KR20150046294A - 양산 리플로우를 위한 3d tsv 조립 방법 - Google Patents

양산 리플로우를 위한 3d tsv 조립 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150046294A
KR20150046294A KR20157007671A KR20157007671A KR20150046294A KR 20150046294 A KR20150046294 A KR 20150046294A KR 20157007671 A KR20157007671 A KR 20157007671A KR 20157007671 A KR20157007671 A KR 20157007671A KR 20150046294 A KR20150046294 A KR 20150046294A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
die
plate
nozzle
substrate
plates
Prior art date
Application number
KR20157007671A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102101052B1 (ko
Inventor
콘라드 알렉산더 기스키스
Original Assignee
유니버셜 인스트루먼츠 코퍼레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 유니버셜 인스트루먼츠 코퍼레이션 filed Critical 유니버셜 인스트루먼츠 코퍼레이션
Publication of KR20150046294A publication Critical patent/KR20150046294A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102101052B1 publication Critical patent/KR102101052B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099Material
    • H01L2224/131Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13101Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/1354Coating
    • H01L2224/13599Material
    • H01L2224/1369Material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16135Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/16145Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/751Means for controlling the bonding environment, e.g. valves, vacuum pumps
    • H01L2224/75101Chamber
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/757Means for aligning
    • H01L2224/75743Suction holding means
    • H01L2224/75745Suction holding means in the upper part of the bonding apparatus, e.g. in the bonding head
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/7825Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/78272Oven
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/81001Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector involving a temporary auxiliary member not forming part of the bonding apparatus
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/81009Pre-treatment of the bump connector or the bonding area
    • H01L2224/8101Cleaning the bump connector, e.g. oxide removal step, desmearing
    • H01L2224/81011Chemical cleaning, e.g. etching, flux
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/818Bonding techniques
    • H01L2224/81801Soldering or alloying
    • H01L2224/81815Reflow soldering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/81909Post-treatment of the bump connector or bonding area
    • H01L2224/8191Cleaning, e.g. oxide removal step, desmearing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L24/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30Technical effects
    • H01L2924/35Mechanical effects
    • H01L2924/351Thermal stress
    • H01L2924/3511Warping

Abstract

본 명세서에서는 공기가 통과하여 흐를 수 있도록 적어도 하나의 개구부를 포함하는 플레이트를 노즐로 픽업하는 단계를 포함하는 방법이 개시되어 있다. 그 방법은 플레이트가 노즐과 다이 사이에 위치되도록 다이를 노즐로 픽업하는 단계를 포함한다. 그 방법은 플레이트가 다이의 최상부 상에 위치되도록 다이와 플레이트를 디바이스, 기판 또는 다른 다이 상에 배치하는 단계를 포함한다. 그 방법은 다이를 디바이스, 기판 또는 다른 다이에 영구적으로 부착하도록 플레이트가 다이의 최상부 상에 남아 있는 동안 가열 챔버에서 그 다이와 디바이스, 기판 또는 다른 다이를 가열하는 단계를 포함한다. 본 명세서에서는 가열에 의해 다이를 디바이스, 기판 또는 다른 다이에 부착하기 위해 플레이트와 다이 조합을 이용하는 방법을 수행하도록 구성된 조립 시스템이 더 개시되어 있다.

Description

양산 리플로우를 위한 3D TSV 조립 방법{3D TSV ASSEMBLY METHOD FOR MASS REFLOW}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2012년 8월 30일자로 출원된 미국 가출원 제61/659,092호(발명의 명칭: 3D TSV ASSEMBLY METHOD FOR MASS REFLOW)의 유익을 주장한다.
기술분야
본 개시는 일반적으로는 전자 조립에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시는 양산 리플로우 또는 리플로우 솔더링(reflow soldering)을 위한 3D 조립(소위 3D 스루-실리콘 비아(through-silicon via: "TSV")라고도 함)의 일부분으로서 기판 상의 다이 또는 다른 다이 상의 다이의 조립 방법에 관한 것이다.
