加工方法及加工設備

专利摘要:
本發明提供一種固化一材料之設備及方法。在固化製程過程中，轉動一例如底填封膠材料的材料。固化設備包括一腔體、一用以支撐至少一工作件之承座以及一轉動機構。在固化製程過程中，轉動機構轉動工作件。腔體包括至少一熱源及至少一風扇，且更包括一控制器。固化製程包括改變轉動速度、連續性轉動、週期性轉動等。
公开号:TW201322347A
申请号:TW101112179
申请日:2012-04-06
公开日:2013-06-01
发明作者:Jing-Ruei Lu；Yu-Chih Liu；Ming-Chung Sung；Wei-Ting Lin；Chien-Kuo Chang
申请人:Taiwan Semiconductor Mfg；
IPC主号:H01L21-00

专利说明:
加工方法及加工設備
本發明係關於一種加工方法及加工設備，特別係關於一種包括轉動固化製程的加工方法及加工設備。
在傳統的封裝製程中，一第一結構接合於一第二結構，且一底填封膠(underfill)擺設於第一結構以及第二結構之間。舉例而言，一半導體晶片利用焊錫球接合於封裝基底，以實際上或著電性連結半導體晶片於封裝基底。典型上包括一樹脂以及一二氧化矽填充劑(silica filler)的底填封膠擺設至半導體晶片以及封裝基底之間，以提供結構支撐並提供不受環境因素影響的保護。
本發明提供一種方法，包括：擺設一工作件於一腔體內，其中腔體是用以旋轉工作件；以及在工作件的製程中轉動工作件。
在一較佳實施例中，腔體為一固化腔體，且製程包括加熱工作件。
在一較佳實施例中，其中轉動工作件的步驟包括連續性轉動工作件，且更包括在製程中改變轉動工作件的轉速。
在一較佳實施例中，轉動係以週期性的方式進行，其中各轉動間的時間週期係變動的。
在一較佳實施例中，工作件包括一第一基底耦接於一第二基底，且更包括擺設一底填封膠於第一基底與第二基底之間，其中底填封膠包括二氧化矽填充劑。
本發明又提供一種加工設備，包括：一腔體、一轉動器以及一工作件轉動承座。工作件轉動承座安裝於腔體之內部並耦接於轉動器，其中轉動器用以轉動工作件轉動承座。
在一較佳實施例中，工作件轉動承座是用以承接至少一承載座，其中每一承載座是用以承接複數個工作件其中轉動器是用以連續性轉動工作件轉動承座。在另一較佳實施例中，轉動器是以週期性方式轉動工作件轉動承座。
在一較佳實施例中，加工設備更包括複數個熱源、複數個風扇或複數個控制器於腔體內，其中熱源位於腔體內，風扇位於腔體內，控制器訊號性耦接於轉動器。
上述控制器用以改變轉動器轉動工作件的速度。或者，加工設備更包括一熱源訊號性地耦接於於控制器，其中控制器為熱源設定一溫度。
本發明更提供一種裝置，包括：一第一基底、一第二基底以及一底填封膠。第二基底耦接於第一基底。底填封膠位於第一基底與第二基底之間，其中底填封膠具有均勻的組成。
在一較佳實施例中，底填封膠包括二氧化矽填充劑材料，其中二氧化矽填充劑材料在底填封膠內具有均勻的分布。
在一較佳實施例中，第一基底包括一積體電路晶片。
以下詳細描述本發明較佳實施例的製造以及使用。然而，應該理解的是本發明提供了許多可以在具體內文的廣泛變化下實現的可應用的發明概念。所討論的具體實施例僅僅顯示製造和使用本發明的具體方式，並不限制本發明的範圍。本發明各個視圖以及具體實施例中，相似的元件將施予相似的標號。
在下文更詳細的討論中，揭露多個利用轉動固化製程的實施例，其中至少在一部分的固化時間內轉動一工作件。詳而言之，本文所討論的實施例以固化一底填封膠材料說明，其中底填封膠材料包括一具有二氧化矽填充劑的樹脂。藉由轉動工作件，可減少或避免二氧化矽填充劑的沉降。然而，在另一實施例中，可用於其他製程以及/或者材料。
請首先參照第1圖，其中顯示一實施例之一固化腔體100。在下文更詳細的討論中，在一實施例中，當結構固化時固化腔體100開始轉動，如此一來即可避免或減少固化材料受重力而分散。舉例而言，底填封膠材料包括一具有二氧化矽填充劑的樹脂。藉由轉動具有二氧化矽填充劑的結構，避免或減少填充材料的沉降。
