TW202340545A - 電鍍設備 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示了一種電鍍設備，包括：膜架，中心設有通孔；輸送支管，從膜架通孔的側壁延伸到膜架的邊緣；電鍍液緩衝結構，包括中心帽和穩流套筒；中心帽，固定在膜架的通孔上方且覆蓋膜架的通孔，頂部設有多個第一孔；穩流套筒，固定於中心帽下方並插設於膜架的通孔內，其側壁上開設至少一個第二孔；擴散板，固定於膜架頂部，開設多個第三孔；其中，陰極電鍍液通過輸送支管進入穩流套筒與膜架通孔的側壁之間，再通過穩流套筒側壁上開設的第二孔進入穩流套筒內部，繼而通過中心帽的第一孔供應到擴散板並通過第三孔到達基板。本發明能夠對流體的流速進行緩衝，有效解決受鍍基板的中心與邊緣的差異化問題，提高電鍍產品的品質。
Description
本發明屬於半導體製造技術領域，特別涉及電鍍設備。
目前倒裝晶片封裝工藝是市場的主流工藝，2.5D及3D 封裝也逐漸成熟量產化，在電鍍應用領域，針對Solder產品的均勻性的提升及共面性的降低尤為重要，如果能得到有效改善，可以大大提高產品的可靠性，從而提高產品的競爭力。
晶圓級封裝電鍍目前採用兩種電鍍形式：水平電鍍與垂直掛鍍。所述的兩種電鍍方式對應使用的設備為水平噴流式電鍍設備與垂直掛鍍式設備。在實際工藝過程中，因為垂直掛鍍式設備為較為傳統的電鍍設備，水平噴流式電鍍設備是在垂直掛鍍式設備之後進行改進的電鍍設備，水平噴流式電鍍設備具有操作方便，鍍槽擴充性佳及自動化程度高的特性，鍍液交叉污染風險低，鍍液易於管理，節約用水量及成本，作業環境優，產品均勻性好，可靠性高等特點已然成為取代傳統垂直掛鍍式設備成為半導體製造廠商選購設備時的優先選擇。
在使用水平噴流式電鍍設備對基板進行電鍍時，由於通過整個基板上的電流密度不均勻，會導致受鍍基板上的鍍膜均一性差，共面性高。如果在沒有任何結構改進的情況下，簡單地通過增加電鍍液的流量來提高電鍍速率，將會使鍍膜的不均勻性更加嚴重，對於電鍍設備來說，雖然化學物質是影響電鍍速率的一個因素，但電鍍速率主要與電鍍液在整個基板上的流量有關。為了達到高的電鍍速率，必須有大而穩定的電鍍液流供應給基板。但是，一旦電鍍液流量增加，就很難控制整個基板的電場和電鍍液流動的均勻性。尤其是當電鍍設備的流場擴散方式為噴泉式流場時，因為噴泉式流場為中心強，邊緣相對較弱。如何控制流場的穩定，成為了如何改善受鍍基板的中心與邊緣的差異化的至關重要的點。
為了更好的保障基板電鍍的品質，控制流場的相對穩定，本發明提出一種電鍍設備，將陰極電鍍液通過輸送支管進入穩流套筒與膜架中心的通孔側壁之間，陰極電鍍液通過穩流套筒側壁上開設的第二孔進入穩流套筒內部，繼而通過中心帽的第一孔供應到擴散板上的方式，以解決當電鍍設備的流場擴散方式為噴泉式流場時，流場不穩定的問題，進而解決所封裝的基板產品的中心與邊緣的差異化的問題。
本發明提出的一種電鍍設備，包括：
膜架，中心設有通孔；
輸送支管，從膜架通孔的側壁延伸到膜架的邊緣；
電鍍液緩衝結構，包括中心帽和穩流套筒；
中心帽，固定在膜架的通孔上方且覆蓋膜架的通孔，中心帽的頂部設有多個第一孔；
穩流套筒，固定於中心帽下方，穩流套筒的側壁上開設至少一個第二孔，穩流套筒插設於膜架的通孔內；
擴散板，固定於膜架頂部，擴散板開設多個第三孔；
其中，陰極電鍍液通過輸送支管進入穩流套筒與膜架通孔的側壁之間，陰極電鍍液通過穩流套筒側壁上開設的第二孔進入穩流套筒內部，繼而通過中心帽的第一孔供應到擴散板並通過擴散板上的第三孔到達基板。