다이 상의 다이 또는 3D TSV 조립 내 다이들은 가열 또는 양산 리플로우 또는 본딩 공정 동안 다이가 말리는 경향을 가질 정도로 얇을 수 있다. 이것은 산업계에서는 "포테이토 칩" 효과라고 지칭된다. "포테이토 칩" 효과는 베이스 다이와 상위 다이 간 많은 불량 접속을 남긴다. 이러한 문제에 대한 현재의 해법은 배치시 다이의 인 사이투 본딩을 가능하게 할 특수 노즐을 사용하는 것이다. 이러한 해법에 대한 문제는 노즐이 제거될 수 있기 전에 흔히 다이가 열 처리될 필요가 있다는 것이다. 이것의 속도를 높이기 위하여, 노즐은 가열되어야 하고 또한 신속히 냉각될 수 있어야 한다. 그래서, 노즐에 의한 다이의 배치 공정 전체는 각각의 다이에 대해 상당량의 시간이 걸리는데, 노즐이 또 다른 부분을 픽업하도록 이동하기 전에 다이를 가열 및 냉각하기 위해 배치 장소에 남아 있어야 하기 때문이다. 진행이 이루어졌더라도, 위 가열 및 냉각 공정은 매우 낮은 배치 레이트의 결과를 초래한다. 더욱, 이들 공정을 수행하는데 요구되는 장비는 요구되는 배치의 정확도 때문에 비싸다. 그래서, 장비 비용 및 시간 비용(다이당 5 내지 60초의 택트 타임을 가짐)은 이것을 TSV 조립에 있어서 비싼 공정 단계로 만든다. 부가적으로, 노즐 선단에서 국소 가열 및 냉각의 사용은 배치 및 부착 단계에서 요구되는 정확도에 도달하는 것을 더 어렵게 한다.
그리하여, 여기 위에서 설명된 문제 중 다수를 경감 또는 방지하는 양산 리플로우 방법과 호환가능한 다이 상의 다이 또는 3D TSV 조립 방법 및 조립 기계는 당업계에서 잘 수용될 것이다.
일 실시예에 의하면, 방법은: 공기가 통과하여 흐를 수 있도록 적어도 하나의 개구부를 포함하는 플레이트를 노즐로 픽업하는 단계; 플레이트가 노즐과 다이 사이에 위치되도록 다이를 노즐로 픽업하는 단계; 플레이트가 다이의 최상부 상에 위치되도록 다이와 플레이트를 디바이스, 기판 또는 다른 다이 상에 배치하는 단계; 및 다이를 디바이스, 기판 또는 다른 다이에 영구적으로 부착하도록 플레이트가 다이의 최상부 상에 남아 있는 동안 가열 챔버에서 디바이스와 다이를 가열하는 단계를 포함한다.
다른 일 실시예에 의하면, 방법은, a) 플레이트가 다이와 노즐 사이에 위치되도록 플레이트와 다이의 조합을 노즐로 픽업하는 단계; b) 플레이트와 다이의 조합을 디바이스, 기판 또는 다른 다이 상에 배치하는 단계; c) 디바이스, 기판 또는 다른 다이에 플레이트와 다이의 복수의 조합을 실장하도록 단계 a) 및 단계 b)를 반복하는 단계; d) 다이의 각각을 디바이스, 기판 또는 다른 다이에 부착하도록 플레이트와 다이의 복수의 조합과 디바이스, 기판 또는 다른 다이를 동시에 가열하는 단계; 및 e) 플레이트의 각각을 다이의 각각으로부터 제거하는 단계를 포함한다.
다른 일 실시예에 의하면, 조립 시스템은, 조립 기계; 및 가열 챔버를 포함하되, 상기 조립 기계는, 플레이트가 노즐과 다이 사이에 위치되도록 플레이트와 다이의 조합을 픽업하도록 구성된 노즐로서, 플레이트는 공기가 통과하여 흐를 수 있도록 적어도 하나의 개구부를 포함하고, 플레이트가 제1 픽업 장소에서 픽업되고 다이가 제2 픽업 장소에서 픽업되는 것인, 상기 노즐; 및 플레이트와 다이의 조합을 노즐에 의해 디바이스, 기판 또는 다른 다이 상에 배치하기 위한 배치 장소로서, 노즐은 디바이스, 기판 또는 다른 다이에 플레이트와 다이의 복수의 조합을 실장하도록 구성되는 것인 배치 장소를 더 포함하고, 상기 가열 챔버는, 다이를 디바이스, 기판 또는 다른 다이에 부착하기 위해 디바이스, 기판 또는 다른 다이 전체를 가열하도록 구성된다.
