CN112090687A - 一种倒装互连芯片填充装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种倒装互连芯片填充装置及方法，用于扩大上芯片与下芯片之间的点胶区域，倒装互连芯片填充装置包括：夹具，所述夹具上设置有倾斜平面，用于使倒装互连芯片倾斜固定在夹具上；所述倒装互连芯片包括上芯片和位于上芯片下方的下芯片，倾斜状态下的所述上芯片边缘与所述下芯片边缘在水平方向上的间隙构成倒装互连芯片的点胶区域。将芯片填充时的状态由水平放置转换为倾斜放置，使在截面中上芯片边缘与下芯片边缘构成了直角三角形，点胶区域由水平放置时的相对直边转换为相对斜边，用以扩大上芯片与下芯片之间的点胶区域。通过本发明中的夹具，在不改变点胶设备精度的前提下，有效扩大了点胶范围，提高了点胶工艺的精度和成品率。

Description

一种倒装互连芯片填充装置及方法
技术领域
本发明涉及半导体器件制造工艺领域，尤其涉及一种倒装互连芯片填充装置及方法。
背景技术
底部填充工艺就是将环氧树脂胶水点涂在倒装互连芯片边缘，通过倒装互连芯片之间的缝隙，在毛细管现象的作用下，胶水会充满芯片之间的缝隙，完成底部充填过程。
在正常情况下，待填充的芯片水平放置在填充平台上，点胶头在上芯片边缘外部喷射出填充胶滴，落到下芯片的边上，达到一定量时，填充胶流到上下芯片的缝隙中，通过毛细现象充满芯片缝隙，并在芯片缝隙四周形成胶边，完成填充，上述填充过程如图1所示。
但是随着芯片小型化的发展，倒装互连芯片面积越做越小，边缘的宽度也越来越窄，留给芯片进行下填充的边框也越来越窄，由此带来的弊端是影响点胶精度，填充胶会点到上芯片的边缘或下芯片的边缘。
参见图2-图3，在实际操作过程中，对点胶头点胶位置的准确性要求非常高，当点胶头位置偏左时，胶水极易喷射到上芯片的上表面，造成芯片污染；当点胶头位置偏右时，极易将胶水喷射到下芯片的外边，造成填充失败。
随着芯片技术的发展，芯片尺寸越来越小，随之而来的是芯片的边缘越来越窄，如图4所示，对于某些倒装互连芯片，其点胶边宽度L只有0.5mm，为了避免胶水落到芯片边缘，点胶位置左边要距离上芯片边缘0.1mm，右边要在下芯片边缘左边0.1mm，留给点胶头点胶的区域L1＝L-0.1-0.1＝0.3，即仅有0.3mm，现有点胶设备的点胶头的定位精度是±0.2mm，在不提高点胶设备精度的情况下，底部填充工艺的成品率大幅降低。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种倒装互连芯片填充装置及方法，能够在相同的点胶条件及不提高点胶设备精度的情况下，大幅提高填充工艺的成品率。
本发明提供的倒装互连芯片填充装置，包括：
夹具，所述夹具上设置有倾斜平面，用于使倒装互连芯片倾斜固定在夹具上；
所述倒装互连芯片包括上芯片和位于上芯片下方的下芯片，倾斜状态下的所述上芯片边缘与所述下芯片边缘在水平方向上的间隙构成倒装互连芯片的点胶区域。
进一步，所述夹具包括斜切面，所述斜切面上开设有盛装所述倒装互连芯片的盛片槽，所述倾斜平面包括设置在盛片槽上的倾斜槽面。
进一步，所述上芯片与所述下芯片之间的边框突出于所述倾斜槽面的顶部。
进一步，所述下芯片能够贴合固定在所述倾斜槽面上。
进一步，还包括真空系统，所述倾斜槽面上开设有通孔，所述通孔与所述真空系统连通，用以将所述倒装互连芯片固定在倾斜槽面上。
进一步，所述夹具还包括底座，所述底座上设置有多个所述盛片槽。
进一步，所述盛片槽与所述倒装互连芯片一一对应。
进一步，所述倾斜平面与水平面之间的夹角为30°、45°或者60°。