根據本發明實施例的一種具體實現方式，所述中心帽上的第一孔與擴散板上的第三孔的排布方式相同。
根據本發明實施例的一種具體實現方式，所述中心帽上的第一孔與擴散板上的第三孔的排布方式不同。
根據本發明實施例的一種具體實現方式，每一個所述中心帽上的第一孔分別與擴散板上的對應的第三孔完全重合。
根據本發明實施例的一種具體實現方式，每一個所述中心帽上的第一孔分別與擴散板上的對應的第三孔局部重合。
根據本發明實施例的一種具體實現方式，每一個所述中心帽上的第一孔分別與擴散板上的對應的第三孔完全不重合。
根據本發明實施例的一種具體實現方式，所述中心帽上的第一孔、擴散板上的第三孔的排布方式均為蜂窩狀。
根據本發明實施例的一種具體實現方式，當所述穩流套筒上的第二孔的數量大於1，所述穩流套筒上的第二孔均勻設置在穩流套筒側壁上。
根據本發明實施例的一種具體實現方式，所述輸送支管與通孔連通處與穩流套筒上的第二孔正對應安裝。
根據本發明實施例的一種具體實現方式，所述輸送支管與通孔連通處與穩流套筒上的第二孔相互錯開安裝。
根據本發明實施例的一種具體實現方式，所述穩流套筒上的第二孔的中心均位於同一水平線。
根據本發明實施例的一種具體實現方式，所述穩流套筒上的第二孔的中心位於不同水平線上。
根據本發明實施例的一種具體實現方式，所述中心帽上的第一孔等徑設置。
根據本發明實施例的一種具體實現方式，所述中心帽上的第一孔變徑設置。
本發明的電鍍設備，採用將陰極電鍍液通過輸送支管進入穩流套筒與膜架中心的通孔側壁之間形成的空間即第一容納空間，陰極電鍍液通過穩流套筒側壁上開設的第二孔進入穩流套筒內部空間的第二容納空間，繼而通過中心帽的第一孔供應到擴散板上的方式，有效地防止陰極電鍍液直接從膜架中心通孔內向上沖出，影響基板中心區域電鍍均勻性的問題，對流體的速度進行了很好地緩衝，有效解決了受鍍基板的中心與邊緣的差異化問題，提高了電鍍產品的品質。本發明的其它特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而瞭解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書以及附圖中所指出的結構來實現和獲得。
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地說明，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
在進行基板封裝工藝過程中，當電鍍設備的流場擴散方式為噴泉式流場時，因為噴泉式流場為中心強，邊緣相對較弱，為了更好的保障基板電鍍的品質，則需要控制流場的相對穩定。亟需解決如何通過控制流場的穩定，以改善所封裝的基板產品的中心與邊緣的差異化問題。本發明提出一種電鍍設備，以解決當電鍍設備的流場擴散方式為噴泉式流場時，流場不穩定的問題，進而解決所封裝的基板產品的中心與邊緣的差異化的問題。
請參照圖1、圖3，圖1示出了本發明實施例的電鍍設備局部結構示意圖；圖3示出了本發明實施例的膜架仰視結構示意圖。如圖1、圖3所示，電鍍設備包括：膜架100、輸送支管200、電鍍液緩衝結構300、擴散板400。膜架100的中心開設通孔101，通孔101內設置電鍍液緩衝結構300，膜架100上設置有輸送支管200，輸送支管200由膜架100的中心向邊緣延伸，膜架100上方固定設置擴散板400。