固化腔體100包括至少一承載架102(第1圖中示範性的顯示三個承載架102)被耦接以繞一軸線轉動。舉例而言，承載架102擺設在一耦接於轉動機構的框架104內。在第1圖所描述的實施例中，轉動機構包括一桿件106，桿件106藉由一轉動器(例如馬達110)繞一軸線轉動，如箭頭108所繪示般。每一承載架102至少承接一工作件109，其中每一工作件109可為任意結構。舉例而言，工作件109包括焊接於一基板(例如：中介層、晶圓、封裝基材、另一晶片等)的積體電路晶片，且底填封膠材料係擺設於積體電路晶片與基板之間。
固化腔體100包括至少一熱源，例如複數個熱源112，以及複數個用以輔助承載架102周遭空氣循環的風扇114。顯示二個熱源112以及二個風扇114(固化腔體110的頂部以及底部各一個)僅為方便描述。就其本身而言，固化腔體100可包括更多或更少的熱源以及/或者風扇，以達到一預期應用中固化腔體中的期望熱特性。
第1圖更繪示了一控制器116訊號性耦接於馬達110。控制器116用以控制，例如轉速、轉動時間週期、熱源、風扇等。舉例而言，控制器116可控制馬達110以改變其轉速以及轉動時間。以下參考第2、3圖。
第2圖為一實施例中固化製程之流程圖。製程自步驟202開始，其中先準備工作件。舉例而言，在固化腔體100係用以固化底填封膠材料的實施例中，工作件109的準備程序中包括準備一晶圓、鎖固晶圓於基板(例如：中介層、晶圓、封裝基材、另一晶片等)以及擺設底填封膠材料於晶片與基板之間。
之後，在步驟204中，將工作件109設置在固化腔體100中。接著，在步驟206中，在一期望溫度下以一期望時間週期轉動工作件109。在一實施例中，工作件109係設置於以一水平位置擺設於固化腔體中，使得轉動時間週期中，轉動軸線係穿過或平行於擺設底填封膠材於其間的表面。舉例而言，若底填封膠材係擺設於晶片與基板之間，轉動軸線係穿過或平行於設置晶片的基板的表面。在此情況下，相較於工作件109垂直擺設的情形，底填封膠材自晶片與基板之間流出的傾向較小。
在一如第2圖所示之實施例中，工作件109以一固定速度轉動，例如轉速係介於約略小於一分鐘一轉至約略小於一分鐘十轉之間。一般相信，轉速可依據固化溫度調整。舉例而言，固化溫度為120度係相較於固化溫度180度使用一較慢的轉速。一般也相信，轉速可依據固化時間調整。舉例而言，較短的固化時間係相較於較長的固化時間使用一較快的轉速。此外，轉速可依據底填封膠材料的種類作調整。舉例而言，較厚的底填封膠材料係相較於較薄的底填封膠材料可運用較高的轉速，其部分原因在於離心力的緣故。
在另一實施例中，工作件109連續性地轉動，但相較於恆定速度而言，工作件109係以一變動的速率轉動。舉例而言，固化腔體100以低速轉動工作件109並在製程中增加轉速。增加量可恆定增加、週期性增加(亦即步階增加)或上述之組合。相似的，在另一實施例中，固化腔體以一相對高速轉動工作件109，並在製程中減少轉速。減少量可恆定減少、週期性減少(亦即步階減少)或上述之組合。
一般相信藉由在固化製程中轉動工作件109將可使底填封膠材料的組成較均勻。如上所述，底填封膠材料通常為混合物質，例如二氧化矽填充劑以及樹脂。假使未轉動工作件，在製程當中二氧化矽填充劑可能產生沉降。此沉降將導致底填封膠材料的材料性質產生差異，亦即底填封膠材料中擁有較多二氧化矽填充劑的區域與底填封膠材料中擁有較少二氧化矽填充劑的區域會具有不同的性質。舉例而言，底填封膠材料的熱膨脹係數、剛性值以及相變溫度等性質將根據二氧化矽填充劑的沈積量而有所變動。
第3圖為另一實施例中固化製程之流程圖。在此實施例中，步驟202以及204相似於如上述相對於第2圖所討論的製程。步驟306以及308描述第2圖之步驟206之替代製程。
首先請參照步驟306，在擺設工作件109於固化腔體100後，工作件109在一第一位置以第一週期時間進行固化。之後，在步驟308中，部分地轉動工作件109，例如轉動180度。接著程序回到步驟306，其中重複以第二週期時間固化並轉動工作件109的製程以達到一期望固化時間。
