一种改善焊接过程中银胶爬高的芯片的制作方法

1.本实用新型涉及芯片设计领域，具体涉及一种改善焊接过程中银胶爬高的芯片。


背景技术：

2.硅基晶圆切割在目前来说是比较成熟的技术。通常，在晶圆切割前会对晶圆进行粘贴固定，然后对晶圆的大小和厚度进行测定，最后选定合适的刀片对晶圆进行切割。
3.如图1所示，一般会先基于同一个x方向将晶圆切割完成，再基于与x方向垂直的y方向将晶圆切割完成。对于普通的单颗芯片而言，切割完成后芯片的四周会形成较为平整或者略有不平的形貌。如图2所示，一般来说，就算是多次切割，亦会努力使芯片侧面切割面成为平整平面。
4.过程如图3所示，目前在生产过程中，现有切割技术条件下，一个具有高度重复性的现象被发现：在晶圆切割完成后，芯片背面边缘有金属镀层卷边缺口的现象。这些金属镀层是晶圆切割前就已经存在其背面的。由于切割过程中刀片与晶圆实体不断切削摩擦，从而导致这些金属镀层在局部发生卷边现象。这些具有边缘金属镀层卷边现象的芯片，在被吸附拉起的过程中，会发生局部金属镀层卷边产生撕裂缺口的现象。而这些缺口会进一步导致在芯片焊接时，液态的焊接材料被挤压后会优先从这些缺口的区域溢出，进而优先在这些区域的竖直区域发生焊接材料爬高而导致产品报废。
5.银胶爬高一般会以一个比例值进行呈现，这个比例值的含义为银胶沿芯片厚度竖直方向的高度除以芯片厚度，如图2。银胶爬高达到芯片高度的90％会导致产品报废。


技术实现要素：

6.为了改善局部银胶爬高而导致产品报废率高的问题以及提升产品可靠性，本实用新型提供一种改善焊接过程中银胶爬高的芯片。
7.本实用新型的目的一是通过以下技术方案实现的：一种改善焊接过程中银胶爬高的芯片，包括芯片本体，所述芯片本体的外周侧设置有阶梯状的防爬胶凸块，所述防爬胶凸块的数量大于或等于1。
8.优选地，所述防爬胶凸块的总高度为z2，所述防爬胶凸块靠近芯片上表面的一侧与芯片的上表面的距离为z1，所述芯片的厚度为z1与z2之和；所述z2与z1、z2之和的比值为a，a的取值范围为10％～90％。
9.优选地，所述芯片的厚度小于或等于6mil；所述防爬胶凸块的总高度z2大于或等于0.6mil，所述防爬胶凸块的总高度z2小于或等于5.4mil。
10.更加优选地，所述防爬胶凸块的总高度为z2，所述防爬胶凸块靠近芯片上表面的一侧与芯片的上表面的距离为z1，所述芯片的厚度为z1与z2之和；所述z2与z1、z2之和的比值为a，a的取值范围为30％～70％。
11.更加优选地，所述芯片的厚度小于或等于6mil；所述防爬胶凸块的总高度z2大于或等于1.8mil，所述防爬胶凸块的总高度z2小于或等于4.2mil。
12.优选地，所述防爬胶凸块的数量等于1，所述防爬胶凸块的高度为z2，所述防爬胶凸块上表面与芯片的上表面的距离为z1，所述芯片的厚度为z1与z2之和；所述z2与z1、z2之和的比值为a，a的取值范围为10％～90％。
13.优选地，所述芯片的厚度小于或等于6mil；所述防爬胶凸块的总高度z2大于或等于0.6mil，所述防爬胶凸块的总高度z2小于或等于5.4mil。
14.更加优选地，所述防爬胶凸块的数量等于1，所述防爬胶凸块的高度为z2，所述防爬胶凸块上表面与芯片的上表面的距离为z1，所述芯片的厚度为z1与z2之和；所述z2与z1、z2之和的比值为a，a的取值范围为30％～70％。
15.更加优选地，所述芯片的厚度小于或等于6mil；所述防爬胶凸块的总高度z2大于或等于1.8mil，所述防爬胶凸块的总高度z2小于或等于4.2mil。
16.更加优选地，所述防爬胶凸块的数量等于1，所述防爬胶凸块的高度为z2，所述防爬胶凸块上表面与芯片的上表面的距离为z1，所述芯片的厚度为z1与z2之和；所述z2与z1、z2之和的比值为a，a的值为50％。
17.a值小于10％爬高控制不住，a值大于90％对于报废率影响较小，但在范围内如果a值本身比较大，爬高高度不会比a值大多少，因为本身爬高的部位是类似于三角形的顶点方向，越高往上的量越少，被凸台消耗后继续爬高的高度越小，甚至a值接近90％时，银胶爬高超出90％的量可以忽略；而接近中间值50％左右是最有利的。
