晶圓熱壓超聲植球裝置和工藝的制作方法
【專利摘要】本發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、超聲桿和劈刀，在劈刀上纏繞有加熱線圈，加熱線圈通過開關與電源連接。測溫裝置與功率控制模塊連接，功率控制模塊與電源連接，功率控制模塊根據測溫裝置檢測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。本發明利用加熱線圈將劈刀加熱到需要的工藝溫度，使劈刀內的金絲溫度升高；同時超聲桿將超聲能量傳遞到劈刀，在摩擦熱和加熱線圈傳導給金絲的熱共同作用下，將金絲熔化，完成植球工藝。本發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
技術領域
[0001]本發明涉及晶圓植球技術改進，具體指利用熱壓超聲技術對晶圓進行植球的裝置和工藝，屬于晶圓植球技術領域。
【背景技術】
[0002]在聲表面波(SAW)濾波器的小型化CSP(芯片級封裝)中，需要在有圖形的晶圓上進行植球操作，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行連通。
[0003]圖1是現有技術對晶圓進行植球的示意圖，植球過程主要涉及加熱臺1、超聲桿2和劈刀3，劈刀3安裝在超聲桿2前端。植球時，晶圓放在加熱臺上，對加熱臺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，超聲能量使劈刀和晶圓間產生摩擦力，摩擦生熱，再輔以加熱臺對晶圓的外部加熱(此時晶圓加熱到150° )，在兩方面作用下，產生高溫使金絲熔化，再經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。現有植球工藝存在以下不足:1、直接對晶圓進行加熱，由于溫度升高可能對晶圓上芯片產生燒傷隱患；2、通過加熱臺對晶圓進行加熱，為了盡量減小器件的熱釋電效應，需要緩慢加熱，加熱時間較長，植球效率低;3、由于晶圓存在熱膨脹各向異性，直接對其加熱，晶圓上的圖形存在位移問題，增加了設備對于圖形的識別時間。
【發明內容】
[0004]針對現有技術存在的上述不足，本發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]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
晶圓熱壓超聲植球裝置，包括加熱臺、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，加熱線圈通過開關與電源連接；
還包括測溫裝置，測溫裝置用于檢測劈刀頭溫度;所述測溫裝置與功率控制模塊連接，功率控制模塊與電源連接，功率控制模塊根據測溫裝置檢測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]所述測溫裝置為紅外測溫裝置或者熱電偶。
[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，先將晶圓放在加熱臺上，利用加熱線圈將劈刀加熱到需要的工藝溫度，通過熱傳導，使劈刀內的金絲溫度升高；同時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生摩擦力，摩擦生熱，在摩擦熱和加熱線圈傳導給金絲的熱共同作用下，將金絲熔化，完成植球工藝。
[0008]相比現有技術，本發明具有如下有益效果: 1、由于不用對晶圓加熱，杜絕了由于溫度升高導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，則整個加熱的時間大大縮短，提高了效率；
3、由于晶圓不用加熱，則對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，如此大大縮短了設備對于圖形的識別時間。
【附圖說明】
[0009]圖1-現有晶圓熱壓超聲植球示意圖。
[0010]圖2-本發明晶圓熱壓超聲植球裝置示意圖。
[0011]圖3-本發明加熱線圈工作控制原理圖。
【具體實施方式】
[0012]以下結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細描述。
[0013]參見圖2，從圖上可以看出，本發明晶圓熱壓超聲植球裝置，包括加熱臺1、超聲桿2和劈刀3，劈刀3安裝在超聲桿2前端。本發明在原有設備結構上，取消加熱臺加熱功能，使其僅僅用于放置晶圓。在劈刀3位置增加一個加熱線圈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，使金絲的溫度升高，再通過與原有相同的超聲結構，傳遞能量，將金絲熔化，完成植球工藝。
[0014]同時，利用測溫裝置(如紅外測溫裝置或者熱電偶)，對劈刀頭實時進行溫度檢測，保證實時反饋工藝溫度。所述測溫裝置與功率控制模塊連接，功率控制模塊與電源連接，功率控制模塊根據測溫裝置檢測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。本發明控制原理見圖3。
[0015]開始工作前，先將晶圓放在加熱臺上，真空將晶圓牢牢固定在加熱臺上，調整溫度控制模塊，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)，并在系統中顯示劈刀端部溫度值，通過熱傳導，使劈刀內的金絲溫度升高。工作時，在達到工藝溫度的同時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生摩擦力，摩擦生熱，在摩擦熱和加熱線圈傳導給金絲的熱共同作用下，將金絲熔化，并于晶圓焊盤處產生共晶作用，再通過線夾斷線，在晶圓焊盤處形成一個金球，完成植球工藝。
[0016]本發明將加熱臺加熱改為劈刀加熱，這樣的好處在于:首先，可以不用對放在加熱臺上的晶圓進行加熱，防止由于溫度升高導致的晶圓上芯片燒傷的隱患，由于大多數產品是靜電敏感器件，溫度的急劇變化會導致靜電在器件內部積累，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，則整個加熱的時間大大縮短，提高了效率;第三，由于晶圓不用加熱，可以大大縮短設備對圖形的識別時間。因為通常襯底材料為壓電晶圓，它具有各向異性，溫度升高時在X方向和Y方向存在膨脹比例不一致的問題，晶圓上的圖形會存在不規則的位移，設備需要對每個單獨圖形進行識別，而在識別時間將占據整個工藝時間的一半以上，本發明晶圓不用加熱，則很好地解決了這個問題。
[0017]本發明的上述實施例僅僅是為說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其他不同形式的變化和變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發明的技術方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之列。
【主權項】
1.晶圓熱壓超聲植球裝置，包括加熱臺、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，加熱線圈通過開關與電源連接； 還包括測溫裝置，測溫裝置用于檢測劈刀頭溫度;所述測溫裝置與功率控制模塊連接，功率控制模塊與電源連接，功率控制模塊根據測溫裝置檢測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.根據權利要求1所述的晶圓熱壓超聲植球裝置，其特征在于:所述測溫裝置為紅外測溫裝置或者熱電偶。3.晶圓熱壓超聲植球工藝，其特征在于:本植球工藝采用權利要求1所述的晶圓熱壓超聲植球裝置，植球時，先將晶圓放在加熱臺上，利用加熱線圈將劈刀加熱到需要的工藝溫度，通過熱傳導，使劈刀內的金絲溫度升高；同時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生摩擦力，摩擦生熱，在摩擦熱和加熱線圈傳導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】H01L21/60GK106098576SQ201610699152
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月22日 公開號201610699152.4, CN 106098576 A, CN 106098576A, CN 201610699152, CN-A-106098576, CN106098576 A, CN106098576A, CN201610699152, CN201610699152.4
【發明人】金中, 何西良, 曾祥君, 羅旋升, 羅歡
【申請人】中國電子科技集團公司第二十六研究所