具有排气通道的焊料模及其形成和使用方法技术

本发明专利技术涉及具有排气通道的焊料模及其形成和使用方法。一种用于将焊料转移到晶片的焊料模包括：基板、用于保持焊料的多个焊料腔、以及在所述多个焊料腔之间形成的多个排气通道。一种用于形成用于将焊料转移到晶片的焊料模的方法包括将多个焊料腔蚀刻到基板中。在所述基板上蚀刻连接所述多个焊料腔的多个排气通道。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及C4焊料模，更具体而言，涉及具有排气通道的C4焊料模。
技术介绍
集成电路(IC)是引入到小的半导体芯片或管芯中的小型化电路。IC板。例如，通过形成细小的布线以将ic的电引线连接到布线14l上的对应的引线的布线接合方法，在IC与第一级封装1^L之间制造电连接。布线接合具有几个缺点，例如，必须将IC的电引线限制到IC的外部边缘以便接合布线不会彼此接触。布线接合的一种替代是倒装芯片焊料凸起互连，其作为面阵列提供了增加的数量的电连接。在倒装芯片互连中，在IC的整个顶表面之上提供电接触，并且在电连接之上提供焊料凸起的图形。当安装时，倒装IC以便在IC的顶表面上的焊料凸起与布线J41电接触。然后进行可控塌陷芯片连接(C4)工艺以回流焊料并在IC与J41之间建立持久的电连接。因此，倒装芯片互连通常称为C4。在划片成单个的芯片之前，将焊料凸起施加到芯片的顶表面的方法， 受到了很大的关注。根据一种用于施加C4焊料凸起的方法，通过掩模中 的孔蒸发焊料和球限冶金(BLM)，以在IC的表面上形成焊料凸起的希 望的图形。根据另一用于施加C4焊料凸起的方法，在光刻方法所限定的 区域中，电镀敷焊料凸起。根据另一方法，通过称为丝网印刷或筛选 (screening)的方法将焊料凸起施加到晶片。上述方法中的每一种都具有其各自的优点和缺点，然而， 一种称为注 入成型焊料(IMS)的可选的方法尤其受到了关注。在IMS中，在模基板的表面上构建腔的图形以形成焊料模。然后将大 量熔化的焊料注入到焊料模的每一个腔中。在将焊料施加到每一个腔之后， 对准并接合焊料模与晶片，以便模中的焊料的图形与晶片上的芯片的电连 接相对应。然后加热接合的组合件以回流焊料凸起并将焊料凸起接合到单 独的管芯。美国专利5,244,143、 6,105,852、 6,390,439、 6,056,191、以及6，832，747 涉及用于将熔化的焊料施加到焊料才莫的IMS方法，将其并入到这里作为参考。图1是示出了用于实施IMS的装置的示意图。焊料模包括模14113 以及在其上形成的多个腔14。使用IMS头11将焊料注入到每一个腔14 中，该IMS头11使用正压力以从焊料储存器12将希望量的焊料15注入 到腔14中。可以通过压力入口 17引入压缩气体例如氮气来为IMS头11 提供正压力。IMS头11足够宽以便覆盖晶片的整个宽度，并可以通过跨 焊料模的宽度的长缝(slot)均匀地注入焊料。然后IMS头11扫描晶片的 长度，例如，通过移动焊料模;S4113而IMS头11保持不动。在这样的情 况下，背向扫描方向移动焊料模。IMS头11包括阻止焊料从密封所围绕 的区域泄露的焊料密封16。密封可以为O形环或其它形式的挠性衬垫。 当扫描晶片时，密封16还会推走多余的焊料，以便在腔14之间的焊料模 的表面上不会留下焊料。虽然可以在真空中进行焊料注入，但是在空气中实施注入更筒单并更 容易。因此，当将焊料注入到每一个腔时，要使被替换的空气通过密封逃 逸，否则将阻碍腔的完全填充。因此密封要足够紧密以阻止熔化的焊料的 泄露，而又不能太紧密得使注入的焊料所替换的空气不能逃逸。可选地，IMS头可以提供替换的空气的去除。在美国专利No.6，231，333 中，IMS头包括真空吸嘴，该真空吸嘴用于在焊料注入之前将腔抽空，将 该美国专利并入到这里作为参考。
