CN105203175B - 焊料层的体积测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种焊料层的体积测量方法，包括：提供一基底；在基底上形成凸块结构，凸块结构由下至上依次包括导电柱、覆盖层及焊料层；在第一温度条件下，采用塑封工艺将凸块结构塑封于塑封材料中；继续升温至第二温度，使所述凸块结构与塑封材料相分离，并在塑封材料中形成与凸块结构相对应的凹槽；向凹槽内注入液体，注入的液体刚好填满凹槽内对应于焊料层的区域；量测凹槽内液体的体积，并依据液体的体积判断焊料层的体积。本发明的量测方法快速便捷，精确度高，可以非常精确地量测所述焊料层的体积。
Description
技术领域
本发明属于半导体封装领域，特别是涉及一种焊料层的体积测量方法。
背景技术
在现有的倒装工艺中，一般先在半导体芯片的正面形成由下至上依次包括铜柱、Ni覆盖层及SnAg焊料层的金属凸块结构，而后将所述半导体芯片倒置，使所述金属凸块结构的焊料层与基底接触连接，实现所述半导体芯片与所述基底的互联。
判断所述焊料层与所述基底是否接触良好的一种方法为通过量测所述焊料层的体积，进而根据所述焊料层的体积做出最终的判断。然而，如图1所示，用于定义所述金属凸块结构12图形的光刻胶11内开口111的侧壁并非绝对垂直，会倾斜一定的角度θ，这就使得在所述开口111内形成的铜柱121、Ni覆盖层122及SnAg焊料层123的剖面形状并非为规则的竖直结构，从而使得所述SnAg焊料层123的体积无法通过数学方法进行准确测算。
发明内容
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焊料层的体积测量方法，用于解决现有技术由于形成的焊料层的剖面形状并非为规则的竖直结构而导致的无法通过数学方法进行准确测算的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种焊料层的体积测量方法，所述焊料层的体积测量方法包括：
提供一基底；
在所述基底上形成凸块结构，所述凸块结构由下至上依次包括导电柱、覆盖层及焊料层；
在第一温度条件下，采用塑封工艺将所述凸块结构塑封于塑封材料中；
继续升温至第二温度，使所述凸块结构与所述塑封材料相分离，并在所述塑封材料中形成与所述凸块结构相对应的凹槽；
向所述凹槽内注入液体，注入的液体刚好填满所述凹槽内对应于所述焊料层的区域；
量测所述凹槽内液体的体积，并依据所述液体的体积判断每个所述凸块结构内的所述焊料层的体积。
作为本发明的焊料层的体积测量方法的一种优选方案，所述导电柱包括铜柱；所述覆盖层包括Ni层；所述焊料层包括SnAg层。
作为本发明的焊料层的体积测量方法的一种优选方案，所述第一温度为160℃～180℃。
作为本发明的焊料层的体积测量方法的一种优选方案，将所述凸块结构塑封于所述塑封材料中之后，继续升温至第二温度之前，还包括对所述塑封材料进行固化处理的步骤。
作为本发明的焊料层的体积测量方法的一种优选方案，在所述第二温度条件下，所述塑封材料仍保持固化状态，所述焊料层熔化并使得所述凸块结构与所述塑封材料相分离。
作为本发明的焊料层的体积测量方法的一种优选方案，所述第二温度为180℃～235℃。
作为本发明的焊料层的体积测量方法的一种优选方案，所述凹槽的侧壁保留有所述导电柱、所述覆盖层及所述焊料层的分界迹线。
作为本发明的焊料层的体积测量方法的一种优选方案，向所述凹槽内注入液体，注入的液体刚好填满所述凹槽内对应于所述焊料层的区域的具体方法为：在显微镜观测条件下，使用毛细管向所述凹槽内注入液体，以确保注入的液体刚好达到所述焊料层与所述覆盖层的分界迹线。
作为本发明的焊料层的体积测量方法的一种优选方案，所述毛细管的内径尺寸为微米级。
作为本发明的焊料层的体积测量方法的一种优选方案，所述液体为去离子水。
作为本发明的焊料层的体积测量方法的一种优选方案，向任一所述凹槽内注入液体，所述凹槽内液体的体积即为所述凸块结构内的所述焊料层的体积。
作为本发明的焊料层的体积测量方法的一种优选方案，在所述基底上形成的所述凸块结构的数量为多个，向所述多个凹槽内注入液体，多个所述凹槽内液体体积的平均值即为基底上每个所述凸块结构内的所述焊料层的体积。
如上所述，本发明的焊料层的体积测量方法，具有以下有益效果：本发明先将凸块结构的形状转移至塑封材料中，在塑封材料中形成与所述凸块结构相对应的凹槽，而后在所述凹槽内注入刚好填满对应于所述焊料层区域的液体，最后通过量测注入的液体的体积即可得到所述焊料层的体积；上述量测方法，快速便捷，精确度高，可以非常精确地量测所述焊料层的体积。
附图说明
图1显示为现有技术中使用光刻胶定义形成的金属凸块的结构示意图
图2显示为本发明焊料层的体积测量方法的流程图。
图3显示为本发明焊料层的体积测量方法中S1～S2步骤呈现的结构示意图。
图4显示为本发明焊料层的体积测量方法中S3步骤呈现的结构示意图。
图5显示为本发明焊料层的体积测量方法中S4步骤呈现的结构示意图。
图6显示为本发明焊料层的体积测量方法中S5步骤呈现的结构示意图。
元件标号说明
11 光刻胶
12 金属凸块结构
121 铜柱
122 Ni覆盖层
123 SnAg焊料层
21 基底
22 凸块结构
221 导电柱
222 覆盖层
223 焊料层
23 塑封材料
24 凹槽
25 液体
具体实施方式
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。
请参阅图1至图6。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，虽图示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。
请参阅图1，本发明提供一种焊料层的体积测量方法，所述焊料层的体积测量方法包括以下步骤：
S1：提供一基底；
S2：在所述基底上形成凸块结构，所述凸块结构由下至上依次包括导电柱、覆盖层及焊料层；
S3：在第一温度条件下，采用塑封工艺将所述凸块结构塑封于塑封材料中；
S4：继续升温至第二温度，使所述凸块结构与所述塑封材料相分离，并在所述塑封材料中形成与所述凸块结构相对应的凹槽；
S5：向所述凹槽内注入液体，注入的液体刚好填满所述凹槽内对应于所述焊料层的区域；
S6：量测所述凹槽内液体的体积，并依据所述液体的体积判断每个所述凸块结构内的所述焊料层的体积。
在步骤S1中，请参阅图2中的S1步骤，提供一基底21。
作为示例，所述基底21为半导体晶圆。
在步骤S2中，请参阅图2中的S2步骤及图3，在所述基底21上形成凸块结构22，所述凸块结构22由下至上依次包括导电柱221、覆盖层222及焊料层223。
作为示例，所述凸块结构22可以直接形成于所述基底21的表面，也可以在所述基底21上形成有相应的结构之后，所述凸块22形成于所述结构的表面；优选地，本实施例中，所述基底21为半导体晶圆的基础上，所述半导体晶圆的表面形成有金属焊垫(未示出)及介质层(未示出)，所述介质层内形成有暴露所述金属焊垫的开口，所述凸块结构22经由所述开口形成于所述金属焊垫上。
作为示例，所述导电柱221包括但不限于铜柱；所述覆盖层222包括但不限于Ni层；所述焊料层223包括但不限于SnAg层。
作为示例，所述基底21可以包括多个分割区域，在每个所述分割区域内形成有多个所述凸块结构22；所述分割区域及每个所述分割区域内所述凸块结构22的数量可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施例中，所述分割区域的数量为5个，每个所述分割区域内所述凸块结构22的数量为5个。
在步骤S3中，请参阅图2中的S3步骤及图4，在第一温度条件下，采用塑封工艺将所述凸块结构22塑封于塑封材料23中。
作为示例，所述塑封材料23包括但不仅限于环氧树脂、酚醛树脂等聚合物。优选地，在本实施例中，所述塑封材料23为环氧树脂。
作为示例，在所述第一温度条件下，所述塑封材料23处于软化状态，以确保可以使得所述塑封材料23根据需要形成覆盖所述凸块结构22的塑封材料层。优选地，本实施例中，所述第一温度为160℃～180℃。