본 발명의 일부 실시예가 유사한 지명이 유사한 부재를 표시하는 이하의 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다:
도 1a는 플레이트의 평면도;
도 1b는 도 1a에 도시된 플레이트의 절단면도;
도 2a는 TSV를 갖는 다이의 평면도;
도 2b는 도 2a에 도시된 TSV를 갖는 다이의 측면도;
도 3a는 노즐의 측면도;
도 3b는 화살표(3b-3b)에서 취해진 도 3a에 도시된 노즐의 절단면도;
도 4a 내지 도 4c는 노즐에 의한 플레이트의 픽 공정의 묘사도;
도 5a 내지 도 5c는 플레이트와 노즐에 의한 3D TSV의 픽 공정의 묘사도;
도 6a 내지 도 6c는 노즐에 의해 디바이스 상에 3D TSV와 플레이트를 배치하는 공정의 묘사도;
도 7a 내지 도 7c는 세정 공정을 통하여 디바이스 상에 장착된 3D TSV로부터 플레이트를 제거하는 공정의 묘사도;
도 8a 내지 도 8c는 노즐에 의해 디바이스 상에 장착된 3D TSV로부터 플레이트를 제거하는 또 다른 공정의 묘사도;
도 9a 내지 도 9c는 다른 세정 공정을 통하여 디바이스 상에 장착된 3D TSV로부터 플레이트를 제거하는 또 다른 공정의 묘사도; 및
도 10은 도 4 내지 도 9에 도시된 공정을 수행할 수 있는 조립 시스템의 평면도.
개시된 장치 및 방법의 이하 설명되는 실시예의 상세한 설명은 여기에서 도면을 참조하여 예로써 제시되는 것이고 한정이 아니다.
도 1 내지 도 6 및 도 10을 참조하면, 조립 시스템(1000)의 조립 기계(100)에 장착된 픽 앤 플레이스 헤드(pick and place head)(110)의 일부분일 수 있는 노즐(16)이 도시되어 있다. 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 노즐은 우선 대략 배치 및 부착될 3D TSV 또는 다이(14)의 사이즈인 플레이트(10)를 피더(112)로부터 픽업할 수 있다. 이러한 플레이트(10)는 매우 평탄할 수 있고, 플레이트(10)가 다이(14)의 최상부 상에 기대고 있을 때 "포테이토 칩" 효과를 방지하도록 양산 리플로우 공정 동안 다이(14)의 평탄도를 유지하기에 충분한 중량을 갖고 있을 수 있다. 예컨대, 플레이트(10)는 다이(14)만큼 또는 그보다 많이 중량이 나갈 수 있다. 플레이트(10)는 다이(14)의 두께보다 더 큰 두께를 갖고 있을 수 있다. 플레이트(10)는 반 투기성일 수 있다. 투과성은 플레이트(10) 내 작은 오리피스 유형 홀(12)에 의해 생성될 수 있다. 대안적으로, 플레이트(10)는 공기가 전부는 아니지만 일부 저부로부터 최상부로 통과할 수 있게 하는 소결 재료로 만들어질 수 있다. 이것은 플레이트(10)의 저부와 최상부 간 압력 차이를 생성할 수 있어서 플레이트(10)가 노즐(16)로부터의 흡입에 의해 픽업될 수 있게 한다. 플레이트(10)는 리플로우 공정 동안 플레이트가 다이에 부착되지 않게 방지하도록 솔더링이 매우 불가능한 재료로 구축될 수 있다. 환언하면, 플레이트(10)는 리플로우 공정의 고온에 노출될 때 변형되지 않을 재료로 만들어질 수 있다. 플레이트(10)는 또한 분자 인력(반데르발스 힘)이 다이(14)로 하여금 양산 리플로우/본딩 공정 동안 플레이트(10)에 들러붙게 할 수 있는 그러한 표면 마감으로 연마될 수 있다.
조립 순서는 다음과 같을 수 있다. 우선, 노즐(16)이, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 청정 평탄 플레이트(10)의 최상부 상에 내려진다. 노즐(16)에서의 진공 또는 흡입은 플레이트의 소결 재료의 구조 또는 오리피스 크기 조절에 의해 야기된 플레이트(10)를 통과하는 한정된 공기 흐름에 의해 충분히 축조되어, 플레이트가 도 4c에 도시된 바와 같이 노즐(16)에 의해 픽업될 수 있게 할 것이다. 다음의 옵션 단계는 다이(14)의 픽업시 다이(14) 상에서 다이(14)가 센터링되도록 다이(14)를 픽업하기 이전에 노즐(16)에 대한 플레이트(10)의 정렬을 최적화하기 위해 비전 시스템(vision system)(114)에 의한 플레이트(10)의 비전 센터링일 것이다.