技术实现思路
一种用于将焊料转移到晶片的焊料模包括 1、用于保持焊料的多个 焊料腔、以及在所述多个焊料腔之间形成的多个排气通道。一种用于转移焊料的焊料模包括基板、用于保持焊料的多个焊料腔、以及连接所述焊料腔的排气通道的图形(pattern)。一种焊料模包括用于保持悍料的多个焊料腔、以及在所述多个焊料腔 之间形成的多个排气通道，所述多个排气通道沿扫描方向或沿与所述扫描 方向成锐角的方向延伸。一种用于形成用于将焊料转移到晶片的焊料模的方法，包括将多个焊 料腔蚀刻到^中。在所述^上蚀刻连接所述多个焊料腔的多个排气通 道。一种用于将焊料施加到晶片的方法，包括将焊料注入到焊料模的多个 焊料腔中。所述焊料模具有在所述多个焊料腔之间形成的多个排气通道。 通过沿扫描方向跨所迷焊料模扫描注入成型焊料(IMS)注入头，来注入 所述焊料。对准包括注入的焊料的所述焊料模与所述晶片。将注入到所述 焊料模腔中的所述焊料转移到所述晶片。一种用于将焊料施加到焊料模的方法，包括提供具有熔化的焊料的注 入成型焊料(IMS)注入头的焊料储存器。将惰性气体压力提供到所述焊 料储存器。当通过所述IMS注入头注入焊料时，通过沿与扫描方向相反的 方向移动在所述IMS注入头之下的所述焊料才莫，将熔化的焊料从所述焊料 储存器注入到所述焊料模的多个焊料腔中。允许所述熔化的焊料从所述焊 料腔替换的空气通过基板上的连接所述焊料腔的多个排气通道逃逸。附图说明当结合附图考虑时，参考下列详细的描述来更好地理解，可以容易地 获得对;^/〉开及其附带的优点的更完整的了解，其中 图1是示出了用于实施IMS工艺的装置的示意图； 图2是示例了用于实施IMS工艺的方法的流程图； 图3、图3A和3B是示例了用于根据本专利技术的示例性实施例的排气通 道的图形的图4是示例了用于根据本专利技术的示例性实施例的排气通道的图形的图5是示例了用于根据本专利技术的示例性实施例的排气通道的图形的 图；以及图6是作为根据本专利技术的示例性实施例的通道的尺寸的函数的归因于 表面张力的压力的图。具体实施例方式在描述附图中所示例的本公开的示例性实施例时，为了清楚起见，采 用了特定的术语。然而，本^^开不旨在受如此选择的特定术语的限制，并 且应该理解每个特定的部件包括以相似的方式操作的所有等价物。注入成型焊料(IMS)工艺可以称为C4新工艺(C4NP)。本专利技术的 示例性实施例提供焊料模，该焊料模包括在C4NP期间用于排出被熔化的焊料所替代的空气的排气结构，图2是示例了用于实施IMS工艺的方法的流程图。首先，形成模(步 骤S20)。可以通过在模基板内提供一个或多个腔来形成模。可以由任何 的刚性材料制造才莫J41;然而，具有近似匹配晶片的热膨胀系数(CTE) 的CTE的材料是特别适宜的。例如，当由硅形成晶片时，可以使用硼硅 酸盐玻璃4莫M。在形成模;I41之后，彻底清洁才莫(步骤S21)。然后，对清洁的J4！ 进行焊料注入以使用熔化的焊料填充腔(步骤S22)。玻璃基板的透明度 可以允许模的光学检测，以保证焊料适宜地填充腔。然后，对准模与晶片(步骤S23)。对准模与晶片包括对齐模的每一 个填充焊料的腔与单独的管芯的每一个电接触。玻璃皿的透明度可以简 化对准过程。当通过具有与晶片相似的CTE的材料制造模时，可以在低 温下进行对准，因为当加热模和晶片时，配准不会丢失。然后，保持晶片 和模接触或紧密邻近，加热晶片和模直到焊料回流并转移到晶片(步骤S24)。