在三維模塊上形成焊料凸起的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及在三維模塊上形成焊料凸起的方法和系統(tǒng)。焊料被同時從模具轉(zhuǎn)移到多個3D組裝的模塊以在所述模塊上提供焊料凸起。該模具包括含有注入的熔化的焊料或預(yù)先形成的焊料球的空腔。在所述模塊位于所述模具上時，包含彈性壓力襯墊和延伸穿過所述襯墊的真空線路的固定裝置向所述模塊施加壓力。在回流和焊料轉(zhuǎn)移到模塊后，該固定裝置相對于模具移位。使用所述固定裝置將經(jīng)由穿過所述襯墊的真空壓力而附著到所述固定裝置的模塊從所述模具移位。
【專利說明】在三維模塊上形成焊料凸起的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明總體上涉及電學(xué)和電子領(lǐng)域，更具體地，涉及電子模塊上的焊料沉積。
【背景技術(shù)】
[0002]三維(3D) IC集成和封裝技術(shù)使得能夠為半導(dǎo)體產(chǎn)品實現(xiàn)更短的芯片間互連、更小的形狀因子、更高的封裝密度、更低的功耗和更高的性能。在傳統(tǒng)倒裝芯片以及3D IC集成中，焊料凸起互連對于高密度芯片到芯片上互連都是至關(guān)重要的。焊料凸起通常作為最后晶片處理步驟(即，晶片凸起形成(bumping))晶片級處沉積在芯片表面上的接觸襯墊上。在之后是晶片劃片的晶片凸起形成之后，然后將芯片(例如集成電路(IC)芯片)翻轉(zhuǎn)并且定位成使得焊料凸起與襯底、晶片、插入物或另一芯片的外部電路的匹配襯墊對準(zhǔn)。焊料回流完成互連工藝，在互連工藝之后引入底部填充(underfill)材料以填充互連之間的空間，從而完成倒裝芯片組裝。
[0003]對于3D IC,晶片凸起形成和芯片組裝變得越來越復(fù)雜，這是因為3DIC涉及比傳統(tǒng)晶片薄得多的晶片，并且3D晶片在晶片兩側(cè)都有器件和電路。薄晶片的凸起形成和處理給制造帶來了巨大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的晶片凸起形成需要光刻和電鍍，當(dāng)晶片薄時由于翹曲和處理難以應(yīng)用光刻和電鍍。此外，在晶片完成凸起形成工藝之后，焊料凸起的熱預(yù)算限制了任何進(jìn)一步的晶片級處理。因此，期望在3D IC的層疊之后應(yīng)用底部焊料凸起，這簡化了薄晶片的加工、處理和組裝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的原理提供了以促進(jìn)高吞吐量的方式實現(xiàn)焊料向組裝的3D模塊的轉(zhuǎn)移的技術(shù)和系統(tǒng)。
[0005]根據(jù)第一方面，提供了一種方法，該方法包括:提供包括多個空腔的模具；在所述空腔中提供焊料；將多個分立的電子模塊對準(zhǔn)在所述模具上，使得所述電子模塊與所述模具接觸并覆蓋所述空腔；在所述模具的方向上同時向每一個所述電子模塊施加壓力；在所述電子模塊上施加壓力的同時回流所述空腔內(nèi)的焊料；使焊料從所述空腔轉(zhuǎn)移到所述電子裝置并且在其上形成焊料凸起，以及將所述多個電子模塊與所述模具分離。
[0006]本公開的另一方面提供了一種方法，該方法包括如下步驟:提供由處理物(handler)支撐的插入物晶片；在該插入物晶片的上表面上層疊多個芯片；將芯片附著到所述插入物晶片的頂表面；以及對在所述芯片之間的所述插入物晶片進(jìn)行劃片；將所述芯片與所述處理物分離，由此形成多個分立的電子模塊，每個電子模塊都包含所述芯片中的一個或多個以及附著于所述一個或多個芯片的插入物晶片的一部分。該方法進(jìn)一步包括提供包括多個空腔的模具，每個空腔都包含焊料；將多個電子模塊對準(zhǔn)在所述模具上，使得所述模塊的插入物晶片部分覆蓋所述空腔；使用彈性(resilient)接觸襯墊在所述模具的方向上同時在每一個所述電子模塊施加壓力；在所述電子模塊上施加壓力的同時回流所述空腔內(nèi)的焊料；以及使焊料轉(zhuǎn)移到電子模塊的插入物晶片部分并且在其上形成焊料凸起。將所述多個電子模塊同時與所述模具分離。
[0007]另一方法包括提供頂部芯片晶片，該頂部芯片晶片包括附著到并且電連接到該頂部芯片晶片的頂表面的多個插入物晶片部分，對在所述插入物晶片部分之間的所述頂部芯片晶片進(jìn)行劃片，由此形成多個分立的電子模塊，每個電子模塊包括所述頂部芯片晶片的一部分以及插入物晶片部分；提供包括多個空腔的模具，每個空腔都包含焊料；將多個電子模塊對準(zhǔn)在所述模具上，使得所述模塊的插入物晶片部分覆蓋所述空腔；在所述模具的方向上同時在每一個所述電子模塊彈性地施加壓力；該方法還包括在向所述電子模塊上施加壓力的同時回流所述空腔內(nèi)的焊料；使焊料轉(zhuǎn)移到電子模塊的插入物晶片部分并且在其上形成焊料凸起，以及將所述多個電子模塊同時與所述模具分離。
