晶圓熱壓超聲植球裝置和工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種晶圓熱壓超聲植球裝置和工藝，植球裝置包括加熱臺(tái)、超聲桿和劈刀，在劈刀上纏繞有加熱線圈，加熱線圈通過開關(guān)與電源連接。測(cè)溫裝置與功率控制模塊連接，功率控制模塊與電源連接，功率控制模塊根據(jù)測(cè)溫裝置檢測(cè)到的劈刀頭溫度控制電源的功率大小，以使劈刀頭溫度維持在需要水平。本發(fā)明利用加熱線圈將劈刀加熱到需要的工藝溫度，使劈刀內(nèi)的金絲溫度升高；同時(shí)超聲桿將超聲能量傳遞到劈刀，在摩擦熱和加熱線圈傳導(dǎo)給金絲的熱共同作用下，將金絲熔化，完成植球工藝。本發(fā)明能夠解決晶圓上芯片燒傷問題，晶圓上的圖形不存在位移問題，植球效率高。
【專利說明】
晶圓熱壓超聲植球裝置和工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及晶圓植球技術(shù)改進(jìn)，具體指利用熱壓超聲技術(shù)對(duì)晶圓進(jìn)行植球的裝置和工藝，屬于晶圓植球技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在聲表面波(SAW)濾波器的小型化CSP(芯片級(jí)封裝)中，需要在有圖形的晶圓上進(jìn)行植球操作，然后將晶圓倒扣在基板上。利用植球工藝代替原有的引線工藝，使晶圓上的芯片能夠和外部電路進(jìn)行連通。
[0003]圖1是現(xiàn)有技術(shù)對(duì)晶圓進(jìn)行植球的示意圖，植球過程主要涉及加熱臺(tái)1、超聲桿2和劈刀3，劈刀3安裝在超聲桿2前端。植球時(shí)，晶圓放在加熱臺(tái)上，對(duì)加熱臺(tái)加熱使之溫度升高到工藝溫度(150°)，超聲桿將超聲能量傳遞到劈刀上，劈刀與晶圓接觸時(shí)，超聲能量使劈刀和晶圓間產(chǎn)生摩擦力，摩擦生熱，再輔以加熱臺(tái)對(duì)晶圓的外部加熱(此時(shí)晶圓加熱到150° )，在兩方面作用下，產(chǎn)生高溫使金絲熔化，再經(jīng)過斷線操作即將球放置在晶圓表面。通常晶體材料為LiTaO3，該材料具有熱釋電性和各向異性?，F(xiàn)有植球工藝存在以下不足:1、直接對(duì)晶圓進(jìn)行加熱，由于溫度升高可能對(duì)晶圓上芯片產(chǎn)生燒傷隱患；2、通過加熱臺(tái)對(duì)晶圓進(jìn)行加熱，為了盡量減小器件的熱釋電效應(yīng)，需要緩慢加熱，加熱時(shí)間較長，植球效率低;3、由于晶圓存在熱膨脹各向異性，直接對(duì)其加熱，晶圓上的圖形存在位移問題，增加了設(shè)備對(duì)于圖形的識(shí)別時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種晶圓熱壓超聲植球裝置和工藝。本發(fā)明能夠解決晶圓上芯片燒傷問題，晶圓上的圖形不存在位移問題，植球效率尚O
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
晶圓熱壓超聲植球裝置，包括加熱臺(tái)、超聲桿和劈刀，劈刀安裝在超聲桿前端;其特征在于:在劈刀上纏繞有加熱線圈，加熱線圈通過開關(guān)與電源連接；
還包括測(cè)溫裝置，測(cè)溫裝置用于檢測(cè)劈刀頭溫度;所述測(cè)溫裝置與功率控制模塊連接，功率控制模塊與電源連接，功率控制模塊根據(jù)測(cè)溫裝置檢測(cè)到的劈刀頭溫度控制電源的功率大小，以使劈刀頭溫度維持在需要水平。
[0006]所述測(cè)溫裝置為紅外測(cè)溫裝置或者熱電偶。
[0007]晶圓熱壓超聲植球工藝，本植球工藝采用前述的晶圓熱壓超聲植球裝置，植球時(shí)，先將晶圓放在加熱臺(tái)上，利用加熱線圈將劈刀加熱到需要的工藝溫度，通過熱傳導(dǎo)，使劈刀內(nèi)的金絲溫度升高；同時(shí)超聲桿將超聲能量傳遞到劈刀，該超聲能量使相互接觸的劈刀和晶圓間產(chǎn)生摩擦力，摩擦生熱，在摩擦熱和加熱線圈傳導(dǎo)給金絲的熱共同作用下，將金絲熔化，完成植球工藝。
[0008]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果: 1、由于不用對(duì)晶圓加熱，杜絕了由于溫度升高導(dǎo)致的晶圓上芯片燒傷的隱患；
2、由于加熱部分從晶圓改到了劈刀部分，則整個(gè)加熱的時(shí)間大大縮短，提高了效率；
3、由于晶圓不用加熱，則對(duì)于各向異性的壓電晶圓來說，不存在膨脹問題，晶圓上的圖形不存在位移問題，如此大大縮短了設(shè)備對(duì)于圖形的識(shí)別時(shí)間。
【附圖說明】
[0009]圖1-現(xiàn)有晶圓熱壓超聲植球示意圖。
[0010]圖2-本發(fā)明晶圓熱壓超聲植球裝置示意圖。
