一种晶圆表面涂覆方法、封装方法及真空印刷机与流程

本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种晶圆表面涂覆方法、封装方法及真空印刷机。

背景技术：

现有技术提供的晶圆级六面保护封装一般采取固态颗粒状塑封料，通过高温高压的方式塑封；由于其为粉末状塑封料，当采用高温高压的方式进行塑封时，由于粉末状塑封料并不能够完全均匀的铺设在晶圆表面，会导致后期晶圆在合模时裂片，除了上述状况外，采用粉末状塑封料还存在气泡的问题，第一、塑封料由粉末状在经过高温变成液态后，塑封料内部容易产生气孔；第二、在芯片切割道的边角缝隙中，由于没有特殊的压力作用在液态树脂上，边角缝隙中会产生气孔并且不易排出故而容易使得封装后的芯片表面产生气泡；产生气泡容易造成芯片内部的裸露，导致芯片容易受损。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种晶圆表面涂覆方法，其能够极大减少塑封体中的气泡，为芯片提供更为全面的保护。

本发明的目的之二在于提供一种形成芯片六面保护的封装方法，其能够极大减少塑封体中的的气泡，为芯片提供更为全面的保护。

本发明的目的之三在于提供真空印刷机，其能够提供在真空条件下对晶圆印刷液态树脂的结构基础。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种晶圆表面涂覆方法，包括如下步骤：

抽真空步骤：当运载有晶圆的晶圆平台达到预设位置时，控制真空泵工作以抽取真空印刷机腔体内的空气，进而使得腔体内绝对压力值达到第一预设值；

第一印刷步骤：控制刮刀装置工作，刮刀装置在行进过程中推动液态树脂前进，以使得液态树脂涂覆在晶圆表面并填充晶圆上的切割槽；

第二印刷步骤：控制真空泵将腔体内气压增大至第二预设值，并控制刮刀装置返回并推动液态树脂，进而使得液态树脂再次涂覆至晶圆表面并填充晶圆上的切割槽。

进一步地，所述刮刀装置包括第一刮刀、第一竖向驱动电机、第二刮刀、第二竖向驱动电机、刮刀支架和横向驱动电机；

所述第一竖向驱动电机用于驱动第一刮刀在竖直方向上移动，所述第二竖向驱动电机用于驱动第二刮刀在竖直方向上移动，所述第一个刮刀、第一竖向驱动电机、第二刮刀和第二竖向驱动电机均设置在刮刀支架上，所述横向驱动电机用于驱动刮刀装置在横向方向上移动；在第一印刷步骤中控制第一刮刀工作，在第二印刷步骤中控制第二刮刀工作。

进一步地，所述第一刮刀为橡胶刮刀，所述第二刮刀为陶瓷刮刀。

进一步地，当橡胶刮刀处于工作状态时，所述橡胶刮刀与接触面的压力为0.15～0.25mpa中任意一数值，橡胶刮刀在行进过程中的移动速度范为3～10mm/s中任意一数值；当陶瓷刮刀处于工作状态时，所述陶瓷刮刀与接触面的压力为0.02～0.15mpa中任意一数值；陶瓷刮刀在行进过程中的移动速度为3～10mm/s中任意一数值。

进一步地，所述第一预设值为100～200之间任意一数值，所述第二预设值为4000～6000之间任意一数值。

进一步地，在第二印刷步骤之后还包括气压恢复步骤：控制腔体内气压恢复至大气压强。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种形成芯片六面保护的封装方法，包括如下步骤：

半切割步骤：对经过背面贴膜的晶圆的正面进行半切割以开设沟槽，所述沟槽将芯片一一分割开；

真空印刷步骤：采用如本发明目的之一中任意一项所述的晶圆表面涂覆方法对晶圆进行真空印刷以使得各个芯片被液态树脂包裹；

打磨步骤：对经过真空印刷的晶圆进行打磨处理；

贴膜步骤：在经过打磨处理后的晶圆背面形成保护膜；

全切割步骤：对所述晶圆进行全切割以使得每个被密封的芯片分离成单个封装件。

进一步地，所述打磨处理包括正面打磨和背面打磨；

所述正面打磨具体为，对晶圆正面表面进行研磨减薄直至芯片的电极表面露出；

所述背面打磨具体为，对经过真空印刷的晶圆的背面表面进行研磨减薄，使得填充在沟槽中的环氧树脂露出。

进一步地，在真空印刷步骤之后打磨步骤之前还包括固化步骤：将经过真空印刷的晶圆放置于烘烤箱中进行固化处理，所述固化处理为在预设温度范围内烘烤预设时间，所述预设温度范围为130-150摄氏度，所述预设时间为2-3小时。

