CN118053767A - 半导体封装的晶片黏着胶层气泡排除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体封装的晶片黏着胶层气泡排除方法，是将至少一个制备好的半导体晶片的其中一面以胶着材料黏附在一载板的表面；将一耐高温高压薄膜贴附于载板之上并能包覆于半导体晶片，其间形成一密闭空间；在胶着材料未老化或未完全老化前，将黏附有半导体晶片的于载板以及其上的耐高温高压薄膜承置在一处理槽中；将处理槽设定在一具有预定温度及预定压力的槽室环境，并维持一预定时间；使胶着材料中的气泡或胶着材料与半导体晶片间的气泡或胶着材料与载板胶着界面间的气泡由胶着材料的四周排出至密闭空间；以达到胶着材料有效消除气泡。
Description
技术领域
本发明是有关于半导体封装制程的设计，特别是关于一种半导体封装的晶片黏着胶层气泡排除方法。
背景技术
半导体晶片封装的功能主要有提供电能输入、信号沟通、散热功能与保护功能四大部分。若半导体晶片要有动作则需要有外来的电源来驱动，而外来的电源的供应必须借由半导体晶片封装以分布于半导体晶片，提供稳定地电源的供应去驱动半导体晶片而运作。半导体晶片封装也可提供信号沟通的连线。半导体晶片所产生的讯号或由外界输入半导体晶片中的讯号均需通过封装过程中所布设的线路来传送，而构成布设的线路最主要的即为载板。
半导体晶片无论是接受外界输入的讯号或是在运作时都会产生大量的热能，借由半导体晶片封装设计中的热传设计，将系统运作中所产生的热能有效率的去除使半导体晶片可在正常工作温度下运作。然而若是封装中存在气泡则系统运作中所产生的热将导致气泡中所蕴含的水气受热膨胀而直接影响产品的可靠性与品质。因此，封装制程中的气泡去除一直是重要的工作。
已知的半导体晶片封装过程中，必须先从晶圆切割出适当大小的晶片后再黏附于载板上。在黏附的过程中，胶着材料中、胶着材料与载板或晶片界面间、或在胶着材料老化的过程中均会产生许多气泡，造成老化后的胶着材料中会有空腔而影响产品的可靠度、品质甚至功能。
传统的方法有利用模压胶体成型过程中短暂的高温高压条件，使胶着材料的胶层气泡排出；或是借由真空方式使气泡由胶着材料的胶层中排除；或是借由调整上晶片机的制程参数及制具使晶片与胶着材料界面间达到无气泡。
然而以上所知的常用技术却仍各有其缺点。
以模压胶体成型方式因乃是利用短暂的高温高压条件施予已经老化或相当程度老化的胶着材料，因此拥有较窄的制程条件，且对于较大面积晶片，因其短暂的特性往往效果是有限的。
以真空方式使气泡由胶着材料的胶层中排除，通常仅限于胶着材料为胶状类(paste)而非胶膜类(film)，其使用范围更为局限，而且效果相当程度为材料所影响，因此制程条件相当窄小。
以调整上晶片机的制程方法以期达到黏着界面无空隙，上晶片机参数中的所施予的晶片温度、上片力量与力量停留时间为其经常施实的方法。但为达到上片时的胶着界面湿润度，温度提高、增加上片力量及增加上片力量停留时间都是经常实施的方向。
然而这些方向都不利于晶片品质或导致生产效率降低。此外，对于存在于胶着材料中的气泡，此方法是无效的。另外当遇上晶片面积愈大，其效果也就愈差。
因此，针对上述已知结构所存在的问题点，开发一种更具理想实用性的创新结构，确实为消费者所殷切期盼，也是相关业者须努力研发突破的目标及方向。
有鉴于此，发明人本于多年从事相关产品制造开发与设计的经验，针对上述的目标，详加设计与审慎评估后，最终获得一确具实用性的本发明。
发明内容
因此，本发明的主要目的是在于提供一种可提高胶层中气泡排除效果的方法，利用可移除的一耐高温高压薄膜贴于载板上包覆半导体晶片，形成一密闭空间，用以将气泡由胶着材料中及胶着材料与晶片间或载板黏着界面间排出至密闭空间。本发明的方法能够提高半导体封装制程的产能。
