TWI616996B - 半導體組件的回焊方法 - Google Patents

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Abstract

一種半導體組件的回焊方法，該方法包含有：準備一半導體組件，該半導體組件包含一基板與一晶片模組，該晶片模組包含有一中介板與設置於該中介板上的至少一晶片，該中介板經由複數導電塊連接於該基板之頂面；提供一光罩於該半導體組件上方；由一發光加熱裝置輸出一加熱光束，該加熱光束透過該光罩而照射於該晶片模組，以熱傳導對該等導電塊進行回焊。

Description

半導體組件的回焊方法
本創作是關於一種半導體組件的回焊方法，特別是指可降低半導體組件之翹曲的回焊方法。
請參考圖1所示的半導體組件10，其包含有一基板12與一晶片模組11，該基板12的頂面具有複數電極墊121，該晶片模組11包含有一中介板(interposer)111與至少一晶片112，圖1是以兩個晶片112為例。
該中介板111包含有一絕緣基材113、複數電極墊114與複數中介連接部115，該絕緣基材113包含有一頂面與一底面，該等電極墊114分布且外露於該絕緣基材113的頂面與底面，其中於各電極墊114的周邊處可具有保護層(圖中未示)，各中介連接部115位在該絕緣基材113內並連接該絕緣基材113之頂面與底面的電極墊114。
該兩晶片112的底面具有導電部116，導電部116通過導電塊117分別連接該中介板111之頂面的電極墊114。該中介板111之底面的電極墊114通過導電塊13與該基板12之頂面的電極墊121連接。
在製程中，可將該晶片模組11與該基板12整體一起控制在一回焊溫度的環境下，例如將該半導體組件10置於回焊爐中並控制該回焊溫度為攝氏260度，藉此讓該晶片模組11與該基板12之間的導電塊13熔化以進行回焊動作，提升導電塊13電性連接的特性。
然而，因為該晶片模組11與該基板12的熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion, CTE)彼此不同，故該晶片模組11與該基板12在不同溫度時的翹曲形態也不同。舉例來說，請參考圖2A，該晶片模組11在室溫環境是呈中間朝上且周邊朝下的翹曲形態，請參考圖2B，該基板12在室溫環境是呈中間朝下且周邊朝上的翹曲形態。請參考圖2C，該晶片模組11在回焊溫度環境是呈中間朝下且周邊朝上的翹曲形態，請參考圖2D，該基板12在回焊溫度環境是呈中間朝上且周邊朝下的翹曲形態。請參考圖2E，當該晶片模組11與該基板12結合並完成回焊製程後，兩者在室溫環境下皆呈中間朝上且周邊朝下的翹曲形態。
如此一來，因為在製程中該晶片模組11與該基板12係一起處在回焊溫度環境，該晶片模組11的結構受到該基板12的翹曲形態所影響，導致該晶片模組11中的組成物(例如所述保護層)從該中介板111剝離(delamination)，或者如圖2E所示的基板12並非平整，不利於後續製程的組裝作業，例如圖3所示，翹曲的該基板12無法與底部為平整的散熱蓋14密合組裝。
有鑒於此，因此本創作的主要目的是提供一種半導體組件的回焊方法，有效避免半導體組件在回焊時造成翹曲。
本創作半導體組件的回焊方法包含： 準備一半導體組件，該半導體組件包含一基板與一晶片模組，該晶片模組包含有一中介板與設置於該中介板上的至少一晶片，該中介板經由複數導電塊連接於該基板之頂面； 提供一光罩於該半導體組件上方；以及 由一發光加熱裝置輸出一加熱光束，該加熱光束透過該光罩而照射於該晶片模組，以熱傳導對該等導電塊進行回焊。
