СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ПЛАСТИНЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ МНОЖЕСТВО КРИСТАЛЛОВ, ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫХ СЛОЕМ КОМПАУНДА, НА ОТДЕЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ Российский патент 2020 года по МПК H01L21/78 

Область техники

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в качестве технологии сборки микроэлектронной аппаратуры, а конкретно к способам разделения пластины, содержащей множество кристаллов, на отдельные микросхемы в условиях мелкосерийного и опытного производства.

Предшествующий уровень техники

Традиционный процесс корпусирования микроэлектронных изделий включает в себя: разделение полупроводниковой пластины-носителя на отдельные кристаллы; монтаж кристаллов на пластину и обеспечение электрического соединения кристаллов с пластиной; герметизацию пластины слоем компаунда; разделение пластины на отдельные микросхемы [1].

Обычно пластина, содержащая множество кристаллов, герметизированных слоем компаунда, имеет прямоугольную форму. Разделение такой пластины выполняется с помощью пилы, которая разрезает ее между микросхемами. После процесса резки микросхемы должны пройти ряд этапов обработки, таких как очистка и сушка. На этих этапах обработки важно, чтобы ориентация микросхем не изменялась.

Из уровня техники известны два основных направления решения данной задачи. Во-первых, для этого используют способы, основывающиеся на применении укладки пластины в специальные устройства. Во-вторых, путем удержания пластины на вакуумном держателе.

Например, к первому направлению решения описанной задачи относится способ разделения пластины, включающий: размещение пластины на нижнем гнездовом носителе; установку нижнего гнездового носителя на пильном шаблоне; распиливание пластины; установку верхнего гнездового носителя на микросхемы, полученные распиливанием пластины; перемещение микросхем, нижнего и верхнего носителей к следующему месту обработки [2].

Гнездовые носители выполняются строго под конкретный вид микросхем и их конфигурацию размещения на пластине. Поэтому недостатком описанного способа является необходимость изготовления гнездовых носителей для новых конфигураций микросхем, что в условиях мелкосерийного и/или опытного производства может быть трудозатратным. Кроме того, при повышении плотности микросхем и уменьшения их размеров значительно увеличивается трудоемкость изготовления гнездовых носителей.

Примером второго направлению решения задачи является, например, способ разделения пластины, включающий: крепление для резки пластины, содержащей множество кристаллов, герметизированных слоем компаунда; осуществление надреза пластины по периметру микросхем; выполнение окончательного разреза пластины с получением отдельных микросхем [3].

Резка пластины осуществляется при помощи абразивных пил. Закрепление пластины обеспечивается вакуумным держателем с присосками. Количество, размеры и расположение присосок (оснастка) зависят от конфигурации микросхем на пластине. Недостатком способа является то, что для новых изделий требуется изготовление новой оснастки. Это приводит к увеличению затрат на корпусирование микроэлектронных изделий. Особенно эта проблема актуальна в условиях мелкосерийного и опытного производства, когда корпусируемые микроэлектронные изделия часто меняются, а их партии незначительны. Широкое внедрение получают многокристальные микроэлектронные сборки, где в корпусе используются различные технологии монтажа кристаллов, в частности монтаж кристаллов по технологии Wire Bond и Flip-Chip.Такие микроэлектронные сборки могут быть адаптированы под требования потребителя. Однако, как правило, изменение схемотехнического решения микроэлектронной сборки требует новой оснастки при применении описанного выше способа. Кроме того, при увеличении плотности микросхем и уменьшении их геометрических размеров возрастает трудоемкость в изготовлении необходимой оснастки.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ разделения пластины, включающий подачу пластины, содержащей множество кристаллов, герметизированных слоем компаунда, ее фиксацию на вакуумном держателе, разделение пластины на отдельные микросхемы и их концентрацию в контейнере [4].

Как в вышеописанном аналоге недостатком способа является необходимость изготовления новой оснастки для различных изделий, а, следовательно, повышение трудоемкости процесса разделения микросхем, в том числе при производстве микроэлектронных сборок с применением технологий Wire Bond и Flip-Chip.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, является снижение трудоемкости процесса разделения пластины при частом изменении ее конфигурации и в целом процесса производства многокристальных сборок.

Технический результат достигается тем, что способ разделения пластины, содержащей множество кристаллов, герметизированных слоем компаунда, на отдельные микросхемы, включает фиксацию пластины в вакуумном держателе и ее разделение на отдельные микросхемы, причем перед разделением пластины на отдельные микросхемы осуществляют ее ламинирование со стороны слоя компаунда, а разделение пластины на отдельные микросхемы выполняют таким образом, чтобы ламинирующий материал сохранил свою целостность.

Осуществление изобретения

Заявляемое техническое решение является частью процесса корпусирования, на первых этапах которого изготавливается пластина, содержащая множество кристаллов, герметизированных слоем компаунда. Перед началом процесса разделения пластины на ней осуществляют контроль отсутствия дефектов. Для этого могут применяться, например, инспекционные микроскопы.

