(例如元件)可以为相同的材料或不同的材料。因此本发明使用材料，所述材料然后使得能够利用毛细管作用、润湿和去湿的自然物理力以自身聚集成斜坡，不需要相对于芯片的位置精确地沉积材料，如在WO2005/044451中所述。这具有较大的优势在生产过程中可以相对低精确度地沉积芯片和材料使得装配过程更快速和更廉价。除使得这些部件能够更可靠的涂敷之外，本发明也为制造方法提供其它的改进。WO2005/044451给出为硅芯片提供导电接触的实例。在许多情况下，这些器件会是已经从大晶片上切下的小片级(die-level)的芯片。在制造这些器件的过程中，在该晶片上积聚许多导电和半导体材料层。然后当晶片切成单个小片时，可以在小片裂开的边缘暴露这些层。直接在小片的边缘施加导电材料会引起这些层之间短路，并使得器件不可操作。在许多情况下，将这种层应用到器件将倾向于使得能够连接位于芯片顶表面上的接合垫(bondpad)。本发明也包括防止任何绝缘粘合剂或填料层覆盖接合垫和防止电接触的方法。本发明在人工制品的制造中具有特定的应用，以允许优化地印刷和涂敷到显示出显著外形的物品上。具体地，本发明能够预加工表面以除去在印刷和涂敷过程中可导致问题的剪切边缘和陡峭角度。在一个具体的实施方案中，本发明用于提供斜坡，使得能够印刷从衬底到已经置于所述衬底上的硅芯片的材料的连续区域。如果所述材料区域将在所述芯片和另一个元件或系统之间形成导电连接，那么这是特别重要的。尤其是应用本发明在批量生产环境中进行这些操作。本发明的范围内也包括具有通过本发明方法在其上形成的斜坡的物品。该斜坡通常用作基底，随后在其上沉积另外的材料。作为图示说明，将在以下的实施例中并参考附图进一步描述本发明，其中图la、lb和lc示意性说明了沉积在安装于衬底上的硅片的接合处或其附近的材料；图2是通过本发明的方法在聚酯衬底和胶粘在其上的微芯片之间形成的斜坡的横截面图(除去了微芯片以形成横截面)；和图3是安装在聚酯衬底上具有隆起的金接触垫的硅芯片的示意图，其具有通过本发明的方法在其上形成的斜坡。图la,lb和ac显示了具有安装在其上的微芯片2的聚酯衬底1。通过在斜坡的边缘附近施加粘合剂或填料，可以形成斜坡直到该芯片的基本垂直的侧壁上。形成的斜坡的外形将取决于材料的粘度、其相对于衬底和芯片(如通过接触角表示的)的表面能(润湿性)以及材料硬化或固化需要的时间。迅速地固化(相对于材料自然流动所消耗的时间)的高粘度材料或不易于湿润衬底的材料可以形成如图la所示的斜坡3，与衬底的接触角大于90度。在硬化以前低粘度材料可以流动，其在衬底和芯片上也具有良好的润湿性，该低粘度材料将与衬底和或芯片形成小于卯度的接触角。图lb显示了通过与芯片和衬底具有良好润湿性的材料形成的凹形斜坡4。在这种情况下，表面张力占支配地位，并相对于衬底和芯片产生具有浅角的斜坡外形。图lc表示通过与衬底具有良好的润湿性但是与芯片具有中等润湿性的材料形成的凸形斜坡5，使得与芯片的接触角稍微更大。在本发明中图lb和lc形式的斜坡都是可接受的，优选图lc所示的凸形形式的斜坡。为提供斜坡，可以小心地围绕芯片施加材料。这通常会是需要高精度的慢过程。可替代的方法是使用具有适当的表面能以良好润湿的低粘度材料，并在芯片附近施加过量的该材料，使得其形成小的池，然后紧密接触芯片的边缘。因为良好的润湿性和低的粘度，该材料将倾向于通过毛细作用围绕该芯片润湿其边缘和衬底。如果放置足够的材料，那么仅仅通过在芯片的一个边缘附近沉积单个粘合剂池，就可以完全地包围该芯片。可以使用皮下注射器和针或移液管手工施加该材料，或可以使用自动化或半自动化设备以更受控的方式施加。该设备可以包括但是不局限于机械的或气动的液体分配器系统(例如通过EFD或I&JFisnarinc.)，连续的或按需滴加的墨喷式印刷机，自动化微移液管或表面安装技术涂胶机。在更高精确度可能涉及降低的工艺速度的生产环境中，可以配置样品定位系统和液体分配系统，使得芯片相对于沉积系统的相对位置仅需要在相对粗略的范围内。例如，可以配置系统使得芯片的边缘距离沉积喷嘴不小于10微米并不超过2mm来沉积该材料。诸如I&JFisnarinc.ofNewJersey，USA生产的自动化液体沉积系统的现代生产i殳备非常易于耐受这种范围。该技术对芯片关于液体分配系统的角取向也相当不敏感。实施例1-矩形芯片参考图2，使用热固化环氧树脂将200微米厚的硅片容纳并结合到聚酯衬底上，所述热固化环氧树脂在芯片和衬底之间形成厚度约l微米的连接，并不超过芯片区域。为了形成直到芯片的斜坡，使用来自I&JFisnarInc.的液体分配器系统，在距芯片约1.5毫米处，沉积UV可固化粘合剂(以下的流体l)，其具有低的粘度(<20cps，在25"C)、对聚酯良好的润湿性和对硅可接受的润湿性。沉积足够的材料用于液体池以紧密接触芯片边缘，使得发生毛细作用并引导液体围绕芯片的边缘，形成图lb所示形式的斜坡。然后通过暴露于来自FusionSystemsLightHammer6微波UV灯的UV光固化该粘合剂。材料流体1Igracure17003.3<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>Igracure1700和Igracure819是CibaSpecialityChemicals，Macclesfield，UK提供的UV光引发剂，Irgacure是商标。PVPK30是由ISP,Tadworth，UK提供的聚乙烯吡咯烷酮品级。六丙烯酸二季戊四醇酯(DPHA)是UCB，Dragenbos，Belgium提供的UV可固化的六官能单体。Actilane505是AkzoNobelUVResins,Manchester，UK提供的UV可固化的反应性四官能聚酯丙烯酸酯低聚物。二丙烯酸二丙二醇酯(DPGDA)是UCB，Dragenbos，Belgium提供的UV可固化的活性稀释剂单体.所述单体和低聚物为液体形式。PVP构成水溶性的化学官能性.单体和低聚物、Actilane505、DPHA和DPGDA反应以形成构成水不溶化学官能性的聚合物。尽管该制剂很好地发挥作用，但是在许多情况下，当后续处理时粘合剂和芯片之间的粘合失效。该失效归因于固化时该材料显示出的相对低的柔性和高的收缩.产生具有更小收缩和更高柔性的改善的制剂(以下的流体2)。这得到更好的结果，并没有流体l发现的在芯片边缘的剥离。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>IBOA55SR28515Iragacure是CIBA制造的自由基光引发剂，其是双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4，4-三甲基戊基氧化膦和2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮的共混物。BYK-333是聚醚改性的聚二甲基聚硅氧烷，来自BYKChemieGmbH。CN982A75是共混有25%二丙烯酸三丙二醇酯的脂族聚酯/聚醚基聚氨酯二丙烯酸酯低聚物，来自Sartomer。IBOA是丙烯酸异硼烷基酯，来自Sartomer或UCB。SR285是丙烯酸四氢化糠基酯，来自Sartomer。流体2在25"的粘度是16.4cps。流体1和流体2对于聚酯衬底都具有优良的润湿性，形成小于45。的接触角，并对芯片的侧面具有合理的润湿性，形成90。或更小的接触角。实施例2-底切芯片发现该技术可高度地适用于如下情况的芯片，即底切边缘即芯片的底面小于顶面使得芯片的边缘悬于衬底上的芯片。应用与实施例l类似的步骤，以提供直到Nanoblock芯片(Nanoblock是商标)的斜坡，所述芯片由AlienTechnologies制造并且芯片边缘被改变以给出底切。该工艺使用流体2作为粘合剂并使用UV光固化。这种情况下，毛细力通过毛细作用将流体引到芯片的边缘下，并允许材料形成斜坡而不是底切。发现通过重复几次该过程可进一步增强斜坡。实施例3-底切胶合剂(gluebond)在使用粘性环氧树脂将芯片结合到衬底的情况下，可以从芯片下挤出胶珠。有些情况下，该珠也可悬于衬底上。图2表示衬底8，在该衬底上已经通过胶9将芯片(未显示)固定入位。在这种悬垂物上喷墨印刷薄涂层的尝试常常会产生间断，该间断是由于印刷涂层不能桥接悬垂物所引起的间隙所导致。在有些情况下，可印刷多个层，使得墨会填充该间隙，但是这常常会导致墨通过毛细作用围绕该悬垂物，并且在印刷导电层的情况下，这将导致短路。实施例2中的方法扩展至悬垂胶合剂的情况。使用来自I&JFisnar的气动液体分配系统来沉积流体2。在距离存在的胶合剂边缘约2mm处沉积流体，并允许形成紧密接触胶合剂的池。毛细力将该粘合剂引到胶合剂下并包围整个芯片。然后如实施例1所述固化该流体。图2显示胶合剂9和形成的粘合剂斜坡10的横截面。已经由此样品除去芯片以得到横截面。实施例4-从接合垫去湿在硅片的润湿性良好并且需要显著的斜坡情况下，常常发生粘合剂紧密接触芯片顶表面并且跨越表面湿润的问题。如果在芯片的顶表面上具有将需要电连接的接触垫，这是最成问题的。如果粘合剂覆盖这些村垫，则它会防止以后进行电连接。