請參照圖1至圖3，其中，圖2示出了本發明實施例的膜架俯視結構示意圖。如圖2、圖3所示，膜架100，為基本上呈碟形的剛性穿孔結構或網狀框架結構。在實際工藝過程中，膜架100下方會固定設置膜500。該膜500是用於銅、鎳、錫電鍍的陽離子膜。此外，膜也可以是質子交換膜或是適用於合金電鍍的覆蓋有織物結構的常用膜。膜架100上還設有多個從膜架100中心的通孔101側壁向膜架100邊緣延伸的輸送支管200。
輸送支管200，分佈於膜架100的架構上，當輸送支管200的數量大於或等於2時，輸送支管200均勻分佈於膜架100上。均勻分佈的輸送支管200，能夠保證陰極電鍍液均勻的從不同的方向進入通孔101內，維持整體流量的穩定。輸送支管200的一端與位於膜架100中心的通孔101連通，作為陰極電鍍液的出液口；輸送支管200的另一端與膜架100側壁固定連接，輸送支管200的底壁開設有電鍍液進液口201，作為陰極電鍍液的進液口，電鍍液進液口201與設置於膜架100底部的陰極電鍍液的進液管（未圖示）相連通。在一實施例中，輸送支管200的數量為6，6個輸送支管200呈放射狀設置於膜架100的架構上。
基板中心區域內的電鍍很難控制，尤其是基板中心區域內的電鍍液流量的均勻性很難控制，當電鍍設備的流場擴散方式為噴泉式流場時，因為噴泉式流場為中心強，邊緣相對較弱，導致電鍍設備的流場不穩定，影響電鍍效果。因此，本發明實施例在膜架100中心設置了電鍍液緩衝結構300。
請參照圖4至圖6，圖4示出了本發明實施例的電鍍液緩衝結構立體示意圖；圖5示出了本發明實施例的電鍍液緩衝結構俯視結構示意圖；圖6示出了本發明實施例的電鍍液緩衝結構仰視結構示意圖。如圖4至圖6所示，電鍍液緩衝結構300包括：中心帽301和穩流套筒302。
中心帽301固定在膜架100的通孔101的上方，且中心帽301覆蓋膜架100的通孔101，中心帽301的頂部設有多個第一孔3011。多個第一孔3011為蜂窩狀排布，用於將流量均勻分佈傳送至擴散板400。該多個第一孔3011的直徑可以完全相同，也可以不相同。考慮到在電鍍過程中，擴散板400正上方對應設置的卡盤（未圖示） 帶動晶圓（未圖示）做水平旋轉運動，晶圓越位於邊緣的位置，其線速度越大，在晶圓中心位置的線速度約為零，當液體通過擴散板400到達晶圓時，液體會更多的向晶圓周邊移動，因此為了保證流量到達晶圓上時是均勻的，首先需要保持更多的流量到達擴散板400中心，所以，中心帽301中心處需要更多的流量。當多個第一孔3011的直徑不相同時，則從中心帽301的中心向中心帽301的邊緣延伸方向第一孔3011的直徑逐漸變小。在一個實施例中，多個第一孔3011的直徑完全相同，該第一孔3011的直徑為0.8-3.0mm，從中心帽301的中心向中心帽301的邊緣延伸方向第一孔3011的密度逐漸減小。在另一個實施例中，從中心帽301的中心向中心帽301的邊緣延伸方向第一孔3011的密度相同，多個第一孔3011的直徑為變徑設置，由中心帽301的中心向邊緣逐漸減小，該第一孔3011的直徑為3.0~0.8mm。
穩流套筒302，連接於中心帽301下端面，穩流套筒302的側壁上開設至少一個第二孔3021，安裝時，穩流套筒302插設於膜架100的通孔101內。在裝配的過程中，請參照圖7，圖7示出了本發明實施例中電鍍液緩衝結構與膜架裝配完成局部結構示意圖。如圖7所示，穩流套筒302與膜架100的通孔101側壁之間形成的空間為第一容納空間600，穩流套筒302的內部空間為第二容納空間700。輸送支管200的陰極電鍍液出液口與穩流套筒302上的第二孔3021可以正對應安裝，也可以相互錯開安裝。實際工藝過程中，陰極電鍍液會進入第一容納空間600，然後通過第二孔3021進入第二容納空間700內，然後經過中心帽301上所開設的第一孔3011向外噴出，達到緩衝電鍍液的效果。
