專利名稱：用于覆晶接合的熱壓頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種芯片接合,詳言之,關(guān)于熱壓接合。
背景技術(shù)：
熱壓頭用以載送一芯片至一基板上方的位置，接著熱壓該芯片以接合至該基板。已知熱壓頭僅具有一真空孔。為了提供有效的吸取，該真空孔的尺寸相當(dāng)大，例如2. 5毫米。然而，該熱壓頭會(huì)在該真空孔的位置附近造成大量的變形，尤其該芯片很薄時(shí)。因此，導(dǎo)致該芯片及該基板間的連結(jié)效果不良。

發(fā)明內(nèi)容
本揭露的一方面關(guān)于一種熱壓頭。在一實(shí)施例中，該熱壓頭包括一主體部；及一接觸部，該接觸部包含一接觸面及一內(nèi)部，其中該接觸面包含數(shù)個(gè)接觸面開口，該些接觸面開·口延伸至該內(nèi)部。該接觸部位于該主體部上,該些接觸面開口經(jīng)由該內(nèi)部及該主體部的開口連通至真空源。在本實(shí)施例中，該熱壓頭由剛性且可導(dǎo)熱的材質(zhì)(例如不銹鋼)所制成。為了減少該芯片上的應(yīng)力，該些接觸面開口相當(dāng)小，較佳地，小于O. 2毫米，且在該接觸面的表面上大致上等距地間隔。該些接觸面開口所占的面積小于該接觸面的表面積的10%。在一實(shí)施例中，該接觸部更包含一凹陷部，其用以在熱接合過程中，防止過多施加在基板上的底膠堆積在熱壓頭上。該凹陷部可具有一高度及一寬度，該高度等于或大于I毫米，且該寬度等于或大于O. 5毫米。本揭露的另一方面關(guān)于一種使用熱壓頭的覆晶接合方法。該覆晶接合的方法包括吸取一芯片的一第一表面，其中該芯片的該第一表面具有數(shù)個(gè)吸取區(qū)域，且該些吸取區(qū)域彼此間隔；及熱壓該芯片至一基板上。該吸取方式由真空吸力所達(dá)成。所有該些吸取區(qū)域的面積小于該芯片的該第一表面的面積的10%。


圖I至圖5顯示本發(fā)明熱壓頭及利用該熱壓頭的覆晶接合工藝的一實(shí)施例的示意圖；圖6至圖10顯示本發(fā)明熱壓頭及利用該熱壓頭的覆晶接合工藝的另一實(shí)施例的示意圖；圖11顯示根據(jù)本發(fā)明熱壓頭的另一實(shí)施例的剖視示意圖；圖IlA顯示根據(jù)本發(fā)明熱壓頭的另一實(shí)施例的仰視示意圖；圖12顯示根據(jù)本發(fā)明熱壓頭的另一實(shí)施例的剖視示意圖；圖12A顯示根據(jù)本發(fā)明熱壓頭的另一實(shí)施例的仰視示意圖；圖13顯示根據(jù)本發(fā)明熱壓頭的另一實(shí)施例的剖視示意圖；圖13A顯示根據(jù)本發(fā)明熱壓頭的另一實(shí)施例的仰視示意圖；圖14顯示根據(jù)本發(fā)明熱壓頭的另一實(shí)施例的剖視示意圖14A顯示根據(jù)本發(fā)明熱壓頭的另一實(shí)施例的仰視示意圖；圖15顯示根據(jù)本發(fā)明熱壓頭的另一實(shí)施例的剖視示意圖；圖15A顯示根據(jù)本發(fā)明熱壓頭的另一實(shí)施例的仰視示意圖；圖16顯示根據(jù)本發(fā)明熱壓頭的另一實(shí)施例的剖視示意圖；圖16A顯示根據(jù)本發(fā)明熱壓頭的另一實(shí)施例的仰視示意圖；圖17顯示根據(jù)本發(fā)明熱壓頭的另一實(shí)施例的剖視示意圖；及圖17A顯示根據(jù)本發(fā)明熱壓頭的另一實(shí)施例的仰視示意圖。