和習知技術相比，本創作透過光罩的設置，讓該晶片模組受到加熱光束的照射時可有效熔化該晶片模組與該基板之間的導電塊以進行回焊，其中只有該晶片模組的底面被控制在回焊溫度，該基板整體並未處在回焊溫度的環境，故該基板受到溫度影響而翹曲的程度甚低，讓該半導體組件在回焊後不影響該晶片模組的結構，也能讓該基板保持平整以利後續製程的組裝作業。
本創作回焊方法係先準備一半導體組件，請參考圖4，為一晶片模組20與一基板30的示意圖，該晶片模組20與該基板30為分離設置，且該晶片模組20位於該基板30上方以供結合於該基板30。該晶片模組20可包含有一中介板(interposer)21與一個或多個晶片22，圖4是以兩個晶片22為例，但不以此為限，該兩晶片22的底面具有複數導電部221。
該中介板21包含有一絕緣基材211、複數電極墊212與複數中介連接部213，該絕緣基材211包含有一頂面A與一底面B，該等電極墊212分布且外露於該絕緣基材211的頂面A與底面B，該絕緣基材211於各電極墊212的周邊處可具有保護層(圖中未示)，使各電極墊212外露於保護層，該等中介連接部213位在該絕緣基材211內，且各該中介連接部213的兩端分別延伸且連接該絕緣基材211之頂面A與底面B的電極墊212。位於該絕緣基材211之頂面A的電極墊212的位置對應於該等晶片22之導電部221的位置，該兩晶片22的導電部221通過導電塊23分別連接該中介板21之頂面A的電極墊212，其中該絕緣基材211之頂面A僅有局部區域被該等晶片22覆蓋，位於該絕緣基材211之底面B的電極墊212上設有導電塊24，所述導電塊23、24可為錫球，但不以此為限。
該基板30具有一頂面C，該頂面C設有複數電極墊31，該等電極墊31的位置分別對應於該中介板21的底面B之導電塊24的位置。
請參考圖5與圖6，該晶片模組20與該基板30結合以形成該半導體組件40，其中該中介板21之底面B的導電塊24與該基板30之頂面C的電極墊31連接，該半導體組件40不限於圖5所示實施例的型態。
需說明的是，該晶片模組20整體的上表面(即：在X-Y平面)具有複數導熱區域，各該導熱區域對應一垂直(即：Z軸方向)導熱路徑，所述垂直導熱路徑可為該晶片模組20整體的上表面至下表面的垂直路徑，該等導熱區域所對應的垂直導熱路徑的長度彼此不同。本創作實施例中，請參考圖5與圖7，該晶片模組20包含一第一導熱區域201與一第二導熱區域202，該第一導熱區域201是在該晶片模組20中由上而下依序為該晶片22與該中介板21的區域，故該第一導熱區域201對應一第一垂直導熱路徑P1，該第一垂直導熱路徑P1的長度L1為該晶片22的頂面D至該中介板21的底面B的垂直距離；該第二導熱區域202是在該晶片模組20中由上而下僅有該中介板21的區域，故該第二導熱區域202對應一第二垂直導熱路徑P2，該第二垂直導熱路徑P2的長度L2為該中介板21的頂面A至該中介板21的底面B的垂直距離。由前述可知，該第一垂直導熱路徑P1的長度L1大於該第二垂直導熱路徑P2的長度L2。
當該半導體組件40與該基板30結合以形成半導體組件40後，可對該半導體組件40進行回焊(reflow)，請參考圖8，本創作實施例是提供一光罩60於該半導體組件40的上方，該光罩60的上方設有一發光加熱裝置50，該發光加熱裝置50的底部用以發出加熱光束51，該加熱光束51是通過該光罩60後而照射到該晶片模組20的上表面，供該晶片模組20吸收加熱光束51的能量，以熱傳導對該等導電塊24進行回焊。其中，該發光加熱裝置50可為雷射裝置，該加熱光束51可為雷射光束，但不以此為限。
