技術領域

本發明一般涉及在電子焊點上放置諸如焊料之類的導電粘著材料的領域，尤其涉及在集成電路芯片焊點上注塑焊料的填充技術。

背景技術

在現代半導體器件中，日益增長的器件密度和日益減小的器件尺寸對這些器件的封裝或互連技術提出了更苛刻的要求。傳統上，在封裝IC芯片時使用倒裝芯片貼裝法。在倒裝芯片貼裝法中，在管芯的表面上形成焊球陣列，而不是將IC管芯貼附到封裝中的引線框架。一種形成焊球的工藝是利用通過掩模蒸鍍鉛和錫以產生期望的焊球的方法來執行的。

通過掩模蒸鍍的一個問題是材料的使用非常低效。由于近來諸如超低α鉛和無鉛驅動的材料要求增加了材料成本，因此材料使用的效率正變得日益重要。通過掩模蒸鍍的另一個問題是，當凸塊間距降低到225μm以下時，蒸鍍的成品率開始降低。此外，用無鉛焊料需要更長的蒸鍍時間。蒸鍍法的另一個問題是用于300mm晶片的300mm蒸鍍掩模不是很穩定或牢靠。

也提出了其它能夠對多種襯底形成焊料凸塊的焊球形成技術，如焊料電鍍和焊膏絲網印刷。在焊料電鍍中，焊料層被直接涂敷到導電圖案上。可以使用焊料涂層作為蝕刻掩模。當在最小尺寸上對包含焊料結構的半導體襯底形成凸塊時，這些技術相當好用。其中更普遍使用的一種技術是焊膏絲網印刷技術，它可以用來覆蓋8英寸晶片的整個區域。然而，隨著近來器件尺寸微型化和凸塊到凸塊間隔(或間距)縮小的趨勢，焊膏絲網印刷技術變得難以實用。例如，對現代IC器件應用焊膏絲網印刷技術的一個問題是焊膏成分本身。焊膏通常由助焊劑和焊料合金顆粒構成。隨著焊料凸塊體積減小，焊膏成分的一致性和均勻性變得更加難以控制。

這個問題的一種可能的解決方案是利用包含極小和均勻的焊料顆粒的焊膏。然而，這只能以高成本的代價來實現。在現代高密度器件中使用焊膏絲網印刷技術的另一個問題是凸塊之間的間距減少。由于從絲網印刷的焊膏到得到的焊料凸塊存在大的體積減少，因此絲網印刷孔的直徑必須比最終的凸塊的直徑大很多。對凸塊嚴格的大小控制使得焊膏絲網印刷技術不適于高密度器件的應用。

最近開發的注塑焊料(“IMS”)技術試圖通過分配熔融焊料而非焊膏來解決這些問題。然而，當對晶片形狀的襯底實施該技術時發現了問題。國際商業機器公司共同擁有的美國專利No.5,244,143披露了一種注塑焊料(IMS)技術，通過引用將其全部并入這里。IMS技術的一個優點是熔融焊料與得到的焊料凸塊之間的體積變化很小。IMS技術利用焊料頭(solder?head)填充諸如硼硅玻璃、硅、聚合物、金屬等各種材料的模具，模具的寬度足夠覆蓋大多數單芯片模塊。當焊料頭在模具上移動時多余的焊料被去除。然后通過在轉移(transfer)工藝中將熔融焊料施加到襯底上，來執行用于焊料接合的IMS。當遇到較小的襯底(即，芯片級或單芯片模塊)時，由于填充焊料的模具和襯底面積相對較小，可以容易地以多種結構對準和結合，因此容易實施轉移工藝。例如，在將芯片結合到襯底時常常使用縫隙光學對準(split-optic?alignment)工藝。也可以用相同的工藝來將芯片級IMS模具結合到將形成凸塊的襯底(芯片)上。當前IMS系統的一個問題是它們被限制為將焊料線性沉積到矩形模具中。即，模具和焊料頭彼此線性地移動，使得空腔垂直于焊料頭中的狹縫運動，以便在空腔經過時將其填充。模具限于矩形結構。

因此，需要克服上面討論的現有技術的問題。

發明內容

簡單地說，根據本發明披露了一種將導電粘著材料注塑到非矩形模具中的多個空腔中的系統和方法。該方法包括將填充頭與非矩形模具對準。非矩形模具包括多個空腔。將填充頭放置得與非矩形模具基本上接觸。在填充頭與非矩形模具基本上接觸的同時，對非矩形模具和填充頭中的至少一個提供旋轉運動。迫使導電粘著材料離開填充頭到非矩形模具。在多個空腔中的至少一個空腔與填充頭接近的同時，將導電粘著材料提供到所述至少一個空腔中。

在本發明另一實施例中，披露了一種將導電粘著材料注塑到非矩形模具中的多個空腔中的系統。該系統包括至少一個非矩形模具，該模具包括至少一個空腔。還包括至少一個導電粘著材料放置設備，用于將導電粘著材料提供到至少一個非矩形模具的至少一個空腔中。