具體實(shí)施方式
參考圖I，顯示一熱壓頭I。該熱壓頭I包括一主體部11及一接觸部12。在本實(shí)施例中，該接觸部12位于該主體部11上，且該主體部11及該接觸部12 —體成型。在本實(shí)施例中，該熱壓頭I由剛性且可導(dǎo)熱的材質(zhì)(例如不銹鋼)所制成。該接觸部12包含一接觸面121及數(shù)個(gè)接觸面開口 122，該些接觸面開口 122形成于該接觸面121內(nèi)。該接觸部12的該接觸面121用以接觸一芯片。該些接觸面開口 122彼此間隔。較佳地，該些接觸面開口 122間的節(jié)距(Pitch)大致相等，且該些接觸面開口 122在該接觸面121上大致上均勻分布。該些接觸面開口 122的寬度相當(dāng)小。在本實(shí)施例中，為了提供均勻真空吸力在該芯片上，以及考慮機(jī)械鉆孔能力，該些接觸面開口 122間的節(jié)距(Pitch)在約I毫米至O. 5毫米的范圍中，且該些接觸面開口 122的寬度小于約O. 2毫米。在本實(shí)施例中，該些接觸面開口 122在該接觸面121所占的面積小于該接觸面121的表面積的10%。參考圖2，顯示圖I的剖視圖。如圖所示，該主體部11具有一主體部開口 111。在本實(shí)施例中，該接觸部12更具有一內(nèi)部124。該些接觸面開口 122延伸至該內(nèi)部124，且連通至該主體部開口 111。該主體部開口 111連通至一真空源(圖中未示)，因此，該熱壓頭I可用以經(jīng)由該些接觸面開口 122而利用真空吸力以進(jìn)行芯片吸取工藝。參考圖3，顯示芯片吸取工藝的剖視圖。如圖所示，當(dāng)該真空源開啟時(shí)，一芯片2被該熱壓頭I所吸取。該芯片2具有一第一芯片表面21、一第二芯片表面22及數(shù)個(gè)凸塊23，該些凸塊23位于該第二芯片表面22。該第一芯片表面21與該熱壓頭I的該接觸面121接觸，且該芯片2的該第一芯片表面21被來自該些接觸面開口 122的真空吸力所吸住。因此，該芯片2的該第一芯片表面21具有數(shù)個(gè)吸取區(qū)域24，其對(duì)應(yīng)該些接觸面開口 122，且該些吸取區(qū)域24彼此間隔。在本實(shí)施例中，該熱壓頭I的該接觸面121的面積小于該第一芯片表面21的面積，且該接觸部12每一邊緣和該芯片2上與其相近的邊緣間具有一距離屯。較佳地，所有該些吸取區(qū)域24的面積小于該芯片2的該第一芯片表面21的面積的10%，且該些吸取區(qū)域24間的節(jié)距(Pitch)大致相等。參考圖4,提供一基板3。該基板3具有一基板表面31。較佳地,施加一預(yù)施加底膠(Pre-applied Underfill)4于該基板3的該基板表面31。該預(yù)施加底膠(Pre-appliedUnderfill)4 為非導(dǎo)電膠(Non-conductive Paste, NCP)或非導(dǎo)電膜(Non-conductiveFilm, NCF)。接著，該芯片2被置放于該基板表面31上，且被該熱壓頭I熱壓至該基板3，因此該些凸塊23電性連接至該基板3的焊墊(圖中未示)，且位于該預(yù)施加底膠(Pre-applied Underf ill) 4中。因此,該芯片2接合至該基板3,且經(jīng)由該些凸塊23電性連接至該基板3。較佳地，為了防止過多的膠4接觸且污染該熱壓頭1，該距離Cl1必須大于或等于約O. 5毫米,且該熱壓頭I的表面上涂覆一不沾黏涂層(Non-stick Coating),例如鐵氟龍。參考圖5，當(dāng)該真空源關(guān)閉時(shí)，該真空吸力會(huì)被解除。接著，該熱壓頭I離開該芯片2，以完成該覆晶接合工藝。由于該些接觸面開口 122的寬度相當(dāng)小，真空吸力在該些吸取區(qū)域24所導(dǎo)致的芯片變形相當(dāng)輕微。因此，該芯片2的接觸面(即該第一芯片表面21)會(huì)是平坦的，且該些凸塊23不會(huì)變形或拉長。因此，可確保該芯片2與該基板3間的連接。參考圖6至圖10，顯示熱壓頭Ia及利用該熱壓頭Ia的覆晶接合工藝。本實(shí)施例的熱壓頭及覆晶接合工藝與上述工藝相似，其中相同的元件賦予相同的編號(hào)。本實(shí)施例的熱壓頭Ia與上述的熱壓頭I的不同處在于，該熱壓頭Ia的結(jié)構(gòu)，其更包括一凹陷部13。參考圖6，提供該熱壓頭la。該凹陷部13位于該接觸部12。較佳地，該主體部11及該接觸部12 —體成型。在本實(shí)施例中，該熱壓頭Ia由剛性且可導(dǎo)熱的材質(zhì)(例如不銹鋼)所制成。該接觸部12包含一接觸面121及數(shù)個(gè)接觸面開口 122，該些接觸面開口 122
形成于該接觸面121內(nèi)。該接觸面121用以接觸一芯片。該些接觸面開口 122彼此間隔。較佳地，該些接觸面開口 122間的節(jié)距(Pitch)大致相等，且該些接觸面開口 122在該接觸面121上大致上均勻分布。在本實(shí)施例中，為了提供均勻真空吸力在該芯片上，以及考慮機(jī)械鉆孔能力，該些接觸面開口 122間的節(jié)距(Pitch)在約I毫米至0.5毫米的范圍中，且該些接觸面開口 122的尺寸小于約O. 2毫米。該些接觸面開口 122在該接觸面121所占的面積小于該接觸面121的表面積的10%。參考圖7，顯示圖6的剖視圖。該凹陷部13具有一高度h。該些接觸面開口 122延伸至該內(nèi)部124，且連通至該主體部開口 111。該主體部開口 111連通至一真空源(圖中未示)，因此，該熱壓頭Ia可用以經(jīng)由該些接觸面開口 122而利用真空吸力以進(jìn)行芯片吸取工藝。參考圖8，顯示芯片吸取工藝的剖視圖。如圖所示，當(dāng)該真空源開啟時(shí)，該芯片2被該熱壓頭Ia所吸取。該第一芯片表面21與該熱壓頭Ia的該接觸面121接觸，且該芯片2的該第一芯片表面21被來自該些接觸面開口 122的真空吸力所吸住。因此，該芯片2的該第一芯片表面21具有數(shù)個(gè)吸取區(qū)域24，其對(duì)應(yīng)該些接觸面開口 122。在本實(shí)施例中，該接觸面121的面積小于該芯片2的面積，因此該凹陷部13的邊緣和該芯片2的邊緣間具有一距離d2(該距離d2即為該凹陷部13的寬度)。參考圖9，該芯片2被該熱壓頭Ia熱壓至該基板3，因此該些凸塊23位于該預(yù)施加底膠(Pre-applied Underfill) 4中。因此,該芯片2接合至該基板3,且經(jīng)由該些凸塊23電性連接至該基板3。在壓合過程中，如果沒有準(zhǔn)確地控制該預(yù)施加底膠(Pre-appliedUnderfi 11) 4的量,過多的預(yù)施加底膠(Pre-applied Underf ill) 4會(huì)到達(dá)該芯片2的接觸面(即該第一芯片表面21)。然而，在本實(shí)施例中，該高度h的空間可以容納過多的底膠4，以避免過多的底膠4接觸且污染該熱壓頭la。較佳地，該接觸部12的邊緣和該芯片2的邊緣間所形成的距離d2必須大于或等于約O. 5毫米，該凹陷部13的高度h必須大于或等于約I毫米，且該熱壓頭Ia的表面上涂覆一不沾黏涂層(Non-stick Coating),例如鐵氟龍。參考圖10，當(dāng)該真空源關(guān)閉時(shí)，該真空吸力會(huì)被解除。接著，該熱壓頭Ia離開該芯片2，以完成該覆晶接合工藝。參考圖11及圖11A，分別顯示根據(jù)本發(fā)明熱壓頭的另一實(shí)施例的剖視及仰視示意圖，其中該圖IlA的仰視圖僅顯示該接觸面。本實(shí)施例的熱壓頭Ib與圖I至圖3所示的熱壓頭I相似，其中相同的元件賦予相同的編號(hào)。本實(shí)施例的熱壓頭Ib與上述的熱壓頭I的不同處在于，該熱壓頭Ib的該些接觸面開口 122包含數(shù)個(gè)內(nèi)接觸面開口 122a及數(shù)個(gè)外圍接觸面開口 122b，其中該些外圍接觸面開口 122b的寬度小于該些內(nèi)接觸面開口 122a的寬度，且該些外圍接觸面開口 122b環(huán)繞該些內(nèi)接觸面開口 122a。在本實(shí)施例中，該些內(nèi)接觸面開口 122a及該些外圍接觸面開口 122b皆延伸至該內(nèi)部124，且連通至該主體部開口 111。由于該些外圍接觸面開口 122b的寬度較小，因此其真空吸力較小，而較不易吸到該預(yù)施加底膠(Pre-applied Underfill)4 ;或者如果吸到該預(yù)施加底膠(Pre-applied Underfill)4時(shí)，亦較容易將其移除。參考圖12及圖12A，分別顯示根據(jù)本發(fā)明熱壓頭的另一實(shí)施例的剖視及仰視示意圖，其中該圖12A的仰視圖僅顯示該接觸面。本實(shí)施例的熱壓頭Ic與圖I至圖3所示的熱壓頭I相似，其中相同的元件賦予相同的編號(hào)。本實(shí)施例的熱壓頭Ic與上述的熱壓頭I的不同處在于，該熱壓頭Ic的該接觸面121更包含一外圍溝槽126，其圍繞該些接觸面開口122。在本實(shí)施例中，該些接觸面開口 122陣列排列，且該外圍溝槽126為盲孔，其未延伸至 該內(nèi)部124。因此，如果該預(yù)施加底膠(Pre-applied Underf ill) 4進(jìn)入該外圍溝槽126，容易將其移除。參考圖13及圖13A，分別顯示根據(jù)本發(fā)明熱壓頭的另一實(shí)施例的剖視及仰視示意圖，其中該圖13A的仰視圖僅顯示該接觸面。本實(shí)施例的熱壓頭Id與圖12及圖12A所示的熱壓頭Ic相似，其中相同的元件賦予相同的編號(hào)。本實(shí)施例的熱壓頭Id與上述的熱壓頭Ic的不同處在于，該熱壓頭Id的該些接觸面開口 122排列成一井字形。亦即，該接觸面121的四個(gè)角落及中央皆有一個(gè)未設(shè)置接觸面開口的大區(qū)域。因此，如果該接觸面121沾到該預(yù)施加底膠(Pre-applied Underfill) 4,該預(yù)施加底膠(Pre-applied Underfill) 4可以容易地由該些未設(shè)置接觸面開口的大區(qū)域而被擠開，其移動(dòng)路徑128如圖13A所示。參考圖14及圖14A，分別顯示根據(jù)本發(fā)明熱壓頭的另一實(shí)施例的剖視及仰視示意圖，其中該圖14A的仰視圖僅顯示該接觸面。本實(shí)施例的熱壓頭Ie與圖13及圖13A所示的熱壓頭Id相似，其中相同的元件賦予相同的編號(hào)。