노즐(16)이 플레이트를 픽업하고 나면, 그 후 노즐(16) 및 플레이트(10)는, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 다른 피더(112)로부터의 다이(14)의 최상부에 내려진다. 다이(14)는 양산 리플로우 공정을 위한 솔더 범프(15)를 포함할 수 있다. 다이(14)가 플레이트(10)와 같은 투기성이 아닐 수 있기 때문에, 도 5b에 도시된 바와 같이 플레이트(10)를 다이와 접촉하게 하는 것은 오리피스 개구부를 닫아 완전 진공이 구축되도록 야기할 수 있다. 이것은, 도 5c에 도시된 바와 같이, 노즐(16)에 의해 플레이트(10) 밑에서 다이(14)를 픽업 가능하게 할 수 있다. 이것에 뒤이어, 다이(14)는, 접착제 또는 플럭스에 솔더 범프(15)를 디핑하는 단계, 비전 센터링 단계 및 보드 상에 배치 단계를 포함할 수 있는, 플립 칩 배치를 위한 현재 공정 단계를 거쳐갈 수 있다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 다이(14)와 플레이트(10) 조합의 픽업 후에, 노즐(16)은 기판, 베이스 다이, 보드 또는 다른 디바이스(18) 위 배치 장소로 이동할 수 있다. 노즐(16)로부터 진공이 제거될 때, 플레이트(10)가 더해진 다이(14)는, 도 6b에 도시된 바와 같이, 기판, 또는 베이스 다이, 보드 또는 다른 디바이스(18) 상에 남아 있을 수 있다. 이 포인트에서, 노즐(16)은 디바이스(18) 상의 배치를 위해 다른 플레이트와 다이 조합(10, 14)을 픽업하도록 즉시 제거될 수 있다. 그래서, 노즐(16)은 어떠한 가열 또는 냉각 기구도 포함할 필요가 없다고 이해되는 것이다. 더욱, 조립 기계의 어떠한 다른 디바이스도 다이(14)를 디바이스(18)에 부착하도록 그것을 개별적으로 가열 또는 냉각할 필요가 없다.
디바이스(18)로의 개개의 다이(14)의 개개의 가열 대신에, 디바이스(18)에는 가열 이전에 복수의 플레이트와 다이 조합(10, 14)이 완전 실장될 수 있다. 여기서부터, 실장 디바이스(18)는 조립 기계(100)에 의해 가열 챔버(200)(도 10에 도시함)로 이송될 수 있다. 가열 챔버(200)는, 예컨대, 오븐 챔버 또는 다른 가열 챔버일 수 있다. 실장 디바이스(18)는 조립 라인 유형 방식으로 가열 챔버(200)를 따라 이동할 수 있다. 대안적으로, 실장 디바이스(18)는 가열 챔버(200)의 중심으로 이동할 수 있고 양산 리플로우 공정이 완료될 때까지 거기에 남아 있을 수 있다. 실시예가 무엇이든 간에, 가열 챔버(200)는 솔더 범프(15)를 녹여 다이(14)를 디바이스(18)에 부착하기에 충분한 온도를 갖는 환경을 생성할 수 있다.
도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 다이(14)가 디바이스(18)에 영구 부착되고 나면, 플레이트(10)는 나중에 플레이트 제거 기계(300)에 의해 추후 단계에서 제거될 수 있다. 플레이트 제거 기계(300)는 다른 조립 기계, 세정 스테이션 또는 다른 유형의 기계일 수 있다. 예컨대, 가열 챔버(200)에서 양산 리플로우 후에, 실장 디바이스(18)는 플레이트 제거 기계(300)로 이송될 수 있고, 도 7에 도시된 바와 같이, 수직 위치로 돌려져 유체(20)가 플레이트(10)의 제거를 용이하게 하도록 사용될 때 중력에 의해 다이(14)로부터 플레이트(10)의 제거를 도울 수 있다. 이것은 플레이트 제거 기계(300)의 플레이트 제거 스테이션 또는 장소에서 일어날 수 있다. 유체(20)는 실시예에 따라 필요할 수도 필요하지 않을 수도 있다. 예컨대, 단순히 도 7에 도시된 바와 같은 수직 위치로 디바이스(18)와 플레이트(10)를 이동시키는 것이 중력에 기인하여 자동으로 플레이트(10)를 제거할 수도 있다. 수직으로 돌리는 대신에, 디바이스(18)와 플레이트(10)는 대안적으로 도 9에 도시된 바와 같이 거꾸로 뒤집어질 수도 있다. 이 실시예는 또한 유체(20)가 다이(14)로부터 플레이트(10)의 제거를 돕도록 사용되고 있는 것으로 도시하고 있다.