[0008]根據(jù)本發(fā)明另一方面提供了用于在三維模塊上形成焊料凸起的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括具有頂表面并且包含多個空腔的模具，每一個所述空腔都具有開口。提供注入頭用于將熔化的焊料注入到空腔中。還在該系統(tǒng)中提供組件，該組件包括固定裝置、附著到該固定裝置的多個彈性接觸襯墊、以及延伸穿過該固定裝置和彈性接觸襯墊的多條真空線路，所述接觸襯墊包含與所述真空線路連通并且對著所述模具的頂表面定位的真空開口。
[0009]根據(jù)另一實施例提供的系統(tǒng)包括具有頂表面并且包含多個空腔的模具，每一個所述空腔都具有開口并且包含焊料。還提供組件，該組件包括固定裝置、附著到該固定裝置的多個彈性接觸襯墊、以及延伸穿過該固定裝置和彈性接觸襯墊的多條真空線路，所述接觸襯墊包含與所述真空線路連通并且對著所述模具的頂表面定位的真空開口。
[0010]如本申請中所使用的“促進(jìn)”一動作包括執(zhí)行該動作、使該動作更容易、幫助執(zhí)行該動作或者使得該動作被執(zhí)行。因此，通過舉例而并非限制，在一個處理器上執(zhí)行的指令，通過發(fā)送適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)或命令使得在遠(yuǎn)程處理器上執(zhí)行的指令執(zhí)行的動作被執(zhí)行或者輔助該動作被執(zhí)行，可促進(jìn)由在遠(yuǎn)程處理器上執(zhí)行的指令執(zhí)行的動作。為了避免疑問，當(dāng)一個施動者促進(jìn)而不是執(zhí)行另一個施動者執(zhí)行的動作時，該動作仍由某實體或?qū)嶓w的組合執(zhí)行。
[0011]本申請中公開的一個或多個實施例或其元素可以以計算機(jī)程序產(chǎn)品的形式實現(xiàn)，該計算機(jī)程序產(chǎn)品包括有形的計算機(jī)可讀可記錄存儲介質(zhì)，該存儲介質(zhì)具有用于執(zhí)行所指示的方法步驟的計算機(jī)可用程序代碼。此外，一個或多個實施例或其元素可以以包括存儲器和至少一個處理器的系統(tǒng)(設(shè)備)的形式實現(xiàn)，所述處理器耦合到存儲器并且用于執(zhí)行示例性方法步驟。另外，在另一方面，一個或多個實施例或其元素可以以用于執(zhí)行本申請中描述的方法步驟中的一個或多個的裝置的形式實現(xiàn)；所述裝置可包括(i)(一個或多個)硬件模塊，(ii)(一個或多個)軟件模塊，或者(iii)硬件模塊和軟件模塊的組合；以及實現(xiàn)本申請中闡述的特定技術(shù)的(i)_ (iii)中的任何一個或多個，并且軟件模塊存儲在有形的計算機(jī)可讀可記錄存儲介質(zhì)(或多個這種介質(zhì))中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1A-G示意性地示出了用于芯片層疊的晶片級組裝的第一方法。
[0013]圖2A-H示意性地示出了用于芯片層疊的晶片級組裝的第二方法。
[0014]圖3A-M示意性地示出了用于將焊料轉(zhuǎn)移到三維層疊結(jié)構(gòu)上的多個劃片的模塊的第一過程。
[0015]圖4A-H示意性地示出了用于將焊料轉(zhuǎn)移到三維層疊結(jié)構(gòu)上的多個劃片的模塊的第二過程。
[0016]圖5A-C示出了用于形成在圖3A-N以及圖4A_I中所示的示例性過程采用的模具的三個選項。
【具體實施方式】
[0017]參考圖1A-G，示出了執(zhí)行用于將管芯組裝到插入物晶片并且隨后在插入物晶片上形成焊料凸起的第一方法時的步驟。如圖1A所示的玻璃處理物(handler) 10為在該方法中引入的元件提供剛性支撐。如圖1B所示，將插入物晶片12附著(例如通過粘合劑接合)到玻璃處理物10。插入物晶片通常是包含硅的相對薄的結(jié)構(gòu)并且用于連接多個芯片或其它器件。插入物晶片12的兩側(cè)上的接觸襯墊(未示出)以及通孔14使得能夠?qū)崿F(xiàn)這種連接。
[0018]參考圖1C，諸如IC芯片的芯片(管芯)16層疊在插入物晶片上。每個芯片都包括集成電路。在該示例性實施例中，采用微凸起(微C4)18來將芯片連接到插入物晶片。如圖1D所示，芯片和插入物晶片之間的區(qū)域被填充有底部填充材料20，該底部填充材料20例如為環(huán)氧樹脂并且在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟悉的工藝中固化。然后將玻璃處理物10與插入物晶片12分離，得到如圖1E所示的結(jié)構(gòu)。
[0019]由于可能的翹曲和處理問題，如圖1F所示的除去玻璃處理物10之后的插入物晶片上的C4凸起形成22可能是困難的。當(dāng)應(yīng)用于具有通孔的薄晶片時，電鍍所需要的光刻也是困難的。盡管劃片后的疊層上的C4凸起形成不困難，但是從生產(chǎn)的立場上說這是不實際的。在圖1A-1G所示的方法中，在C4凸起形成之后進(jìn)行插入物晶片12的劃片以形成圖1G所示的層疊結(jié)構(gòu)(模塊)。
