芯片烘烤固化方法及芯片装片方法与流程

1.本发明涉及半导体封测技术领域，尤其涉及一种芯片烘烤固化方法及芯片装片方法。


背景技术：

2.半导体封测主要包括以下工序：减薄、划片、装片、键合、塑封和切筋成型等。其中，装片工序包括点胶、贴芯片及烘烤固化步骤。
3.烘烤固化用于除去胶水中的稀释剂等成分，烘烤固化的效果直接影响产品焊线质量、产品分层及产品使用寿命等。
4.现有技术中，烘烤固化多在烘箱中进行，进行烘烤固化时，只考虑到了胶水固化，而未考虑挥发物对产品质量的影响。胶水经烘烤后产生的挥发物无法从烘箱中排出，留存于烘箱内的挥发物容易沉积附着于芯片产品表面，对芯片产品造成污染，影响芯片产品的品质。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种芯片烘烤固化方法及芯片装片方法，通过优化芯片烘烤固化流程，可提高芯片烘烤固化效果及芯片产品质量。
6.为解决上述问题，第一方面，本发明提供了一种芯片烘烤固化方法，利用具有充氮阀及排风机的烘箱来烘烤芯片并固化芯片上的胶水，所述芯片烘烤固化方法包括：
7.在加热挥发段，加热所述烘箱，使所述烘箱内温度升至第一温度，并使所述烘箱在第一时长内保持所述第一温度，其中，在所述加热挥发段，开启所述排风机及所述充氮阀；
8.在加热固化段，关闭所述排风机，加热所述烘箱，使所述烘箱内温度升至第二温度，并使所述烘箱在第二时长内保持所述第二温度，其中，第二温度为预设的胶水固化温度，第二时长为所述胶水在所述第二温度下固化所需的时间；
9.在冷却降温段，冷却所述烘箱。
10.在一实施例中，所述第一温度的范围为95℃
‑
105℃。
11.在一实施例中，加热所述烘箱使所述烘箱温度升至第一温度所需的时间为10min
‑
15min。
12.在一实施例中，所述第一时长为35min
‑
45min。
13.在一实施例中，所述充氮阀的充氮流量为60l/min
‑
80l/min。
14.在一实施例中，所述加热固化段包括第一恒温区间、升温区间和第二恒温区间；在所述第一恒温区间，关闭所述排风机并使所述烘箱保持所述第一温度；在所述升温区间，加热所述烘箱，使所述烘箱内温度升至所述第二温度，所述升温区间的时长为30min
‑
40min；在所述第二恒温区间，使所述烘箱保持所述第二温度。
15.在一实施例中，所述冷却所述烘箱包括：冷却所述烘箱，使所述烘箱内温度降低至第三温度；开启所述排风机，冷却所述烘箱，使所述烘箱内温度降低至第四温度。
16.在一实施例中，所述第三温度的范围为80℃
‑
120℃。
17.在一实施例中，所述第四温度的范围为80℃
‑
85℃。
18.本发明提供的芯片烘烤固化方法包括三个阶段：加热挥发段、加热固化段及冷却降温段。其中，在加热挥发段，胶水挥发量可达到挥发总量的90％，且利用排风机可将此阶段产生的挥发物排出；在加热固化段，胶水可完成烘烤固化；在冷却降温段，可使烘箱温度降低，以便于取出烘烤固化完的芯片产品。上述芯片烘烤固化方法，通过在加热固化段前增设加热挥发段，可及时排出烘箱内的胶水挥发物，降低烘箱内挥发物的含量，从而能够避免后续烘烤固化过程中挥发物沉积附着于芯片产品表面，有效解决芯片产品分层问题并提高芯片产品良率，确保芯片产品烘烤固化效果及芯片产品质量。
19.第二方面，本发明提供了一种芯片装片方法，所述芯片装片方法包括：
20.利用胶水将芯片贴附于框架上；
21.采用如第一方面中的芯片烘烤固化方法烘烤所述芯片，使胶水固化。
22.本发明提供的芯片装片方法，包括贴片及烘烤固化两个流程，其中，芯片烘烤固化方法包括三个阶段：加热挥发段、加热固化段及冷却降温段。在加热挥发段，胶水挥发量可达到挥发总量的90％，且利用排风机可将此阶段产生的挥发物排出；在加热固化段，胶水可完成烘烤固化；在冷却降温段，可使烘箱温度降低，以便于取出烘烤固化完的芯片产品。上述芯片装片方法，通过改进芯片烘烤固化方法，在加热固化段前增设加热挥发段，可及时排出烘箱内的胶水挥发物，降低烘箱内挥发物的含量，从而能够避免后续烘烤固化过程中挥发物沉积附着于芯片产品表面，有效解决芯片产品分层问题并提高芯片产品良率，确保芯片产品烘烤固化效果及芯片产品质量。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明实施例提供的芯片烘烤固化方法的流程图；