도 8a 내지 도 8c에 도시된 다른 일 실시예에 있어서, 노즐(16)과 같은 노즐은 다이(14)가 디바이스(18)에 부착된 후에 플레이트(10)를 다이(14)에서 떼어 다시 픽업하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 원래 노즐(16)보다는 다른 노즐(도시 생략)이 가열 후에 플레이트(10)를 다이(14)에서 떼어 다시 픽업하도록 이용될 수 있다. 이제 도 10을 참조하면, 플레이트 제거 기계(300)는 다이(14)로부터 플레이트(10)를 제거하기 위해, 도포 노즐(16)과 유사한, 하나 이상의 제거 노즐을 포함할 수 있다. 이들 제거 노즐은 위의 도 7 및 도 9에서 설명된 중력 또는 유체 방법에 부가하여 또는 그 대신에 사용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제거 노즐은 제거되지 않은 플레이트(10)를 다이(14)에서 떼어내기 위하여 다른 방법에 의해 제거되지 않은 어떠한 플레이트(10)라도 감지하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 제거 노즐은 배타적 제거 기구일 수 있고, 각각의 플레이트(10)를 그 각각의 다이(14)로부터 개별적으로 픽업하도록 구성될 수 있다.
위에서 설명된 공정은 3D TSV 다이(14)의 제1 층의 최상부 상에 부가적 층을 부가하도록 필요에 따라 반복될 수 있다고 이해되는 것이다. 예컨대, 단일 다이(14)가 디바이스(18)에 직접 부착되는 저부 층으로서 도포될 수 있다. 그 후 디바이스(18)는 제1 다이(14)의 최상부 상에 직접 제2 다이 층(도시 생략)을 부착하기 위해 바로 그 동일한 공정을 실행하는 조립 기계(100) 또는 다른 조립 기계(도시 생략)를 통하여 배치될 수 있다. 이러한 제2 다이는 동일한 양산 리플로우 공정으로 그리고 위에서 설명된 것과 동일한 바로 그 방식으로 다이의 형상을 보유하도록 플레이트를 사용하여 제1 다이(14)에 부착될 수 있다.
그리하여, 플레이트(10)를 갖는 TSV 다이(14)가 종래기술 공정에서보다 상당히 더 고속으로 장착될 수 있고, 모든 다이(14)와 플레이트(10)를 갖는, 완전 실장 웨이퍼/기판 또는 디바이스(18) 전체가 개개의 다이(14) 상의 말림 또는 포테이토 칩 효과의 위험이 없는 양산 리플로우/본딩 공정으로 부착될 수 있다. 이러한 공정은 특정 개개의 가열 및 냉각 헤드로 또는 배치하는 그때에 다이(14)를 개별적으로 가열 및 냉각할 필요성을 방지한다. 이것은 3D TSV의 조립 공정에 대한 상당한 비용 감축을 창출할 수 있다. 일백만 달러 조립 기계의 출력은, 예컨대, 50배만큼 증가될 수 있다. 위에서 설명된 방법 및 조립 기계는 또한 더 작은 청정실 공간에서 동일한 수량 및 속도의 생산을 가능하게 할 수 있다.
다른 일 실시예에서는, 재료의 층이 다이(14)와의 접촉 이전에 플레이트(10)의 저부 측에 부착되거나 그렇지 않으면 도포될 수 있다. 이러한 재료는 플레이트(10)가 다이(14)에 더 잘 붙게 할 수 있도록 유연성이거나, 접착제이거나, 또는 강화된 마찰력을 제공할 수 있다. 고온 실리콘 고무와 같은 재료가 이러한 목적으로 사용될 수 있다. 이들 재료는 TSV 다이(14)의 최상부에 일시적으로 들러붙도록 다소 점착성일 수도 있다. 이들 재료는 내열성일 수 있고 다이(14)와 플레이트(10)의 영구 고착을 야기하지 않을 수 있고 그보다는 단지 마찰력을 생성하여 조립 기계(100) 및 가열 챔버(200)에서 디바이스(18)의 이동 동안 플레이트(10)를 다이(14) 위 적절한 위치에 보유하는데 도움을 줄 수 있다.
다른 일 실시예에서는, 플레이트(10)와의 계면을 이루는 고도로 연마된 표면 및 정밀 그라운드를 갖도록 TSV 다이(14)를 평탄하게 유지하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 방식에서 분자 인력은 플레이트(10)를 다이(14)에 일시적으로 부착하는 힘일 수 있다. 부가적으로 플레이트(10)는 다이(14)의 최상부 상의 비-평탄 영역 또는 민감 영역으로의 접촉을 방지하도록 오목부 또는 포켓을 가져야 할 수 있다. 예컨대, 다이(14)가 플레이트(10)와 집적할 평탄 최상부 표면을 포함하지 않으면, 플레이트(10)는 다이(14)의 표면에 대응하는 표면으로 특별 설계될 수 있다.