[0020]在圖2A-H所示的方法中，可以在附著頂部芯片晶片30之后進(jìn)行插入物晶片12上的C4凸起形成，所述頂部芯片晶片30可包括例如中央處理單元(CPU)、存儲器或集成電路(IC)0頂部芯片晶片的附著促進(jìn)該結(jié)構(gòu)的處理。圖2A和2B所示的步驟與圖1A和IB所示的步驟相同。如圖2C所示，在插入物晶片12的頂表面上形成微凸起18。(將理解，如果圖2C所示的結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)，則插入物晶片的“頂”表面將在該結(jié)構(gòu)的“底部”)。對所得到的組件進(jìn)行劃片，如圖2D所示，形成了單個的組件模塊28。選擇具有良好管芯的模塊28并通過隨后的焊料回流將其連接到頂部芯片晶片30，如圖2E所示。除去劃片后的玻璃處理物10，并且施加和固化底部填充材料20，形成了圖2F所示的結(jié)構(gòu)。然后在圖2G中進(jìn)行頂部芯片晶片30上的劃片后的插入物晶片上的C4凸起形成22。在該步驟之后如圖2G和2H所示對頂部芯片晶片30進(jìn)行劃片，形成了單個的電子模塊82。使用該方法電鍍C4凸起是不可行的，這是因為難以在圖2F和圖2G中的芯片之間的間隙之間施加連續(xù)的籽層。由于該結(jié)構(gòu)的表面形貌，電鍍所需的光刻也是挑戰(zhàn)。
[0021]如本申請中所公開的將焊料同時從模板轉(zhuǎn)移到多個劃片后的電子模塊，在三維層疊電子結(jié)構(gòu)上提供了有效的C4凸起形成。特別地，使用包含彈性材料以及提供真空的固定裝置來保持電子模塊，使得即使在層疊的模塊在凸起形成之前被劃片的情況下也能夠以高吞吐量實現(xiàn)C4凸起形成。注模焊料(MS)或者預(yù)先形成的焊料球可以用于填充模板的空腔。玻璃或硅模板上的涂敷了聚合物的層可用于在如下更全面地描述的轉(zhuǎn)移工藝期間促進(jìn)焊料從空腔的釋放。
[0022]參考圖3A-M，示出了三維倒裝芯片組裝方法以及用于執(zhí)行該方法的系統(tǒng)。圖3A示出了與圖1D所示的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由圖1A-C所示的步驟產(chǎn)生。該結(jié)構(gòu)包括玻璃處理物晶片10、插入物晶片12、多個管芯(例如集成電路管芯)16、連接所述管芯和插入物晶片的微凸起18、以及所述管芯與晶片之間的底部填充材料20 (例如環(huán)氧樹脂)。如圖3B和3C所示，對插入物晶片12進(jìn)行劃片，并且將所得到的電子模塊32與玻璃處理物晶片10分離。然后可選地對單個的模塊32進(jìn)行電學(xué)測試，使得僅通過測試過程的模塊用于進(jìn)一步的處理。
[0023]圖3E-3G示出了可用于本申請中公開的倒裝芯片組裝方法的示例性模具的制備。提供如圖3E所示的玻璃或硅襯底40。通過適當(dāng)?shù)姆椒?，例如旋涂、膜層疊或印刷，將聚合物膜42 (例如，干燥多用途光致抗蝕劑、光敏聚酰亞胺(PSPI)、Upilex或Kapton)施加于襯底40。聚合物膜42應(yīng)當(dāng)完全固化并且在后續(xù)處理中采用的焊料的熔點下是穩(wěn)定的。通過任何適當(dāng)?shù)倪^程，例如激光鉆孔或光刻，對該聚合物膜進(jìn)行圖案化，如圖3E所示。這種圖案化形成了多個空腔44。參考圖3F，通過從連接到焊料源(未示出)的注入頭48進(jìn)行注入用熔化的焊料46填充每個空腔?；蛘撸梢匀鐖D3G所示將預(yù)先形成的焊料球50沉積到空腔中。在任何一種情況下，都提供包括填充了焊料的空腔的模具52。
[0024]現(xiàn)在參考圖3H，在注入焊料的模具52上對準(zhǔn)通過了測試的模塊32?？梢栽谧⒛５暮噶享斏鲜褂弥蹌??；蛘?，甲酸可用于回流。包含剛性板狀金屬或玻璃固定裝置62、多個彈性可變形襯墊64 (例如，硅酮海綿、硅酮橡膠、硅酮泡沫)和延伸穿過所述固定裝置和襯墊的真空線路66的組件60，用來向模塊32施加壓力，如圖31所示。在該示例性實施例中，每個模塊32對應(yīng)一個襯墊64。提供可以是機(jī)械的、液壓的或氣動的固定裝置定位機(jī)構(gòu)68，用于將所述固定裝置和所附著的接觸襯墊64同時向著模具52移動和/或者同時遠(yuǎn)離模具52移動，以及用于向模塊施加充分的壓力以實現(xiàn)模塊和襯墊的真空耦合而不損壞模塊。如下文中所述，本申請中公開的壓力機(jī)構(gòu)和其它機(jī)構(gòu)可以由設(shè)備制造商和/或芯片封裝體制造者編程的軟件模塊控制。將理解，可以通過向著固定裝置移動模具而不是像所公開的那樣向著模具移動固定裝置，來施加壓力。