TWI510315B - 於基板上形成焊料結構之裝置與射出模鑄焊接方法 - Google Patents

Description

於基板上形成焊料結構之裝置與射出模鑄焊接方法

本發明一般有關電氣及電子技術，尤其有關射出模鑄焊接技術(INJECTION MOLDED SOLDER TECHNIQUE)。

目前在有機基板焊墊上形成焊料凸塊(SOLDER BUMP)的製造技術是焊膏模板印刷方法(SOLDER PASTE STENCIL PRINTING METHOD)。焊膏模板印刷方法由於不需要額外的微影術或真空處理，適合以低成本在有機基板焊墊上形成焊料凸塊。然而，由於焊料容積在回流之後明顯減少，因此不容易將模板印刷方法延伸應用於150微米以下的精細間距。

其他焊料施加技術，諸如微球安裝方法(MICRO-BALL MOUNTING METHOD)，藉由使用預製焊球解決容積減少問題。然而，預製焊球的成本隨著更精細間距應用的尺寸減少而顯著增加，因為預製焊球的均勻性隨著焊球尺寸降低而降低。另外，想要以單一步驟製程在C4(CONTROLLED COLLAPSE CHIP CONNECTION；控制坍塌晶片連接)焊墊及電容器焊墊上形成焊料凸塊也有困難。電容器焊墊需要的焊料容積超過C4焊墊的20倍以上，因而在焊球安裝方法在C4焊墊上形成焊料凸塊之後，電容器焊墊需要使用額外的模板印刷方法。

可使用具有雙層印花的射出模鑄焊接(IMS)在有機基板上形成焊料凸塊，因為在IMS製程之後剝離一層印花，即可形成突出的焊料結構。GRUBER的美國專利第5,673,846號揭示一種焊料錨定印花(SOLDER ANCHOR)及方法。利用其中具有複數個錨定孔的印花條與具有複數個單元的鑄模對準的方法，製作焊料印花。將液體焊料射出進入錨定孔及鑄模單元，然後允許液體焊料冷卻以在其中凝固。使鑄模與印花條分離，以形成含有焊珠的焊料印花，各焊珠具有在物理上與在相應錨定孔處之印花條接合的接梗。例如，可使用各種形式的焊料印花，將焊珠轉移至基板或晶片，或進行暫時連接以執行預燒及測試，或適應熱失配。

FERENCE等人的美國專利第5,244,143號揭示一種射出模鑄焊料的裝置與方法及其應用。其中說明了將模鑄焊料堆射出至電子器件上的裝置及方法。該裝置具有熔融焊料的貯存器，其配置於射出板的空腔上方。射出板配置於其中具有焊料被射出模鑄之空腔陣列的鑄模上方。鑄模配置於工件上方，工件諸如半導體晶片或半導體晶片封裝基板。鑄模中的空腔與晶片或基板上的電接觸位置對準。將工件加熱，然後迫使熔融焊料在氣壓下進入配置於鑄模之空腔陣列上方之射出板的空腔中。熔融焊料被迫進入鑄模的空腔陣列中。使射出板向前移動而在鑄模上方滑動，以抹除鑄模在射出板的複數個抹除孔上方的焊料。使射出板進一步向前移動至具有非焊料可濕表面的位置，在此位置移除射出板。接著移除鑄模，留下配置在工件上的焊料堆。工件可以是半導體晶片、半導體晶片封裝基板或虛設基板，諸如聚合物層，其上附著有射出的模鑄焊料，以形成其後轉移至基板(諸如半導體晶片或半導體晶片封裝基板)之焊料堆陣列的載體基板。可將本發明的裝置及方法整合至沈積焊料堆陣列至基板上的自動化製造系統。

本發明原理提供使用射出模鑄焊接在基板上形成焊料凸塊的技術。一種示範性方法包括以下步驟：獲得一具有複數個通孔之撓性單式遮罩；獲得一在界定容積的凹陷區中具有複數個可濕焊墊之基板；對準該等通孔與該等可濕焊墊；直接射出熔融焊料通過該撓性單式遮罩的該等通孔進入具有該等可濕焊墊的該等容積中，致使該等通孔及具有該等可濕焊墊的該等容積為焊料所填充；允許該焊料凝固，藉此該焊料形成複數個附著至該等可濕焊墊的焊料結構；及在該焊料已經凝固之後自該基板剝離該撓性單式遮罩。

提供一種示範性裝置，以在一在界定容積的凹陷區中具有複數個可濕焊墊的基板上形成焊料結構。該裝置包括：一撓性單式遮罩，其具有複數個通孔；一基板載具，其被組態可接收該基板；一對準台，其被組態可對準該等通孔與該等可濕焊墊；一射出模鑄焊頭，其被組態可直接射出熔融焊料通過該撓性單式遮罩的該等通孔進入具有該等可濕焊墊的該等容積中，致使該等通孔及具有該等可濕焊墊的該等容積為焊料所填充；一冷卻台，其允許該焊料凝固，藉此該焊料形成該複數個附著至該等可濕焊墊的焊料結構；及一捲取部件，其被組態可從該基板剝離該撓性單式遮罩。

參考本發明解說性具體實施例的以下詳細說明，並結合附圖一起研究，即可明白本發明的以上及其他目的、特徵及優點(請注意，為了簡單明瞭之故，除了關於遮罩102的剖面線之外，各圖中的剖面線均已省略)。

本發明各方面有關半導體封裝的射出模鑄焊接(IMS)製程，及提供一種在封裝基板焊墊上形成焊料凸塊的方法。本發明具體實施例可提供一或多個以下優點：比其他技術減少對準步驟及提高焊料轉移良率，以及在150微米(但本發明不限於此數值)以下的精細間距基板上形成焊料凸塊的能力。因此，本發明一或多個實例提供一種在有機基板上形成焊料凸塊的方法及裝置，其適合精細間距的應用，藉此將熔融焊料射出至在基板上對準的遮罩中。

在本發明的一或多個具體實施例中：

-　僅需要一層印花(遮罩)；

-　IMS頭具有用於任何尺寸陣列的掃描焊料狹槽；

-　使用大幅減少面積的刮片，在焊料射出壓力下採用持續抹除；

-　PI(聚醯亞胺)片與基板的非平坦輪廓吻合，因而需要使用順應性的IMS頭塗布，及在IMS頭下的順應性材料變形以匹配基板表面的形貌，使印花(遮罩)及有機基板之間能夠有良好的接觸並避免焊料漏出；及/或

-　在焊料凝固後藉由剝離(捲起)移除執行PI片移除，使冶金接面上的應力降到最低，遮罩中孔洞的錐形角(截頭圓錐形)在焊料凝固後幫助遮罩容易分離，並減少遮罩孔洞變形及增加印花(遮罩)的壽命。

注意，「掃描焊料狹槽」是指在焊頭及接收熔融焊料的空腔之間有相對移動。在本文所述的示範性具體實施例中，遮罩及基板在焊頭固定時移動；自覆蓋少於所有空腔列的線形狹槽配送焊料。注意，在其他具體實施例中，焊頭可在其他組件固定時移動。

還要注意，「持續抹除」是指焊頭的後緣(在相對移動上的後緣)以焊頭本身的相同速度從遮罩上方抹除焊料，並確保唯一留下的焊料是在空腔中。此外，有關於減少的面積，抹除品質隨著在焊頭及遮罩之間的壓力(每單位面積的力)增加而提高。不當抹除將在空腔間形成連結，因而導致短路。為了在焊頭及遮罩之間有相稱的法線力，減少的接觸面積比起填充頭在整個工件上方延伸的技術，可增加壓力及增進抹除。在非限制性範例中，壓力每平方英吋約10至約60磅(10至約60PSI)，較佳數值為約15PSI(約68.9至約414千帕，較佳數值為約103千帕)。

現在請參考圖1至4。如在圖中所見，遮罩102包括複數個以所要圖案布置的通孔104。遮罩102鄰接基板106而設置。基板例如可以是具有複數個位在凹陷中之可濕焊墊108(例如，銅、金、鎳等)的有機基板。遮罩例如可以是不會與焊料反應的聚醯亞胺薄膜或薄材料(如，非濕潤性金屬，諸如鉬、不銹鋼、鋁等)。如圖3所示，遮罩102對準於基板106，致使通孔104與焊墊108對準。注意，通孔104較佳是具有不一致的直徑，而呈截頭其中較大直徑鄰接基板106，如圖4中所見。圖4中的裝配對於接收焊料已準備就緒。

有機基板的非限制性範例包括以環氧樹脂中之玻璃纖維製成的積層材料；例如，FR-4(耐燃型4)及BT-樹脂(雙馬來醯亞胺三氮雜苯樹脂)。再者，應注意，本發明不限於有機基板；元件106亦可代表矽晶圓，因本發明各方面亦可用以在矽晶圓上形成焊料凸塊。因此，在矽基板的情況中，圖式中描繪的可濕焊墊108代表亦涵蓋球限制冶金的可濕焊墊。

焊料填充製程如圖5所示，其中填充頭112配送焊料114至通孔104及具有可濕材料之焊墊108的凹陷區中，以形成焊料結構110。如在圖5中看得最清楚，凹陷區可以致使可濕材料焊墊表面凹陷低於基板106的頂面達約5至15微米的距離X。如此形成焊料材料的「肩部」。填充頭112為了將於下文討論的目的而設有順應性材料(COMPLIANT MATERIAL)116。如圖6中所見，在焊料凝固之後，藉助剝離滾筒3004(在下文進一步討論)，使遮罩102(在此又稱為「印花」或「印花層」)剝離至捲軸118上。因為通孔104是較寬側朝向基板106的截頭圓錐形，所以通孔是凹入的，且印花102剝離相對較容易，且沒有過度機械應力在結構110或基板106上。視情況，如圖8中所見，進行回流製程致使焊料結構110變成大體上半球狀的焊料凸塊120。

圖9及10顯示圖1至8所示技術之生產方案的非限制性範例。遮罩(印花) 102設有捲取捲軸118及供給捲軸138。複數個基板106承載在基板載具可利用例如滾筒134、136使基板載具130移動。每個個別基板106具有底板146。為了在對準區148中對準，在底板146及印花102之間提供X、Y、及Θ的相對移動(兩個平移自由度及一個旋轉自由度)。於142處提供高溫台，以確保在具有順應性材料116的填充頭112配送焊料114之前，基板106的溫度在約攝氏150度及約焊料熔點之間。後續在冷卻區144中進行冷卻，其後使印花102從基板106剝離，使基板上的焊料結構110露出。

在一些情況中，載具130可以是一連串履帶鏈的形式，類似於挖土機及軍用坦克履帶所使用的履帶鏈，其中一個鏈結用於每個底板146。為了對準，底板146可相對於載具130移動。

除了供應捲軸138，可提供供應滾筒3002以抵著基板106推動遮罩102。再者，除了捲取捲軸118，可提供剝離滾筒3004以輔助遮罩102從基板106剝離。

可例如在對準區148中，使用例如光學技術(因為在一或多個具體實施例中，印花102是透明的)實現對準。印花102可具有複數個孔洞164，載具130上的插銷162可與孔洞164嚙合，使移動從載具130傳至薄膜102。圖9為側視圖及圖10為俯視平面圖，為了圖解清楚之故，在圖10中以側視圖顯示插銷162。不一定要對每一個孔洞都提供一個插銷；例如，可以每5個孔洞有一個插銷。

在區域150處、基板106中具有可濕材料的焊墊108是空的。在區域152處、印花鄰接基板及出現空的通孔104。在區域156處，已進行焊料填充；而在區域158處，印花剝離開；印花的通孔104現在是空的及在區域160可看到具有焊料結構110的基板106。

圖11顯示遮罩或印花102的俯視圖，其中包括孔洞164以接收插銷162用於移動，以及具有空的通孔104的圖案158。圖12顯示基板載具130的俯視圖，其中包括移動插銷162及能夠進行上述X、Y、及Θ移動的個別底板146，以對準在遮罩102及每個基板106之間的圖案。可提供真空孔洞170以在對準之後固定基板106。

圖13至15呈現本發明與順應性材料116相關的示範性方面。如圖13中所見，可以例如具有抗焊劑(SR) 1382的底部基板1380形成基板106。在108處顯示可濕焊墊(如，銅)。抗焊劑1382的上表面並非完全平坦，而是包括形貌特徵1384。如在圖14中看得最清楚，這些形貌特徵將防止完全為印花遮罩102所密封，因而形成在IMS製程期間同時漏出焊料的小間隙1386。如圖15所示，例如可以是玻璃或金屬的填充頭112設有順應性材料116，其在基板106上使在(I)填充頭112及(II)印花102之間的壓縮力散開(不均勻地散布或幾近如此)，導致在遮罩102及基板106之間的良好接觸，致使減少或消除可能造成不想要的漏出的間隙。遮罩102具有充分的撓性以在利用順應性材料116散布的壓縮力影響下順著基板106的形貌1384。

順應性材料116可包括例如：以薄的低摩擦層鄰接遮罩102的整體壓縮層。整體壓縮層之順應性材料的非限制性範例為矽氧烷橡膠及矽氧烷閉孔式海綿。低摩擦層之材料的非限制性範例為氟聚合物，諸如TEFLON(美國德拉威州WILMINGTON之E. I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY的註冊商標)及RULON碳氟化合物(美國俄亥俄州AURORA之SAINT-GOBAIN PERFORMANCE PLASTICS CORPORATION的註冊商標)。例如，低摩擦層可剛好夠厚以抵抗磨損。低摩擦層加上整體壓縮層的總厚度例如可介於約1/32英吋至約1/4英吋，較佳厚度為約1/16英吋(介於約0.79MM至約6.35MM，較佳厚度為約1.59MM)。如他處所提到的，接觸壓力可以是每平方英吋約10至約60磅(10至約60PSI)，較佳數值為約15PSI(約68.9至約414千帕，較佳數值為約103千帕)。

圖16至21根據本發明之一方面，描繪IMS基板凸塊形成方法，其採用相對大尺寸遮罩102及個別基板106。如圖16中所見，提供複數個個別底板146，每個底板具有真空孔洞170。圖17顯示複數個基板106，其中可濕材料焊墊108在150處是空的。圖18顯示具有複數個通孔圖案152的遮罩102。圖19顯示每個底板146具有X、Y及Θ移動的個別對準製程。圖20顯示焊料填充頭112，其中焊料114移動橫跨印花102，如大箭頭所示(此移動屬於相對移動；填充頭112在印花102與大箭頭相反方向移動時可為固定)。在區域156進行已焊料填充，區域152則在填充條件下但尚未填充。圖21顯示在底板146上的基板106，其中焊料結構110出現在區域160中。

圖22至27根據本發明另一方面，描繪IMS基板凸塊形成方法，其採用相對大尺寸遮罩102及嵌板尺寸基板2206。如圖22中所見，底板2246設有複數個真空孔洞170。圖23顯示單一嵌板型基板2206，其中可濕材料焊墊108在150處是空的。圖24顯示具有複數個通孔圖案152的遮罩102。圖25顯示對準製程，其中單一底板2246具有用於全域與遮罩102對準的X、Y、及Θ移動。圖26顯示焊料填充頭112，其中焊料114移動橫跨印花102，如大箭頭所示(此移動屬於相對移動；填充頭112在印花102與大箭頭相反方向移動時可為固定)。在區域156已進行焊料填充，區域152則在填充條件下但尚未填充。圖27顯示在底板2246上的基板2206，其中焊料結構110出現在區域160中。

注意，一般而言，對於所有的示範性具體實施例，僅在完成對準之後應用真空。

圖28及29從側面顯示放大50倍及100倍的焊料結構110。圖30顯示焊料結構110的橫截面。圖31及32從頂部顯示放大50倍及100倍的焊料結構110。圖33及34從頂部顯示放大50倍及100倍的大體上半球狀的焊料凸塊120。圖35顯示半球狀焊料凸塊120的橫截面。

有鑑於截至目前為止的討論，應明白，一般而言，根據本發明之一方面之示範性方法包括獲得撓性單式遮罩，諸如102，其具有複數個通孔，諸如104。該方法亦包括獲得基板，諸如106或2206，其在界定容積的凹陷區中具有複數個可濕焊墊，諸如108。該方法另外包括對準通孔與可濕焊墊；例如，如圖4所示，如圖10的對準區148所示，如12圖所示，如圖19所示，或如圖25所示。

如本文所使用的，「單式」遮罩包括以單一層形成的遮罩，以及以多層形成的遮罩，只要此等層在焊料凸塊形成製程期間保持彼此附接即可。

額外步驟包括直接射出熔融焊料通過撓性單式遮罩的通孔進入具有可濕焊墊的容積中，例如，如圖5所示，致使通孔及具有可濕焊墊的容積為焊料所填充；及允許焊料凝固，藉此焊料形成複數個附著至可濕焊墊的焊料結構，諸如110。其他步驟包括在焊料凝固之後，從基板剝離撓性單式遮罩(例如，使用滾筒，諸如3004，剝離至捲取捲軸上，諸如118)，例如，如在圖6及9中所見。

較佳是，額外步驟包括在剝離後使基板及焊料再加熱，以使焊料回流，如圖8所示。此步驟之後較佳是冷卻基板以使回流的焊料再次凝固。

較佳是，至少直接射出熔融焊料的步驟是在氧化還原氣體中執行；例如，基板、遮罩、及IMS頭(諸如112)均可置於氧化還原氣體中。一個可以這麼做的方式是從噴嘴用乾燥的氮局部沖洗區域，致使氧的局部濃度低於約百萬分之5,000，且較佳是越低越好(從實際的觀點來看，約百萬分之50的濃度可能是實際可行的下界)。在本較佳具體實施例中，直接射出熔融焊料的步驟是以IMS填充頭來執行，及較佳是，使基板、遮罩、及射出模鑄焊料填充頭加熱高於焊料的熔融溫度。注意，如在本文所使用的，包括申請專利範圍，在提及此種加熱時，應明白，基板、遮罩、及填充頭的每一個部分未必都在高於焊料熔融溫度的溫度下，而是為促進正確焊料填充，加熱至少這些必須加熱的部分。

較佳是，允許焊料凝固的步驟包括例如在冷卻區中，諸如144，特意冷卻基板以使焊料凝固。在獲得遮罩的步驟中，通孔較佳是截頭圓錐形、具有較大末端及較小末端；及較佳是孔洞(諸如通孔104)的較大末端位置鄰接焊墊，諸如焊墊108，如在圖4中看得最清楚。

如圖13至15中所見，在一或多個具體實施例中，在獲得基板的步驟中，基板包括底部基板，諸如1380，其具有複數個界定凹陷區的抗焊劑區，諸如1382。如所提到的，可用射出模鑄焊料填充頭，諸如112，執行直接射出熔融焊料的步驟。在一或多個具體實施例中，填充頭包括介於填充頭及撓性單式遮罩之間的順應性材料，諸如116，以迫使撓性單式遮罩順應基板的形貌特徵，如圖15中所見。

例如，如圖16至21所示，在一些實例中，遮罩102包括複數個圖案化通孔區152獲得基板的步驟包括獲得複數個足以匹配遮罩中複數個通孔區12的基板106及對所有基板重複對準步驟，如在圖19中看得最清楚。

例如，如圖22至27所示，在一些實例中，遮罩102包括複數個圖案化通孔區152；及獲得基板的步驟包括獲得嵌板尺寸基板2206，其具有複數個足以匹配遮罩中複數個圖案化通孔區152的圖案化可濕焊墊區150。