为解决现有技术的问题，本发明所采用的技术手段是：本发明提供一种半导体封装的晶片黏着胶层气泡排除方法，先将半导体晶片的其中一面以胶着材料黏附在一载板的表面，胶着材料可为具有热塑(Thermoplastic)或/和具热固(Thermosetting)性质的合成树酯(Synthetic resin)，如聚亚酰胺(Polyimide)、环氧树酯(Epoxy resin)或/和丙烯酸树酯(Acryl resin)等；在材料未老化前加热具黏性特质的材料。
在胶着材料尚未老化或未完全老化前，利用可移除的一耐高温高压薄膜贴于载板上包覆半导体晶片，形成一密闭空间，将上晶片完成的载板承置于一特定的处理槽中。针对此一特定处理槽的环境条件可做一设定，且使承置于处理槽中的黏附有半导体晶片的载板可在一预定的时间内，较佳地为大于5分钟，维持在一具有预定升温速度、预定温度，较佳地为介于30摄氏度至400摄氏度之间，以及预定压力，较佳地为大于2个大气压，的槽室环境中。
利用处理槽所设定的环境条件，将存在于胶着材料中(含与该密闭空间连通的气泡)或与黏着物界面间的气泡经由气泡与材料的溶解与扩散而排出至耐高温高压薄膜所形成的密闭空间中。
经由本发明所采用的技术手段，在胶着材料未老化或未完全老化前，利用可移除的一耐高温高压薄膜贴于载板上包覆半导体晶片，形成一密闭空间，在一可在预定的时间内维持于一具有预定升温速率、预定温度及预定压力的处理槽环境中，用以将气泡由胶着材料中(含与该密闭空间连通的气泡)及胶着材料与晶片间或载板黏着界面间由胶着材料的四周排出至密闭空间。
本发明的胶着材料气泡排除方法可无视于气泡的多寡、大小以及晶片的大小而适用于排除不同面积晶片的胶层气泡，以减少现有方法中利用增加晶片加压黏附于载板或上晶片的时间与力量去排除胶层中气泡的方法所需的时间。此外，即使在黏附过程中有气泡产生也可经由后续本发明的胶着材料气泡排除方法有效排除。
本发明半导体封装的晶片黏着胶层气泡排除方法能广泛配合具有一定要求的材料特质所产生的制程条件且可无视于上晶片时气泡的存在，因此上晶片时所需要的温度、压力与时间均可有效缩短与降低，使半导体封装的产能得以提高，更可以节省投资设备与成本。
有关本发明所采用的技术、手段及其功效，现列举一较佳实施例并配合附图详细说明于后文，相信本发明上述的目的、构造及特征，当可由之得到一深入而具体的了解。
附图说明
图1是显示本发明半导体封装的晶片黏着胶层气泡排除方法的流程图。
图2是显示本发明其一实施例的半导体晶片黏附位置示意图。
图3是显示贴附耐高温高压薄膜前的立体分解图。
图4是显示贴附耐高温高压薄膜的纵剖图。
图5是显示其一实施例的半导体晶片与载板承置于处理槽的纵剖图。
图6是显示贴附耐高温高压薄膜进行气泡移除的纵剖图。
图7是显示图6实施例中的胶层气泡A-A横剖图。
图8是显示移除耐高温高压薄膜的纵剖图。
附图标号说明：1-载板；11-晶片固定区；12-胶着材料；2、2a、2b、2c-半导体晶片；4-处理槽；5-耐高温高压薄膜；51-密闭空间；aa、ab、ac、ad-气泡。
具体实施方式
本发明提供一种半导体封装的晶片黏着胶层气泡排除方法的设计。
为使能够对本发明的目的、特征及功效能够有更进一步的了解与认识，现配合实施方式及附图详述如后文：
参阅图1所示，其是显示本发明半导体封装的晶片黏着胶层气泡排除方法的流程图，用以说明本发明所设计的胶着材料其胶层中的气泡排除方法。
载板1可为基板或导线架等各种可以承载晶片用以联系外部电子讯号用的承载物，且于载板1表面上预设有复数个晶片固定区11(如图2所示)。
首先，将制备好的半导体晶片2其中一面(如图2所示)借由先涂布于晶片固定区11的胶着材料12以黏附于载板1表面的晶片固定区11中(步骤101)。
