TW300373B - - Google Patents

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A7 B7 經濟部中央標準局負工消费合作杜印製 五、發明説明（1 ) 本發明係關於電子装置的製造且更特別地，係闞係此裝 置的結辑，使得當不良品出現時能簡化重新装設。 用於可提式霄腦、照相機、汽車、飛機和其它很多應用 的小型化電子装置通常應用很多設在用來連接晶片彼此或 其它元件的承載物上的印刷連線圖形之未包裝的半導體晶 Η或I C晶片（d i c e )。瑄是經常熟知的”直接晶片附加 一 "(DCA)。承載物可能是薄的堅固的一纖維玻瑀環氧基樹脂 、陶瓷、塗覆金屬，或其它的物質；它也可Μ是有彈性的 一頁聚氨基化合物或其它合適的物質°通常晶片的後端面 是用黏著劑接合到承載物，且晶片在前面的觸點是藉由一 種叫做連線接合（wire-bonding)的傳統技巧偶合到承載物 連線上。 在此應用上的未包装I C晶片是很難當作涸別元件來測試 ;它們是微小的，且置放測試探針在接觸點上須要使用顯 微鏡。同時，未包裝晶片的可信度是相對較低的：比90% -95%低，甚至在供應者晶圓（wafer)測試後。因此，在承 載物上5-7晶片的組合可使缌製造生產量在70%的範圍内 或甚至更低。 · 莨質的價格及很多用DCA技術的装置之相對高淘汰率， 使用一種比較便宜的方法來再加工於最後測試製造失敗的 組合元件量是必然的。然而，使用附加晶片到承載物上的 黏著劑通常不允許有瑕疵的晶片移開或其它元件移開承載 物。這阻止了不同元件的移動和置換的取代。 直接用焊接劑將晶Μ黏接至承載物可藉應用區域的熱穿越 -Λ — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) 訂 '線 Α7 Β7 3〇〇373 五、發明説明（2 ) (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) 該晶Η來熔解焊接劑而簡易將晶片移開。此技術的優點是 對於此目的的焊接層通常將其他元件設到承載物是需要的 。即，外黏接晶片不需要多餘因其它理由所需要的那些過 程步驟。然而，晶片的後端面使焊接劑濕化必須被金屬化 ;這在很多狀況下是非常昂貴的。更者，晶片的熱膨漲係 數和承載物可能彼此不同，足夠斷裂接合處甚至晶片。 ~些晶片是向下直接設在承載物上，Κ致在晶片接觸點一 和提供電接觸點的承載物連嬝間的焊接劑球或柱可機械性 保持在固定的位置。這技術允許藉由局部加熱移開晶片， 除了對於在精密的陶瓷基底上高功能多重晶片模組而言 ’通常沒有經濟上的價值。 本技術的一呰工作者已經應用於較高溫度下可熔解或軟 化的黏著劑。當一瑕疵的晶片移走時，這些黏著物質並沒 有分離乾淨。它們部份或全部留在承載物上，且必須經由 精巧的，昂貴的和媛慢的運作，如機械的研磨和化學處理 移走。 -線 發明埔蓉 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本發明提供真有半導體晶片之電子装置或其他非常小的 元伴藉由簡便的方法（供初步的製.造和其後之再加工）來取 代一瑕疵的晶片或元件，直接附加至承載物上。在大部份 之狀況下，初步建造或再加工皆不要求除傳統技術所需的 過程步驟以外的任何附加步驟。 使用本發明的装置避免再加工時損壞，且因此在較低最 後成本增加整體產量。不需要特殊的工具或機械。標準的 焊接置放或其它傳統的装置對於製造是足夠的。全部材質 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 __B7_ 五、發明説明（3 ) 通常已經應用於本技術上。再加工只使用工業界之工具和 技術；本發明不箱要額外的費用或再訓練。 根據本發明一電子装置具一或多個晶片或類似的元件設 於承載物之墊區域且耦合至承載物之連線上，藉由連線或 其它類似的裝置接合到它們的後端面。