25.图2为本发明实施例提供的芯片烘烤固化方法的烘烤曲线图；
26.图3为银胶在100℃条件下的挥发特性曲线图；
27.图4为图1中步骤s13的流程图；
28.图5为本发明实施例提供的芯片装片方法的流程图。
具体实施方式
29.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
30.需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以是直接或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附
图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对专利的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
31.第一方面，本发明提供了一种芯片烘烤固化方法，利用烘箱来烘烤并固化芯片上的胶水。其中，烘箱上设有充氮阀且具备自动充氮功能，能在烘烤过程中对烘箱充氮气；烘箱上还设有挥发物排放风口、新风补偿风口及排风机，能够排除烘箱内气体并引入烘箱外新风；另外，在挥发物排放风口处还设有自动开关，且烘箱预置智能程序，能够实现自动控制。
32.如图1和图2所示，该芯片烘烤固化方法包括如下步骤。
33.s11：在加热挥发段，加热烘箱，使烘箱内温度升至第一温度，并使烘箱在第一时长内保持第一温度，其中，在加热挥发段，开启排风机及充氮阀。
34.第一温度及第一时长均为预设值，在第一温度下，胶水挥发量相对较大且用于装载芯片的框架不易氧化，在第一时长内，胶水挥发量占挥发总量的比例超过90％。第一温度及第一时长的数值与胶水类型相关，如图2所示，在一实施例中，第一温度为100℃，第一时长为40min，但不限于此。
35.排风机运行时，挥发物排放风口可自动开启且可将烘箱内含有挥发物的气体引出，同时，新风补偿风口开启且可将烘箱外部新风引入烘箱内，从而通过开启排风机能够有效降低烘箱内胶水挥发物含量。
36.充氮阀开启后可向烘箱内充入氮气，以降低烘箱内含氧量，保证产品不受氧化。
37.需要说明的是，充氮阀及排风机的开启时间不唯一，在一实施例中，如图2所示，可在烘烤固化开始时开启充氮阀，并在烘箱温度升至100℃、t＝10min时控制开启排风机。
38.s12：在加热固化段，关闭排风机，加热烘箱，使烘箱内温度升至第二温度，并使烘箱在第二时长内保持第二温度。
39.第二温度及第二时长均为预设值，在第二温度及第二时长内，胶水可完成固化。第二温度及第二时长的数值与胶水类型相关，如图2所示曲线图中，将第二温度设定为200℃、第二时长设定为90min，目的在于清楚地说明本技术方案，并不能对本技术保护范围造成限定，第二温度及第二时长的实际取值依据胶水的特性而定，可参考胶水生产厂商所提供数据，在此不作详细说明。
40.装载芯片的框架采用金属材质制成，随着烘箱内温度升高，框架的氧化速度也提高，关闭排风机并保持充氮阀开启，能够在烘烤过程中对烘箱充氮气，从而能够有效降低烘箱内含氧量，进而降低框架的氧化速度。进一步地，可在烘箱内含氧量降低至5000ppm以下后加热烘箱，进行后续步骤。
41.在一实施例中，加热固化段包括第一恒温区间、升温区间和第二恒温区间。如图2所示，t＝(50min，80min)段为第一恒温区间，在第一恒温区间，排风机关闭且充氮阀开启，烘箱内温度保持不变且含氧量不断降低，当t＝80min时，烘箱内含氧量降低至5000ppm以下；t＝(80min，110min)段为升温区间，在升温区间，烘箱内温度不断升高，当t＝110min时，烘箱内温度升至200℃；t＝(110min，200min)段为第二恒温区间，在第二恒温区间烘箱内温度保持不变，胶水可固化。