在步骤101中，胶着材料12也可不必事先涂布于晶片固定区11而是以附着于半导体晶片2之上的方式连同半导体晶片2一并黏着于载板1上。
从步骤102至105，以载板1为实例说明。
载板1的表面上已黏附有复数个上片完成的半导体晶片2、2a、2b、2c(如图4所示)，且于半导体晶片2、2a、2b、2c与载板1表面之间的胶着材料12未老化或未完全老化前，利用可移除的一耐高温高压薄膜(Film)5贴于载板1上包覆半导体晶片2、2a、2b、2c，形成一密闭空间51，将胶附有半导体晶片2、2a、2b、2c的载板1承置在一处理槽4(如图4、图5、图6所示)中(步骤102)。
胶着材料12在黏着过程中，会在胶着材料12的胶层中、胶着材料12与载板1的交界面或是与半导体晶片2的交界面处或是与该密闭空间51连通处会有例如图6、图7中所示的胶层中气泡ab或是交界面的气泡aa、ac或是该密闭空间51连通处的气泡ad的产生。气泡aa、ab、ac、ad会使得胶着材料12所形成的胶层为一不连续面，如图7中所示。
为解决气泡aa、ab、ac、ad形成所带来的问题，本发明的设计中可针对处理槽4的环境条件做一设定，且使承置于处理槽4中的黏附有半导体晶片2、2a、2b、2c的载板1在预定的时间中，较佳地为大于5分钟，以一预定升温速率维持于一具有预定温度，较佳地为介于35摄氏度至400摄氏度之间，以及预定压力，较佳地为大于2个大气压，的槽室环境中(步骤103)。
借由处理槽4所设定的环境条件及该耐高温高压薄膜形成的该密闭空间，将存在于胶着材料12中的气泡ab、胶着材料12与载板1交界面的气泡aa、胶着材料12与半导体晶片2交界面的气泡ac及胶着材料12与密闭空间51连通的气泡ad，由胶着材料12如图6中箭头所指示的方向往四周排出至该密闭空间51(步骤104)，进行排除胶层中的气泡aa、ab、ac，尤其针对难以排除的胶着材料12与密闭空间连通的气泡ad得以顺利排除至密闭空间51。
将经过本发明的胶层气泡排除方法处理后的载板1连同黏附于载板1表面的半导体晶片2一同移出处理槽4(步骤105)，将该耐高温高压薄膜5自该载板1与所包覆晶片2、2a、2b、2c处取下(如图8中所示)。
由其上述可知，本发明的半导体封装的晶片黏着胶层气泡排除方法，其利用可移除的一耐高温高压薄膜贴于载板上包覆半导体晶片，形成一密闭空间，以密闭空间利于气泡排除，其耐高温高压薄膜使用毕后可移除，此符合较佳的产业利用性。
Claims (3)
1.一种半导体封装的晶片黏着胶层气泡排除方法，其特征在于：包括下列步骤：
(a)将至少一个制备好的半导体晶片的其中一面以胶着材料黏附在一载板的表面；
(b)将一耐高温高压薄膜贴附于该载板之上并能包覆于该半导体晶片，其间形成一密闭空间；
(c)在该胶着材料未老化或未完全老化前，将黏附有该半导体晶片的该载板以及其上的该耐高温高压薄膜承置在一处理槽中；
(d)将该处理槽设定在一具有预定温度及大于2个大气压预定压力的槽室环境中，并维持一预定时间；
(e)在该预定压力的加压下，使该胶着材料中的气泡或该胶着材料与该半导体晶片间的气泡或该胶着材料与该载板胶着界面间的气泡或该胶着材料与该密闭空间连通的气泡由该胶着材料的四周排出至该密闭空间；
(f)将该耐高温高压薄膜自该载板与所包覆的该半导体晶片处取下。
2.如权利要求1所述的半导体封装的晶片黏着胶层气泡排除方法，其特征在于：其中在步骤(d)中，所述预定温度是介于35摄氏度至400摄氏度之间。
3.如权利要求1所述的半导体封装的晶片黏着胶层气泡排除方法，其特征在于：其中在步骤(d)中，所述预定时间大于5分钟。
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