18.综上所述，与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
19.(1)本实用新型提供的芯片能够在芯片焊接时明显地改善银胶爬高的情况，从而有效降低产品生产过程中的报废率，进而提高产品可靠性和经济效益。
20.银胶爬高达到芯片高度的90％是多数公司的量产产品执行报废的标准，为了留一部分空间给大量做产品，对setup机台做检验的标准需要银胶爬高标准更加优异以保证保证量产银胶爬高低于芯片高度的90％，本实用新型可以达到银胶爬高低于芯片高度的75％，也是发明人工程师setup机台执行的标准。
21.(2)图7为对比普通芯片和本实用新型的芯片焊接时，相应银胶爬高的结果。由结果可知，普通芯片银胶爬高》90％的样品报废比率为3.5％。本技术的芯片报废比率降为0％，产品良率大大提升。
附图说明
22.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
23.图1为背景技术晶圆切割方法的示意图；
24.图2为背景技术普通晶圆切割后的效果示意图和银胶高度示意图；
25.图3为背景技术晶圆切割后芯片背部金属镀层卷边缺口示意图；
26.图4为本实用新型实施例1一种改善焊接过程中银胶爬高的芯片的晶圆切割方法的示意图；
27.图5为本实用新型实施例1一种改善焊接过程中银胶爬高的芯片的形貌示意图；
28.图6为背景技术普通芯片与本实用新型实施例1-5一种改善焊接过程中银胶爬高的芯片的银胶爬高示意图；
29.图7为背景技术普通芯片与本实用新型实施例3一种改善焊接过程中银胶爬高的芯片的银胶爬高效果对比示意图；
具体实施方式
30.以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开，下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明：
31.实施例1
32.一种改善焊接过程中银胶爬高的芯片，包括芯片本体，所述芯片本体的外周侧设置有阶梯状的防爬胶凸块，所述防爬胶凸块的数量等于1，所述防爬胶凸块的高度为z2，所述防爬胶凸块上表面与芯片的上表面的距离为z1，所述芯片的厚度为z1与z2之和；所述z2与z1、z2之和的比值为a，a的取值为10％。
33.其制备方法包括如下步骤：
34.步骤s1、晶圆切割准备：当收到需要切割的晶圆后，先检查晶圆来料背面是否有贴膜。如果没有贴膜，需要在晶圆背面贴膜。如果有贴膜，需要检查背面贴膜是否过期。如果背面的贴膜过期，需要用未过期的膜将其进行替换。
35.步骤s2、晶圆切割：结合图1所示，当一片晶圆作好各项切割前的准备工作后，刀痕较宽的刀片1被选中，其被用于晶圆各个切割道的初次切割。其刀痕宽度为w1，切削厚度设置为z1，然后开始进行x方向的各切割道开槽切割。
36.当刀片1在x方向上步进到第n条切割道时，系统判定此时刀片1的位置与x方向上的初始切割道距离为安全距离时，就会开始启动刀片2对x方向上的各条切割道进行切透切割。此刀片宽度为w2，切削厚度为z2。因为w2《w1,所以在芯片被刀片2切透后，切割面就会留有防爬胶凸块。w1的范围为15-40μm，w2的范围为15-30μm。
37.防爬胶凸块上表面与芯片的上表面的距离为z1，芯片的厚度为z1与z2之和；z2与z1、z2之和的比值为a，a的取值为10％。
38.当刀片1和刀片2在x方向上都已完成各个切割道的切割后，机台会自动调整晶圆方向且进行相应对齐。然后，在y方向上会重复前面在x方向上的动作，直至y方向上的各条切割道都被切透。
39.此时，整片晶圆已经完成了切割动作，各颗芯片已经被切割成完全独立的个体。然后，整片晶圆会被传输至芯片贴装工序。