42.s13：在冷却降温段，冷却所述烘箱。
43.待胶水固化完成后，可将烘箱冷却，使烘箱内的温度逐渐降低，而后将烘烤固化完的芯片产品由烘箱内取出。
44.本发明提供的芯片烘烤固化方法包括三个阶段：加热挥发段、加热固化段及冷却降温段。其中，在加热挥发段，胶水挥发量可达到挥发总量的90％，且利用排风机可将此阶段产生的挥发物排出；在加热固化段，胶水可完成烘烤固化；在冷却降温段，可使烘箱温度降低，以便于取出烘烤固化完的芯片产品。上述芯片烘烤固化方法，通过在加热固化段前增设加热挥发段，可及时排出烘箱内的胶水挥发物，降低烘箱内挥发物的含量，从而能够避免后续烘烤固化过程中挥发物沉积附着于芯片产品表面，有效解决芯片产品分层问题并提高芯片产品良率，确保芯片产品烘烤固化效果及芯片产品质量。
45.芯片装片时，需要利用胶水将芯片固定于框架上。其中，框架多由金属材质制成，金属材质的氧化速度与温度呈正相关。以一种框架为例，发明人经多次实验测得，在不充氮气的情况下烘烤1小时，当烘烤温度设定为80℃
‑
120℃时，框架不会发生氧化；当烘烤温度设定为130℃时，框架出现轻微氧化；当烘烤温度设定为140℃时，框架会发生严重氧化。
46.进一步地，相关技术中，胶水多采用银胶，利用银胶可将芯片固定于框架上，根据原料配比不同，银胶的类型也不同，但各种类型银胶的挥发特性相近。发明人经多次试验测得，烘烤温度为95℃
‑
105℃时，银胶挥发量大且挥发速度快。综上，根据银胶挥发特性及框架氧化情况，可将第一温度设定为95℃
‑
105℃。
47.可选地，在本发明提供的一个实施例中，第一温度可设定为100℃。以一种银胶为例，对其进行烘烤试验，如图3所示为其在100℃的条件下的挥发特性曲线，如图3中曲线所示，在前35min
‑
45min，银胶挥发量占总挥发量的比例超过90％。综上，根据银胶特性挥发曲线，可将第一时长设定为35
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45min。
48.如图3所示，为一种银胶在100℃条件下的挥发曲线，可选地，在本发明提供的一个实施例中，第一温度可设定为100℃，第一时长可设定为40min。
49.可以理解，在一些实施例中，根据银胶实际物化参数不同，还可将第一温度设定为其它数值。另外，根据烘箱的实际运行参数不同，例如第一温度和排风机的功率，或者根据烘烤固化要求不同，可缩短或延长排气时间，具体可根据实际情况进行设计，在此不作限定。
50.芯片烘烤固化过程中，环境温度骤变容易对芯片质量产生影响。在本发明提供的一个实施例中，为保证芯片质量及烘烤固化效果，加热烘箱使烘箱温度升至第一温度所需的时间为10min。
51.进一步地，在本发明提供的一个实施例中，加热烘箱使烘箱温度升至第二温度所需的时间为30min。
52.可以理解，为进一步提高加热过程的安全性，在一些实施例中，还可延长加热时间。例如，可将升至第一温度的加热时间设定为10min
‑
15min中的任意值，将升至第二温度的加热时间设定为30min
‑
40min中的任意值，具体可根据实际情况进行设计，在此不作限定。
53.利用充氮阀向烘箱内充氮时，随着充氮阀的开度不同，充氮流量也不同。为保证充氮速度及充氮压力，本发明提供的芯片烘烤固化方法中，充氮阀的流量可设定为60l/min
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80l/min。
54.本发明提供的芯片烘烤固化方法中，冷却烘箱的方式不唯一。
55.例如，在本发明提供的一个实施例中，如图2和图4所示，冷却烘箱包括：
56.s131：冷却烘箱，使烘箱内温度降低至第三温度。
57.第三温度为预设值，当烘箱内温度低于第三温度时，框架不易氧化。
58.s132：开启排风机，冷却烘箱，使烘箱内温度降低至第四温度。