彈性可變形襯墊64通過彈性地迫使模塊向著模具52而促進(jìn)模塊32和空腔44中的焊料的接觸，即使模具上的模塊的高度不完全一致也是如此。該襯墊也配置成與模塊形成良好的密封，從而真空線路可以有效地用于將模塊附著到組件60。盡管在每個接觸襯墊64中僅示出了一個真空開口，但是將理解，可以對著模具52的頂表面提供多個開口以促進(jìn)與模塊的真空連接。一旦焊料回流，焊料凸起56就在接觸襯墊施加壓力時粘附到各模塊32的插入物晶片。接觸襯墊64在焊料轉(zhuǎn)移期間取決于模塊32的厚度被各種程度地壓縮，模塊32的厚度可以相同或不同。焊料從模具的轉(zhuǎn)移不需要電鍍。在通過真空線路施加真空時，但是通過固定裝置定位機(jī)構(gòu)68升高組件60，并且焊料再次固化。優(yōu)選地，在將模塊32從模具移開時焊料為液體形式。然而，如果模具空腔44足夠?qū)?，有可能在焊料固化之后從模具移開模塊。隨著組件60由于通過襯墊64中的真空線路施加于其上的吸力而被升起，現(xiàn)在包含焊料凸起的模塊32與模具分開。(可選地，可以降低模具52而組件60保持固定來將模塊與模具分開。)如果使用了助焊劑，則一旦組件和所附著的模塊與模具52分開，就清除助焊劑殘留物，如圖3K所示。真空壓力的中斷引起模塊32與組件60分離，如圖3L所示。模塊32可以組裝在如圖3M所示的積層(laminate)70或其它結(jié)構(gòu)上，并且一旦焊料回流就與積層70或其它結(jié)構(gòu)電連接。盡管在所示的過程中示出了有限數(shù)量的模塊，但是將理解，可以以這種方式同時處理大量層疊的模塊，以產(chǎn)生很多層疊模塊，每個層疊模塊都具有促進(jìn)電連接的焊料凸起，即使層疊模塊在C4凸起形成之前被劃片也是如此。該方法可用于單芯片模塊以及具有多個集成電路(IC)的多芯片模塊。因此，高制造吞吐量可能的。
[0025]圖4A-H示出了三維倒裝芯片組裝方法以及用于促進(jìn)該方法的相關(guān)組件的另一實施例。圖4A示出了與圖2F所示的相同的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)也可以使用圖2A-E所示的步驟制造。參考圖4B，頂部芯片晶片30被劃片以產(chǎn)生單個的層疊電子模塊80，每個模塊80包括:例如含有集成電路副本的頂部芯片晶片的被劃片部分、插入物晶片的被劃片部分、電連接頂部芯片晶片部分和插入物晶片部分的微凸起18、以及頂部芯片晶片部分和插入物晶片部分之間的底部填充材料20。在對頂部芯片晶片進(jìn)行劃片之后，對模塊80進(jìn)行電學(xué)測試，如圖4C所示。通過測試的模塊被選擇用于進(jìn)一步處理。
[0026]參考圖4D，與上文中參考圖3E和3F所描述的一樣，被選擇的模塊80在注入了焊料的模具52上對準(zhǔn)。采用也在上文中討論了的組件60，壓力被施加到模塊上，由此在回流期間促進(jìn)模塊和模具空腔44內(nèi)的焊料之間的良好接觸，如圖4E所示。一旦焊料46熔化，就升起組件60和所附著的模塊80。對插入物晶片比對模具52具有更大親和力的焊料，仍舊粘附到插入物晶片12并且形成如圖4F所示的圓形凸起56。如果有必要，就從模塊80除去助焊劑殘留物。然后通過中斷向固定裝置和襯墊中的真空線路應(yīng)用真空壓力，將模塊與頂部固定裝置分開。如圖4H所示，模塊80可以安裝在積層70上。
[0027]就包含玻璃或硅襯底以及限定用于容納焊料的空腔44的圖案化聚合物膜42的模具52，描述了在上文中討論的示例性過程。圖5A示出了這種類型的模具。圖5B和5C示出了代替上述模具52可用于所述示例性過程的其它示例性模具。參考圖5B，可以通過在玻璃或硅襯底140中形成空腔并且用薄聚合物膜142 (例如干燥多用途光致抗蝕劑或硅酮氧化物(silicone oxide))涂敷該襯底來提供模具152。模具152內(nèi)的空腔144可以用分別針對圖3F和3G描述的來自注入頭的焊料填充或者用預(yù)先形成的焊料球填充。另一種備選方案是在玻璃或硅襯底240中形成空腔244，而不施加聚合物膜層，如圖5C所示的模具252中所示。
[0028]本發(fā)明的一個或多個實施例可以采用幾乎任何種類的焊料。焊料可以選自包括下述的組:Sn、In、Sn-1n、Sn-Pb、Sn-Au、Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Ag-Cu、Sn-Ag-Cu-Zn、Sn-Ag-Cu-B1、Sn-Ag-Cu-Pd、Sn-Ag-Cu-T1、Sn-Ag-Cu-Al> Sn-Ag-Cu-Sb> Sn-Ag-Cu-Ce> Sn-Ag-Cu-Ge>Sn-Ag-Cu-Mn、Sn-Ag-Cu-La 及其組合。
[0029]在一個或多個實施例中，使用注模焊料填充頭執(zhí)行將熔化的焊料直接注入模具的步驟，并且另外的步驟包括在注入期間使(i )填充頭和(ii )襯底之間相對運動，優(yōu)選地平移運動。