請參考圖8，本創作實施例中，該光罩60可包含有複數透光部，該等透光部的位置對應於該晶片模組20之該等導熱區域的位置，各該透光部的圖案(pattern)與所對應之各該導熱區域之形狀可為相同，但不以此為限。該等透光部的透光率彼此不同，該等透光部的透光率與該等導熱區域之垂直導熱路徑的長度具有正比關係，其中當透光部的透光率越高，加熱光束51被透光部散發的能量越低，亦即晶片模組20之對應區域所吸收加熱光束51的能量越高；反之，當透光部的透光率越低，加熱光束51被透光部散發的能量越高，亦即晶片模組20之對應區域所吸收加熱光束51的能量越低。
本創作實施例中，如圖9所示，該光罩60包含有第一透光部61、第二透光部62與第三透光部63，請配合參考圖6、圖8與圖9，該第一透光部61的位置與圖案對應於該半導體組件40的該第一導熱區域201的位置與形狀(即：該晶片22的頂面D的形狀)，該第二透光部62的位置與圖案對應於該半導體組件40的該第二導熱區域202的位置與形狀(即：該中介板21之頂面A未被晶片22覆蓋的形狀)，該第三透光部63的位置與圖案對應於該基板30未被該晶片模組20覆蓋的形狀。如前所述，該第一垂直導熱路徑P1的長度L1大於該第二垂直導熱路徑P2的長度L2，可見該第一垂直導熱路徑P1的長度L1最長，該第二垂直導熱路徑P2的長度L2次之，故對於該光罩60來說，該第一透光部61的透光率最高，該第二透光部62的透光率次之，該第三透光部63對應的區域沒有回焊的對象(即：導電塊24)，故第三透光部63的透光率可為最低或為零。
如此一來，由該發光加熱裝置50以輸出加熱光束51，該加熱光束51通過該光罩60的該第一透光部61與該第二透光部62而照射於該晶片模組20的上表面，垂直導熱路徑較長的該第一導熱區域201接收到的能量最高，垂直導熱路徑較短的該第二導熱區域202接收到的能量次之，故當熱傳導至該晶片模組20的底部時，使該晶片模組20的底部溫度能平均化，以供同時熔化該等導電塊24進行回焊。再者，請參考圖8，該基板30未被該晶片模組20覆蓋的區域沒有被加熱光束51照射，故該區域被溫度的影響程度最低。
綜上所述，該半導體組件40並非整體處在回焊溫度的環境，該半導體組件40中只有該晶片模組20的底面被控制在回焊溫度，該基板30整體而言並未處在回焊溫度的環境，故該基板30受到溫度影響而翹曲的程度甚低，有效避免該晶片模組20的結構受到該基板30的翹曲形態所影響。
10‧‧‧半導體組件
11‧‧‧晶片模組
111‧‧‧中介板
112‧‧‧晶片
113‧‧‧絕緣基材
114‧‧‧電極墊
115‧‧‧中介連接部
116‧‧‧導電部
117‧‧‧導電塊
12‧‧‧基板
121‧‧‧電極墊
13‧‧‧導電塊
14‧‧‧散熱蓋
20‧‧‧晶片模組
201‧‧‧第一導熱區域
202‧‧‧第二導熱區域
21‧‧‧中介板
211‧‧‧絕緣基材
212‧‧‧電極墊
213‧‧‧中介連接部
22‧‧‧晶片
221‧‧‧導電部
23‧‧‧導電塊
24‧‧‧導電塊
30‧‧‧基板
31‧‧‧電極墊
40‧‧‧半導體組件
50‧‧‧發光加熱裝置
51‧‧‧加熱光束
60‧‧‧光罩
61‧‧‧第一透光部
62‧‧‧第二透光部
63‧‧‧第三透光部
圖1：習知半導體組件的剖面示意圖。 圖2A：習知半導體組件的晶片模組在室溫環境的翹曲形態示意圖。 圖2B：習知半導體組件的基板在室溫環境的翹曲形態示意圖。 圖2C：習知半導體組件的晶片模組在回焊溫度環境的翹曲形態示意圖。 圖2D：習知半導體組件的基板在回焊溫度環境的翹曲形態示意圖。 圖2E：習知半導體組件在室溫環境的翹曲形態示意圖。 圖3：習知半導體組件在翹曲時與散熱蓋的組裝示意圖。 圖4：本創作之半導體組件的分解示意圖。 圖5：本創作之半導體組件的剖面示意圖。 圖6：本創作之半導體組件的俯視示意圖。 圖7：本創作之半導體組件之導熱區域與垂直導熱路徑的示意圖。 圖8：本創作之半導體組件透過光罩進行回焊的示意圖。 圖9：本創作之光罩的俯視示意圖。