本发明的目的之三采用如下技术方案实现：

一种真空印刷机，包括印刷机箱体、真空泵、刮刀装置、支撑平台、晶圆运载平台和控制器，所述支撑平台用于支撑钢网，所述真空泵、刮刀装置、晶圆运载平台均与控制器电性连接，所述印刷机箱体上设置有通道门，当装载好晶圆时，晶圆运载平台运载晶圆进入印刷机箱体内，所述控制器用于执行如本发明目的之一中所述的塑封材料印刷方法。

进一步地，还包括与控制器电性连接的晶圆识别摄像头和钢网识别摄像头，所述晶圆识别摄像头用于识别晶圆尺寸，所述钢网识别摄像头用于识别钢网尺寸；当检测到晶圆尺寸与钢网尺寸不匹配时，则控制发出报警。

进一步地，还包括与控制器电性连接的位置识别摄像头和报警装置，所述位置识别摄像头用于识别确认晶圆与钢网是否匹配，当不匹配时，控制报警装置发出报警。

进一步地，还包括与控制器电性连接的钢网清洁单元，所述钢网清洁单元用于对钢网进行清洁。

进一步地，所述刮刀装置包括第一刮刀、第一竖向驱动电机、第二刮刀、第二竖向驱动电机、刮刀支架和横向驱动电机；所述第一竖向驱动电机、第二竖向驱动电机和横向驱动电机均与控制器电性连接；

所述第一竖向驱动电机用于驱动第一刮刀在竖直方向上移动，所述第二竖向驱动电机用于驱动第二刮刀在竖直方向上移动，所述横向驱动电机用于驱动刮刀装置在横向方向上移动；在第一印刷步骤中控制第一刮刀工作，在第二印刷步骤中控制第二刮刀工作。

进一步地，所述第一刮刀为橡胶刮刀，所述第二刮刀为陶瓷刮刀。

进一步地，所述橡胶刮刀的截面宽度由下至上依次递增直至增大到第一宽度；所述橡胶刮刀的截面宽度由下至上依次递增直至增大到第二宽度。

进一步地，所述橡胶刮刀的截面宽度由下至上依次递增直至增大到第一宽度，并以第一宽度向上延伸；所述陶瓷刮刀的截面宽度由下至上依次递增直至增大到第二宽度，并以第二宽度向上延伸。

进一步地，所述橡胶刮刀和所述陶瓷刮刀的截面形状均为直角梯形。

进一步地，所述橡胶刮刀的截面宽度具有一定的初始值。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的塑封材料印刷方法通过采用两次印刷的方式将液态树脂涂覆于晶圆处，且在第二次涂覆时增大腔体内绝对压力值，使得液态树脂可以更充分的涂覆至晶圆表面以形成全面保护。

附图说明

图1为实施例一的塑封材料印刷方法的流程图；

图2为实施例一中的印刷过程的结构示意图；

图3为实施例二的形成芯片六面保护的封装方法的流程图；

图4为实施例二的形成芯片六面保护的封装方法的具体流程图；

图5为实施例三的真空印刷机的结构示意图；

图6为实施例三中的刮刀装置的结构示意图；

图7为实施例三中的第一刮刀的截面示意图；

图8为实施例三中的第二刮刀的截面示意图；

图9为实施例三中的模封后的晶圆的结构图示。

附图标记：101、真空腔体；102、刮刀装置；103、液态树脂；104、晶圆；105、晶圆平台；106、钢网；200、真空印刷机；201、真空腔体；202、真空泵；203、刮刀装置；2031、第一刮刀；2032、第一竖向驱动电机；2033、第二刮刀；2034、第二竖向驱动电机；2035、横向驱动电机；204、钢网；205、晶圆；206、晶圆运载平台；207、通道门；208、晶圆识别摄像头；209、钢网识别摄像头；210、位置识别摄像头；211、钢网清洁单元。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例一