40.步骤s3、银胶或焊锡膏芯片贴装：在芯片贴装工序，会先将银胶或焊锡膏喷涂于铜框架之上的指定区域，然后机台会将芯片吸起后将其放置于液体银胶或焊锡膏上方。此时，如果发生局部焊料爬高，挤出的银胶就会被前述之阶梯结构所完全消耗和阻挡。最后将贴合完成的芯片和框架送入烘烤箱进行高温烘烤和焊接固化。对于芯片贴装工序本身，就按照正常工艺执行即可，并不会影响本实用新型的实施结果。
41.步骤s4、管脚与芯片的连接键合：选用合适金属线进行框架管脚与芯片的连接键合，从而完成芯片与外界的电气连接。
42.步骤s5、塑封：使用塑封料进行塑封。要保证模具出胶方向与焊线的方向角度，避免冲丝等质量问题的出现。最后，对产品进行后固化处理。
43.步骤s6、去溢料：用高压水清除掉塑封过程留下的溢料。
44.步骤s7、电镀；电镀前需要先去除框架表面的杂质和氧化物，其次要对框架表面部位进行轻微腐蚀，以提高框架与镀层的结合力；然后利用电化学原理在框架表面镀上锡层；然后清洗产品表面的化学残留；最后进行烘烤。
45.步骤s8、切筋分离成型；利用冲切凸模和凹模将产品分离成独立的个体。
46.步骤s9、测试及包装：根据产品的电性能要求规范，对产品进行测试筛选，将各种电性能失效以及外观失效筛选出来。
47.将筛选出来的好品选择合适的载带和盖带以及外包装纸箱进行包装，并贴上包含完整产品信息的标签。
48.步骤s10、入库：将包装完成的产品放入温湿度符合要求的仓库进行保存并等待出货。
49.最终得到如图5、图6所示的一种改善芯片焊接过程中银胶爬高的晶圆切割方法制备得到的芯片，步骤s3中以局部焊接材料爬高高度为检测指标，对setup机台检验银胶爬高均低于芯片高度的75％，爬高的最高高度为芯片高度的72％，量产机台检验银胶爬高高于芯片高度的90％的数量为0，即报废率为0。
50.实施例2
51.一种改善焊接过程中银胶爬高的芯片，与实施例的区别在于a的取值为30％。最终得到如图5、图6所示的一种改善芯片焊接过程中银胶爬高的晶圆切割方法制备得到的芯片，如图7所示，步骤s3中以局部焊接材料爬高高度为检测指标，对setup机台检验银胶爬高均低于芯片高度的75％，爬高的最高高度为芯片高度的61％，量产机台检验银胶爬高高于芯片高度的90％的数量为0，即报废率为0。
52.实施例3
53.一种改善焊接过程中银胶爬高的芯片，包括芯片本体，所述芯片本体的外周侧设置有阶梯状的防爬胶凸块，所述防爬胶凸块的数量等于1，所述防爬胶凸块的高度为z2，所述防爬胶凸块上表面与芯片的上表面的距离为z1，所述芯片的厚度为z1与z2之和；所述z2与z1、z2之和的比值为a，a的值为50％。
54.其制备方法包括如下步骤：
55.步骤s1、晶圆切割准备：当收到需要切割的晶圆后，先检查晶圆来料背面是否有贴膜。如果没有贴膜，需要在晶圆背面贴膜。如果有贴膜，需要检查背面贴膜是否过期。如果背面的贴膜过期，需要用未过期的膜将其进行替换。
56.步骤s2、晶圆切割：结合图1所示，当一片晶圆作好各项切割前的准备工作后，刀痕较宽的刀片1被选中，其被用于晶圆各个切割道的初次切割。其刀痕宽度为w1，切削厚度设置为z1，然后开始进行x方向的各切割道开槽切割。
57.当刀片1在x方向上步进到第n条切割道时，系统判定此时刀片1的位置与x方向上的初始切割道距离为安全距离时，就会开始启动刀片2对x方向上的各条切割道进行切透切
割。此刀片宽度为w2，切削厚度为z2。因为w2《w1,所以在芯片被刀片2切透后，切割面就会留有防爬胶凸块。w1的范围为15-40μm，w2的范围为15-30μm。
58.防爬胶凸块上表面与芯片的上表面的距离为z1，芯片的厚度为z1与z2之和；z2与z1、z2之和的比值为a，a的取值为50％。
59.当刀片1和刀片2在x方向上都已完成各个切割道的切割后，机台会自动调整晶圆方向且进行相应对齐。然后，在y方向上会重复前面在x方向上的动作，直至y方向上的各条切割道都被切透。
60.此时，整片晶圆已经完成了切割动作，各颗芯片已经被切割成完全独立的个体。然后，整片晶圆会被传输至芯片贴装工序。