本實(shí)施例的熱壓頭Ie與上述的熱壓頭Id的不同處在于，該熱壓頭Ie的該些接觸面開口 122的排列圖案與該熱壓頭Id該些接觸面開口 122的排列圖案相差45度。參考圖15及圖15A，分別顯示根據(jù)本發(fā)明熱壓頭的另一實(shí)施例的剖視及仰視示意圖，其中該圖15A的仰視圖僅顯示該接觸面。本實(shí)施例的熱壓頭If與圖12及圖12A所示的熱壓頭Ic相似，其中相同的元件賦予相同的編號(hào)。本實(shí)施例的熱壓頭If與上述的熱壓頭Ic的不同處在于，該熱壓頭If的該接觸面121更包含一附加材料5，其位于該外圍溝槽126中，且該附加材料5為一低表面能的材料,例如鈦、鈦合金或鐵氟龍。在本實(shí)施例中，該附加材料5填滿該外圍溝槽126。由于該附加材料5與該預(yù)施加底膠(Pre-appliedUnderfi 11) 4的黏著力很小，因此，如果該接觸面121沾到該預(yù)施加底膠(Pre-appliedUnderfill) 4,該預(yù)施加底膠(Pre-applied Underfill) 4可以容易地被移除。參考圖16及圖16A，分別顯示根據(jù)本發(fā)明熱壓頭的另一實(shí)施例的剖視及仰視示意圖，其中該圖16A的仰視圖僅顯示該接觸面。本實(shí)施例的熱壓頭Ig與圖15及圖15A所示的熱壓頭If相似，其中相同的元件賦予相同的編號(hào)。本實(shí)施例的熱壓頭Ig與上述的熱壓頭If的不同處在于，該熱壓頭Ig的該附加材料5不填滿該外圍溝槽126。參考圖17及圖17A，分別顯示根據(jù)本發(fā)明熱壓頭的另一實(shí)施例的剖視及仰視示意圖，其中該圖17A的仰視圖僅顯示該接觸面。本實(shí)施例的熱壓頭Ih與圖I至圖3所示的熱壓頭I相似，其中相同的元件賦予相同的編號(hào)。本實(shí)施例的熱壓頭Ih與上述的熱壓頭I的不同處在于，該熱壓頭Ih的的該接觸面121更包含一附加材料5，且該附加材料5涂覆于該接觸面121整個(gè)表面上。 惟上述實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用以限制本發(fā)明。因此，習(xí)于此技術(shù)的人士對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修改及變化仍不脫本發(fā)明的精神。本發(fā)明的權(quán)利范圍應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
權(quán)利要求
1.一種熱壓頭，包括 一主體部；及 一接觸部，該接觸部包含一接觸面及一內(nèi)部，其中該接觸面包含數(shù)個(gè)接觸面開口，所述接觸面開口延伸至該內(nèi)部。
2.如權(quán)利要求I的熱壓頭,其中該主體部經(jīng)由該主體部的一開口連通至一真空源。
3.如權(quán)利要求2的熱壓頭，其中該內(nèi)部連通至該真空源。
4.如權(quán)利要求I的熱壓頭,其中該接觸部位于該主體部上。
5.如權(quán)利要求I的熱壓頭,其中該主體部及該接觸部一體成型。
6.如權(quán)利要求I的熱壓頭，其中該接觸部的該接觸面用以載送一芯片。
7.如權(quán)利要求I的熱壓頭，其中該熱壓頭用于芯片接合。
8.如權(quán)利要求I的熱壓頭，其中所述接觸面開口所占的面積小于該接觸面的表面積的10%。
9.如權(quán)利要求I的熱壓頭，其中所述接觸面開口彼此間隔。
