[发明专利]用于在倒装芯片封装中模制下层填料的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，更具体地，涉及用于在倒装芯片封装中模制下层填料的装置和方法。

背景技术

现有的高级半导体加工处理中，通常要求下层填料材料位于在集成电路管芯和衬底之间提供物理连接和电连接的连接件末端周围。球栅阵列(“BGA”)和倒装芯片集成电路封装通常包括一个或多个安装于衬底表面的集成电路管芯。衬底可进一步经过过模制(overmold)以进一步保护集成电路器件。在一个BGA的实例中，在衬底的相反表面或衬底的指定区域中，该衬底具有提供与系统主板电连通性的外部球栅阵列连接件。

在倒装芯片封装中，在将倒装芯片集成电路安装到衬底上之后，提供下层填料材料。该下层填料可通过毛细管分配法(capillary dispensing)来提供，其中液体下层填料通过毛细管作用在管芯下方流动。在下层填料分配并固化之后，可进行过模制(重叠注塑，overmolding)工艺，该工艺提供了用于倒装芯片集成电路的模制化合物封装。这种方法需要若干步骤并且是耗时的。该下层填料提供了应力解除缓冲并保护连接件和集成电路管芯不受机械应力，例如由热循环引起的机械应力。

最近已经使用了模制下层填料(“MUF”)。在MUF工艺中，不需要单独的过模制工艺。MUF材料提供位于集成电路管芯之下且围绕连接件的下层填料以及保护性过模制封装。然而，在安装倒装芯片的集成电路中形成模制的下层填料的已知方法存在一些问题。在MUF材料中通常会形成孔穴，观察到MUF和衬底的翘曲，以及已知工艺对于MUF缺少良好的工艺控制以及完成的器件中的一致性，从而导致低产率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种方法，包括：在第一温度下，将倒装芯片衬底装载到模压件的上模具和下模具中所选择的一个中，其中，在倒装芯片衬底上包含至少一个倒装芯片安装的集成电路；将上模具和下模具中的至少之一中的模制的下层填料材料覆盖在倒装芯片衬底上和至少一个集成电路上，同时将上模具和下模具保持在第一温度，第一温度低于模制的下层填料材料的熔化温度；将上模具和下模具封闭在一起以形成密封的模腔并在模腔中产生真空；将模制的下层填料材料的温度升高至高于模制的下层填料材料的熔点的第二温度，以使得模制的下层填料材料在倒装芯片衬底的上方并在至少一个倒装芯片安装的集成电路的下方流动，形成下层填料层并形成塑模层；将倒装芯片衬底和模腔冷却至基本低于模制的下层填料材料的熔化温度的第三温度；以及随后打开上模具和下模具，从而暴露倒装芯片衬底以用于卸载。

其中，装载倒装芯片衬底的步骤包括将倒装芯片衬底装载到下模具中。

其中，装载倒装芯片衬底的步骤包括将倒装芯片衬底装载到上模具中。

其中，升高温度的步骤进一步包括激活模压件的上模具和下模具中的加热器，上模具和下模具是导热的。

其中，升高温度的步骤进一步包括激活位于模压件的上模具上方和下模具下方的红外线源，上模具和下模具是红外线辐射可透过的。

其中，装载倒装芯片衬底的步骤进一步包括在上模具和下模具中的至少一个的部分上方提供模制剥离膜。

其中，第一温度大约为25摄氏度。

其中，第三温度大约为25摄氏度。

其中，第二温度为125至135摄氏度。

其中，模制的下层填料材料为环氧树脂，其在室温下为固态。

其中，装载倒装芯片衬底的步骤进一步包括装载半导体衬底。

此外，还提供了一种装置，包括：模压件，包括上模具和下模具，上模具和下模具包含红外线辐射可透过的材料；以及红外线灯，被设置用于为上模具和下模具提供红外线辐射。

该装置进一步包括剥离膜提供装置，用于在模压件的上模具和下模具中的至少一个的上方提供剥离膜。

该装置进一步包括真空提供装置，用于在通过将上模具和下模具封闭在一起而形成的腔中提供真空。

该装置进一步包括液压臂，用于将上模具和下模具压在一起。

其中，上模具和下模具还包含聚碳酸酯。