转移的悍料变为晶片上的焊料凸起。然后通过对准管芯的焊料凸起与基板的电接触，并施加热以回流焊料 凸起，来将芯片安装到布线皿例如第一级封装。由此，可以在管芯与封 装基板的电接触之间建立持久的电连接。然后，通过用槽(socket)或者 使用焊料球栅阵列(BGA)在较低的焊料回流温度下附着，来电互接印刷 电路板与封装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将焊料转移到晶片的焊料模，包括：　基板；　多个焊料腔，用于保持焊料；以及　多个排气通道，形成在所述多个焊料腔之间。

【技术特征摘要】
US 2007-8-6 11/834,425;US 2007-8-6 11/834,4381.一种用于将焊料转移到晶片的焊料模，包括基板；多个焊料腔，用于保持焊料；以及多个排气通道，形成在所述多个焊料腔之间。2. 根据权利要求l的焊料模，其中所述基板包括玻璃。3. 根据权利要求1的焊料模，其中所述基板具有这样的热膨胀系数 (CTE )，所述CTE近似匹配所述晶片的CTE。4. 根据权利要求l的焊料模，其中所述多个排气通道沿扫描方向连接 所述多个焊料腔。5. 根据权利要求l的焊料模，其中所述多个排气通道沿与扫描方向成 锐角的方向连接所述多个焊料腔。6. 根据权利要求l的焊料模，其中所述多个排气通道包括沿第一方向 连接所述多个焊料腔的第 一组排气通道和沿不同于所述第 一方向的第二方 向连接所述多个焊料腔的第二组排气通道。7. 根据权利要求l的焊料模，其中所述排气通道中的一个或多个的宽 度为约1至100孩i米。8. 根据权利要求7的焊料模，其中所述排气通道中的一个或多个的宽 度为小于约60微米。9. 根据权利要求l的焊料模，其中所述排气通道中的一个或多个的深 度为约1至50微米。10. 根据权利要求9的焊料模，其中所述排气通道中的一个或多个的 深度为小于约30微米。11. 根据权利要求1的焊料模，其中所述排气通道中的一个或多个具 有半圆形截面。12. 根据权利要求1的焊料模，其中所述排气通道中的一个或多个具 有矩形截面，所述矩形截面具有倒角的下拐角。13. 根据权利要求1的焊料模，其中在所述多个焊料腔之间形成的所 述多个排气通道包括所述基tl的粗糙化或波纟丈化的表面。14. 一种用于转移焊料的焊料模，包括 絲；多个焊料腔，用于保持焊料；以及 连接所述焊料腔的排气通道的图形。15. 根据权利要求14的焊料模，其中所述排气通道沿扫描方向或沿与 所述扫描方向成锐角的方向延伸。16. 根据权利要求14的焊料模，其中所述排气通道彼此平行地延伸。17. 根据权利要求14的焊料模，其中所述排气通道连接到两个邻近的 焊料腔的组。18. 根据权利要求14的焊料模，其中所述排气通道连接到四个邻近的 焊料腔的组。19. 一种焊料模，包括 多个焊料腔，用于保持焊料；以及多个排气通道，形成在所述多个焊料腔之间，沿扫描方向或沿与所述 扫描方向成锐角的方向延伸。20. 根据权利要求19的模，附加地包括玻璃基板。21. —种用于形成用于将焊料转移到晶片的悍料^^莫的方法，包括 将多个焊料腔蚀刻到M中；以及在所述基板上蚀刻多个排气通道,所述排气通道连接所述多个焊料腔。22. 根据权利要求21的方法，其中基本上同时进行蚀刻所述多个焊料 腔的步骤和蚀刻所述多个排气通道的步骤。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：RJ贝萨马，RA巴德，EG科尔根，PA格鲁伯尔，V奥伯森，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]