作为示例，将所述凸块结构22塑封于所述塑封材料23中之后，还包括对所述塑封材料23进行固化处理的步骤。对所述塑封材料23进行固化的方法可以为现有的任一种固化方法，优选地，本实施例中，可以通过继续缓慢加热升温的方式使得所述塑封材料23固化。
在步骤S4中，请参阅图2中的S4步骤及图5，继续升温至第二温度，使所述凸块结构22与所述塑封材料23相分离，并在所述塑封材料23中形成与所述凸块结构22相对应的凹槽24。
作为示例，在所述第二温度条件下，所述塑封材料23仍保持固化状态，所述焊料层223熔化并使得所述凸块结构22与所述塑封材料23相分离。优选地，所述第二温度为180℃～235℃，更为优选地，本实施例中，所述第二温度为235℃。
作为示例，在所述塑封材料23与所述凸块结构22相分离后，所述凹槽24的侧壁保留有所述导电柱221、所述覆盖层222及所述焊料层223的分界迹线。需要说明的是，所述分界迹线不是特别明显，肉眼不易观察清楚，需要借助特殊的设备(譬如显微镜等)进行观察。
在步骤S5中，请参阅图2中的S5步骤及图6，向所述凹槽24内注入液体25，注入的液体25刚好填满所述凹槽24内对应于所述焊料层223的区域。
作为示例，在将所述塑封材料23与所述凸块结构22相分离之后，将所述塑封材料23倒置，使得所述凹槽24的开口向上，此时，所述凹槽24内对应于所述焊料层23的区域位于所述凹槽24的底部。
作为示例，所述液体25可以为但不仅限于去离子水。
作为示例，判断注入的液体25刚好填满所述凹槽24内对应于所述焊料层223的区域的具体方法为：在向所述凹槽24内注入所述液体25的过程中，实时观察所述凹槽24侧壁的所述覆盖层222与所述焊料层223的分界迹线，当所述液体25的上表面与所述分界迹线相平齐时，即可断定所述液体25刚好填满所述凹槽24内对应于所述焊料层223的区域。
更为具体的，向所述凹槽24内注入液体25，注入的液体25刚好填满所述凹槽24内对应于所述焊料层223的区域的具体方法为：使用毛细管(未示出)向所述凹槽24内注入所述液体25，在注入所述液体25的同时，使用显微镜(未示出)实时观察所述液体25的上表面，当所述液体25的上表面刚好达到所述焊料层223与所述覆盖层222的分界迹线时停止所述液体25的注入。
作为示例，所述毛细管的内径尺寸为微米级。
通过毛细管向所述凹槽24内注入所述液体25，且所述毛细管的内径尺寸为微米级，可以精确地控制向所述凹槽24内注入的所述液体25的量；在注入所述液体25的过程中使用显微镜实时观测所述液体25的上表面，可以确保注入的所述液体25刚好完全填满所述凹槽24内对应于所述焊料层223的区域，即可以精确地控制所述液体25的上表面刚好达到所述焊料层223与所述覆盖层222的分界迹线，以确保量测的准确性。
在步骤S6中，请参阅图2中的S6步骤，量测所述凹槽24内液体25的体积，并依据所述液体25的体积判断所述焊料层223的体积。
作为示例，可以通过量测液体注入前与液体注入后毛细管内液体高度的减少算出注入的液体的体积即为所述凹槽24内所述液体25的体积，即在所述毛细管内预先吸入固定体积量的所述液体25，在完成向所述凹槽24内注入所述液体25后，注入之前所述毛细管内吸入的所述液体25的体积减去注入之后所述毛细管内剩余的所述液体25的体积即为所述凹槽24内所述液体25的体积。
作为示例，所述基底21上形成有多个所述凸块结构22，并在所述塑封材料23内形成多个所述凹槽24；所述凸块结构22及所述凹槽24的数量可以根据实际需要进行设定。
作为示例，可以任选一个所述凸块结构22作为测试对象，向该所述凸块结构22对应的所述凹槽24内注入液体，所述凹槽24内液体25的体积即为所述凸块结构22内的所述焊料层223的体积。
作为示例，可以选择所需数量的所述凸块结构22作为测试对象，向所述凸块结构22对应的所述凹槽24内注入液体，在一示例中，选择所述基底21中上、下、左、右及中间5个区域，每个区域选测5个所述凸块结构22，即选测25个所述所述凸块结构22，即向25个所述凹槽24注入液体25，25个所述凹槽24内液体25体积的平均值即为所述基底21上每个所述凸块结构22内的所述焊料层223的体积。通过在所述基底21上形成多个凸块结构22，进而在所述塑封材料23内形成多个所述凹槽24，对多个所述凹槽24内的所述液体24进行量测之后求平均值，进一步提高了量测结果的精确度。