다이를 디바이스에 부착하기 위한 위 설명의 장치 및 방법은 다이를 기판 또는 다른 다이에 부착하도록 사용될 수도 있다.
실시예들의 구성요소는 어느 부정 관사와 도입되었다. 그 관사는 구성요소의 하나 이상이 있음을 의미하려는 의도이다. 용어 "포함하는" 및 "갖는" 및 그 파생어는 열거된 구성요소 이외에 부가적인 구성요소가 있을 수 있도록 포괄적인 것으로 의도된다. 적어도 2개의 항의 열거로 사용될 때의 접속사 "또는"은 어느 항 또는 항의 조합을 의미하려는 의도이다. 용어 "제1" 및 "제2"는 구성요소들을 구별하도록 사용되고, 특정 순서를 나타내도록 사용되는 것은 아니다.
본 발명이 단지 한정된 수의 실시예와 연관하여 상세히 설명되었지만, 본 발명은 그러한 개시된 실시예로 한정되는 것은 아님이 쉽게 이해되는 것이다. 그보다는, 본 발명은 지금까지 설명되지는 않았지만 본 발명의 취지 및 범위와 상응하는 어떠한 수의 변형, 개조, 대체 또는 균등한 배열이라도 편입하도록 수정될 수 있다. 부가적으로, 본 발명의 다양한 실시예가 설명되었지만, 본 발명의 태양은 설명된 실시예의 일부만을 포함할 수도 있다고 이해되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이상의 설명에 의해 제한되는 것으로 보이려는 것이 아니고 첨부된 특허청구범위에 의해서 제한될 뿐이다.

Claims (20)

  1. 공기가 통과하여 흐를 수 있도록 적어도 하나의 개구부를 포함하는 플레이트를 노즐로 픽업하는 단계;
    상기 플레이트가 상기 노즐과 다이 사이에 위치되도록 상기 다이를 상기 노즐로 픽업하는 단계;
    상기 플레이트가 상기 다이의 최상부 상에 위치되도록 상기 다이와 상기 플레이트를 디바이스, 기판 또는 다른 다이 중 하나 상에 배치하는 단계; 및
    상기 다이를 상기 디바이스, 상기 기판 또는 상기 다른 다이 중 상기 하나에 영구적으로 부착하도록 상기 플레이트가 상기 다이의 최상부 상에 남아 있는 동안 가열 챔버에서 상기 디바이스, 상기 기판 또는 상기 다른 다이 중 상기 하나와 상기 다이를 가열하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플레이트를 상기 다이로부터 제거하는 단계를 더 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 노즐에 의해, 상기 적어도 하나의 개구부를 통해서 공기를 제거함으로써 상기 플레이트와 상기 다이 사이에 진공을 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 다이를 픽업하기 이전에 비전 시스템(vision system)으로 상기 노즐 상에 상기 플레이트를 위치시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 다이는 상기 가열 챔버에서 상기 디바이스, 상기 기판 또는 상기 다른 다이 중 상기 하나의 가열 동안 상기 다이를 상기 디바이스, 상기 기판 또는 상기 다른 다이 중 상기 하나에 부착하도록 구성되는 복수의 솔더 범프를 포함하는 것인 방법.
  6. 제2항에 있어서, 제2 다이를 배치할 때 상기 플레이트를 재사용하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 플레이트와 상기 다이 사이에 위치하고 있는 상기 플레이트의 표면에 접착제 층을 부착하는 단계를 더 포함하되, 상기 접착제 층은 상기 플레이트를 상기 다이에 일시적으로 부착하도록 구성되는 것인 방법.
  8. 제2항에 있어서, 상기 다이로부터 상기 플레이트를 제거하는 단계는, 상기 플레이트가 상기 디바이스, 상기 기판 또는 상기 다른 다이 중 상기 하나와 상기 다이로부터 떨어지게 되도록 상기 디바이스, 상기 기판 또는 상기 다른 다이 중 상기 하나를 수직으로 배향시킴으로써 달성되는 것인 방법.
  9. 제2항에 있어서, 상기 다이로부터 상기 플레이트를 제거하는 단계는 제2 노즐로 상기 플레이트를 상기 다이로부터 픽업함으로써 달성되는 것인 방법.