每一個可置換的元 件有一個後端面連接在一層黏著劑，它設於可熔物層上。 這可熔層黏到承載物的元件墊區域。 逭裝置是藉由用一層可熔物質，如焊接劑，加在晶片設 置（chip-niounting)的塾區域上而構成，且在此層之上再 疊上一層黏著劑，此黏著劑不需要是可移開或可柔軟化的 。元件是設在黏著層上’此黏著劑是被熱或其它適當裝置 固化；且元件的連接是藉由連線接合的技術或類似的技巧 連接Μ承載物線上。然後，假如元件需要被置換，區域熱 應用至承載物或元件熔化這可熔層且乾淨地釋出晶片和黏 著劑。懕用一層新的黏著劑至相闞墊區域然後允許一置換 元件設置且Κ原來的方法接線。這過程可被重覆而不損壞 裝置。 圖忒銳明 匾1為太發明實施例的電子卡。. , 圖2為圖1 一元件之横截面圖。 躅3描述根據本發明製造和再加工電子装置的方法。 旦艚葚嵌例的描沭 圖1顯示電子装置100的一部份，此装置其中有一承載 物或卡110支持和連接在一平面表面111上的數個元件 120 。承載物H0可以是數俩傳統材質之任何一個，可能 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210x297公釐） I d (請先閱讀背面之注意事項再填寫本貫) .裝. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ) 是堅固的或有彈性的。連線的圖形130有軌跡如131以連 接元件120 ，軌跡如132以連接至其它元件（未顯示）和軌 跡如133可K提供插卡（off-card)接觸點，或可以耦合至 (插卡連接頭（未顯示），和軌跡如134可以連接至晶片於 墊元件120下方。 元件120是以傳統的半導體晶片顯示，此晶片有前端面 121和大的，平坦的後端面122 。此後端面是機械性的附- 加至表面承載物110如圖2中所描寫。前端接面包含晶片 的外端電觸點，如123 。這藉由個別的連接140 ，如细線 141電耦合至連線軌跡如13卜133 ，如連線接合之傳統技 巧。附加元件的後端接面至承載物的傳統技巧和電的連接 至承載物上的連線軌跡是被稱作”直接附加”或”直接晶片 附加” （DC A )。此技術通常被使用Μ達到最小數目的連接 之高連接密度，和具加強溫度效率之包装空間最少化。 圖2詳细顯示晶片120附加至承載物110在一特別晶片 設置於塾位置201内之方法。用任何傳統方法沈 '嚴之導電 層231界定連線130和墊位置201兩者。一個傳統無電搔 鎳/金板232或其它的物質的組合可被使來提昇線ι4ι的 連線接合特性（假如锊要的話）。光罩區域23 3也是傳統的 。一印刷網有機表I®可用於硬電路板。一夾層聚醜亞胺/ 黏著層可用為彈性承載物；一遮蔽性且過火無機物質對ρ 陶瓷承載物經常是適當的，雖然有機物也可以使用在此。 可熔罈2 3 4覆蓋在墊201的全部區域上，此區域是大約與 晶片1 2 0的後端面1 2 2相同大小。層2 3 4可能是一餃輝接 @丨層，一特殊形式的焊接劑如不含鉛，一黃銅合金戎其$ 一 7 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 釐1 _ —— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 ___B7 ___ 五、發明説明（5) 任何可與承載物物質，與連線和装置100的其它物質相容 的物質。為了本目的，熔化溫度必定明顯超過此装置的正 常運作溫度’且必須是足夠低以致它能流或再滾過 (reflow)沒有損壞承載物110的物質；熔化溫度典型在 100勺至400 °C之範圍。黏著層235簧質地延伸涵蓋每一 晶片的墊區域全部，覆蓋在可熔層234之上且連接晶片 120的後端面122 。