进一步，所述夹具的两端设置有安装耳，所述安装耳上设置有用于对夹具固定的定位孔。
本发明还提供了一种采用上述填充装置实施的填充方法，包括以下步骤：
1)固定夹具，将倒装互连芯片倾斜放置在盛片槽上，需要填充的芯片边缘朝上放置；
2)通过真空系统将倒装互连芯片固定在盛片槽上的倾斜平面上；
3)在上芯片边缘与下芯片边缘水平方向上的间隙中点胶填充，待胶水充满芯片之间的缝隙，完成填充。
本发明中的倒装互连芯片填充装置，将芯片填充时的状态由水平放置转换为倾斜放置，使在截面中上芯片边缘与下芯片边缘构成了直角三角形，点胶区域由水平放置时的相对直边转换为相对斜边，用以扩大上芯片与下芯片之间的点胶区域。
通过本发明中的夹具，在不改变点胶设备精度的前提下，有效扩大了点胶范围，提高了点胶工艺的精度和成品率。
在胶水通过毛细作用向芯片缝隙内流动的同时，由于处于倾斜状态，有利于胶水在重力作用下向下流动，提高了胶水的流动速度，提高了填充的效率。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1为现有技术中倒装互连芯片正常时的填充效果图；
图2为现有技术中点胶头位置偏左时的填充效果图；
图3为现有技术中点胶头位置偏右时的填充效果图；
图4为现有技术中点胶范围的示意图；
图5为本发明实施例1中倒装互连芯片填充装置的结构示意图；
图6为本发明实施例1中倒装互连芯片在填充时的使用状态图；
图7为图6的侧视结构示意图；
图8为图7的局部放大图以及点胶范围示意图；
图9为本发明实施例1中点胶范围的原理示意图；
图10为本发明实施例2中倒装互连芯片填充装置的结构示意图；
图11为本发明实施例3中倒装互连芯片在填充时的使用状态图；
图12为本发明实施例3中点胶范围的原理示意图。
图中：1-点胶头；2-胶滴；3-缝隙；4-上芯片；5-胶边；6-下芯片；7-夹具；71-盛片槽；72-安装耳；73-定位孔；74-通孔。
具体实施方式
为清楚说明本发明的发明构思，下面结合实施例对本发明进行说明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
如图5-图6所示，本发明提供了一种倒装互连芯片填充装置，包括：夹具7，在夹具7上设置有用于使倒装互连芯片倾斜固定在夹具7上的倾斜平面；倒装互连芯片包括上芯片4和位于上芯片4下方的下芯片6，倾斜状态下的所述上芯片4边缘与所述下芯片6边缘在水平方向上的间隙构成倒装互连芯片的填充区域。
本发明中上芯片4边缘与下芯片6边缘之间的间隙空间构成了芯片之间的边框，倒装互连芯片填充装置，是基于在竖直截面上，芯片之间的边框、上芯片4的厚度以及上下芯片边缘之间的连线所能构成直角三角形的基础上展开进行的。
具体地，在竖直截面上，上下芯片之间结合的部位为直角，芯片之间的边框，以及上芯片4的厚度直边构成直角三角形的两个直角边，而上下芯片边缘之间的连线则构成直角三角形的相对直角的斜边。
在水平放置时点胶区域位于芯片之间边框所构成的直边上，通过本发明中的填充装置，将倒装互连芯片倾斜固定在夹具7上，使水平放置时直角三角形的直边的点胶区域，转换为倾斜放置时的直角三角形的斜边，从而扩大了上芯片4边缘与下芯片6边缘在水平方向上的点胶区域。
本实施例中的夹具7上设置有斜切面，在斜切面上开设有用于盛装倒装互连芯片的盛片槽71，盛片槽71上的开放式的倾斜槽面构成固定所述倒装互连芯片的倾斜平面。具体地，本实施例中的倾斜平面外露在斜切面上的开放式的外露槽面，有利于倒装互连芯片在夹具7上的取放。