[0011]圖3-本發(fā)明加熱線圈工作控制原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0013]參見圖2，從圖上可以看出，本發(fā)明晶圓熱壓超聲植球裝置，包括加熱臺(tái)1、超聲桿2和劈刀3，劈刀3安裝在超聲桿2前端。本發(fā)明在原有設(shè)備結(jié)構(gòu)上，取消加熱臺(tái)加熱功能，使其僅僅用于放置晶圓。在劈刀3位置增加一個(gè)加熱線圈4，利用加熱線圈4將劈刀3直接加熱到需要的工藝溫度。通過熱傳導(dǎo)，使金絲的溫度升高，再通過與原有相同的超聲結(jié)構(gòu)，傳遞能量，將金絲熔化，完成植球工藝。
[0014]同時(shí)，利用測(cè)溫裝置(如紅外測(cè)溫裝置或者熱電偶)，對(duì)劈刀頭實(shí)時(shí)進(jìn)行溫度檢測(cè)，保證實(shí)時(shí)反饋工藝溫度。所述測(cè)溫裝置與功率控制模塊連接，功率控制模塊與電源連接，功率控制模塊根據(jù)測(cè)溫裝置檢測(cè)到的劈刀頭溫度控制電源的功率大小，以使劈刀頭溫度維持在需要水平。本發(fā)明控制原理見圖3。
[0015]開始工作前，先將晶圓放在加熱臺(tái)上，真空將晶圓牢牢固定在加熱臺(tái)上，調(diào)整溫度控制模塊，利用位于劈刀部分的加熱線圈將其加熱到需要的工藝溫度，通過計(jì)算沿著劈刀方向的熱損耗值，將加熱線圈的溫度折算到劈刀端部(與晶圓接觸部分)，并在系統(tǒng)中顯示劈刀端部溫度值，通過熱傳導(dǎo)，使劈刀內(nèi)的金絲溫度升高。工作時(shí)，在達(dá)到工藝溫度的同時(shí)超聲桿將超聲能量傳遞到劈刀，該超聲能量使相互接觸的劈刀和晶圓間產(chǎn)生摩擦力，摩擦生熱，在摩擦熱和加熱線圈傳導(dǎo)給金絲的熱共同作用下，將金絲熔化，并于晶圓焊盤處產(chǎn)生共晶作用，再通過線夾斷線，在晶圓焊盤處形成一個(gè)金球，完成植球工藝。
[0016]本發(fā)明將加熱臺(tái)加熱改為劈刀加熱，這樣的好處在于:首先，可以不用對(duì)放在加熱臺(tái)上的晶圓進(jìn)行加熱，防止由于溫度升高導(dǎo)致的晶圓上芯片燒傷的隱患，由于大多數(shù)產(chǎn)品是靜電敏感器件，溫度的急劇變化會(huì)導(dǎo)致靜電在器件內(nèi)部積累，造成器件的擊穿；第二，由于加熱部分從晶圓改到了劈刀部分，則整個(gè)加熱的時(shí)間大大縮短，提高了效率;第三，由于晶圓不用加熱，可以大大縮短設(shè)備對(duì)圖形的識(shí)別時(shí)間。因?yàn)橥ǔＲr底材料為壓電晶圓，它具有各向異性，溫度升高時(shí)在X方向和Y方向存在膨脹比例不一致的問題，晶圓上的圖形會(huì)存在不規(guī)則的位移，設(shè)備需要對(duì)每個(gè)單獨(dú)圖形進(jìn)行識(shí)別，而在識(shí)別時(shí)間將占據(jù)整個(gè)工藝時(shí)間的一半以上，本發(fā)明晶圓不用加熱，則很好地解決了這個(gè)問題。
[0017]本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化和變動(dòng)。這里無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.晶圓熱壓超聲植球裝置，包括加熱臺(tái)、超聲桿和劈刀，劈刀安裝在超聲桿前端;其特征在于:在劈刀上纏繞有加熱線圈，加熱線圈通過開關(guān)與電源連接； 還包括測(cè)溫裝置，測(cè)溫裝置用于檢測(cè)劈刀頭溫度;所述測(cè)溫裝置與功率控制模塊連接，功率控制模塊與電源連接，功率控制模塊根據(jù)測(cè)溫裝置檢測(cè)到的劈刀頭溫度控制電源的功率大小，以使劈刀頭溫度維持在需要水平。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓熱壓超聲植球裝置，其特征在于:所述測(cè)溫裝置為紅外測(cè)溫裝置或者熱電偶。3.晶圓熱壓超聲植球工藝，其特征在于:本植球工藝采用權(quán)利要求1所述的晶圓熱壓超聲植球裝置，植球時(shí)，先將晶圓放在加熱臺(tái)上，利用加熱線圈將劈刀加熱到需要的工藝溫度，通過熱傳導(dǎo)，使劈刀內(nèi)的金絲溫度升高；同時(shí)超聲桿將超聲能量傳遞到劈刀，該超聲能量使相互接觸的劈刀和晶圓間產(chǎn)生摩擦力，摩擦生熱，在摩擦熱和加熱線圈傳導(dǎo)給金絲的熱共同作用下，將金絲熔化，完成植球工藝。
【文檔編號(hào)】H01L21/60GK106098576SQ201610699152
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月22日 公開號(hào)201610699152.4, CN 106098576 A, CN 106098576A, CN 201610699152, CN-A-106098576, CN106098576 A, CN106098576A, CN201610699152, CN201610699152.4
【發(fā)明人】金中, 何西良, 曾祥君, 羅旋升, 羅歡
【申請(qǐng)人】中國電子科技集團(tuán)公司第二十六研究所