在步驟306中用以固化的時間週期可在每一次轉動中維持定值，或在每次轉動間進行改變。舉例而言，在一些實施例中，因為總固化時間的增加，在一固定位置用以固化的時間則增加。在此實施例中，在固化製程的初期工作件109以較短的時程進行旋轉，在固化製程的後期工作件109以較長的時程進行旋轉。在另一實施例中，在固化製程的初期工作件109以較長的時程進行旋轉，在固化製程的後期工作件109以較短的時程進行旋轉。
一般也認為，使二氧化矽填充劑達到較均勻的分佈且達到較一致的材料性質將減少或避免在連結時結構上所產生的缺陷。舉例而言，一般認為在本文中所描述的實施例中，可減少衝擊破裂以及焊接突出的發生，特別是在二氧化矽填充劑缺乏的區域。
應注意的是，一些例如溫度、壓力、環境因素等參數，在固化期間是可變動的。
在一實施例中，提供一種方法。此方法包括擺設一工作件於一腔體，其中腔體是用以旋轉工作件；以及在工作件的製程中轉動工作件。
在另一實施例中，提供一加工設備。此加工設備包括一腔體；一轉動器；以及一工作件轉動承座。工作件轉動承座安裝於腔體內部並耦接於轉動器，其中轉動器用以轉動工作件轉動承座。
在又一實施例中，提供一裝置。此裝置包括一第一基板；一耦接於第一基板之第二基板；以及一位於第一基板以及第二基板之間的底填封膠材料，其中底填封膠材料具有均勻的組成。
雖然詳細描述了本發明及其優點，但應理解，在不背離所附旋例要求限定的本發明的精神和範圍的情況下，可以做出各種變化、替換及改變。此外，本發明的範圍不用於限制在說明書中描述的處理、機器、製造、物質、裝置、方法和步驟的組合的具體實施例。本領域的技術人員根據本發明的公開內容、現有或後來發展的處理、機器、製造、物質、裝置、方法和步驟的組合可容易理解，可以根據本公開執行基本上與本文中所描述的對應實施例相同的功能或者基本實現與本文所描述的對應實施例相同的結果。因此，所附申請專利範圍包括在其範圍內的處理、機器、製造、物質、裝置、方法和步驟的組合。
100．．．固化腔體
102．．．承載架
104．．．框架
106．．．桿件
108．．．箭頭
109．．．工作件
110．．．馬達
112．．．熱源
114．．．風扇
116．．．控制器
202、204、206、306、308．．．步驟
第1圖顯示本發明之一實施例之一固化腔體；
第2圖為本發明之一實施例中固化製程之流程圖；以及
第3圖為本發明之另一實施例之固化製程之流程圖。
100．．．固化腔體
102．．．承載架
104．．．框架
106．．．桿件
108．．．箭頭
109．．．工作件
110．．．馬達
112．．．熱源
114．．．風扇
116．．．控制器

权利要求:
Claims (11)
[1] 一種加工方法，包括：擺設一工作件於一腔體內，其中該腔體用以旋轉該工作件；以及在該工作件的製程中轉動該工作件。
[2] 如申請專利範圍第1項所述之加工方法，其中該腔體為一固化腔體，且該製程包括加熱該工作件。
[3] 如申請專利範圍第2項所述之加工方法，其中該工作件包括一第一基底耦接於一第二基底，且更包括擺設一底填封膠於該第一基底與該第二基底之間，其中該底填封膠包括二氧化矽填充劑。
[4] 如申請專利範圍第1項所述之加工方法，其中轉動該工作件的步驟包括連續性轉動該工作件。
[5] 如申請專利範圍第4項所述之加工方法，更包括在製程中改變轉動該工作件的一轉速。
[6] 如申請專利範圍第1項所述之加工方法，其中該轉動係以週期性的方式進行。
[7] 如申請專利範圍第6項所述之加工方法，其中各轉動間的時間週期係變動的。
[8] 一種加工設備，包括：一腔體；一轉動器；以及一工作件轉動承座，安裝於該腔體之內部並耦接於該轉動器，其中該轉動器用以轉動該工作件轉動承座。
[9] 如申請專利範圍第8項所述之加工設備，其中該工作件轉動承座是用以承接至少一承載座，其中每一承載座是用以承接複數個工作件。
[10] 如申請專利範圍第8項所述之加工設備，其中該轉動器是用於連續性轉動該工作件轉動承座。
[11] 如申請專利範圍第8項所述之加工設備，其中該轉動器是以週期性方式轉動該工作件轉動承座。

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