有鑑於截至目前為止的討論，另外應明白，一般而言，本發明之一方面包括在基板(諸如106或2206)上形成焊料結構(諸如110)的示範性裝置，該基板在界定容積的凹陷區中具有複數個可濕焊墊，諸如108。該裝置包括：撓性單式遮罩，諸如102，其具有複數個通孔，諸如104；以及被組態可接收基板的基板載具，諸如130。亦包括對準台，諸如在148處，其被組態可對準通孔與可濕焊墊。此對準台可利用例如底板，諸如146或2246。另外包括射出模鑄焊頭，諸如112，其被組態可直接射出熔融焊料通過撓性單式遮罩的通孔進入具有可濕焊墊的容積，致使通孔及具有可濕焊墊的容積為焊料所填充，如在圖5中看得最清楚。該裝置的其他元件包括：冷卻台，諸如144，其允許焊料凝固，藉此焊料形成複數個附著至可濕焊墊的焊料結構，諸如110；及捲取部件，其被組態可從基板剝離撓性單式遮罩(捲取部件例如，在捲軸118上促進剝離及後續捲取的滾筒3004)。理想上，印花102逐列或一次最多若干列而與已填充的基板106分離，以減少分離力。即使在焊料及印花之間沒有濕潤性，仍因在各部分之間的真空而存在吸引力。在非限制性範例中，剝離滾筒3004可具有直徑大約相同於或稍微小於焊料結構110之陣列向圖式後方延伸的寬度(陣列的寬度及長度通常大約相等)，致使一次僅分離若干公釐的印花102。

裝置較佳是包括基板載具的驅動機構，如圖9中的134、136所示。如所提到的，遮罩可組態有複數個鏈輪孔洞，諸如164，及基板載具可另外組態有複數個驅動插銷，諸如162，以與鏈輪孔洞嚙合及在以驅動機構致動後使移動傳至遮罩。

例如，如圖16至21所示，在一些實例中，遮罩包括複數個圖案化通孔區，諸如152；基板載具被組態可支撐複數個足以匹配遮罩中複數個區域的基板106；及對準台被組態可個別地對準所有複數個基板與複數個圖案化通孔區的對應者，如在圖19中看得最清楚。

例如，如圖22至27所示，在一些實例中，遮罩包括複數個圖案化通孔區，諸如152；基板載具被組態可支撐嵌板尺寸基板2206，其具有複數個足以匹配遮罩中複數個圖案化通孔區152的圖案化可濕焊墊區150；及對準台被組態可同時對準所有複數個圖案化可濕焊墊區與複數個圖案化通孔區的對應者，如在圖25中看得最清楚。

上述方法可在積體電路晶片的製造及封裝中使用；尤其，本文所提到的技術可用於製造附接至積體電路晶片的焊球陣列。晶片設計可例如在圖形電腦程式語言中建立並儲存於電腦儲存媒體(如磁碟、磁帶、實體硬碟、或虛擬硬碟，如在儲存存取網路中)。如果設計者並不製造晶片或用於製造晶片的光微影遮罩，則設計者可以實體方式(如，藉由提供儲存設計之儲存媒體的複製)或以電子方式(如，透過網際網路)直接或間接地將所完成的設計傳送到此類實體。接著將儲存的設計轉換成製造光微影遮罩的適當格式，諸如GRAPHIC DESIGN SYSTEM II(如，GDSII)，該等遮罩通常包括所論將在晶圓片上形成之晶片設計的多個複製。可利用光微影遮罩界定晶圓片將要蝕刻或以其他方式處理的區域(及/或其上的層)。

製造商可以原料晶圓的形式(即作為具有多個未封裝晶片的單一晶圓)、作為裸晶、或以封裝形式銷售所產生的積體電路晶片。在封裝形式的情況中，晶片可安裝於單一晶片封裝中(諸如引線已固定於母板的塑膠載體、或其他更高階載體)或安裝於多晶片封裝中(諸如具有表面互連線或埋藏互連線之一或二者皆有的陶瓷載體)。在任何情況中，晶片接著可與其他晶片、分立電路元件、及/或其他信號處理裝置整合，作為任一產品的部分：(A)中間產品，諸如母板；或(B)終端產品。終端產品可以是包括積體電路晶片的任何產品，其範圍涵蓋玩具及其他低階應用或消費性電子應用至具有顯示器、鍵盤、或其他輸入裝置、及中央處理器的進階電腦產品。本文所提出的技術可用來互連3D應用之晶片或晶片堆疊上的晶片、晶圓上的晶片、封裝上的晶片或封裝上的封裝。

應瞭解及明白，本發明上述例示性具體實施例可以若干不同方式來實施。在本文提供的本發明教示下，一般技術者將可設想本發明的其他實施方案

儘管本文已參考附圖說明本發明的解說性具體實施例，但應明白，本發明並不限於這些精確的具體實施例，且應明白，只要不脫離本發明之範疇或精神，熟習本技術者均可進行其他各種變更及修改。

102．．．遮罩或印花

104．．．通孔

106．．．基板

108．．．可濕襯墊

110．．．焊料結構

112．．．填充頭

114．．．焊料

116．．．順應性材料

118、138．．．捲軸

120．．．焊料凸塊

130．．．基板載具

134、136．．．滾筒

142．．．高溫台

144．．．冷卻區

146、2246．．．底板

148．．．對準區

150、152、156、158、160．．．區域

162．．．插銷

164．．．孔洞

170．．．真空孔洞

1380．．．底部基板

1382．．．抗焊劑(SR)

1384．．．形貌特徵

1386．．．間隙

2206．．．嵌板尺寸基板

3002．．．供應滾筒

3004．．．剝離滾筒

圖1根據本發明之一方面，描繪一遮罩；

圖2根據本發明之另一方面，描繪一有機基板；

圖3描繪遮罩及基板間的對準製程；

圖4根據本發明之進一步方面，描繪對焊料射出準備就緒之對準的遮罩及基板；

圖5描繪在焊料射出後之對準的遮罩及基板；

圖6描繪遮罩分離；

圖7描繪在遮罩移除後的焊料凸塊；

圖8描繪在選擇性回流製程後的結構；

圖9及10根據本發明又另一方面，分別顯示示範性自動化焊料凸塊形成製程的側視圖及俯視圖；

圖11及12分別顯示適於在圖9及10之製程中使用之遮罩及基板載具的俯視圖；

圖13至15根據本發明再另一方面，展示焊頭上順應性材料的作用；

圖16至21顯示大尺寸遮罩及個別基板在IMS基板凸塊形成方法中的步驟；

圖22至27顯示大尺寸遮罩及嵌板尺寸基板在IMS基板凸塊形成方法中的步驟及

圖28至35顯示非限制性示範性實驗結果

102．．．遮罩或印花

106．．．基板

110．．．焊料結構

112．．．填充頭

114．．．焊料

116．．．順應性材料

118、138．．．捲軸

130．．．基板載具

134、136．．．滾筒

142．．．高溫台

144．．．冷卻區

148．．．對準區

3002．．．供應滾筒

3004．．．剝離滾筒

Claims (21)

1. 一種射出模鑄焊接方法，包含以下步驟：獲得一具有複數個通孔之撓性單式遮罩；獲得一在界定容積的凹陷區中具有複數個可濕焊墊之基板；對準該等通孔與該等可濕焊墊；直接射出熔融焊料通過該撓性單式遮罩的該等通孔進入具有該等可濕焊墊的該等容積中，致使該等通孔及具有該等可濕焊墊的該等容積為焊料所填充；允許該焊料凝固，藉此該焊料形成複數個附著至該等可濕焊墊的焊料結構；及在該焊料已經凝固之後從該基板剝離該撓性單式遮罩。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，另外包含額外步驟：在該剝離之後，重新加熱該基板及該焊料，以使該焊料回流。
3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，另外包含額外步驟：冷卻該基板，以使該回流焊料再凝固。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在一氧化還原氣體中執行至少直接射出該熔融焊料的該步驟。
5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中用一射出模鑄焊料填充頭執行直接射出該熔融焊料的該步驟，另外包含額外步驟：加熱該基板、該遮罩、及該射出模鑄焊料填充頭高於該焊料之一熔融溫度。
6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中允許該焊料凝固的該步驟包含特意使該基板冷卻以使該焊料凝固。
7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，在獲得該遮罩的該步驟中，該等通孔為截頭圓錐形、具有較大末端及較小末端；及其中該對準另外包含定位該等較大末端鄰接該等焊墊。
8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，在獲得該基板的該步驟中，該基板包含一具有複數個界定該等凹陷區之抗焊劑區的底部基板。
9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中用一射出模鑄焊料填充頭執行直接射出該熔融焊料的該步驟，及其中該填充頭包含介於該填充頭及該撓性單式遮罩之間的順應性材料，以迫使該撓性單式遮罩順應該基板的形貌特徵。
10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該剝離步驟包含藉助一剝離滾筒將該撓性單式遮罩剝離至一捲取捲軸上。
11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中：該遮罩包含複數個圖案化通孔區；獲得該基板的該步驟包含獲得複數個足以匹配該遮罩中該複數個區域的基板；及對所有該等基板重複該對準步驟。
12. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中：該遮罩包含複數個圖案化通孔區；及獲得該基板的該步驟包含獲得一嵌板尺寸基板，其具有複數個足以匹配該遮罩中該複數個圖案化通孔區的圖案化可濕焊墊區。
13. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，在獲得該基板的該步驟中，該基板包含一有機基板。
14. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，在獲得該基板的該步驟中，該基板包含一矽晶圓及焊球限制冶金的該等可濕焊墊。
15. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中用一射出模鑄焊料填充頭執行直接射出該熔融焊料的該步驟，另外包含在該射出期間造成在(i)該頭及(ii)該遮罩及該基板之間的相對移動。
16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，另外包含用該填充頭之一後緣持續抹除過多焊料。
17. 一種在基板上形成焊料結構的裝置，該裝置包含：一基板，作為支撐材料，該基板上形成一線路且具有複數個可濕焊墊於界定容積的凹陷區中；一撓性單式遮罩，其具有複數個通孔；一基板載具，其被組態可接收該基板；一可移動底板位於該基板載具上且介於該基板載具與該 基板之間一對準台，其被組態可對準該等通孔與該等可濕焊墊；一射出模鑄焊頭，其被組態可直接射出熔融焊料通過該撓性單式遮罩的該等通孔進入具有該等可濕焊墊的該等容積中，致使該等通孔及具有該等可濕焊墊的該等容積為焊料所填充；一冷卻台，其允許該焊料凝固，藉此該焊料形成該複數個附著至該等可濕焊墊的焊料結構；及一捲取部件，其被組態可從該基板剝離該撓性單式遮罩。
18. 如申請專利範圍第17項所述之裝置，其中該捲取部件包含一剝離滾筒。
19. 如申請專利範圍第18項所述之裝置，另外包含該基板載具之一驅動機構，其中：該遮罩另外組態有複數個鏈輪孔洞；及該基板載具包含另外組態有複數個驅動插銷以與該等鏈輪孔洞嚙合及在以該驅動機構致動後使移動傳至該遮罩。
20. 如申請專利範圍第17項所述之裝置，其中：該遮罩包含複數個圖案化通孔區；該基板載具被組態可支撐複數個足以匹配該遮罩中該複數個區域的基板；及該對準台被組態可個別地對準所有該複數個基板與該複數個圖案化通孔區的對應者。
21. 如申請專利範圍第17項所述之裝置，其中：該遮罩包含複數個圖案化通孔區；該基板載具被組態可支撐一嵌板尺寸基板，其具有複數個足以匹配該遮罩中該複數個圖案化通孔區的圖案化可濕焊墊區；及該對準台被組態可同時對準所有該複數個圖案化可濕焊墊區與該複數個圖案化通孔區的對應者。