61.步骤s3、银胶或焊锡膏芯片贴装：在芯片贴装工序，会先将银胶或焊锡膏喷涂于铜框架之上的指定区域，然后机台会将芯片吸起后将其放置于液体银胶或焊锡膏上方。此时，如果发生局部焊料爬高，挤出的银胶就会被前述之阶梯结构完全消耗和阻挡。最后将贴合完成的芯片和框架送入烘烤箱进行高温烘烤和焊接固化。对于芯片贴装工序本身，就按照正常工艺执行即可，并不会影响本实用新型的实施结果。
62.步骤s4、管脚与芯片的连接键合：选用合适金属线进行框架管脚与芯片的连接键合，从而完成芯片与外界的电气连接。
63.步骤s5、塑封：使用塑封料进行塑封。要保证模具出胶方向与焊线的方向角度，避免冲丝等质量问题的出现。最后，对产品进行后固化处理。
64.步骤s6、去溢料：用高压水清除掉塑封过程留下的溢料。
65.步骤s7、电镀；电镀前需要先去除框架表面的杂质和氧化物，其次要对框架表面部位进行轻微腐蚀，以提高框架与镀层的结合力；然后利用电化学原理在框架表面镀上锡层；然后清洗产品表面的化学残留；最后进行烘烤。
66.步骤s8、切筋分离成型；利用冲切凸模和凹模将产品分离成独立的个体。
67.步骤s9、测试及包装：根据产品的电性能要求规范，对产品进行测试筛选，将各种电性能失效以及外观失效筛选出来。
68.将筛选出来的好品选择合适的载带和盖带以及外包装纸箱进行包装，并贴上包含完整产品信息的标签。
69.步骤s10、入库：将包装完成的产品放入温湿度符合要求的仓库进行保存并等待出货。
70.最终得到如图5、图6所示的一种改善芯片焊接过程中银胶爬高的晶圆切割方法制备得到的芯片，步骤s3中以局部焊接材料爬高高度为检测指标，对setup机台检验银胶爬高均低于芯片高度的75％，爬高的最高高度为芯片高度的55％，量产机台检验银胶爬高高于芯片高度的90％的数量为0，即报废率为0。
71.实施例4
72.一种改善焊接过程中银胶爬高的芯片，与实施例1的区别在于a的取值为70％。最终得到如图5、图6所示的一种改善芯片焊接过程中银胶爬高的晶圆切割方法制备得到的芯片，步骤s3中以局部焊接材料爬高高度为检测指标，对setup机台检验银胶爬高均低于芯片高度的75％，爬高的最高高度为芯片高度的71％，量产机台检验银胶爬高高于芯片高度的90％的数量为0，即报废率为0。
73.实施例5
74.一种改善焊接过程中银胶爬高的芯片，与实施例1的区别在于a的取值为85％。最终得到如图5、图6所示的一种改善芯片焊接过程中银胶爬高的晶圆切割方法制备得到的芯片，步骤s3中以局部焊接材料爬高高度为检测指标，量产机台检验银胶爬高高于芯片高度的90％的数量为0，即报废率为0，爬高的最高高度为芯片高度的85.5％。
75.实施例6
76.一种改善焊接过程中银胶爬高的芯片，包括芯片本体，所述芯片本体的外周侧设置有阶梯状的防爬胶凸块，所述防爬胶凸块的数量为2，所述防爬胶凸块的高度为z2，所述防爬胶凸块上表面与芯片的上表面的距离为z1，所述芯片的厚度为z1与z2之和；所述z2与z1、z2之和的比值为a，a的取值为55％。
77.其制备方法包括如下步骤：
78.步骤s1、晶圆切割准备：当收到需要切割的晶圆后，先检查晶圆来料背面是否有贴膜。如果没有贴膜，需要在晶圆背面贴膜。如果有贴膜，需要检查背面贴膜是否过期。如果背面的贴膜过期，需要用未过期的膜将其进行替换。
79.步骤s2、晶圆切割：结合图1所示，当一片晶圆作好各项切割前的准备工作后，刀痕较宽的刀片1被选中，其被用于晶圆各个切割道的初次切割。其刀痕宽度为w1，切削厚度设置为z1，然后开始进行x方向的各切割道开槽切割。
80.当刀片1在x方向上步进到第n条切割道时，系统判定此时刀片1的位置与x方向上的初始切割道距离为安全距离时，就会开始启动刀片2对x方向上的各条切割道进行切割。此刀片宽度为w2，切削厚度为z2。
81.当刀片2在x方向上步进到第n条切割道时，系统判定此时刀片2的位置与x方向上的初始切割道距离为安全距离时，就会开始启动刀片3对x方向上的各条切割道进行切透切割。此刀片宽度为w3，切削厚度为z3。
82.因为w3《w2《w1,在芯片被刀片3切透后，切割面就会留有两级防爬胶凸块。w1的范围为15-40μm，w2的范围为15-30μm，w3的范围为15-20μm。
83.(z2 z3)/(z1 z2 z3)为a，a的取值为55％。
84.当刀片1和刀片2在x方向上都已完成各个切割道的切割后，机台会自动调整晶圆方向且进行相应对齐。然后，在y方向上会重复前面在x方向上的动作，直至y方向上的各条切割道都被切透。
85.此时，整片晶圆已经完成了切割动作，各颗芯片已经被切割成完全独立的个体。然后，整片晶圆会被传输至芯片贴装工序。
86.步骤s3、银胶或焊锡膏芯片贴装：在芯片贴装工序，会先将银胶或焊锡膏喷涂于铜框架之上的指定区域，然后机台会将芯片吸起后将其放置于液体银胶或焊锡膏上方。此时，如果发生局部焊料爬高，挤出的银胶就会被前述之阶梯结构所完全消耗和阻挡。最后将贴合完成的芯片和框架送入烘烤箱进行高温烘烤和焊接固化。对于芯片贴装工序本身，就按照正常工艺执行即可，并不会影响本实用新型的实施结果。
87.步骤s4、管脚与芯片的连接键合：选用合适金属线进行框架管脚与芯片的连接键合，从而完成芯片与外界的电气连接。
88.步骤s5、塑封：使用塑封料进行塑封。要保证模具出胶方向与焊线的方向角度，避
免冲丝等质量问题的出现。最后，对产品进行后固化处理。
89.步骤s6、去溢料：用高压水清除掉塑封过程留下的溢料。
90.步骤s7、电镀；电镀前需要先去除框架表面的杂质和氧化物，其次要对框架表面部位进行轻微腐蚀，以提高框架与镀层的结合力；然后利用电化学原理在框架表面镀上锡层；然后清洗产品表面的化学残留；最后进行烘烤。
91.步骤s8、切筋分离成型；利用冲切凸模和凹模将产品分离成独立的个体。
92.步骤s9、测试及包装：根据产品的电性能要求规范，对产品进行测试筛选，将各种电性能失效以及外观失效筛选出来。
93.将筛选出来的好品选择合适的载带和盖带以及外包装纸箱进行包装，并贴上包含完整产品信息的标签。
94.步骤s10、入库：将包装完成的产品放入温湿度符合要求的仓库进行保存并等待出货。
95.最终得到如图5、图6所示的一种改善芯片焊接过程中银胶爬高的晶圆切割方法制备得到的芯片，步骤s3中以局部焊接材料爬高高度为检测指标，对setup机台检验银胶爬高低于芯片高度的75％，爬高的最高高度为芯片高度的50％，量产机台检验银胶爬高高于芯片高度的90％的数量为0，即报废率为0。
96.对比例1
97.一种普通芯片，以局部焊接材料爬高高度为检测指标，如图7所示，对setup机台检验银胶爬高高于芯片高度的75％及量产机台检验银胶爬高高于芯片高度的90％的数量为为3.5％，即报废率为为3.5％，造成大量产能损失和材料浪费。
98.对比例2
99.一种芯片，与实施例3的区别在于，步骤s2、晶圆切割中防爬胶凸块上表面与芯片的上表面的距离为z1，芯片的厚度为z1与z2之和；z2与z1、z2之和的比值为a，a的取值为5％，其他与实施例3相同。
100.如图5、图6所示，最终步骤s3中得到的芯片，以局部焊接材料爬高高度为检测指标，对setup机台检验银胶爬高高于芯片高度的75％及量产机台检验银胶爬高高于芯片高度的90％的数量为为3.0％，即报废率为为3.0％
101.对比例3
102.一种芯片，与实施例3的区别在于，晶圆切割中防爬胶凸块上表面与芯片的上表面的距离为z1，芯片的厚度为z1与z2之和；z2与z1、z2之和的比值为a，a的取值为95％，其他操作步骤与实施例1相同。
103.如图5、图6所示，最终步骤s3中得到的芯片，以局部焊接材料爬高高度为检测指标，对setup机台检验银胶爬高高于芯片高度的75％及量产机台检验银胶爬高高于芯片高度的90％的数量为为3.7％，即报废率为为3.7％。
104.以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。