[0030]上文中描述的方法可用于封裝集成電路芯片，特別是用于封裝倒裝芯片。芯片設(shè)計可以例如在圖形計算機(jī)編程語言中產(chǎn)生，并且存儲在計算機(jī)存儲介質(zhì)(例如盤、帶、物理硬盤驅(qū)動器、或諸如存儲存取網(wǎng)絡(luò)的虛擬硬盤驅(qū)動器)中。如果設(shè)計者不制造芯片或者用于制造芯片的光刻掩模，則設(shè)計者可以直接或間接將所得到的設(shè)計通過物理裝置(例如，通過提供一份存儲有該設(shè)計的存儲介質(zhì))或電子地(例如通過互聯(lián)網(wǎng))傳送到這種實體。然后，所存儲的設(shè)計可以轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)男问?，例如，圖形設(shè)計系統(tǒng)II(GDSII)，用于制造光刻掩模，光刻掩模通常包含要形成在晶片上的多份所討論的芯片設(shè)計。光刻掩模可用于限定晶片(和/或其上的層)的要蝕刻的或者要以其他方式處理的區(qū)域。
[0031]根據(jù)本申請中描述的過程制造的所得到的集成電路芯片然后可以作為(a)諸如母板的中間產(chǎn)品或(b)最終產(chǎn)品，與其它芯片、分立電路元件和/或其它信號處理裝置集成。所述最終產(chǎn)品可以是包括集成電路芯片的任何產(chǎn)品，從玩具和其它低端或消費電子應(yīng)用到具有顯示器、鍵盤或其它輸入裝置以及中央處理器的高級計算機(jī)產(chǎn)品。本申請中闡述的技術(shù)可用于為3D應(yīng)用互連芯片或芯片層疊上的芯片、互連晶片上的芯片、互連封裝體上的芯片或者胡里奧封裝體上的封裝體。
[0032]給定至此的討論，根據(jù)一個示例性實施例提供了一種方法，該方法包括提供包含多個空腔的模具。示例性模具在圖5A-5C中示出。在例如圖3F、3G和4D中所示的空腔中提供焊料。多個分立的電子模塊在模具上對準(zhǔn)，使得這些電子模塊(例如模塊32、80)與模具接觸并且覆蓋所述空腔，如圖3H和4D所示。在模具的方向上將壓力同時施加到每一個電子模塊上，如圖31和4E所示。優(yōu)選通過使用彈性接觸襯墊64施加壓力以便更好地適應(yīng)模塊高度相對于模具的可能變化。在向電子模塊上施加壓力的同時在空腔44內(nèi)回流焊料。焊料從空腔轉(zhuǎn)移到電子裝置并且在其上形成焊料凸起56。將電子模塊與模具分離，例如如圖31和4F所示。優(yōu)選通過經(jīng)由接觸襯墊64內(nèi)的真空線路提供真空同時接觸襯墊相對于電子模塊形成真空密封，來同時實現(xiàn)這種分離。
[0033]另一方法包括:提供如圖1B所示的由處理物支撐的插入物晶片，以及如圖1C所示在插入物晶片的頂表面上層疊多個芯片。所述芯片如圖1D和3A所示附著于插入物晶片的頂表面。該方法還包括對在芯片之間的插入物晶片12進(jìn)行劃片，例如如圖3B所示。所述芯片如圖3C所示與處理物分開，由此形成多個分立的電子模塊，每個電子模塊都包含所述芯片中的一個或多個以及附著于芯片的插入物晶片的一部分。提供包括多個空腔的模具，每個空腔都包含焊料。在該模具上對準(zhǔn)電子模塊，使得模塊的插入物晶片部分覆蓋空腔，如圖3H所示。使用彈性接觸襯墊在模具的方向上將壓力同時施加到每一個電子模塊上，如圖31所示。在向電子模塊上施加壓力的同時回流空腔內(nèi)的焊料。焊料被轉(zhuǎn)移到電子模塊的插入物晶片部分并且在其上形成焊料凸起56。電子模塊同時與模具分離，例如如圖3所示。
[0034]另一方法包括提供頂部芯片晶片，該頂部芯片晶片包括附著到并且電連接到該頂部芯片晶片的頂表面的多個插入物晶片部分，以及對在所述插入物晶片部分之間的頂部芯片晶片進(jìn)行劃片，由此形成多個分立的電子模塊，每個電子模塊包括所述頂部芯片晶片的一部分以及插入物晶片部分。圖4A和4B示出了這些步驟。提供包括多個空腔的模具，每個空腔都包含焊料。在該模具上對準(zhǔn)電子模塊，使得模塊的插入物晶片部分覆蓋所述空腔，如圖4D所示。在模具的方向上將壓力同時施加到每一個電子模塊上，例如如圖4E所示。在向電子模塊上施加壓力的同時在空腔內(nèi)回流焊料。焊料被轉(zhuǎn)移到電子模塊的插入物晶片部分上并且形成焊料凸起56。具有附著的焊料凸起的電子模塊同時與模具分離，如圖4F所