黏著劑235可能是一永久型式；不像一 一些傳統再加工之晶片黏著，它不需要熱熔化來提供再加 工之能力；這允許~些黏接性物質使用，此黏性物質犧牲 了可柔軟能力或可撕裂能力來達到較高的連接之強度或其 它期待的性質。對於一些應用，此黏著劑可能是電絕緣的 ;對於其它而言’它可能是導電性的以提供電的連接或增 強熱的傳導性至承載物。典型的黏接性物質包拮環氧，絕 緣性的或藉由注入金鼷物質而成導電性的。電絕緣性黏接 劑可W做成熱傳導Μ提供好的熱轉換，這是藉由注入鑽石 ，B H，A IΝ ，二氧化矽，氧化鋅等。 圖3說明一根據本發明製造和再加工一装置之方法3〇〇 *方塊310說明根撺圖1和圖2描寫之完整装置100之原 始结構。 • \ 從方塊311開始，連線軌跡130 ，和墊區域是用傳統方 法所形成，如蝕刻或遮蔽一印刷銅，縛，或其它導電物質 在遮蔽的_維玻璃/環氧薄片狀的，聚醯胺，或鐵心的基 底° 厚的或薄片連線可以用陶舜基底或有機承載物來使用。 方塊312安裝一表面或光罝在承載物上以界定墊區域。在 -8 ~ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項 裝— •項寫本頁) 訂 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 __B7____ 五、發明説明（6 ) 大部份的應用上，對於連線的禰形和對於其它元件直接連 接的觸點，這相同的光罩也可Μ界定_這連線接合的連接區 域，Μ致不要求額外的步驟來賁行本發明。 方塊31 3可選擇性的增加一薄的金的或其它物質上平板 232來提昇連線或可熔層的接合能力。步驟313對於一些 已經有合適的貴重金屬表面或已經足夠乾淨來提供接合線 能力的連線物質可能不需要。 在圖2中步驟314增加可熔層234 ，在墊區域210之上 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 和任何其它界定步驟312之區域上。那是，瑄步驟通常也 發生在傳統的電子裝置製造中，从致瑄發明沿襲舊的步驟 —樣。可溶物質可以是一共晶的船/錫焊接劑’但為了各 穐不同的目的可Μ跟其它的物質組合，如環境保護或避兔 毒性的物質。非共晶的鉛/錫合金，和錫/銦和錫/鉍二 物質合金是適當的；三物質合金如銅’銀，金，絪，錫’ 鉍，鋅，鈀等和鉛/錫，、錫/銦和錫/鉍在某些狀況下可 Μ是較好的。黃綢合金如錫/金也可Κ被應用。層234在 此是指”焊接劑”不管它真實的組成。焊接劑234的加入需 標進的技術，如油印術（s t e n c Π Π n g )或遮蔽焊接槳糊_ 後由蒸汽相（vapor-phase)再流動或藉由紅外媒輻射，熱 空氣或熱平板的再流動。波焊接（wave-soldering)和焊接 努平（solder levelling)是普通的選擇。為了設半導體晶 Η，焊接層234通常覆蓋一墊區域於一邊上2-25毫厘，且 有一傳統的厚度大約〇.0〇卜0.25毫厘。此厚度是由為其後 的晶Η移動之已知條件如金餍活性和適當的溶液表面成形 所決定的。 _________~ 9 ~_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） A7 _B7__ 五、發明説明（7 ) 方塊315磨用有黏性層235至墊區域之可溶層234之全 部區域。此步驟沒有用到傳統黏性D C A装置製造K外的東 西*且能夠額外的放寬對於黏性物質的須求。此黏性物質 能夠無視於它能夠在較高的溫度下軟化與否，而最佳化強 度或其它特性；不像對於再加工裝置之傳統黏著劑，在較 高的溫度此黏著劑仍是堅固地連接至晶片120係想要的’ Μ致於它能在再加工階段時完全拉離晶片。適當的物質包 括商業上可獲得的環氧物如EMCA-REMEX產物包括 AbUstick和Ablebond;其它可獲得的產物包括Alpha Metals的多焊料黏著劑和藉由AI Technologies製造的導 電和不導霄的黏著劑，和Ac he so η牌黏著劑。