此问题的解决方法是改变接合垫的表面能使得施加的粘合剂自然地从该垫去湿。在已经进行该处理的情况下，通过使得可以直接在芯片的顶部沉积粘合剂而不用隔离接合垫，来进一步降低粘合剂沉积所需的精确度。已知改进表面能的许多技术，包括等离子蚀刻、电晕处理和应用自组装单层。通过以选择的方式沉积材料例如通过喷墨印刷、通过掩模沉积、微接触印刷等可以选择性地应用这些技术，或这些技术可以利用该位置的表面化学以允许选择性地进行处理。参考图3，使用热固化环氧树脂将具有金接触垫13的硅芯片12结合到聚酯衬底ll。芯片为200微米厚，并存在基本上垂直衬底的侧壁。通过用十二烷疏醇液体覆盖该芯片并在热板上在501C加热5分钟来处理芯片的表面。然后用移液管除去过量的物质并然后用乙醇清洗芯片并干燥。可以使用许多其它的烷基硫醇或甚至其它的含硫有机化合物代替十二烷硫醇。疏醇基团与隆起的金接合垫表面的相互作用导致十二烷硫醇仅在金垫上形成自组装单层。这使得接触垫高度疏水，并提供对于粘合剂流体2的差的润湿性。在一个例子中，在芯片附近沉积过量的粘合剂，使得其能流过顶表面。发现粘合剂湿润接触垫周围的芯片，但是留下接触垫未被润湿。然后如实施例1所述固化粘合剂。接着使用WO2005/044451所采用的工艺来印刷直到接触垫的催化层。该层也倾向于从所述垫去湿，但是形成从该衬底直到该垫的真正边缘的连续的催化剂层。然后将整个器件浸于根据WO2005/044451的化学镀溶液中，其在催化剂和接合垫上生长铜金属。对于该铜层，该催化剂层与接合垫充分接触，以形成从衬底直到并跨越接合垫的连续的导电通道(conductivetracks)。如图3所示，在第二个例子中，直接在十二烷硫醇处理的硅芯片顶部沉积足够量的粘合剂流体2，使得其覆盖芯片并流动到芯片的边缘上并形成围绕整个结构的平滑的斜坡14。使用I&JFisnar流体分配器手动地进行该沉积。粘合剂不能湿润金接触垫，并保留它们未涂敷，同时完全地封装整个剩余的芯片。再次使用WO2005/044451所采用的工艺以生产从衬底到接触垫上的连续的导电通道。在第三个例子中，通过使用XaarXJ128-200印刷头以1000dpi的下网(down-web)分辨率印刷，来喷墨印刷10mm宽的流体带，从而用粘合剂流体2来过涂敷经过类似地处理的芯片。通过使样品通过FusionSystemsLightHammer6微波UV灯下来固化。发现在材料开始湿润到金接触垫上之前，可重复几次该过程，形成更厚的层。再次4吏用记载于WO2005/044451的工艺来形成从衬底直到结合垫的连续的导电铜通道。权利要求1.一种在物品的台阶状部分上形成材料斜坡的方法，包括在所述台阶状部分附近将液态材料施加到所述物品上，所述液体具有使得液体通过毛细管引力移动到所述台阶状部分的性能，并且导致或允许所述材料固化以在所述台阶状部分上形成斜坡。2.根据权利要求l的方法，其中通过滴注、喷射或印刷施加材料。3.根据权利要求1或2的方法，其中通过干燥或硬化来固化所述材料。4.根据权利要求1、2或3的方法，其中所述液体具有小于100cps的粘度，优选小于50cps，更优选小于20cps。5.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述液体与所述台阶基底材料形成小于45。的接触角，可小于30。。6.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述液体与所述台阶侧面材料形成90°或更小的接触角。7.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述材料在固化时表现出低的收缩。8.根据前述权利要求任一项的方法，其在多步骤生产方法中构成一个步骤。9.一种物品，具有通过前述权利要求任一项的方法在其上形成的斜坡。10.根据权利要求9的物品，其中所述斜坡具有沉积在其上的材料。全文摘要一种在物品的台阶状部分上形成材料斜坡的方法，包括在所述台阶状部分附近将液态材料施加到所述物品，所述液体具有使得液体通过毛细管引力移动到所述台阶状部分的性能，并且导致或允许所述材料固化以在所述台阶状部分上形成斜坡。通过利用毛细流动，材料不必非常精确地定位。可以通过流向台阶状区域流体来调节放置位置的变化。位置精度更大的耐受性意味着可以更迅速地进行处理。文档编号H01L21/60GK101151722SQ200680009540公开日2008年3月26日申请日期2006年3月21日优先权日2005年3月22日发明者大卫·史蒂芬·托马斯,菲利普·格丽斯·本特利申请人:导电喷墨技术有限公司