  10. a) 플레이트가 다이와 노즐 사이에 위치되도록 상기 플레이트와 상기 다이의 조합을 상기 노즐로 픽업하는 단계;
    b) 상기 플레이트와 상기 다이의 상기 조합을 디바이스, 기판 또는 다른 다이 중 하나 상에 배치하는 단계;
    c) 상기 디바이스, 상기 기판 또는 상기 다른 다이 중 상기 하나에 상기 플레이트와 상기 다이의 복수의 조합을 실장하도록 단계 a) 및 단계 b)를 반복하는 단계;
    d) 상기 다이의 각각을 상기 디바이스, 상기 기판 또는 상기 다른 다이 중 상기 하나에 부착하도록 상기 플레이트와 상기 다이의 상기 복수의 조합과 상기 디바이스를 동시에 가열하는 단계; 및
    e) 상기 플레이트의 각각을 상기 다이의 각각으로부터 제거하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 노즐에 의해, 상기 플레이트의 각각에 위치하는 개구부를 통해서 공기를 제거함으로써 상기 플레이트와 상기 다이의 상기 복수의 조합의 각각 사이에 진공을 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 다이의 각각을 픽업하기 이전에 비전 시스템으로 상기 노즐 상에 상기 플레이트의 각각을 위치시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 플레이트의 각각을 재사용하는 단계를 더 포함하는 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 복수의 조합의 각각에 대해 상기 플레이트와 상기 다이 사이에 위치하고 있는 상기 플레이트의 각각의 표면에 접착제 층을 부착하는 단계를 더 포함하되, 상기 접착제 층은 상기 플레이트를 상기 다이에 일시적으로 부착하도록 구성되는 것인 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 플레이트의 각각을 상기 다이의 각각으로부터 제거하는 단계는 상기 플레이트의 각각이 상기 다이의 각각과 상기 디바이스, 상기 기판 또는 상기 다른 다이 중 상기 하나로부터 떨어지게 되도록 상기 디바이스, 상기 기판 또는 상기 다른 다이 중 상기 하나를 수직으로 배향시킴으로써 달성되는 것인 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 플레이트의 각각을 상기 다이의 각각으로부터 제거하는 단계는 상기 노즐 및 제2 노즐 중 적어도 하나로 상기 플레이트의 각각을 상기 다이의 각각으로부터 픽업함으로써 달성되는 것인 방법.
  17. 제10항에 있어서, 단계 d)는 가열 챔버에서 수행되는 것인 방법.
  18. 조립 시스템으로서,
    조립 기계; 및
    가열 챔버를 포함하되,
    상기 조립 기계는,
    플레이트가 노즐과 다이 사이에 위치되도록 상기 플레이트와 상기 다이의 조합을 픽업하도록 구성된 상기 노즐로서, 상기 플레이트는 공기가 통과하여 흐를 수 있도록 적어도 하나의 개구부를 포함하고, 상기 플레이트가 제1 픽업 장소에서 픽업되고 상기 다이가 제2 픽업 장소에서 픽업되는 것인, 상기 노즐; 및
    상기 플레이트와 상기 다이의 상기 조합을 상기 노즐에 의해 디바이스, 기판 또는 다른 다이 중 하나 상에 배치하기 위한 배치 장소로서, 상기 노즐은 상기 디바이스, 상기 기판 또는 상기 다른 다이 중 상기 하나에 상기 플레이트와 상기 다이의 상기 조합을 복수 실장하도록 구성되는 것인, 상기 배치 장소를 더 포함하고,
    상기 가열 챔버는, 상기 다이를 상기 디바이스, 상기 기판 또는 상기 다른 다이 중 상기 하나에 부착하기 위해 상기 디바이스 전체를 가열하도록 구성된 것인 조립 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 가열 오븐이 상기 다이를 상기 디바이스, 기판 또는 다른 다이 중 상기 하나에 부착한 후에 상기 플레이트를 상기 다이로부터 제거하기 위한 제거 장소를 더 포함하는 조립 시스템.
  20. 제18항에 있어서, 제거된 상기 플레이트를 세정하고 사용된 상기 플레이트를 상기 제1 픽업 장소에 제공하도록 구성된 플레이트 재활용 기구(plate recycling mechanism)를 더 포함하는 조립 시스템.