另外較受歡 迎的黏著劑包含亞克力，矽，和其它聚合體基底的物質。 曙23 5是較佳遮蔽的、印刷，或分配在墊區域上。一可替 代性的方法是Β-階段（部份固化）切斷黏著劑片，此黏著 劑是藉由手動或自動装置故在晶片設置墊201上。（Β-階 段鈷著劑是傳統應用到組合電路板鏹心和多層彎曲電路。 )應用一黏著劑至晶片】20的後端，而非承載物11〇或除 承載物110外在一费狀況下也是可以的。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 步驟316置放晶片120在墊區域201之上以致黏著層 23 5和可熔層234在墊區域的全部範圍接觸在—靼。方塊 3 1 7固化黏著劑Κ 一夾在晶Μ 1 2 0和可熔層間形成必要的 永久接合。固化作用可Κ是在室溫下簡箪的由空氣乾烽或 較高的溫度或紅外線或微波的固化技術。 方塊318顯示一連線接合操作來連接夾在晶片觸點123 和個別的連媒軌跡1 3卜1 3 3間的連線1 41 。連線接合可以 -10** 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ~ 300373 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明说明（8) 在一黏著性物質的固化步驟時發生。非連線接合的傳統技 巧有時是較好的。 方塊320係關於測試和檢測電子装置100 。這通常發生 在製造時候，但也可能在較晚發生，如在預防性的保養或 診斷時。假如沒有測出問題，腳321指出不須要進一步之 動作。原設置元件120内瑕疵的發琨，引起腳322來對於 装置100重新設定再加工程序330 。 在步驟331内，一操作者移開有瑕疵之原始晶片120之 銳線1 41 。在步驟332内，搡作者應用足夠的熱來熔化在 晶片的墊區域或被置換元件之可熔層234 。一較佳的方法 是懕用一傳統的熱瓦斯再加工工具或熔焊接工具至晶片 120之前端面121 K致熱將流過它至層234 。另外一較好 之方法是從承載物110的後端應用區域化之加熱。如先前 所解釋的，層234的熔化溫度是被選至足夠低來避免承載 物1 10物質的揖壊，通常l〇〇t：至4〇〇幻。縱然不管熱是否 會損《晶片120是不重要的，這些熱量通常是足夠低的來 避免晶片的進一步損壊，以致於假如需要則允許失效分析 Ο 在步驟33 3中操作者用真空夾子，鑷子或類似工具（未 顯示）來移開原晶片〗20 。不像傳統使用黏著性的設置晶 片的再加工方法，本過程引起全部的黏著層離開承載物上 的楚區域201 ，而在承載物上沒有留下碎片且因此遊免需 清潔和研磨承載物。移開晶片通常留下的焊接層234 ，就 如同它附加到晶片之前的相同的狀況，特別是假如在較高 溫度黏著劑保留高的接合強度，如大部份預期的黏著劑所 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4洗格（210'乂297公慶__] "~~ (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 裝·

、1T 線 五、發明説明（9 ) 達成者。 步驟334 對大部份物 至它的原始 步的處理。 新構成，清 平面。 方塊335 對墊201在 Μ被施加至 常處理大的 剩下的步 片1 2 0是用 且新的連線 m-133 之 如果其後 —再加工運 工很多次。 藉由任何方便裝 質而言*僅冷卻 狀況，也就是如 不像先前的再加 潔，磨平，或進 顯示另外一層黏 步驟333移開之 替代晶片之後端 承載物比處理小 驟是如方塊31 6 -手或機器定位在 1 41是被接合在 間。 的測試3 2 0發現 作330 。相同的 Β7 置硬化（sol idify)可 至它的熔點以下實質 在步驟314之後，不 工方法，本方法通常 行其它再加工進行前 著劑235之施加懕用 元件區域。