CN105470145A - 无模板双滚轴晶圆植球工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无模板双滚轴晶圆植球工艺，包括下述步骤：步骤S1，对第一滚轴充电，使第一滚轴表面带静电；通过激光扫描，使得第一滚轴表面具有与晶圆植球区域相对应的静电图形；第一滚轴先静电吸附焊料粉，使得第一滚轴表面对应晶圆植球区域吸附焊料粉；通过第一滚轴与第二滚轴接触，使得焊料粉转移至第二滚轴上；第二滚轴表面涂有粘胶，或第二滚轴表面涂有粘胶和一层粘性膜；步骤S2，在具有一层焊料粉的第二滚轴上再喷涂一层粘性膜，重复步骤S1、S2过程，使得第二滚轴上的焊料粉按照倍率增大至达到所需厚度；S3，将带有焊料粉的第二滚轴与晶圆接触，解除第二滚轴对粘胶的粘性，使得带有焊料粉的胶膜层转移到晶圆上，回流焊得到焊球。

Description

无模板双滚轴晶圆植球工艺
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其是一种晶圆植球工艺。
背景技术
随着半导体技术的发展，集成电路的特征尺寸不断缩小，器件互连密度不断提高。于是，晶圆级封装（WaferLevelPackage，WLP）逐渐取代引线键合封装成为一种较为常用的封装方法。晶圆级封装（WaferLevelPackaging，WLP）技术是对整片晶圆进行封装测试后再切割得到单个成品芯片的技术，封装后的芯片尺寸与裸片完全一致，顺应了市场对微电子产品日益轻、小、短、薄化和低价化要求。
晶圆级封装一般会用到BGA工艺，对于量产产品来说，该步工艺一般分为植球工艺，和喷涂焊球工艺。
植球工艺包括焊锡膏熔融植球工艺和balldrop植球工艺，这两种工艺都需要用到钢网或者丝网做模板，模板费用较高。且一个模板只能为一种产品植球，如果产品较多还要更换模板，重新调试机台，占用大量时间。
喷涂焊球工艺是利用打印机技术对焊料进行喷涂，在喷涂的时候加热使焊球能在很短的时间内跟焊盘焊接在一起，但此工艺速度较慢，不利于大量生产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种无模板双滚轴晶圆植球工艺，利用静电吸附使得第一滚轴吸附焊料粉，然后把焊料粉转移到涂有粘性胶膜的第二滚轴上，移动第二滚轴与晶圆表面接触，使得第二滚轴上的焊料粉转移到晶圆上，晶圆回流焊形成焊球。本工艺不需要模板，可以节省更换模板的时间，不间断的进行不同种类晶圆的生产。本工艺需要对晶圆进行对位，对位的时候双滚轴不停止工作，提高了产出效率。本发明采用的技术方案是：
一种无模板双滚轴晶圆植球工艺，包括下述步骤：
步骤S1，对第一滚轴充电，使第一滚轴表面带静电；通过激光扫描，使得第一滚轴表面具有与晶圆植球区域相对应的静电图形；第一滚轴先静电吸附焊料粉，使得第一滚轴表面对应晶圆植球区域吸附焊料粉；
通过第一滚轴与第二滚轴接触，使得焊料粉转移至第二滚轴上；第二滚轴表面涂有粘胶，或第二滚轴表面涂有粘胶和一层粘性膜；
步骤S2，在具有一层焊料粉的第二滚轴上再喷涂一层粘性膜，重复步骤S1、S2过程，使得第二滚轴上的焊料粉按照倍率增大至达到所需厚度；
步骤S3，将带有焊料粉的第二滚轴与晶圆接触，解除第二滚轴对粘胶的粘性，使得带有焊料粉的胶膜层转移到晶圆上，回流焊得到焊球。
进一步地，步骤S1具体包括：
首先形成与晶圆植球区域和不植球区域对应的数字信号；
通过激光将数字信号扫描到第一滚轴上，使得第一滚轴表面对应晶圆植球区域不带电，将第一滚轴与带有与第一滚轴上同种静电的焊料粉接触，使得第一滚轴表面不带电区域吸附焊料粉，然后通过接触法使第一滚轴表面的焊料粉转移到第二滚轴上；
或：
通过激光将数字信号扫描到第一滚轴上，使得第一滚轴表面对应晶圆植球区域带电，将第一滚轴与不带电的焊料粉接触，使得第一滚轴表面带电区域吸附焊料粉，然后通过接触法使第一滚轴表面的焊料粉转移到第二滚轴上。
更优地，第二滚轴表面的粘胶中加入助焊剂成分；或第二滚轴表面先涂粘胶，然后再喷涂一层助焊剂。
更优地，第二滚轴表面的粘性膜中加入助焊剂成分；或第二表面的每一层粘性膜喷涂后再喷涂一层助焊剂。
更优地，步骤S3中，转移焊料粉前晶圆表面涂布助焊剂。
更优地，步骤S3中，在回流焊之前先清洗晶圆表面焊料粉位置外围的胶膜材料，再做回流焊。
本发明的优点在于：本工艺不需要模板，可以节省更换模板的时间，不间断的进行不同种类晶圆的生产。本工艺需要对晶圆进行对位，对位的时候双滚轴不停止工作，提高了产出效率。
附图说明
图1为本发明的第一滚轴示意图。
图2为本发明的第一滚轴上静电吸附焊料粉并向第二滚轴转移示意图。
图3为本发明的第二滚轴表面涂覆粘胶示意图。
图4为本发明的焊料粉粘附至第二滚轴示意图。
图5、6、7为本发明的第二滚轴重复粘附焊料粉和喷涂粘性膜示意图。
图8为本发明的第二滚轴上焊料粉粘附工艺完成后的示意图。
图9、图10为本发明的第二滚轴上带有焊料粉的胶膜层转移到晶圆示意图。
图11为本发明的回流焊得到焊球示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明提供一种无模板双滚轴晶圆植球工艺，具体包括如下步骤：
步骤S1，对第一滚轴充101电，使第一滚轴101表面带静电；通过激光扫描，使得第一滚轴101表面具有与晶圆植球区域相对应的静电图形；第一滚轴101先静电吸附焊料粉，使得第一滚轴101表面对应晶圆植球区域吸附焊料粉；
通过第一滚轴101与第二滚轴102接触，使得焊料粉转移至第二滚轴102上；第二滚轴102表面涂有粘胶103，或第二滚轴表面涂有粘胶103和一层粘性膜；如图1、图2所示；焊料粉采用常用的焊锡粉；
步骤S1的具体实现子步骤如下：
对待植球晶圆进行扫描区分出要植球区域和不植球区域，或者将晶圆的植球设计图纸直接导入到机台中，形成数字信号；
通过激光将数字信号扫描到第一滚轴101上，使得第一滚轴101表面对应晶圆植球区域不带电，将第一滚轴101与带有与第一滚轴101上同种静电的焊料粉接触，使得第一滚轴101表面不带电区域吸附焊料粉，然后通过接触法使第一滚轴101表面的焊料粉104转移到第二滚轴102上；
或：
通过激光将数字信号扫描到第一滚轴101上，使得第一滚轴101表面对应晶圆植球区域带电，将第一滚轴101与不带电的焊料粉接触，使得第一滚轴101表面带电区域吸附焊料粉，然后通过接触法使第一滚轴101表面的焊料粉104转移到第二滚轴102上。
第二滚轴102一圈的面积可以刚好是晶圆的面积，也可以是一整个shot，或者几个shot（shot是光刻机曝光一次面积）。
第二滚轴102表面涂有粘胶103，如图3所示，粘胶103厚度在100nm～100um，该胶可以通过紫外光照射或者加热跟第二滚轴102分离并且可以清洗；焊料粉104可以直接被黏附在这层粘胶103上，如图4所示；该粘胶103还可以加入助焊剂成分；
也可以在第二滚轴的粘胶103上再喷涂一层粘性膜，使焊料粉被粘附到该层粘性膜上；粘性膜中可以加入助焊剂成分；图3中未画出第一层粘性膜，图3和图4的例子是焊料粉104被粘附在粘胶103上；
或者上述粘胶103和粘性膜都不含助焊剂，而是在喷涂该层粘胶或粘性膜后再喷涂一层助焊剂。在后续的步骤中，每一层粘性膜喷涂后都可以再喷涂一层助焊剂。
步骤S2，在具有一层焊料粉的第二滚轴102上再喷涂一层粘性膜105，重复步骤S1、S2过程，使得第二滚轴102上的焊料粉按照倍率增大至达到所需厚度；