在目前的方案中进行晶圆表面涂覆更多的是采用固态颗粒状塑封料，通过高温高压的方式进行塑封，由于其为粉末状塑封料，当采用高温高压的方式进行塑封时，由于粉末状塑封料并不能够完全均匀的铺设在晶圆表面，会导致后期晶圆在合模时裂片，除了上述状况外，采用粉末状塑封料还存在气泡的问题，第一、塑封料由粉末状在经过高温变成液态后，塑封料内部容易产生气孔；第二、在芯片切割道的边角缝隙中，由于没有特殊的压力作用在液态树脂上，边角缝隙中会产生气孔并且不易排出故而容易使得封装后的芯片表面产生气泡；产生气泡容易造成芯片内部的裸露，导致芯片容易受损。故而在本实施例中提出了一种晶圆表面涂覆方法，其能够减少封装后气泡的产生，降低晶圆被破坏的风险，由于采用液态树脂而不采用粉末状颗粒，其还能够降低了产生粉尘的可能性，进而降低对环境的影响。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种晶圆表面涂覆方法，包括如下步骤：

s101：当运载有晶圆104的晶圆平台105达到预设位置时，也即是钢网106处，控制真空泵工作以抽取真空印刷机腔体内的空气，进而使得腔体内绝对压力值达到第一预设值以形成真空腔体101；上述晶圆104是经过半切割处理的晶圆；本步骤的主要目的是为了使得晶圆104处于较低绝对压力的真空环境中，为第一次塑封材料的涂覆做好准备；在本实施例中优选的，可以使得所述第一预设值为100pa～200pa之间任意一数值。

s102：控制刮刀装置102工作，刮刀装置102在行进过程中推动液态树脂103前进，以使得液态树脂103涂覆在晶圆104的表面，从而使得晶圆表面以及晶圆内部各个切割槽之间填充上塑封材料；在本实施例中采用的液态树脂的型号可以为t693r4727或者r4724或者r4721-x92或者r4723-x09；最为优选地，采用型号为t693r4727的液态树脂。

具体的，所述刮刀装置102包括第一刮刀、第一竖向驱动电机、第二刮刀、第二竖向驱动电机、刮刀支架和横向驱动电机；所述第一刮刀为橡胶刮刀，所述第二刮刀为陶瓷刮刀。所述第一竖向驱动电机用于驱动第一刮刀在竖直方向上移动，所述第二竖向驱动电机用于驱动第二刮刀在竖直方向上移动，所述第一个刮刀、第一竖向驱动电机、第二刮刀和第二竖向驱动电机均设置在刮刀支架上，所述横向驱动电机用于驱动刮刀支架在横向方向上移动。本步骤主要实现在晶圆表面涂覆液态树脂103，当橡胶刮刀带动液态树脂103刮过晶圆表面时，使得液态树脂103填充至晶圆凹槽从而在晶圆104的表面形成一层保护。当橡胶刮刀处于工作状态时，也即是控制第一竖向驱动电机驱动橡胶刮刀向下运动以与台面接触，所述橡胶刮刀与接触面的压力为0.15～0.25mpa中任意一数值，橡胶刮刀在行进过程中的移动速度范为3～10mm/s中任意一数值。

s103：向腔体内充入空气，控制腔体内绝对压力值增大至至第二预设值，并控制刮刀装置102工作以使得其推动液态树脂103返回至初始位置，进而使得液态树脂103再次涂覆至晶圆处。具体的控制过程如下，向腔体内充入空气，当绝对压力值达到第二预设值时，控制第一竖向驱动电机带动橡胶刮刀向上运动以回收橡胶刮刀，同时控制第二竖向驱动电机带动陶瓷刮刀向下运动以与台面接触，进而控制刮刀装置102工作以使得其推动液态树脂103返回至初始位置。采用在两种不同绝对压力值下进行刮刀操作，主要是为了使得液态树脂103与晶圆之间贴合的更为紧密。在绝对压力值处于第一预设值，进行第一次刮刀操作时，控制液态树脂涂覆至晶圆表面，在整个过程中液态树脂受重力影响流入到切割槽内，由于只受重力影响，因此并不能够使得液态树脂完全填充切割槽，会使得液态树脂与切割槽之间会存在有缝隙；当将绝对压力值调节至第二预设值时，也即是将高真空状态调节至低真空状态，以使得晶圆与第一次涂覆的液态树脂之间的缝隙被压缩，也即是液态树脂103与晶圆表面及切割槽之间贴合更为紧密，但是同样的会造成液态树脂103填充表面不够平整，为了使得其表面更为的平整，采用陶瓷刮刀以带动液态树脂103填充至不平整之处，使得芯片表面变得更为平整。