（瑄新的 而非承載物墊區域； 晶片來得容易的多。 3 1 δ所顯示的相同； 墊上，新的黏著劑是 晶片觸點123和連線 此晶片是有瑕疵的， 装置〗00可Μ藉由此 熔物質。 上層234 需要進一 不裔要重 的準備墊 ,此次只 黏著劑可 然而，通 ) 一替代晶 被固化* 軌跡 可重新另 方法再加 (請先閱讀背面之注意事項寫本萸) 裝· 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 12- 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部中央標隼局員工消費合作社印裝 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 1 · 一稹製造電子裝置的方法*包括在承載物墊區域具有相 對大的平坦面之元件，此承載物具有連接此元件和其他 可能元件的接線方法，包含： 將一層可熔物質覆蓋在該墊區域上； 將一層黏著物質覆蓋在該可熔物質上； 固定附加該等元件至該墊區域之黏著層； 連接該等元件至該承載物上的連線装置； - 決定該等墊區域之一的該等原始元件之一必須被置換 9 腌加熱至該可熔層，使其足K在該墊區域熔解； 從該承載物機械式地分離一元件和於該墊區域的黏性 物質； 置換該墊區域的黏性物質層； 在一該墊區域固定附加一替代元件；及 連接該置換元件到承載物的連線裝置。 2. 如由請專利範圍第1項的方法，其中該承載物實質上是 平面的。 3. 如申請專利範圍第2項的方法，其中該承載物是堅固的 Ο • \ 4 . 如申請專利範圍第2項的方法，其中該承載物是有彈性 的。 5 . 如由請專利範圍第1項的方法，其中該可熔層為一焊接 劑。 6. 如申請專利範園第1項的方法，其中該黏著劑為一聚合 物材質。 ~ 1 λ - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ---------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1 1 I 7 . 如 申 請 專 利 範 圍 第 1 項 的 方 法 9 其 中 連 接 步 驟 兩 者 皆 包 1 1 含 連 媒 接 合 該 元 件 至 承 載 物 上 的 連 線 裝 置 0 I I 請 1 I 8 . —w 種 装 設 -- 原 始 電 子 元 件 的 方 法 此 元 件 具 有 在 承 載 先 閱 1 I 物 的 墊 區 域 之 相 對 大 的 平 坦 面 該 承 載 物 具 有 連 接 其 它 讀 背 1 | | 兀 件 之 連 線 装 置 包 含 之 注 1 將 —1 層 可 熔 物 質 塗 覆 在 墊 區 域 上 > 意 事 1 將 一 層 黏 性 物 質 施 加 在 墊 區 域 的 可 熔 物 質 之 上 _ 項 再 1 Q 固 定 附 加 該 元 件 的 該 面 至 該 墊 區 域 的 黏 性 層 上 及 填 % 本 連 接 該 元 件 至 該 承 載 物 上 的 連 線 裝 置 0 頁 '— 1 I 9 . 如 申 請 專 利 範 圍 第 8 項 的 方 法 尚 包 含 在 相 對 多 數 額 外 1 I 的 m 區 域 裝 設 多 數 額 外 的 電 子 元 件 至 該 承 載 物 0 1 1 10 . 如 甲 請 專 利 範 圍 第 9 項 的 方 法 尚 包 含 層 可 熔 物 質 加 1 訂 在 該 等 額 外 的 墊 區 域 表 面 〇 1 11 . 如 申 請 專 利 範 圍 第 10項 的 方 法 其 中 在 該 墊 區 域 的 塗 覆 1 I 步 驟 及 塗 覆 該 等 額 外 墊 區 域 是 同 時 發 生 的 > 且 使 用 相 同 1 1 的 可 熔 層 物 質 0 1 I 12 . 