20‧‧‧晶片模組
201‧‧‧第一導熱區域
202‧‧‧第二導熱區域
24‧‧‧導電塊
30‧‧‧基板
40‧‧‧半導體組件
50‧‧‧發光加熱裝置
51‧‧‧加熱光束
60‧‧‧光罩
61‧‧‧第一透光部
62‧‧‧第二透光部
63‧‧‧第三透光部

Claims (10)

  1. 一種半導體組件的回焊方法，包含： 準備一半導體組件，該半導體組件包含一基板與一晶片模組，該晶片模組包含有一中介板與設置於該中介板上的至少一晶片，該中介板經由複數導電塊連接於該基板之頂面； 提供一光罩於該半導體組件上方；以及 由一發光加熱裝置輸出一加熱光束，該加熱光束透過該光罩而照射於該晶片模組，以熱傳導對該等導電塊進行回焊。
  2. 如請求項1所述之半導體組件的回焊方法，於準備該半導體組件的步驟中，該晶片模組的上表面具有複數導熱區域； 於提供該光罩於該半導體組件上方的步驟中，該光罩包含有具不同透光率的複數透光部，該等透光部的位置分別對應於該等導熱區域的位置； 於由該發光加熱裝置輸出該加熱光束的步驟中，該加熱光束透過該光罩的該等透光部而分別照射於該晶片模組的該等導熱區域。
  3. 如請求項2所述之半導體組件的回焊方法，於準備該半導體組件的步驟中，各該導熱區域對應一垂直導熱路徑，該等導熱區域的垂直導熱路徑的長度彼此不同； 於提供該光罩於該半導體組件上方的步驟中，該光罩之該等透光部的透光率與該等導熱區域之垂直導熱路徑的長度具有正比關係。
  4. 如請求項2或3所述之半導體組件的回焊方法，該光罩的各該透光部的圖案與所對應之各該導熱區域的形狀為相同。
  5. 如請求項2或3所述之半導體組件的回焊方法，該晶片模組的該等導熱區域包含： 一第一導熱區域，是該晶片模組中由上而下依序為該至少一晶片與該中介板的區域，該第一導熱區域對應一第一垂直導熱路徑，該第一垂直導熱路徑的長度為該至少一晶片的頂面至該中介板的底面的垂直距離； 一第二導熱區域，是該晶片模組中由上而下僅有該中介板的區域，該第二導熱區域對應一第二垂直導熱路徑，該第二垂直導熱路徑的長度為該中介板的頂面至該中介板的底面的垂直距離； 該第一垂直導熱路徑的長度大於該第二垂直導熱路徑的長度。
  6. 如請求項4所述之半導體組件的回焊方法，該晶片模組的該等導熱區域包含： 一第一導熱區域，是該晶片模組中由上而下依序為該至少一晶片與該中介板的區域，該第一導熱區域對應一第一垂直導熱路徑，該第一垂直導熱路徑的長度為該至少一晶片的頂面至該中介板的底面的垂直距離； 一第二導熱區域，是該晶片模組中由上而下僅有該中介板的區域，該第二導熱區域對應一第二垂直導熱路徑，該第二垂直導熱路徑的長度為該中介板的頂面至該中介板的底面的垂直距離； 該第一垂直導熱路徑的長度大於該第二垂直導熱路徑的長度。
  7. 如請求項1至3中任一項所述之半導體組件的回焊方法，該發光加熱裝置為雷射裝置，該加熱光束為雷射光束。
  8. 如請求項4所述之半導體組件的回焊方法，該發光加熱裝置為雷射裝置，該加熱光束為雷射光束。
  9. 如請求項5所述之半導體組件的回焊方法，該發光加熱裝置為雷射裝置，該加熱光束為雷射光束。
  10. 如請求項6所述之半導體組件的回焊方法，該發光加熱裝置為雷射裝置，該加熱光束為雷射光束。
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