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[0035]根據(jù)另一示例性實施例提供了用于在三維模塊上形成焊料凸起的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括具有頂表面并且包含多個空腔的模具，每一個空腔都具有開口。圖5A-5C示出了示例性的這種類型的模具。提供注入頭48用于將熔化的焊料注入到空腔中。提供包括固定裝置62、附著到該固定裝置的多個彈性接觸襯墊64、以及延伸穿過該固定裝置和彈性接觸襯墊的多條真空線路66的組件60，其中所述接觸襯墊包含與所述真空線路連通并且對著模具的頂表面定位的真空開口。這種布置例如在圖31、3J、4E和4F中示出。在諸如圖5A所示的一個示例性方面中，模具可包括玻璃或硅襯底、該襯底上的聚合物膜，空腔形成于所述聚合物膜中。該系統(tǒng)的另一示例性實施例包括用于相對于模具升高和降低該組件的機(jī)構(gòu)。該系統(tǒng)中使用的模具包括玻璃或硅襯底，腔形成在襯底中，例如如圖5B和5C所示。該模具還可以包括為空腔加襯里的聚合物膜，如在圖5B的示例性實施例中所示。該系統(tǒng)的任何實施例中使用的固定裝置可包括剛性板，接觸襯墊附著于該剛性板并且以行和列排列。圖31和3F示出了具有板狀結(jié)構(gòu)的示例性固定裝置62，接觸襯墊64安裝到該板狀結(jié)構(gòu)。在該示例性實施例中，每個接觸襯墊設(shè)置成與一個模塊哨合(engage )。
[0036]根據(jù)另一實施例提供的系統(tǒng)包括具有頂表面并且包含多個空腔的模具，每一個空腔都具有開口并且包含焊料。圖5A-5C公開了示例性模具，而圖3H和31示出了包含焊料的這種模具之一。該系統(tǒng)還包括組件60，該組件60包括固定裝置62、附著到該固定裝置的多個彈性接觸襯墊64、以及延伸穿過該固定裝置和彈性接觸襯墊的多條真空線路66，接觸襯墊包含與真空線路連通并且對著模具的頂表面定位的真空開口。該系統(tǒng)允許上面討論的三維倒裝芯片組裝方法。該系統(tǒng)還包括位于模具上的多個電子模塊，每一個模塊都與該模具的頂表面嚙合并且覆蓋多個空腔開口。該系統(tǒng)的另一示例性實施例中的每個電子模塊包括插入物晶片部分，電子模塊的該插入物晶片部分與模具的頂表面嚙合并且覆蓋所述多個空腔開口。該系統(tǒng)的任何實施例中的電子模塊還可以包括與插入物晶片部分電連接的集成電路芯片。該另一示例性系統(tǒng)中采用的模具可包括玻璃或硅襯底、該襯底上的聚合物膜，空腔形成于所述聚合物膜中，如圖5A所示?？蛇x地，該模具可以包括玻璃或硅襯底，其中在該襯底中形成空腔。該模具還可以包括為空腔加襯里的聚合物膜，如圖5B所示。該系統(tǒng)還可以包括用于向空腔中諸如熔化的焊料的注入頭48，如圖3F的示例性實施例中所示。該系統(tǒng)的實施例中使用的固定裝置由剛性板構(gòu)成，接觸襯墊附著到該剛性板。彈性接觸襯墊以行和列排列。
[0037]參考根據(jù)本發(fā)明實施例的方法和設(shè)備(系統(tǒng))的流程圖圖示，在本申請中描述的本發(fā)明的各方面。應(yīng)當(dāng)理解，流程圖圖示的每個方框以及流程圖圖示中方框的組合，都可以由計算機(jī)程序指令實現(xiàn)。這些計算機(jī)程序指令可以提供給通用計算機(jī)、專用計算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器，從而生產(chǎn)出一種機(jī)器，使得這些計算機(jī)程序指令在通過計算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器執(zhí)行時，產(chǎn)生了實現(xiàn)流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規(guī)定的功能/動作的裝置。
[0038]也可以把這些計算機(jī)程序指令存儲在計算機(jī)可讀介質(zhì)中，這些指令使得計算機(jī)、其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置、或其他設(shè)備以特定方式工作，從而，存儲在計算機(jī)可讀介質(zhì)中的指令就產(chǎn)生出包括實現(xiàn)流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規(guī)定的功能/動作的指令的制造品。
[0039]所述計算機(jī)程序指令也可以加載到計算機(jī)、其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備或者其它裝置上，使得在計算機(jī)、其它可編程設(shè)備或其它裝置上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機(jī)實現(xiàn)的處理，從而在計算機(jī)或其它可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖和/或框圖的一個或多個框中規(guī)定的功能/動作的處理。