在本实施例中，所述第二预设值为4000pa～6000pa之间任意一数值，当陶瓷刮刀处于工作状态时，也即是控制第二竖向驱动电机驱动橡胶刮刀向下运动以与台面接触，所述陶瓷刮刀与接触面的压力为0.02～0.15mpa中任意一数值；陶瓷刮刀在行进过程中的移动速度为3～10mm/s中任意一数值。当完成上述操作之后，控制真空泵工作以使得腔体内气压恢复至正常气压。

本发明的塑封材料印刷方法通过采用两次印刷的方式将液态树脂涂覆于晶圆处，且在第二次涂覆时增大腔体内绝对压力值，使得第一次涂覆的液态树脂与晶圆表面及切割槽之间的缝隙进一步减小，由于涂覆的液态树脂量固定，有部分又被挤压至与晶圆切割槽之间的缝隙中，此时会在涂覆的液态树脂表面形成凹凸不平的情况；通过第二次涂覆的液态树脂可以进一步平整封装的表面。

实施例二

如图3和图4所示，本实施例提供了一种形成芯片六面保护的封装方法，包括如下步骤：

s201：沿切割道对晶圆进行切割，但只切割到硅层，但不切透；

s202：将经过半切割的晶圆的进行撕膜处理；

s203：采用实施例一中所述的晶圆表面涂覆方法对晶圆进行真空印刷以使得各个芯片除底面之外的五个表面被液态树脂包裹；

s2031：将经过真空印刷的晶圆放置于烘烤箱中进行固化处理，所述固化处理为在130-150摄氏度中烘烤2-3小时。

s204：对经过真空印刷的晶圆进行打磨处理；所述打磨处理包括正面打磨和背面打磨；所述正面打磨具体为，对晶圆正面表面进行研磨减薄直至芯片的电极表面露出；所述背面打磨具体为，对经过真空印刷的晶圆的背面表面进行研磨减薄，使得填充在沟槽中的环氧树脂露出。

s205：在经过打磨处理后的晶圆背面贴膜；

s206：对所述晶圆进行全切割以使得每个被密封的芯片分离成单个封装件。根据本实施例中的方法可以得到完整保护的芯片封装件；且在封装过程中，晶圆不会受到损伤。

实施例三

如图5和图6所示，本实施例提供了一种真空印刷机200，包括印刷机箱体、真空泵202、刮刀装置203、支撑平台、晶圆运载平台206和控制器，所述支撑平台用于支撑钢网204，所述真空泵202、刮刀装置203、晶圆运载平台206均与控制器电性连接，所述印刷机箱体上设置有通道门207，所述印刷机箱体内形成真空腔体201，当装载好晶圆205时，晶圆运载平台206运载晶圆进入印刷机箱体内，也即是进入真空腔体201内，所述控制器用于执行如实施例一所述的塑封材料印刷方法。

更为优选的，还包括与控制器电性连接的晶圆识别摄像头208和钢网204识别摄像头209，所述晶圆识别摄像头208用于识别晶圆尺寸，所述钢网204识别摄像头209用于识别钢网204尺寸；当检测到晶圆尺寸与钢网204尺寸不匹配时，则控制发出报警。因为如果在实施过程中钢网204与晶圆尺寸不匹配的话，那会造成对晶圆的损伤或者液态树脂的浪费；故而在本实施例中增加了晶圆尺寸与钢网204尺寸的检测单元，当检测到6寸的晶圆时，对应的钢网204的尺寸也应该是6寸的，而不是8寸或者12寸的；当检测到两者不匹配时，则发出报警以提醒操作人员注意。