如图5～图7所示，在粘附有焊料粉104的第二滚轴102上再喷涂一层粘性膜105，重复工艺S1的步骤，继续在第二滚轴102上粘附焊料粉（如图6）；多次重复该工艺后，直到第二滚轴102上的焊料粉达到需要的量（如图7）；
图3～图7是第二滚轴表面展开后的示意图，特此说明。
图8是第二滚轴102上焊料粉粘附工艺完成后的示意图。粘胶103和各层粘性膜105构成胶膜层106；
步骤S3，将带有焊料粉104的第二滚轴102与晶圆201接触，解除第二滚轴102对粘胶103的粘性，使得带有焊料粉的胶膜层106转移到晶圆201上，回流焊得到焊球202。
此步骤具体过程为：如图9、图10所示，将带有焊料粉104的第二滚轴102与晶圆201接触，解除第二滚轴102对粘胶103的粘性，使得带有焊料粉104的胶膜层106转移到晶圆201上；第二滚轴102和晶圆201事先可以做上对准标记，可以利用对准机台或者显微镜校准键合对准精度，使焊料粉都能对应在待植球位置；也可以不用对准标记，通过显微镜人工或者设备识别使焊料粉很好的对应在焊盘位置；
转移焊料粉104前晶圆201表面可以先涂布助焊剂。
通过紫外光照射或者加热工艺，解除第二滚轴102对粘胶103的粘性，使得带有焊料粉的胶膜层106转移到晶圆201上。
最后回流焊得到焊球202，清洗晶圆表面残留物质；如图11所示。
此步骤可以直接进行回流焊，或者在回流焊之前先清洗晶圆201表面焊料粉104位置外围的胶膜材料，再做回流焊，残留物质会更少，容易清洗。

Claims (8)

1.一种无模板双滚轴晶圆植球工艺，其特征在于，包括下述步骤：
步骤S1，对第一滚轴充电，使第一滚轴表面带静电；通过激光扫描，使得第一滚轴表面具有与晶圆植球区域相对应的静电图形；第一滚轴先静电吸附焊料粉，使得第一滚轴表面对应晶圆植球区域吸附焊料粉；
通过第一滚轴与第二滚轴接触，使得焊料粉转移至第二滚轴上；第二滚轴表面涂有粘胶，或第二滚轴表面涂有粘胶和一层粘性膜；
步骤S2，在具有一层焊料粉的第二滚轴上再喷涂一层粘性膜，重复步骤S1、S2过程，使得第二滚轴上的焊料粉按照倍率增大至达到所需厚度；
步骤S3，将带有焊料粉的第二滚轴与晶圆接触，解除第二滚轴对粘胶的粘性，使得带有焊料粉的胶膜层转移到晶圆上，回流焊得到焊球。
2.如权利要求1所述的无模板双滚轴晶圆植球工艺，其特征在于：
步骤S1具体包括：
首先形成与晶圆植球区域和不植球区域对应的数字信号；
通过激光将数字信号扫描到第一滚轴上，使得第一滚轴表面对应晶圆植球区域不带电，将第一滚轴与带有与第一滚轴上同种静电的焊料粉接触，使得第一滚轴表面不带电区域吸附焊料粉，然后通过接触法使第一滚轴表面的焊料粉转移到第二滚轴上；
或：
通过激光将数字信号扫描到第一滚轴上，使得第一滚轴表面对应晶圆植球区域带电，将第一滚轴与不带电的焊料粉接触，使得第一滚轴表面带电区域吸附焊料粉，然后通过接触法使第一滚轴表面的焊料粉转移到第二滚轴上。
3.如权利要求1所述的无模板双滚轴晶圆植球工艺，其特征在于：
第二滚轴表面的粘胶中加入助焊剂成分。
4.如权利要求1所述的无模板双滚轴晶圆植球工艺，其特征在于：
第二滚轴表面先涂粘胶，然后再喷涂一层助焊剂。
5.如权利要求1所述的无模板双滚轴晶圆植球工艺，其特征在于：
第二滚轴表面的粘性膜中加入助焊剂成分。
6.如权利要求1所述的无模板双滚轴晶圆植球工艺，其特征在于：
第二表面的每一层粘性膜喷涂后再喷涂一层助焊剂。
7.如权利要求1所述的无模板双滚轴晶圆植球工艺，其特征在于：
步骤S3中，转移焊料粉前晶圆表面涂布助焊剂。
8.如权利要求1所述的无模板双滚轴晶圆植球工艺，其特征在于：
步骤S3中，在回流焊之前先清洗晶圆表面焊料粉位置外围的胶膜材料，再做回流焊。
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