同时，上芯片4与下芯片6之间的边框突出于倾斜槽面的顶部，使上文所述构成的直角三角形突出盛片槽71的顶部，方便点胶头在水平方向上的移动，保证点胶头在移动过程中不与夹具7产生碰撞，有利于点胶操作。
倒装互连芯片在盛片槽71上的固定，具体是通过将下芯片6贴附固定在倾斜槽面上进行的，在倒装互连芯片倾斜放置时，下芯片6的底壁贴合固定在倾斜槽面上，下芯片6的顶壁与上芯片4之间的间隙构成倒装互连芯片的填充缝隙。
为了保证倒装互连芯片在夹具7上能够进一步固定，在倾斜槽面上开设有通孔74，且该通孔74与填充装置的真空系统连通，在填充时，真空系统对下芯片6的底壁产生一定的吸力，使倒装互连芯片稳定的固定在倾斜槽面上，保证填充效果。
本发明中倾斜平面的倾斜角度，即倾斜平面与水平面之间的夹角具体是依据倒装互连芯片上的芯片之间的边框长度，和上芯片4的厚度两者之间的关系所进行设置的。具体地，当芯片之间的边框长度等于上芯片4的厚度时，倾斜平面与水平面之间的夹角设置为45°，能够从最大程度上扩大倒装互连芯片的填充区域。
在夹具7的两端设置有夹具7的安装耳72，在安装耳72上设置有用于对夹具7固定的定位孔73，在具体填充时，可首先通过螺钉等连接件穿过夹具7的定位孔73，将夹具7固定在工作台面上，然后再通过真空系统将倒装互连芯片紧密吸贴在盛片槽71上，从而提高了整体装置的稳固性，避免夹具7或者芯片在填充时出现偏移，从而保证成品率。
以下结合图7-图9对本实施例中的填充装置进行详细说明。
参见图7，在进行倒装互连芯片的填充时，将芯片放置在盛片槽71上，把需要填充的边缘朝上放置。
通常情况下，倒装互连芯片中，上芯片4的厚度在0.5—0.9mm之间，本实施例中以0.5mm为例展开说明。如图8-图9所示，芯片之间的边框长度L为0.5mm，上芯片4的厚度D同样为0.5mm，上芯片4与下芯片6之间的缝隙宽度H为0.05mm。
根据勾股定理(公式1)，
L2+(D+H)2＝(L2)2公式1
其中，
L为芯片之间的边框长度：0.5mm；
D为上芯片的厚度：0.5mm；
H为两芯片之间的缝隙宽度：0.05mm；
L2为上下芯片边缘之间在水平方向上的连线长度；
经计算后得到，L2＝0.74mm。
为了避免点胶头靠近芯片边缘导致点胶失败，点胶区域L3为L2两端各减去0.1mm，即：
L3＝L2-0.1-0.1＝0.54mm
由上式得到的本实施例中的点胶区域L3为0.54mm。
本实施例中，芯片之间的边框长度L与上芯片的厚度D均为0.5mm，两芯片之间的缝隙宽度为0.05mm，上述不同结构所构成的三角形可近似的看作一个直角等边三角形，通过倒装互连芯片倾斜45°的固定状态，可以从最大程度上扩大点胶区域的长度范围。
通过本实施例中的倒装互连芯片填充装置，点胶区域由水平放置时的0.3mm扩大到目前的0.54mm，点胶范围增加了80％，在不升级点胶设备，不改变点胶设备精度的前提下，极大提高了点胶工艺的精度和成品率。
在胶水通过毛细作用向芯片缝隙内流动的同时，由于受到重力作用，胶水向下流动，提高了胶水流动的速度，提高了填充的效率。
实施例2
参见图10，本实施例中倒装互连芯片填充装置的结构与实施例1中的基本相同，不同之处在于，在夹具7上还设置有底座，在同一底座上设置有3个盛片槽71，且3个倒装互连芯片可一一对应地固定在每个盛片槽71上，用于对倒装互连芯片进行批量填充，进一步提高填充效率。
实施例3
参见图11-图12，本实施例中倒装互连芯片填充装置的结构与实施例1中的基本相同，不同之处在于，本实施例中倒装互连芯片的芯片之间的边框长度L大于上芯片4的厚度D，相对应的，将盛片槽71上的倾斜平面与水平面之间的夹角设置为30°，通过该种设置方式，同样能够达到扩大倒装互连芯片点胶范围的技术目的。