KR1020157007671A 2012-08-30 2013-08-29 양산 리플로우를 위한 3d tsv 조립 방법 KR102101052B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261695092P 2012-08-30 2012-08-30
US61/695,092 2012-08-30
PCT/US2013/057289 WO2014036257A1 (en) 2012-08-30 2013-08-29 3d tsv assembly method for mass reflow

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150046294A true KR20150046294A (ko) 2015-04-29
KR102101052B1 KR102101052B1 (ko) 2020-04-14

Family

ID=50184362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157007671A KR102101052B1 (ko) 2012-08-30 2013-08-29 양산 리플로우를 위한 3d tsv 조립 방법

Country Status (4)

Country Link
KR (1) KR102101052B1 (ko)
DE (1) DE112013004281T5 (ko)
SG (1) SG11201500364TA (ko)
WO (1) WO2014036257A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10052705B2 (en) 2012-08-30 2018-08-21 Universal Instruments Corporation 3D TSV assembly method for mass reflow
KR102584815B1 (ko) 2017-11-02 2023-10-04 유니버셜 인스트루먼츠 코퍼레이션 리플로우 전후에 부품을 유지하기 위한 고정구, 및 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11260859A (ja) * 1998-03-10 1999-09-24 Fujitsu Ltd 半導体素子の実装方法
US20060040521A1 (en) * 2004-08-17 2006-02-23 Gordon Brian F Printed circuit board support
KR20080108421A (ko) * 2006-04-13 2008-12-15 파나소닉 주식회사 전자 부품 실장 시스템, 탑재 상태 검사 장치 및 전자 부품 실장 방법
KR20120027102A (ko) * 2009-06-15 2012-03-21 스미토모 베이클리트 컴퍼니 리미티드 반도체 웨이퍼의 가고정제 및 그것을 이용한 반도체 장치의 제조방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6213376B1 (en) * 1998-06-17 2001-04-10 International Business Machines Corp. Stacked chip process carrier
WO2005008726A2 (en) * 2003-07-09 2005-01-27 Newport Corporation Flip chip device assembly machine
US8334170B2 (en) * 2008-06-27 2012-12-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method for stacking devices
US8313982B2 (en) * 2010-09-20 2012-11-20 Texas Instruments Incorporated Stacked die assemblies including TSV die

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11260859A (ja) * 1998-03-10 1999-09-24 Fujitsu Ltd 半導体素子の実装方法
US20060040521A1 (en) * 2004-08-17 2006-02-23 Gordon Brian F Printed circuit board support
KR20080108421A (ko) * 2006-04-13 2008-12-15 파나소닉 주식회사 전자 부품 실장 시스템, 탑재 상태 검사 장치 및 전자 부품 실장 방법
KR20120027102A (ko) * 2009-06-15 2012-03-21 스미토모 베이클리트 컴퍼니 리미티드 반도체 웨이퍼의 가고정제 및 그것을 이용한 반도체 장치의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102101052B1 (ko) 2020-04-14
SG11201500364TA (en) 2015-04-29
DE112013004281T5 (de) 2015-05-28
WO2014036257A1 (en) 2014-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7969026B2 (en) Flexible carrier for high volume electronic package fabrication
TWI666720B (zh) 帶有多個用於傳送電子器件進行鍵合的旋轉傳送臂的鍵合裝置
US9242342B2 (en) Manufacture and method of making the same
JP6043959B2 (ja) 半導体パッケージの製造方法、半導体チップ支持キャリア及びチップ搭載装置
TW201312681A (zh) 用於半導體晶片取放及鍵合之方法及系統
US20130295721A1 (en) Apparatus to fabricate flip-chip packages and method of fabricating flip-chip packages using the same
TW201705321A (zh) 半導體裝置的製造方法
US20080241991A1 (en) Gang flipping for flip-chip packaging
JP6525805B2 (ja) モールド金型及びモールド装置
US10568245B2 (en) Electronic-component mounting apparatus
KR102101052B1 (ko) 양산 리플로우를 위한 3d tsv 조립 방법
KR101210252B1 (ko) 솔더볼 리볼링 장치
TW201946201A (zh) 黏晶裝置及半導體裝置的製造方法
JP6644845B2 (ja) パーティクル除去ティップ及びそれを用いたインデックス型パーティクル除去装置
US7208346B2 (en) Methods of forming interposers on surfaces of dies of a wafer
US10052705B2 (en) 3D TSV assembly method for mass reflow
JP5121621B2 (ja) 基板の製造方法
JP4974818B2 (ja) 基板の製造方法及び基板の製造装置
KR102252732B1 (ko) 다이 본딩 방법 및 다이 본딩 장치
WO2022038700A1 (ja) 基板保持具、並びに、ボンディングシステム及びボンディング方法
KR20120070701A (ko) 리볼링 공정
McCutcheon et al. Advanced processes and materials for temporary wafer bonding
US10438922B2 (en) Method and system for mounting components in semiconductor fabrication process
JP2017139365A (ja) 半導体パッケージの製造方法
KR101794977B1 (ko) 반도체 제조 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant