TWI585876B - 已封裝半導體模組母片之植球方法 - Google Patents

Description

已封裝半導體模組母片之植球方法

本發明係有關於半導體晶片封裝領域，特別係有關於一種已封裝半導體模組母片之植球方法，適用於製作球柵陣列封裝構造(BGA package)。

一種常見的半導體晶片封裝類型係為球柵陣列封裝(Ball Grid Array package)，其係在封裝構造之底面配置有複數個等距排列之銲球。一般而言，而安裝銲球之植球製程係實施在模封製程之後與單體化切割製程之前，即是將銲球接合於條狀之已封裝半導體模組母片上，以避免模封製程對銲球的損害並可批次地安裝大數量的銲球在母片上。其中，半導體模組母片上形成的模封膠體係用以保護與密封已安裝於半導體模組母片上之半導體晶片。其中上述條狀之已封裝半導體模組母片之一具體結構係為已模封基板條，已封裝半導體模組母片經過單體化切割製程之後可形成複數個分離且安裝有銲球的半導體晶片封裝構造。通常在植球製程之前置操作中銲球是先為單顆分離的型態，在助焊劑的沾粘作用下暫時定位於半導體模組母片上，再經過迴焊製程令銲球固著於已封裝半導體模組母片上。然而，半導體模組母片內例如 晶片、基板條等元件係與模封膠體之間存在有熱膨脹係數的差異，並且經過模封膠體之熱固化處理，半導體模組母片會產生些許的翹曲變形，這導致了植球製程中銲球安裝位置的不正確。

在習知植球製程的銲球暫時定位過程中，已封裝半導體模組母片係以吸附方式先行固定於一真空吸盤上。習知真空吸盤之組成係為剛性的全金屬材料，真空吸盤的吸附面係一體形成有複數個剛性的金屬凸點，在吸附時以等高之金屬凸點整平該已封裝半導體模組母片。在上述整平力量作用下，模封膠體有殘留應力並且模封膠體內晶片容易產生破裂缺陷。特別是半導體模組母片之形狀係由條狀往面板形狀發展時，殘留應力與晶片破裂問題變成更加的嚴重。

為了解決上述之問題，本發明之主要目的係在於提供一種已封裝半導體模組母片之植球方法，在不改變或增加封裝製程操作條件下改善已封裝半導體模組母片內晶片破裂風險並減緩製程中殘留於已封裝母片之應力。

本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。本發明揭示之一種已封裝半導體模組母片之植球方法係包含下述之步驟。在一提供步驟中，提供一真空吸盤，該真空吸盤係包含一支持底板與一形成於該支持底板上之彈性緩衝層，該支持底板係具有複數個吸附孔，該彈性緩衝層係具有複數個吸附槽圖案，該些吸附槽圖案之間係不相互連接，一吸附槽圖 案係連通於一吸附孔，該吸附槽圖案係以對應之該吸附孔為中心以均勻定點方式幅射出複數個分支槽道，使得該些吸附槽圖案配置為「X X …」形狀的分佈。在一吸附步驟中，吸附一已封裝半導體模組母片於該真空吸盤上，該已封裝半導體模組母片係具有複數個球墊。在一沾印步驟中，沾印複數個助焊劑在該些球墊上，其中該已封裝半導體模組母片係保持在吸附於該真空吸盤之狀態。在一放置步驟中，放置複數個銲球在該些球墊上，藉由該些助焊劑使得該些銲球得到暫時的固定，其中該已封裝半導體模組母片係保持在吸附於該真空吸盤之狀態。

本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。

在前述植球方法中，已封裝半導體模組母片之植球方法在放置該些銲球之步驟之後，係可另包含一吸附力釋放步驟中，釋放該真空吸盤之吸附力，以取出該已封裝半導體模組母片；以及一迴焊步驟，迴焊該些銲球，以使該些銲球固著於該些球墊。

在前述植球方法中，該彈性緩衝層之組成係可包含橡膠。

在前述植球方法中，該些分支槽道之寬度係可不大於對應連通之該些吸附孔之孔直徑。

在前述植球方法中，相鄰近的該些吸附槽圖案之相鄰近的該些分支槽道係可互相垂直。

藉由上述的技術手段，本發明可以達成對已封裝半導體模組母片的平均吸附。並且，以校正而非剛性整平已封裝半導體模組母片之翹曲度的方式，在製程程序中不改變參數下可改善已封裝半導體模組母片內晶片破裂(die crack)並減緩殘留的應力。本發明另具有大幅縮減材料加工過程與下降模具成本之功效。

步驟1‧‧‧提供一真空吸盤

步驟2‧‧‧吸附一已封裝半導體模組母片於真空吸盤上

步驟3‧‧‧沾印複數個助焊劑在已封裝半導體模組母片上

步驟4‧‧‧放置複數個銲球在已封裝半導體模組母片上

步驟5‧‧‧釋放真空吸盤之吸附力

步驟6‧‧‧迴焊銲球

100‧‧‧真空吸盤

110‧‧‧支持底板

111‧‧‧吸附孔

120‧‧‧彈性緩衝層

130‧‧‧吸附槽圖案

131‧‧‧分支槽道

132‧‧‧槽孔延伸端

210‧‧‧已封裝半導體模組母片

211‧‧‧球墊

220‧‧‧助焊劑

221‧‧‧助焊層

222‧‧‧助焊托盤

223‧‧‧助焊沾印頭

230‧‧‧銲球

231‧‧‧模板

232‧‧‧球吸附頭

第1圖：依據本發明之一具體實施例，一種已封裝半導體模組母片之植球方法之方塊流程圖。

第2圖：依據本發明之一具體實施例，繪示在該植球方法中所提供之一真空吸盤之立體示意圖。

第3圖：依據本發明之一具體實施例，該真空吸盤之分解示意圖。

第4圖：依據本發明之一具體實施例，該真空吸盤之吸附面示意圖。

第5圖：依據本發明之一具體實施例，該真空吸盤沿第2圖5-5線剖切之截面示意圖。

第6圖：依據本發明之一具體實施例，繪示在該植球方法之吸附已封裝半導體模組母片步驟中之元件示意圖。

第7圖：依據本發明之一具體實施例，繪示在該植球方法之沾印助焊劑步驟中之元件示意圖。

第8圖：依據本發明之一具體實施例，繪示在該植球方法之放置銲球步驟中之元件示意圖。

以下將配合所附圖示詳細說明本發明之實施例，然應注意的是，該些圖示均為簡化之示意圖，僅以示意方法來說明本發明之基本架構或實施方法，故僅顯示與本案有關之元件與組合關係，圖中所顯示之元件並非以實際實施之數目、形狀、尺寸做等比例繪製，某些尺寸比例與其他相關尺寸比例或已誇張或是簡化處理，以提供更清楚的描述。實際實施之數目、形狀及尺寸比例為一種選置性之設計，詳細之元件佈局可能更為複雜。

依據本發明之一具體實施例，一種已封裝半導體模組母片之植球方法舉例說明於第1圖之方塊流程圖。該植球方法係包含「提供一真空吸盤」之步驟1、「吸附一已封裝半導體模組母片於真空吸盤上」之步驟2、「沾印複數個助焊劑在已封裝半導體模組母片上」之步驟3、「放置複數個銲球在已封裝半導體模組母片上」之步驟4、「釋放真空吸盤之吸附力」之步驟5以及「迴焊銲球」之步驟6，其中步驟1至步驟4係為達成本發明之功效之主要步驟組合，步驟5與步驟6係為使本發明更為具體之選置步驟。

執行「提供一真空吸盤」之步驟1。第2圖係繪示在該植球方法中所提供之一真空吸盤之立體示意圖。第3圖係為該真空吸盤之分解示意圖。第4圖係為該真空吸盤之吸附面示意圖。第5圖係為該真空吸盤沿第2圖5-5線剖切之截面示意圖。請參閱第2至5圖，提供一真空吸盤100，該真空吸盤100係包含一支持底板110與一形成於該支持底板110上之彈性緩衝層120。該支持底板110係具體為可由剛性金屬材料所製成。該彈性緩衝層120之組成 係具體可包含橡膠(rubber)。該彈性緩衝層120之硬度範圍係可介於75~85度(shore A)。該彈性緩衝層120之厚度範圍係可介於2~4毫米(mm)。

並且，該支持底板110係具有複數個吸附孔111。該彈性緩衝層120係具有複數個吸附槽圖案130，該些吸附槽圖案130之間係不相互連接，一吸附槽圖案130係連通於一吸附孔111，該吸附槽圖案130係以對應之該吸附孔111為中心以均勻定點方式幅射出複數個分支槽道131，使得該些吸附槽圖案130配置為「X X …」形狀的分佈。所稱之「均勻定點方式」係為該吸附槽圖案130之形狀係能提供較為均勻抽取真空吸附力量，每一分支槽道131係具有一不與其它槽道直接連接之槽孔延伸端132，每一槽孔延伸端132至對應之吸附孔111或對應吸附槽圖案130之中心點的距離係為相等，且該些分支槽道131係具有相同之寬度，其寬度範圍係可介於3~5毫米(mm)。此外，該些吸附槽圖案130之形狀具體為斜十字形，即不平行於該真空吸盤100之長邊與寬邊，並且該些分支槽道131係兩兩成對配置在個別定義之幅射狀直線上。同一吸附槽圖案130中兩兩相鄰的分支槽道131至對應之吸附孔111或對應吸附槽圖案130之中心點的夾角為相等，當一吸附槽圖案130有四個分支槽道131時，兩兩相鄰的分支槽道131間的夾角係為90度，當吸附槽圖案有六個分支槽道時，兩兩相鄰的分支槽道間的夾角係為60度。再請參閱第2至4圖，相鄰近的該些吸附槽圖案130之相鄰近的該些分支槽道131係較佳地可 互相垂直。請參閱第3與4圖，該些分支槽道131之寬度係可不大於對應連通之該些吸附孔111之孔直徑，因此，被吸附物在該些分支槽道131之部位將不會產生過度凹陷，並且對被吸附物提供一適當且均勻的抽取真空力量。在此所稱的「均勻的抽取真空力量」係由於當該分支槽道131在接近對應吸附孔111之區間遭受較強烈的抽取真空力量，該些分支槽道131之相關區間寬度自然縮小，當該些分支槽道131在遠離對應吸附孔111之區間遭受較微弱的抽取真空力量，該些分支槽道131之相關區間寬度不會縮小，藉此達到吸附力量的均勻效果。具體而論，該些分支槽道131的寬度投射相對於該真空吸盤100之對應寬度的百分比範圍係介於10~16.67%，而該些分支槽道131的槽孔涵蓋整體面積相對於該真空吸盤100之吸附面積係介於6.11~12.57%。

執行「吸附一已封裝半導體模組母片於真空吸盤上」之步驟2。第6圖係繪示在該植球方法之吸附已封裝半導體模組母片步驟中之元件示意圖。請參閱第6圖，吸附一已封裝半導體模組母片210於該真空吸盤100上，該已封裝半導體模組母片210係具有複數個球墊211。在一具體實施例中，該已封裝半導體模組母片210係可為已模封基板條；在一變化實施例中，該已封裝半導體模組母片210係可為面板形狀之已模封母片，可具有基板結構或不具有基板結構，一種不具有基板結構的已模封母片係例如為扇出型面板等級封裝母片。該真空吸盤100之一側係設置有一助焊托盤222(flux tray)，其表面提供有一助焊層221，該助 焊托盤222之上方係設置有一具有多針頭結構之助焊沾印頭223；該真空吸盤100之另一側係設置有一模板231(template)，用以提供複數個個別分離之銲球230，該模板231之上方係設置有一球吸附頭232，用以吸附該些銲球230。

在上述吸附之步驟2中，以該支持底板110之該些吸附孔111為個別吸附中心點為主軸並均勻往外擴散的方式擴散吸附，該真空吸盤100能趨緩真空壓力數值減弱之現象，以較均等的壓力數值去吸附整體的已封裝半導體模組母片210。此外，該吸附槽圖案130特別是斜十字的定義係符合均勻定點的吸附方式，吸附力分布至已封裝半導體模組母片210的角隅與側邊，以利於在吸取真空時擴大吸附力之涵蓋範圍。

執行「沾印複數個助焊劑在已封裝半導體模組母片上」之步驟3。第7圖係繪示在該植球方法之沾印助焊劑步驟中之元件示意圖。請參閱第7圖，沾印複數個助焊劑220在該些球墊211上，其中該已封裝半導體模組母片210係保持在吸附於該真空吸盤100之狀態。在本步驟中，該助焊沾印頭223係以其針端沾觸於在該助焊托盤222上之該助焊層221，使其針端沾附有該些助焊劑220，並點印在該已封裝半導體模組母片210之該些球墊211上。

執行「放置複數個銲球在已封裝半導體模組母片上」之步驟4。第8圖係繪示在該植球方法之放置銲球步驟中之元件示意圖。請參閱第8圖，放置複數個銲球230在該些球墊211上，藉由該些助焊劑220使得該些銲球230得到暫時的固定，其中該已 封裝半導體模組母片210係保持在吸附於該真空吸盤100之狀態。在本步驟中，該球吸附頭232係先吸附在該模板231上之該些銲球230，再移動該球吸附頭232並使該些銲球230對準於該些球墊211。

更具體地，執行「釋放真空吸盤之吸附力」之步驟5在放置該些銲球之步驟4之後，釋放該真空吸盤100之吸附力，以取出該已封裝半導體模組母片210，而與該真空吸盤100分離。再將該已封裝半導體模組母片210載入至一迴焊爐。

更具體地，執行「迴焊銲球」之步驟6，迴焊該些銲球230，以使該些銲球230固著於該些球墊211。

因此，本發明提供之真空吸盤係用以校正已封裝半導體模組母片之翹曲度，取代了習知真空吸盤以鋼性強制整平已封裝半導體模組母片之翹曲度的模式，對於已封裝半導體模組母片之應力傷害較低且具有較為均勻的吸附力。

以上所揭露的僅為本發明較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利範圍，因此依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的範圍。

100‧‧‧真空吸盤

110‧‧‧支持底板

111‧‧‧吸附孔

120‧‧‧彈性緩衝層

130‧‧‧吸附槽圖案

131‧‧‧分支槽道

132‧‧‧槽孔延伸端

Claims (9)

1. 一種已封裝半導體模組母片之植球方法，包含：提供一真空吸盤，該真空吸盤係包含一支持底板與一形成於該支持底板上之彈性緩衝層，該支持底板係具有複數個吸附孔，該彈性緩衝層係具有複數個吸附槽圖案，該些吸附槽圖案之間係不相互連接，一吸附槽圖案係連通於一吸附孔，該吸附槽圖案係以對應之該吸附孔為中心以均勻定點方式幅射出複數個分支槽道，使得該些吸附槽圖案配置為「X X …」形狀的分佈；吸附一已封裝半導體模組母片於該真空吸盤上，該已封裝半導體模組母片係具有複數個球墊；沾印複數個助焊劑在該些球墊上，其中該已封裝半導體模組母片係保持在吸附於該真空吸盤之狀態；以及放置複數個銲球在該些球墊上，藉由該些助焊劑使得該些銲球得到暫時的固定，其中該已封裝半導體模組母片係保持在吸附於該真空吸盤之狀態。
2. 如申請專利範圍第1項所述之已封裝半導體模組母片之植球方法，在放置該些銲球之步驟之後，另包含：釋放該真空吸盤之吸附力，以取出該已封裝半導體模組母片；以及迴焊該些銲球，以使該些銲球固著於該些球墊。
3. 如申請專利範圍第1項所述之已封裝半導體模組母片之植球方法，其中該彈性緩衝層之組成係包含橡膠。
4. 如申請專利範圍第1項所述之已封裝半導體模組母片之植球方法，其中該些分支槽道之寬度係不大於對應連通之該些吸附孔之孔直徑。
5. 如申請專利範圍第1、2、3或4項所述之已封裝半導體模組母片之植球方法，其中相鄰近的該些吸附槽圖案之相鄰近的該些分支槽道係互相垂直。
6. 一種已封裝半導體模組母片之植球方法所使用之真空吸盤，該真空吸盤係包含一支持底板與一形成於該支持底板上之彈性緩衝層，該支持底板係具有複數個吸附孔，該彈性緩衝層係具有複數個吸附槽圖案，該些吸附槽圖案之間係不相互連接，一吸附槽圖案係連通於一吸附孔，該吸附槽圖案係以對應之該吸附孔為中心以均勻定點方式幅射出複數個分支槽道，使得該些吸附槽圖案配置為「X X …」形狀的分佈。
7. 如申請專利範圍第6項所述之已封裝半導體模組母片之植球方法所使用之真空吸盤，其中該彈性緩衝層之組成係包含橡膠。
8. 如申請專利範圍第6項所述之已封裝半導體模組母片之植球方法所使用之真空吸盤，其中該些分支槽道之寬度係不大於對應連通之該些吸附孔之孔直徑。
9. 如申請專利範圍第6、7或8項所述之已封裝半導體模組母片之植球方法所使用之真空吸盤，其中相鄰近的該些吸附槽圖案之相鄰近的該些分支槽道係互相垂直。