实施例4
本发明还提供了一种采用上述倒装互连芯片填充装置进行的填充方法，主要包括以下步骤：
首先对夹具进行固定，通过螺钉等连接件将夹具固定在工作台面上，然后将倒装互连芯片倾斜放置在盛片槽上，使下芯片的底壁贴附在盛片槽的倾斜槽面上，需要填充的芯片边缘朝上设置，并使芯片之间的边框突出倾斜槽面的顶部；
通过真空系统以及与真空系统连通的通孔，将倒装互连芯片固定在盛片槽上；
完成固定后在上芯片边缘与下芯片边缘在水平方向上的间隙中点胶填充，使胶水充满芯片之间的缝隙，完成填充。
通过本发明中倒装互连芯片填充装置所进行的填充方法，能够有效扩展点胶头的填充区域，进而提高芯片点胶的精度准，有效改善现有点胶填充过程中容易出现的偏移，极大提高了填充工艺的成品率，并使填充效率得到明显提升。
需要重点强调的是，通过将倒装互连芯片在填充时的水平放置转换为倾斜放置，充分释放了操作空间，使点胶范围突破了芯片之间边框在水平状态时的局限，极大改善了作业工况。
需要说明的有，倾斜平面与水平面之间的夹角除了45°及30°，还可根据倒装互连芯片具体的类型及型号进行实际设置，例如60°等，在具体设置时，应能保证直角三角形的斜边在水平方向上为最大长度的技术要求，这里不再赘述。
最后，可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种倒装互连芯片填充装置，其特征在于，包括：
夹具，所述夹具上设置有倾斜平面，用于使倒装互连芯片倾斜固定在夹具上；
所述倒装互连芯片包括上芯片和位于上芯片下方的下芯片，倾斜状态下的所述上芯片边缘与所述下芯片边缘在水平方向上的间隙构成倒装互连芯片的点胶区域。
2.根据权利要求1所述的倒装互连芯片填充装置，其特征在于，所述夹具包括斜切面，所述斜切面上开设有盛装所述倒装互连芯片的盛片槽，所述倾斜平面包括设置在盛片槽上的倾斜槽面。
3.根据权利要求2所述的倒装互连芯片填充装置，其特征在于，所述上芯片与所述下芯片之间的边框突出于所述倾斜槽面的顶部。
4.根据权利要求2所述的倒装互连芯片填充装置，其特征在于，所述下芯片能够贴合固定在所述倾斜槽面上。
5.根据权利要求2所述的倒装互连芯片填充装置，其特征在于，还包括真空系统，所述倾斜槽面上开设有通孔，所述通孔与所述真空系统连通，用以将所述倒装互连芯片固定在倾斜槽面上。
6.根据权利要求2所述的倒装互连芯片填充装置，其特征在于，所述夹具还包括底座，所述底座上设置有多个所述盛片槽。
7.根据权利要求6所述的倒装互连芯片填充装置，其特征在于，所述盛片槽与所述倒装互连芯片一一对应。
8.根据权利要求1所述的倒装互连芯片填充装置，其特征在于，所述倾斜平面与水平面之间的夹角为30°、45°或者60°。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的倒装互连芯片填充装置，其特征在于，所述夹具的两端设置有安装耳，所述安装耳上设置有用于对夹具固定的定位孔。
10.一种采用权利要求2-9中任一项所述倒装互连芯片填充装置实施的填充方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)固定夹具，将倒装互连芯片倾斜放置在盛片槽上，需要填充的芯片边缘朝上放置；
2)通过真空系统将倒装互连芯片固定在盛片槽上的倾斜平面上；
3)在上芯片边缘与下芯片边缘水平方向上的间隙中点胶填充，待胶水充满芯片之间的缝隙，完成填充。
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