TWI860223B - 防止晶粒翹曲的固晶方法 - Google Patents
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Abstract
一種防止晶粒翹曲的固晶方法，包括：線路層與基板之間具有錫球，固晶裝置接觸玻璃載板；加熱載盤對基板加熱且溫度低於錫球熔點；固晶裝置對玻璃載板加熱且溫度低於錫球熔點；基板與玻璃載板的其中之一為第一材料製成，基板與玻璃載板的另一者為第二材料製成，第一材料的熱膨脹係數小於第二材料的熱膨脹係數，第一材料的溫度高於第二材料的溫度，使得基板的長度與玻璃載板的長度在升溫的過程中維持相等；光源對錫球加熱且溫度超過錫球熔點；在銲料固化後，線路層固定在基板上，且基板的長度與玻璃載板的長度在降溫至室溫的過程中維持相等。
Description
本發明是涉及一種固晶方法，特別是一種防止晶粒翹曲的固晶方法。
固晶製程是半導體後段封裝中非常重要的環節。利用加熱加壓的方式固晶是固晶手段的其中一種。
習知的固晶方法包括下列步驟：一基板放置在一加熱載盤上，一晶粒設置在基板上，晶粒的一線路層與基板之間具有複數個錫球，一固晶裝置接觸晶粒的一玻璃載板；加熱載盤對基板加熱，基板將其熱量傳遞給該等錫球，且加熱載盤的加熱溫度超過該等錫球的熔點；固晶裝置對玻璃載板加壓加熱，玻璃載板透過線路層將熱量傳遞給該等錫球，且固晶裝置的加熱溫度超過該等錫球的熔點；該等錫球熔融成液態銲料並且滲透到基板上；以及在液態銲料固化以後，線路層完全固定在基板上。
然而，因為基板和玻璃載板的熱膨脹係數不同且加熱載盤的加熱溫度與固晶裝置的加熱溫度皆超過該等錫球的熔點，所以基板和玻璃載板在相同的溫度變化條件之下，熱膨脹係數較大者的長度較長，熱膨脹係數較小者的長度較短，且隨著溫度升高或降低，基板和玻璃載板的長度變化差異愈加顯著，最終導致晶粒產生翹曲。
本發明的主要目的在於提供一種防止晶粒翹曲的固晶方法，能夠依照熱膨脹係數的差異，控制基板和玻璃載板的溫度，達到防止晶粒翹曲的目的。
為了達成前述的目的，本發明提供一種防止晶粒翹曲的固晶方法，包括下列步驟：
一基板放置在一加熱載盤上，一晶粒放置在該基板上，該晶粒的一線路層與該基板之間具有複數個錫球，一固晶裝置接觸該晶粒的一玻璃載板，該固晶裝置與該玻璃載板均可透光，且該基板的長度與該玻璃載板的長度在室溫時相等。
該加熱載盤對該基板加熱，該基板將其熱量傳遞給該等錫球，且該加熱載盤的加熱溫度低於該等錫球的熔點；該固晶裝置對該玻璃載板加壓加熱，該玻璃載板透過該線路層將熱量傳遞給該等錫球，且該固晶裝置的加熱溫度低於該等錫球的熔點；以及該基板與該玻璃載板的其中之一為一第一材料製成，該基板與該玻璃載板的另一者為一第二材料製成，該第一材料的熱膨脹係數小於該第二材料的熱膨脹係數，且該第一材料的溫度高於該第二材料的溫度，使得該基板的長度與該玻璃載板的長度在升溫的過程中維持相等。
一光源投射出的光線穿過該固晶裝置與該玻璃載板對該線路層加熱，該線路層將其熱量傳遞給該等錫球，且該光源的加熱溫度超過該等錫球的熔點，使得該等錫球熔融成液態銲料並且滲透到該基板上。
在液態銲料固化以後，該線路層完全固定在該基板上，且該基板的長度與該玻璃載板的長度在降溫至室溫的過程中維持相等。
在一些實施例中，該光源包括一石英燈管，該石英燈管投射出的紅外線穿過該固晶裝置與該玻璃載板對該線路層加熱。
在一些實施例中，該光源進一步包括一反射罩，該石英燈管設置在該反射罩中並且朝向該反射罩的開口投射紅外線。
在一些實施例中，該光源進一步包括一凸透鏡，該凸透鏡配置於該石英燈管與該固晶裝置之間，該石英燈管朝向該凸透鏡投射紅外線，該凸透鏡將紅外線聚焦。
在一些實施例中，該光源包括一雷射模組，該雷射模組投射出的雷射光束穿過該固晶裝置與該玻璃載板對該線路層加熱。
在一些實施例中，該固晶裝置的加熱溫度介於140～270
之間，且該加熱載盤的加熱溫度介於140～270
之間。
在一些實施例中，該固晶裝置的尺寸大於該晶粒的尺寸。
本發明的功效在於， 本發明能夠在對錫球預熱的過程中，依照熱膨脹係數的差異，控制第一材料與第二材料的溫度，使得基板和玻璃載板在不同的溫度變化條件之下，無論是升溫或降溫，基板的長度和玻璃載板的長度始終維持相等，從而避免晶粒翹曲，殘留內應力。
以下配合圖式及元件符號對本發明的實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。
圖1是本發明的防止晶粒翹曲的固晶方法的流程圖。圖2是本發明的防止晶粒翹曲的固晶方法的步驟S10的示意圖。圖3是本發明的防止晶粒翹曲的固晶方法的步驟S20的示意圖。圖4是本發明的防止晶粒翹曲的固晶方法的第一實施例的步驟S30的示意圖。圖5是本發明的防止晶粒翹曲的固晶方法的步驟S40的示意圖。圖6是本發明的防止晶粒翹曲的固晶方法的第一材料和第二材料的熱膨脹曲線圖。本發明提供一種防止晶粒翹曲的固晶方法，包括下列步驟：
步驟S10，如圖1、圖2及圖6所示，一基板10放置在一加熱載盤20上，一晶粒30放置在基板10上，晶粒30的一線路層31與基板10之間具有複數個錫球40，一固晶裝置50接觸晶粒30的一玻璃載板32，固晶裝置50與玻璃載板32均可透光，且基板10的長度L1與玻璃載板32的長度L2在室溫時相等。
步驟S20，如圖1及圖3所示，加熱載盤20對基板10加熱，基板10將其熱量傳遞給該等錫球40，且加熱載盤20的加熱溫度低於該等錫球40的熔點；如圖1及圖3所示，固晶裝置50對玻璃載板32加壓加熱，玻璃載板32透過線路層31將熱量傳遞給該等錫球40，且固晶裝置50的加熱溫度低於該等錫球40的熔點；以及如圖1、圖3及圖6所示，基板10與玻璃載板32的其中之一為一第一材料製成，基板10與玻璃載板32的另一者為一第二材料製成，第一材料的熱膨脹係數小於第二材料的熱膨脹係數，且第一材料的溫度T1高於第二材料的溫度T2，使得基板10的長度L1A與玻璃載板32的長度L2A在升溫的過程中維持相等。
步驟S30，如圖1及圖4所示，一光源60投射出的光線穿過固晶裝置50與玻璃載板32對線路層31加熱，線路層31將其熱量傳遞給該等錫球40，且光源60的加熱溫度超過該等錫球40的熔點，使得該等錫球40熔融成液態銲料並且滲透到基板10上。
步驟S40，如圖1及圖5所示，在液態銲料固化以後，線路層31完全固定在基板10上，且基板10的長度L1與玻璃載板32的長度L2在降溫至室溫的過程中維持相等。
藉此，本發明能夠在對錫球40預熱的過程中，依照熱膨脹係數的差異，控制第一材料與第二材料的溫度，使得基板10和玻璃載板32在不同的溫度變化條件之下，無論是升溫或降溫，基板10的長度和玻璃載板32的長度始終維持相等，從而避免晶粒30翹曲，殘留內應力。
在第一實施例中，固晶裝置50的加熱溫度介於140～270
之間，且加熱載盤20的加熱溫度介於140～270
之間。更明確地說，錫球40的熔點依據其含量多寡而有所不同。由於固晶時所選用的錫球40含量通常熔點超過270
，因此固晶裝置50與加熱載盤20的加熱溫度必須低於270
，才能夠避免錫球40熔融成液態銲料。如果加熱溫度低於140
，導致錫球40的預熱溫度過低，光源60的加熱時間將會延長，才能夠將錫球40熔融成液態銲料，降低銲接效率。是以，本發明的方法將加熱溫度控制在140~270℃之間，能夠保證錫球40有足夠的預熱溫度，又不會熔融成液態銲料，提升銲接效率。
在第一實施例中，固晶裝置50的尺寸大於晶粒30的尺寸。是以，固晶裝置50能夠以較均勻的壓力和溫度對晶粒30加壓加熱，防止晶粒30翹曲。
較佳地，步驟S30進一步包括：光源60包括一石英燈管61，石英燈管61投射出的紅外線穿過固晶裝置50與玻璃載板32對線路層31加熱。
圖7是本發明的防止晶粒翹曲的固晶方法的第二實施例的步驟S30的示意圖。如圖7所示，第二實施例與第一實施例的差異在於：步驟S30，光源60A進一步包括一反射罩62，石英燈管61設置在反射罩62中並且朝向反射罩62的開口投射紅外線。
圖8是本發明的防止晶粒翹曲的固晶方法的第三實施例的步驟S30的示意圖。如圖8所示，第三實施例與第一實施例的差異在於：步驟S30，光源60B進一步包括一凸透鏡63，凸透鏡63配置於石英燈管61與固晶裝置50之間，石英燈管61朝向凸透鏡63投射紅外線，凸透鏡63將紅外線聚焦。
圖9是本發明的防止晶粒翹曲的固晶方法的第四實施例的步驟S30的示意圖。如圖9所示，第四實施例與第一實施例的差異在於：步驟S30，光源60C為一雷射模組64，雷射模組64投射出的雷射光束穿過固晶裝置50與玻璃載板32對線路層31加熱。
以上所述者僅為用以解釋本發明的較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上的限制，是以，凡有在相同的發明精神下所作有關本發明的任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護的範疇。
10:基板
20:加熱載盤
30:晶粒
31:線路層
32:玻璃載板
40:錫球
50:固晶裝置
60,60A,60B,60C:光源
61: 石英燈管
62:反射罩
63:凸透鏡
64:雷射模組
L1,L1A,L2,L2A:長度
S10～S40:步驟
T1,T2:溫度
圖1是本發明的防止晶粒翹曲的固晶方法的流程圖。
圖2是本發明的防止晶粒翹曲的固晶方法的步驟S10的示意圖。
圖3是本發明的防止晶粒翹曲的固晶方法的步驟S20的示意圖。
圖4是本發明的防止晶粒翹曲的固晶方法的第一實施例的步驟S30的示意圖。
圖5是本發明的防止晶粒翹曲的固晶方法的步驟S40的示意圖。
圖6是本發明的防止晶粒翹曲的固晶方法的第一材料和第二材料的熱膨脹曲線圖。
圖7是本發明的防止晶粒翹曲的固晶方法的第二實施例的步驟S30的示意圖。
圖8是本發明的防止晶粒翹曲的固晶方法的第三實施例的步驟S30的示意圖。
圖9是本發明的防止晶粒翹曲的固晶方法的第四實施例的步驟S30的示意圖。
S10~S40:步驟
Claims (7)
- 一種防止晶粒翹曲的固晶方法，包括下列步驟： 一基板放置在一加熱載盤上，一晶粒放置在該基板上，該晶粒的一線路層與該基板之間具有複數個錫球，一固晶裝置接觸該晶粒的一玻璃載板，該固晶裝置與該玻璃載板均可透光，且該基板的長度與該玻璃載板的長度在室溫時相等； 該加熱載盤對該基板加熱，該基板將其熱量傳遞給該等錫球，且該加熱載盤的加熱溫度低於該等錫球的熔點；該固晶裝置對該玻璃載板加壓加熱，該玻璃載板透過該線路層將熱量傳遞給該等錫球，且該固晶裝置的加熱溫度低於該等錫球的熔點；以及該基板與該玻璃載板的其中之一為一第一材料製成，該基板與該玻璃載板的另一者為一第二材料製成，該第一材料的熱膨脹係數小於該第二材料的熱膨脹係數，且該第一材料的溫度高於該第二材料的溫度，使得該基板的長度與該玻璃載板的長度在升溫的過程中維持相等； 一光源投射出的光線穿過該固晶裝置與該玻璃載板對該線路層加熱，該線路層將其熱量傳遞給該等錫球，且該光源的加熱溫度超過該等錫球的熔點，使得該等錫球熔融成液態銲料並且滲透到該基板上；以及 在液態銲料固化以後，該線路層完全固定在該基板上，且該基板的長度與該玻璃載板的長度在降溫至室溫的過程中維持相等。
- 如請求項1所述的防止晶粒翹曲的固晶方法，其中，該光源包括一石英燈管，該石英燈管投射出的紅外線穿過該固晶裝置與該玻璃載板對該線路層加熱。
- 如請求項2所述的防止晶粒翹曲的固晶方法，其中，該光源進一步包括一反射罩，該石英燈管設置在該反射罩中並且朝向該反射罩的開口投射紅外線。
- 如請求項2所述的防止晶粒翹曲的固晶方法，其中，該光源進一步包括一凸透鏡，該凸透鏡配置於該石英燈管與該固晶裝置之間，該石英燈管朝向該凸透鏡投射紅外線，該凸透鏡將紅外線聚焦。
- 如請求項1所述的防止晶粒翹曲的固晶方法，其中，該光源包括一雷射模組，該雷射模組投射出的雷射光束穿過該固晶裝置與該玻璃載板對該線路層加熱。
- 如請求項1所述的防止晶粒翹曲的固晶方法，其中，該固晶裝置的加熱溫度介於140～270 之間，且該加熱載盤的加熱溫度介於140～270 之間。
- 如請求項1所述的防止晶粒翹曲的固晶方法，其中，該固晶裝置的尺寸大於該晶粒的尺寸。
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