综上所述，本发明提供一种焊料层的体积测量方法，所述焊料层的体积测量方法包括以下步骤：提供一基底；在所述基底上形成凸块结构，所述凸块结构由下至上依次包括导电柱、覆盖层及焊料层；在第一温度条件下，采用塑封工艺将所述凸块结构塑封于塑封材料中；继续升温至第二温度，使所述凸块结构与所述塑封材料相分离，并在所述塑封材料中形成与所述凸块结构相对应的凹槽；向所述凹槽内注入液体，注入的液体刚好填满所述凹槽内对应于所述焊料层的区域；量测所述凹槽内液体的体积，并依据所述液体的体积判断所述焊料层的体积。本发明先将凸块结构的形状转移至塑封材料中，在塑封材料中形成与所述凸块结构相对应的凹槽，而后在所述凹槽内注入刚好填满对应于所述焊料层区域的液体，最后通过量测注入的液体的体积即可得到所述焊料层的体积；上述量测方法，快速便捷，精确度高，可以非常精确地量测所述焊料层的体积。
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。
Claims (12)
1.一种焊料层的体积测量方法，其特征在于，所述焊料层的体积测量方法包括：
提供一基底；
在所述基底上形成凸块结构，所述凸块结构由下至上依次包括导电柱、覆盖层及焊料层；
在第一温度条件下，采用塑封工艺将所述凸块结构塑封于塑封材料中；
继续升温至第二温度，使所述凸块结构与所述塑封材料相分离，并在所述塑封材料中形成与所述凸块结构相对应的凹槽；
向所述凹槽内注入液体，注入的液体刚好填满所述凹槽内对应于所述焊料层的区域；
量测所述凹槽内液体的体积，并依据所述液体的体积判断每个所述凸块结构内的所述焊料层的体积。
2.根据权利要求1所述的焊料层的体积测量方法，其特征在于：所述导电柱包括铜柱；所述覆盖层包括Ni层；所述焊料层包括SnAg层。
3.根据权利要求1所述的焊料层的体积测量方法，其特征在于：所述第一温度为160℃～180℃。
4.根据权利要求1所述的焊料层的体积测量方法，其特征在于：将所述凸块结构塑封于所述塑封材料中之后，继续升温至第二温度之前，还包括对所述塑封材料进行固化处理的步骤。
5.根据权利要求4所述的焊料层的体积测量方法，其特征在于：在所述第二温度条件下，所述塑封材料仍保持固化状态，所述焊料层熔化并使得所述凸块结构与所述塑封材料相分离。
6.根据权利要求5所述的焊料层的体积测量方法，其特征在于：所述第二温度为180℃～235℃。
7.根据权利要求1所述的焊料层的体积测量方法，其特征在于：所述凹槽的侧壁保留有所述导电柱、所述覆盖层及所述焊料层的分界迹线。
8.根据权利要求7所述的焊料层的体积测量方法，其特征在于：向所述凹槽内注入液体，注入的液体刚好填满所述凹槽内对应于所述焊料层的区域的具体方法为：在显微镜观测条件下，使用毛细管向所述凹槽内注入液体，以确保注入的液体刚好达到所述焊料层与所述覆盖层的分界迹线。
9.根据权利要求8所述的焊料层的体积测量方法，其特征在于：所述毛细管的内径尺寸为微米级。
10.根据权利要求1所述的焊料层的体积测量方法，其特征在于：所述液体为去离子水。
11.根据权利要求1所述的焊料层的体积测量方法，其特征在于：向任一所述凹槽内注入液体，所述凹槽内液体的体积即为所述凸块结构内的所述焊料层的体积。
12.根据权利要求1所述的焊料层的体积测量方法，其特征在于：在所述基底上形成的所述凸块结构的数量为多个，向所述多个凹槽内注入液体，多个所述凹槽内液体体积的平均值即为基底上每个所述凸块结构内的所述焊料层的体积。
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- 2015-09-24 CN CN201510621605.7A patent/CN105203175B/zh active Active
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