[0040]應(yīng)當(dāng)注意，本申請中所描述的任何方法都可以包括另一步驟:提供包含獨立的軟件模塊的系統(tǒng)，該軟件模塊包含在計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上；所述模塊可包括例如初始化模塊、循環(huán)通過測試點和參數(shù)的模塊、產(chǎn)生輸出文件的輸出模塊、減少數(shù)據(jù)和搜索異常的后處理模塊等等。于是，諸如參考圖1A-G、圖2A-H、圖3A-M和圖4A-H所描述的那些的方法步驟可以使用如上所述的獨立的軟件模塊和/或該系統(tǒng)的子模塊執(zhí)行，在一個或多個硬件處理器上執(zhí)行。此外，計算機(jī)程序產(chǎn)品可包括計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，該計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)具有適于被實現(xiàn)以執(zhí)行本申請中描述的一個或多個方法步驟的代碼，包括使用所述獨立的軟件模塊提供所述系統(tǒng)。
[0041]將認(rèn)識到并且應(yīng)當(dāng)理解，上文中描述的本發(fā)明的示例性實施例可以以多種不同的方式實現(xiàn)。選擇和描述這些實施例是為了最好地解釋本發(fā)明的原理和實踐應(yīng)用，并使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)τ谶m于所想到的特定用途的具有各種修改的各種實施例理解本發(fā)明。給定本申請中所提供的本發(fā)明的教導(dǎo)，相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能夠想到本發(fā)明的其它實現(xiàn)方式。
[0042]盡管已經(jīng)在本文中參考附圖描述了本發(fā)明的說明性實施例，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不限于那些具體的實施例，并且在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下可以做出各種其它變化或修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在三維模塊上形成焊料凸起的方法，包括: 提供包括多個空腔的模具； 在所述空腔中提供焊料； 將多個分立的電子模塊對準(zhǔn)在所述模具上，使得所述電子模塊與所述模具接觸并覆蓋所述空腔； 在所述模具的方向上同時在每一個所述電子模塊上施加壓力； 在所述電子模塊上施加壓力的同時回流所述空腔內(nèi)的所述焊料； 使所述焊料從所述空腔轉(zhuǎn)移到所述電子模塊并且在其上形成焊料凸起；以及 將所述多個電子模塊與所述模具分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述多個電子模塊與所述模具分離的步驟進(jìn)一步包括:通過包括彈性接觸襯墊的組件在所述電子模塊上同時施加真空壓力，由此將所述電子模塊附著到所述彈性接觸襯墊，以及彼此遠(yuǎn)離地移動所述組件和所述模具。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電子模塊具有不同的厚度，并且進(jìn)一步其中在每一個所述電子模塊上同時施加壓力的步驟包括:以取決于各電子模塊的厚度的變化的量壓縮安裝到板狀固定裝置的多個彈性接觸襯墊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中每一個所述電子模塊包括電連接到插入物晶片部分的芯片，并且進(jìn)一步其中所述焊料被轉(zhuǎn)移到每一個所述電子模塊的所述插入物晶片部分以形成所述焊料凸起。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中通過使彈性接觸襯墊單獨地受迫抵住所述電子模塊中的單獨的一個，執(zhí)行在每一個所述電子模塊上同時施加壓力的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中每一個插入物晶片部分都包括多個過孔并且每個芯片都包括集成電路，所述芯片通過焊料連接電連接到所述插入物晶片部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過使一個或多個彈性襯墊受迫抵住所述電子模塊，執(zhí)行在每一個所述電子模塊上同時施加壓力的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中將所述多個電子模塊與所述模具分離的步驟進(jìn)一步包括:通過包括附著到其的所述一個或多個彈性接觸襯墊的組件在所述電子模塊上同時施加真空壓力，由此將所述電子模塊附著到所述一個或多個彈性接觸襯墊，以及彼此遠(yuǎn)離地移動具有附著的電子模塊的所述接觸襯墊和所述模具。