59.排风机运行时，其挥发物排放风口及新风补偿风口均开启，利用排风机可将烘箱内高温气体引出并将烘箱外部低温气体引入，从而能够加快气体流动置换速度，提高烘箱降温冷却速度。第四温度为预设值，待烘箱温度降低至第四温度时，可将芯片产品由烘箱内取出。
60.可以理解，在一些实施例中，为避免框架发生氧化，也可直接将烘箱温度降低至第四温度，具体可根据实际情况进行设计，在此不做限定。
61.以一种框架为例，发明人经多次实验测得，当烘烤温度设定为80℃
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120℃时，框架不会发生氧化；当烘烤温度设定为130℃时，框架出现轻微氧化；当烘烤温度设定为140℃时，框架会发生严重氧化。综上，本发明提供的芯片烘烤固化方法中，可将第三温度设定为80℃
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120℃中任意值。可选地，在本发明提供的一个实施例中，第三温度可设定为100℃。
62.为保证操作人员安全，以及避免框架氧化，本发明提供的芯片烘烤固化方法中，可将第四温度设定为80℃
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85℃中任意值。可选地，在本发明提供的一个实施例中，第四温度可设定为80℃。
63.需要说明的是，烘箱由第二温度冷却至第三温度、以及由第三温度冷却至第四温度所需的时间与设定温度相关，实际运行时以温度控制进程，当温度到达预设值时即可转入下一段曲线。如图2所示，在一实施例中，烘箱由第二温度冷却至第三温度所需时间为30min，由第三温度冷却至第四温度所需时间为10min，但不限于此。
64.参考图2，为本发明提供的一种芯片烘烤固化方法，包括加热挥发段、加热固化段及冷却降温段。具体地，加热挥发段包括加热区间及排除挥发物区间，其中，t＝(0，10min)为加热区间，此阶段可开启充氮阀并加热烘箱，使烘箱内温度升至100℃；t＝(10min，50min)为排除挥发物区间，此阶段维持烘箱恒温并开启排风机，使将烘箱内挥发物排出。加热固化段包括第一恒温区间、升温区间及第二恒温区间，其中，t＝(50min，80min)段为第一恒温区间，此阶段维持烘箱恒温，关闭排风机并保持充氮阀开启，使烘箱内含氧量降低至5000ppm以下；t＝(80min，110min)段为升温区间，此阶段加热烘箱，使烘箱内温度升至200℃；t＝(110min，200min)段为第二恒温区间，此阶段维持烘箱恒温，使胶水固化。冷却降温段包括第一降温区间和第二降温区间，其中，t＝(200min，230min)段为第一降温区间，此阶段冷却烘箱温度，使烘箱内温度降低至100℃；t＝(230min，240min)段为第二降温区间，此阶段继续冷却烘箱并开启排风机，使烘箱内温度降低至80℃。
65.第二方面，本发明还提供了一种芯片装片方法，如图5所示，芯片装片方法包括以下步骤。
66.s21：利用胶水将芯片贴附于框架上。
67.其中，胶水可选用银胶。先在框架上点较，然后将芯片贴附于框架上。
68.s22：采用如第一方面中的芯片烘烤固化方法烘烤固化方法烘烤芯片，使胶水固
化。
69.本发明提供的芯片装片方法，包括贴片及烘烤固化两个流程，其中，芯片烘烤固化方法包括三个阶段：加热挥发段、加热固化段及冷却降温段。在加热挥发段，胶水挥发量可达到挥发总量的90％，且利用排风机可将此阶段产生的挥发物排出；在加热固化段，胶水可完成烘烤固化；在冷却降温段，可使烘箱温度降低，以便于取出烘烤固化完的芯片产品。上述芯片装片方法，通过改进芯片烘烤固化方法，在加热固化段前增设加热挥发段，可及时排出烘箱内的胶水挥发物，降低烘箱内挥发物的含量，从而能够避免后续烘烤固化过程中挥发物沉积附着于芯片产品表面，有效解决芯片产品分层问题并提高芯片产品良率，确保芯片产品烘烤固化效果及芯片产品质量。
70.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。