除了上述报警机制之外，还设置有位置匹配报警机制，如图9所示，其为模封后的晶圆的结构示意图，可知晓钢网204上有孔洞与晶圆对应，当有晶圆没有对上时，钢网204也会对晶圆产生损伤；故而在本实施例中还包括与控制器电性连接的位置识别摄像头210和报警装置，所述位置识别摄像头210用于识别确认晶圆与钢网204是否匹配，当不匹配时，控制报警装置发出报警，进而提醒操作人员注意。

更为优选的，还包括与控制器电性连接的钢网清洁单元211，所述钢网清洁单元211用于对钢网204进行清洁。由于液态树脂具有一定的粘性，当对晶圆完成印刷时，钢网204表面也会粘附有液态树脂，采用钢网清洁单元211来对钢网204进行清洁处理。

在本实施例中刮刀装置203是本实施例中较为重要的结构，其主要是为了实现将液态树脂涂覆至晶圆表面。刮刀装置203有如下几种方式实现，第一种方式是：所述刮刀装置203包括刮刀、圆盘转动结构、竖向驱动装置和横向驱动装置，刮刀与圆盘转动结构固定连接，竖向驱动电机用于驱动圆盘转动结构上下移动，横向驱动装置用于驱动圆盘转动结构在横向方向上移动；当完成一次印刷之后，通过圆盘转动结构将刮刀转换方向从而进行二次印刷。

在本实施例中优选地，也即是第二种刮刀装置203设计方式如下，所述刮刀装置203包括第一刮刀2031、第一竖向驱动电机2032、第二刮刀2033、第二竖向驱动电机2034、刮刀支架和横向驱动电机2035；所述第一竖向驱动电机2032、第二竖向驱动电机2034和横向驱动电机2035均与控制器电性连接；

所述第一竖向驱动电机2032用于驱动第一刮刀2031在竖直方向上移动，所述第二竖向驱动电机2034用于驱动第二刮刀2033在竖直方向上移动，所述横向驱动电机2035用于驱动刮刀装置203在横向方向上移动。在本实施例中，横向驱动电机2035和竖向驱动电机均采用直线驱动电机。

更为优选地，在本实施例中，所述第一刮刀2031为橡胶刮刀，所述第二刮刀2033为陶瓷刮刀。所述橡胶刮刀的截面宽度由下至上依次递增直至增大到第一宽度；所述橡胶刮刀的截面宽度由下至上依次递增直至增大到第二宽度。其主要是为了在刀具表面形成一斜面来推动液态树脂，其具体形状可以是直角三角形、等腰三角形、甚至是直角梯形、等腰梯形等形状；在设置的时候，最为优选地，将第一刮刀2031和第二刮刀2033的斜面相对设置，这样在推动液态树脂时，其可以直接采用对应的斜面推动液态树脂前行。

除了上述的刀具形状结构设计之外，还有如下刀具形状设计，如图7和图8所示，最为优选的，所述橡胶刮刀的截面宽度由下至上依次递增直至增大到第一宽度，并以第一宽度向上延伸，且所述橡胶刮刀具有一定的初始宽度；所述陶瓷刮刀的截面宽度由下至上依次递增直至增大到第二宽度，并以第二宽度向上延伸；最终使得陶瓷刮刀的界面形状为直角梯形。

当橡胶刮刀处于工作状态时，也即是控制第一竖向驱动电机2032驱动橡胶刮刀向下运动以与台面接触，所述橡胶刮刀与接触面的压力为0.15～0.25mpa中任意一数值，橡胶刮刀在行进过程中的移动速度范为3～10mm/s中任意一数值。

当陶瓷刮刀处于工作状态时，也即是控制第一竖向驱动电机2032驱动橡胶刮刀向下运动以与台面接触，所述陶瓷刮刀与接触面的压力为0.02～0.15mpa中任意一数值；陶瓷刮刀在行进过程中的移动速度为3～10mm/s中任意一数值。

还有第三种刮刀装置203设计方式，其设计与第二种方式较为类似，其是将其中竖向驱动电机更换为折叠结构，当需要进行刮刀的切换的时候，通过折叠机构来实现而非通过竖向驱动电机来进行刀具的切换。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。