9.一種用于在三維模塊上形成焊料凸起的方法，包括: 提供由處理物支撐的插入物晶片； 在所述插入物晶片的頂表面上層疊多個芯片； 將所述芯片附著到所述插入物晶片的所述頂表面； 對所述芯片之間的所述插入物晶片進(jìn)行劃片； 將所述芯片與所述處理物分開，由此形成多個分立的電子模塊，每個電子模塊都包含所述芯片中的一個或多個以及附著到所述一個或多個芯片的所述插入物晶片的一部分。提供包括多個空腔的模具，每個所述空腔都包含焊料； 將多個所述電子模塊對準(zhǔn)在所述模具上，使得所述模塊的所述插入物晶片部分覆蓋所述空腔； 使用彈性接觸襯墊在所述模具的方向上同時在每一個所述電子模塊上施加壓力；在所述電子模塊上施加壓力的同時回流所述空腔內(nèi)的所述焊料； 使所述焊料轉(zhuǎn)移到所述電子模塊的所述插入物晶片部分并且在其上形成焊料凸起；以及 將所述多個電子模塊同時與所述模具分離。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中每一個所述芯片都包括與所述插入物晶片部分之一電連接的集成電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中同時將所述多個電子模塊與所述模具分離的步驟進(jìn)一步包括:通過組件在所述電子模塊上同時施加真空壓力，由此將所述模塊附著到所述組件，以及彼此遠(yuǎn)離地移動具有附著的電子模塊的所述組件和所述模具。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述組件包括多個彈性接觸襯墊，該方法還包括在所述彈性接觸襯墊和所述電子模塊之間形成真空密封，其中通過所述彈性接觸襯墊在所述模塊上施加真空壓力以將所述電子模塊附著到所述接觸襯墊。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括使用所述焊料凸起將所述電子模塊連接到積層。
14.一種用于在三維模塊上形成焊料凸起的方法，包括: 提供頂部芯片晶片，所述頂部芯片晶片包括附著到并且電連接到所述頂部芯片晶片的頂表面的多個插入物晶片部分；` 對所述插入物晶片部分之間的所述頂部芯片晶片進(jìn)行劃片，由此形成多個分立的電子模塊，每個電子模塊包括所述頂部芯片晶片的一部分以及插入物晶片部分； 提供包括多個空腔的模具，每個空腔都包含焊料； 將多個所述電子模塊對準(zhǔn)在所述模具上，使得所述模塊的所述插入物晶片部分覆蓋所述空腔； 在所述模具的方向上同時在每一個所述電子模塊上施加壓力； 在所述電子模塊上施加壓力的同時回流所述空腔內(nèi)的所述焊料； 使所述焊料轉(zhuǎn)移到所述電子模塊的所述插入物晶片部分并且在其上形成焊料凸起；以及 將所述多個電子模塊同時與所述模具分離。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括具有多個彈性接觸襯墊的組件，并且其中將所述多個電子模塊與所述模具分離的步驟還包括:在所述彈性接觸襯墊和所述電子模塊之間形成真空密封，其中通過所述彈性接觸襯墊在所述模塊上施加真空壓力以將所述電子模塊附著到所述組件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中在所述模具的所述方向上同時在每一個所述電子模塊上施加壓力的步驟包括:迫使所述彈性接觸襯墊抵住所述電子模塊。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括使用焊料凸起將所述電子模塊連接到積層。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括如下步驟:將插入物晶片附著到玻璃處理物；在所述插入物晶片上提供焊料凸起；對所述玻璃處理物和附著的插入物晶片進(jìn)行劃片以形成多個組件模塊，每個組件模塊包括所述玻璃處理物的一部分以及所述插入物晶片部分之一；將所述組件模塊安裝到所述頂部芯片晶片；以及將所述玻璃處理物部分與所述插入物晶片部分分離。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中將所述多個電子模塊同時與所述模塊分離的步驟包括:在通過所述彈性接觸襯墊在所述電子模塊上施加真空壓力的同時相對于所述模具移動所述組件。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中在所述模具的所述方向上同時在每一個所述電子模塊上施加壓力的步驟，通過移動多個彈性接觸襯墊以便同時單獨地與所述電子模塊嚙合來實現(xiàn)。
21.一種用于在三維模塊上 形成焊料凸起以執(zhí)行權(quán)利要求1-20中任一項的方法步驟的系統(tǒng)。
【文檔編號】H01L21/60GK103489801SQ201310226999
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年6月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月12日
【發(fā)明者】黨兵, 羅載雄 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司