當穩流套筒302的側壁上第二孔3021的數量大於1時，第二孔3021均勻分佈於穩流套筒302側壁上，且在設置多個第二孔3021時，可以將多個第二孔3021的中心設置於同一水平線上，也可以將不同的第二孔3021的中心設置於不同高度的水平線上。當多個第二孔3021的中心設置於不同高度的水平線上時，能夠進一步的提高電鍍液從第一容納空間600流進第二容納空間700的層次性，達到緩衝電鍍液流量的突變，穩定流量的變化，進而保持流暢穩定的效果。
在實際工藝過程中，陰極電鍍液從陰極電鍍液的進液管（未圖示）經過電鍍液進液口201輸送至輸送支管200內，經由輸送支管200到達第一容納空間600內，然後電鍍液通過穩流套筒302側壁上開設的第二孔3021流入穩流套筒302內部的第二容納空間700內，然後電鍍液通過中心帽301上開設的多個第一孔3011均勻傳輸至擴散板400，進而對基板進行加工。
請參照圖8至圖9，圖8示出了本發明實施例的擴散板俯視結構示意圖；圖9示出了本發明實施例的擴散板仰視結構示意圖。如圖8、圖9所示，擴散板400安裝在膜架100的頂部，擴散板400開設多個第三孔401。擴散板400通過多個第三孔401可以對陽極與陰極之間的電場和流場進行再分佈，使得陽極與陰極之間的電場和流場分佈的更加均勻。多個第三孔401的排布方式為蜂窩狀排布，多個第三孔401的直徑可以完全相同，也可以不相同。在一個實施例中，分佈在擴散板400上的第三孔401的直徑相等。示例性的，第三孔401的直徑為0.8-3.0mm，更進一步地，第三孔401的直徑為2.0mm。在另一個實施例中，分佈在擴散板400上的第三孔401的直徑不相等。由擴散板400的中心向邊緣逐漸減小，該第三孔401的直徑為3.0~0.8mm。擴散板400的材料可以是聚氯乙烯，聚丙烯，聚醚醚酮，聚偏氟乙烯，可溶性聚四氟乙烯，特氟龍等。
在實際工藝的過程中，中心帽301上開設的第一孔3011與擴散板400上開設的第三孔401的位置關係可以是：每一個第一孔3011分別與對應的第三孔401完全重合；也可以是：每一個第一孔3011分別與對應的第三孔401局部重合，還可以是每一個第一孔3011分別與對應的第三孔401完全不重合。當每一個第一孔3011分別與對應的第三孔401完全重合時，第一孔3011的孔徑則與第三孔401的孔徑及排布方式完全相同。示例性的，當第一孔3011分別與對應的第三孔401完全重合時，第一孔3011與第三孔401的孔徑為2.0mm，排布方式均為蜂窩狀排布。請參照圖10，圖10示出了本發明實施例的流體傳輸示意圖。如圖10所示，當第一孔3011分別與對應的第三孔401完全重合時，流體將沒有經過任何阻擋從中心帽301直接經過擴散板400到達基板，對基板進行電鍍，在該種情況下，電鍍效率更高，均勻性更佳。
在實際工藝過程中，陰級電鍍液從陰極罐中流出，經過篩檢程式和脫氣器進入電鍍腔。進入電鍍腔的陰極電鍍液從陰極電鍍液進液口201進入輸送支管200，經由輸送支管200輸送至陰極電鍍液的出液口，流入第一容納空間600內，陰極電鍍液通過穩流套筒302上開設的第二孔3021進入穩流套筒302內部的第二容納空間700內，進而通過中心帽301上所開設的第一孔3011噴出，到達擴散板400，在擴散板400上進行擴散，陰極電鍍液通過擴散板400上的多個第三孔401到達基板，對基板進行電鍍加工工藝。通過設置電鍍液緩衝結構300，有效地防止陰極電鍍液直接從膜架100中心通孔101內向上沖出，影響基板中心區域電鍍均勻性，對流體的速度進行了很好地緩衝，改善了晶圓級封裝的電鍍工藝環境，有效解決了受鍍基板的中心與邊緣的差異化問題，提高了電鍍產品的品質。
儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。
100:膜架
101:通孔
200:輸送支管
201:電鍍液進液口
300:電鍍液緩衝結構
301:中心帽
3011:第一孔
302:穩流套筒
3021:第二孔
400:擴散板
401:第三孔
500:膜
600:第一容納空間
700:第二容納空間
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1示出了本發明實施例的電鍍設備局部結構示意圖；
圖2示出了本發明實施例的膜架俯視結構示意圖；
圖3示出了本發明實施例的膜架仰視結構示意圖；
圖4示出了本發明實施例的電鍍液緩衝結構立體示意圖；
圖5示出了本發明實施例的電鍍液緩衝結構俯視結構示意圖；
圖6示出了本發明實施例的電鍍液緩衝結構仰視結構示意圖；
圖7示出了本發明實施例中電鍍液緩衝結構與膜架裝配完成局部結構示意圖；
圖8示出了本發明實施例的擴散板俯視結構示意圖；
圖9示出了本發明實施例的擴散板仰視結構示意圖；以及
圖10示出了本發明實施例的流體傳輸示意圖。
100:膜架
200:輸送支管
300:電鍍液緩衝結構
400:擴散板
Claims (14)
- 一種電鍍設備，包括： 膜架，中心設有通孔； 輸送支管，從膜架通孔的側壁延伸到膜架的邊緣； 電鍍液緩衝結構，包括中心帽和穩流套筒； 中心帽，固定在膜架的通孔上方且覆蓋膜架的通孔，中心帽的頂部設有多個第一孔； 穩流套筒，固定於中心帽下方，穩流套筒的側壁上開設至少一個第二孔，穩流套筒插設於膜架的通孔內； 擴散板，固定於膜架頂部，擴散板開設多個第三孔； 其中，陰極電鍍液通過輸送支管進入穩流套筒與膜架通孔的側壁之間，陰極電鍍液通過穩流套筒側壁上開設的第二孔進入穩流套筒內部，繼而通過中心帽的第一孔供應到擴散板並通過擴散板上的第三孔到達基板。
- 根據請求項1所述的電鍍設備，其中，所述中心帽上的第一孔與擴散板上的第三孔的排布方式相同。
- 根據請求項1所述的電鍍設備，其中，所述中心帽上的第一孔與擴散板上的第三孔的排布方式不同。
- 根據請求項2所述的電鍍設備，其中，每一個所述中心帽上的第一孔分別與擴散板上的對應的第三孔完全重合。
- 根據請求項2所述的電鍍設備，其中，每一個所述中心帽上的第一孔分別與擴散板上的對應的第三孔局部重合。
- 根據請求項2所述的電鍍設備，其中，每一個所述中心帽上的第一孔分別與擴散板上的對應的第三孔完全不重合。
- 根據請求項2所述的電鍍設備，其中，所述中心帽上的第一孔、擴散板上的第三孔的排布方式均為蜂窩狀。
- 根據請求項1所述的電鍍設備，其中，當所述穩流套筒上的第二孔的數量大於1，所述穩流套筒上的第二孔均勻設置在穩流套筒側壁上。
- 根據請求項1所述的電鍍設備，其中，所述輸送支管與通孔連通處與穩流套筒上的第二孔正對應安裝。
- 根據請求項1所述的電鍍設備，其中，所述輸送支管與通孔連通處與穩流套筒上的第二孔相互錯開安裝。
- 根據請求項1所述的電鍍設備，其中，所述穩流套筒上的第二孔的中心均位於同一水平線。
- 根據請求項1所述的電鍍設備，其中，所述穩流套筒上的第二孔的中心位於不同水平線上。
- 根據請求項1所述的電鍍設備，其中，所述中心帽上的第一孔等徑設置。
- 根據請求項1所述的電鍍設備，其中，所述中心帽上的第一孔變徑設置。
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