10.如權(quán)利要求I的熱壓頭，其中所述接觸面開口的寬度小于O.2毫米。
11.如權(quán)利要求I的熱壓頭，其中所述接觸面開口間的節(jié)距在I毫米至O.5毫米的范圍中。
12.如權(quán)利要求11的熱壓頭，其中所述接觸面開口間的節(jié)距大致相等。
13.如權(quán)利要求I的熱壓頭，其中該接觸部包含一凹陷部。
14.如權(quán)利要求13的熱壓頭，其中該凹陷部具有一高度及一寬度，該高度等于或大于I毫米，且該寬度等于或大于O. 5毫米。
15.如權(quán)利要求I的熱壓頭，其中該熱壓頭的至少一表面涂覆一不沾黏涂層。
16.如權(quán)利要求I的熱壓頭，其中所述接觸面開口包含數(shù)個(gè)內(nèi)接觸面開口及數(shù)個(gè)外圍接觸面開口，其中所述外圍接觸面開口的寬度小于所述內(nèi)接觸面開口的寬度，且所述外圍接觸面開口環(huán)繞所述內(nèi)接觸面開口。
17.如權(quán)利要求I的熱壓頭，其中該接觸面更包含一外圍溝槽，其圍繞所述接觸面開□。
18.如權(quán)利要求17的熱壓頭，其中所述接觸面開口陣列排列。
19.如權(quán)利要求17的熱壓頭，其中所述接觸面開口排列成一井字形。
20.如權(quán)利要求17的熱壓頭，其中該接觸面更包含一附加材料，其位于該外圍溝槽中，且該附加材料為一低表面能的材料。
21.如權(quán)利要求20的熱壓頭，其中該附加材料填滿該外圍溝槽。
22.如權(quán)利要求20的熱壓頭，其中該附加材料不填滿該外圍溝槽。
23.如權(quán)利要求20的熱壓頭，其中該附加材料涂覆于該接觸面上。
24.—種熱壓頭,包括 一主體部，具有一開口，該開口用以連接至一真空源 '及 一接觸部，位于該主體部上，該接觸部包含一接觸面及一內(nèi)部，其中該接觸面包含數(shù)個(gè)接觸面開口，所述接觸面開口延伸至該內(nèi)部，所述接觸面開口經(jīng)由該內(nèi)部及該主體部的該開口連通至該真空源。
25.如權(quán)利要求24的熱壓頭，其中所述接觸面開口的寬度小于O.2毫米。
26.一種覆晶接合的方法，包括 吸取一芯片的一第一表面，其中該芯片的該第一表面具有數(shù)個(gè)吸取區(qū)域，且所述吸取區(qū)域彼此間隔；及 熱壓該芯片至一基板上。
27.如權(quán)利要求26的方法，其中該芯片的該第一表面被真空吸力所吸取。
28.如權(quán)利要求26的方法，其中所有所述吸取區(qū)域的面積小于該芯片的該第一表面的面積的10%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種覆晶接合的方法及熱壓頭。熱壓頭包括一主體部及一接觸部。主體部具有一主體部開口。接觸部包含一接觸面及數(shù)個(gè)開口，開口連通至主體部開口。當(dāng)接觸部的接觸面用以吸取一芯片，芯片的接觸面具有數(shù)個(gè)吸取區(qū)域，其對(duì)應(yīng)接觸面開口。芯片接合至一基板后，吸取區(qū)域的突起相當(dāng)輕微。因此，可確保該芯片與該基板間的連接。
文檔編號(hào)H01L21/603GK102881622SQ201210385738
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者張惠珊, 洪嘉臨, 黃崇杰 申請(qǐng)人:日月光半導(dǎo)體制造股份有限公司