Затем осуществляют ламинирование подложки со стороны слоя компаунда. Для этого могут использоваться установки ламинирования, которые обычно применяются для ламинирования полупроводниковых пластин-носителей перед их утонением. Ламинирование может осуществляться фольгой с адгезивным слоем или УФ-пленкой. Процесс ламинирования включает в себя: закрепление пластины на приемном столе, например, посредством вакуумных держателей; приклеивание ламинирующего материала на пластину со стороны слоя компаунда; обрезку частей ламинирующего материала, выступающего за края пластины; и контроль качества ламинирования. При контроле качества ламинирования производится проверка отсутствия воздушных пузырей и загрязнений под ламинирующим материалом, которые могут привести к смещению микросхем в процессе резки. В случае наличия дефектов производится удаление ламинирующего материала. Затем операцию ламинирования повторяют.

Далее ламинированную пластину подают к вакуумным держателям, при этом осуществляют ее выравнивание согласно заранее установленным меткам. После выравнивания пластину фиксируют в вакуумном держателе с присосками. Фиксация осуществляется со стороны ламинирующего материала. Присоски удерживают ламинирующий материал, который в свою очередь за счет адгезивного слоя фиксирует подложку. Количество, размеры и расположение присосок (оснастка) в данном случае не зависит от конфигурации пластины. Непосредственно перед фиксацией пластины (перед включением вакуумного держателя) осуществляют контроль ее положения и ориентации. Эта операции может осуществиться при помощи специализированных камер.

Затем выполняют разделение пластины на отдельные микросхемы таким образом, чтобы ламинирующий материал сохранил свою целостность. Это обеспечивается следующим образом. На первом этапе проводят контроль линейных размеров ламинированной пластины. На втором этапе осуществляют резку пластины круговой пилой. Для уменьшения размеров сколов при резке операцию разделения можно выполнять в два приема: надрез более толстой круговой пилой на глубину 60-80% от толщины пластины; надрез более тонкой пилой до ламинирующего материала. На третьем этапе осуществляют контроль качества резки путем измерения максимальных размеров сколов. Не прошедшие контроль микросхемы удаляют.

После процесса резки, на разделенных микросхемах остаются частицы пластины. Микросхемы на ламинирующем материале перемещаются к месту их очистки, где их промывают деионизированной водой, а затем удаляют остатки влаги сжатым воздухом. Дополнительно перед промывкой можно осуществлять механическую очистку при помощи щеток.

Далее микросхемы на ламинирующем материале перемещаются к следующему месту обработки для осуществления дальнейших операций, связанных с изготовлением микроэлектронных изделий. Ламинирующий материал удерживает на себе микросхемы и позволяет сохранить их ориентацию.

Таким образом, предложенный способ позволяет обеспечить снижение трудоемкости процесса разделения электронных пакетов, так как не требуется изготовление оснастки под новые микроэлектронные изделия.

Библиография

1. Моркнер Г. Миниатюрные GaAs-монолитные микросхемы для применений в диапазоне DCM5 ГГц, выполненные по технологии КП // Беспроводные технологии - 2010 - №4 - С. 24-28.

2. Патент на изобретение US 6165232 «Method and apparatus for securely holding a substrate during dicing», заявлен 18.09.1998 г.

3. Заявка на изобретение US 20080003718 «Singulation Process for Block-Molded Packages», заявлена 30.06.2006 г.

4. Патент на изобретение US 8011058 «Singulation handler system for electronic packages», заявлен 26.10.2007 г.

Изобретение относится к электронной технике, а конкретно к способам разделения пластины, содержащей множество кристаллов, на отдельные микросхемы в условиях мелкосерийного и опытного производства. Способ разделения пластины, содержащей множество кристаллов, герметизированных слоем компаунда, на отдельные микросхемы, включает фиксацию пластины в вакуумном держателе и ее разделение на отдельные микросхемы, причем перед разделением пластины на отдельные микросхемы осуществляют ее ламинирование со стороны слоя компаунда, а разделение пластины на отдельные микросхемы выполняют таким образом, чтобы ламинирующий материал сохранил свою целостность. Изобретение позволяет обеспечить снижение трудоемкости процесса разделения пластины при частом изменении ее конфигурации и в целом процесса производства многокристальных сборок.

Способ разделения пластины, содержащей множество кристаллов, герметизированных слоем компаунда, на отдельные микросхемы, включающий фиксацию пластины в вакуумном держателе и ее разделение на отдельные микросхемы, отличающийся тем, что перед разделением пластины на отдельные микросхемы осуществляют ее ламинирование со стороны слоя компаунда, а разделение пластины на отдельные микросхемы выполняют таким образом, чтобы ламинирующий материал сохранил свою целостность.