如 甲 請 專 利 範 圍 第 10項 的 方 法 ) 包 含 施 加 一 層 黏 性 物 質 在 一 或 多 個 額 外 的 墊 區 域 之 可 熔 層 上 〇 1 I 13 · 如 φ 請 專 利 範 圍 第 12項 的 方 法 其 中 施' 加 該 黏 性 物 質 至 1 L 該 塾 區 域 和 至 該 等 額 外 的 墊 區 域 > 其 步 驟 係 同 時 發 生 且 1 I 使 用 相 同 的 黏 性 物 質 〇 f 1 4 . 如 由 請 專 利 範 圍 第 8 項 的 方 法 > 尚 包 含 固 化 該 黏 著 劑 之 1 I 步 驟 〇 1 15. 一 禅 替 代 —‘ 原 始 電 子 元 件 的 方 法 > 此 元 件 具 有 一 相 對 大 1 1 的 平 坦 表 商 附 加 至 承 載 物 的 m 區 域 > 這 是 藉 由 覆 蓋 在 1 1 I 14 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 —可熔層上之原始黏著層，承載物具有連接元件之連線 装置，其方法包含： 加熱該可熔層，使其足κ熔解在該墊區域上； 從承載物上機械性地移開該原始的元件和該黏著層； 硬化在該墊區域之可熔層； 於該墊區域的硬化可熔層上再腌加一層黏著物質； 附加一替代元件至該黏著層；及 一 連接該替代元件至該承載物上之連線裝置。 16·如申請專利範圍第15項的方法，其中加熱步驟包含施加 —局部熱氣體至該墊區域。 ' 1 7 .如申請專利範圍第丨5項的方法，其中該承載物是由能耐 較可熔層熔點高的溫度而無實質之損壞。 18. 如申請專利範圍第〗7項的方法，其中該可熔層的烙點溫 度是在大約lOOt：至400t：。 19. 如申請專利範圍第15項的方法，其中另外的黏著層具有 與原始的黏著層相同的特性。 20. —種可再加工的電子裝置包含： 一具有一塾區域的承載物； 經濟部中央標準局身工消費合作社印製 --------QI- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一嗶覆蓋在該墊區域上的可熔物質，.其中可熔物質溫 度必須低於該承載物的損壊溫度； 一具有相對大的平坦平面之電子装置； 一層附加至在墊區域之該元件的平坦面和該可熔物質 層的黏著性物質； 供連接該元件至其他元件之承載物上之連線裝置； 於該元件和該連線裝置之間的多數個電連接。 _________~ 1 5 ~_________ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8々、申請專利範圍 2 K如申請專利範圍第20項的装置，該承載物實質上是平面 的。 2 2 ·如申請專利範圍第2 1項的装置，該承載物是剛硬的。 23.如申請專利範圍第21項的装置，該承載物是有彈性的。 24 .如申請專利範圍第20項的装置，其中該可熔層為一焊接 劑0 25 ·如申請專利範圍第20項的装置，其中該黏著劑為一聚合 2 6 ·如申請專利範圍第2 5項的装置，這裡該黏著性物質簧質 上覆胬全部的可熔層在墊區域形成一連續的層。 27. 如由請專利範圍第20項的装置，其中該霄連接姐成多數 個別的連線而接合在該元件和在該承載物上的連線裝置 之間。 28. —種霄子装置，包含： —承載物，具有多數個墊區域； 覆蓋在該墊區域的一層可熔物質，其中可熔物質必須 溫度低於該承載物的損壊溫度； 多數個霄子元件，各具有相對大的平迢面； 一層附加至在墊區域之該等元件的平坦面和可熔物質 層的黏著性物質； 一在承載物上的連線裝置K連接該等元件；及 在每個該等元件和連線装置之間的多數個霄連接。 2 9 .如由請專利範圍第2 8項的装置，其中該等元件之一係一 發現瑕疵的原姶元件之替代性元件。 ^ —裝 訂 ^ π (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐）