一種完成bga封裝之後的晶圓的切割分粒方法
2024-03-28 22:36:05
一種完成bga封裝之後的晶圓的切割分粒方法
【專利摘要】本發明公開了一種完成BGA封裝之後的圖像晶圓的切割分粒方法，包括步驟：首先將晶圓級封裝工藝之後的晶圓玻璃面貼附在UV膠帶上，採用雷射將球柵陣列面的有機材料保護層、矽層、晶圓內部結構層、有機材料圍堰層等沿切割道切開後只剩下玻璃層，接著用雷射切割玻璃層，最後用擴片設備進行擴片處理，使每個晶片被分粒，完成整個雷射切割過程。此加工方法切開晶片上的有機材料保護層，LowK介電材料，矽結構層，有機材料圍堰層等材料時，過程中無外界應力作用，不會產生崩邊，微損失，分層等切割問題，能有效保證晶片的切割分粒品質，對晶片的切割品質提升有很大的幫助。
【專利說明】—種完成BGA封裝之後的晶圓的切割分粒方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體封裝工藝，特別涉及一種完成BGA封裝之後的晶圓採用雷射切割的切割分粒方法。
【背景技術】
[0002]晶片經過晶圓級封裝工藝之後產品本身類似於三明治結構，有硬度高的矽結構層、介電材料層和玻璃層，也有質地偏軟的有機薄膜層和防焊層。這種特殊的結構層對於傳統的機械式高速旋轉刀片切割工藝帶來很多的切割問題:
(I)隨著集成電路製造技術的不斷前進，Low K介電材料在晶片的運用越來越廣，傳統的刀片切割工藝因為加工時的機械力和晶圓晶片材料本身的應力所帶來的崩邊、裂痕、微損失、分層等問題日益凸顯，嚴重的影響了整個產品封裝後的可靠性水平。
[0003](2)因為其複雜的三明治結構層，切割刀片容易破裂及磨損，正常切割約2?4片晶圓片就需要更換切割刀片，刀片成本高。
[0004](3)切割過程需要消耗大量的水來進行降溫冷卻和潤滑，對環境不友好。
[0005](4)切割速度約2-10mm/秒，切割效率低，產能低導致成本高等。
[0006]雷射切割，是一種新型的非接觸式的晶圓切割加工方法，它是將雷射能量通過光學聚焦後產生的高密度能量，直接作用於晶圓矽片，晶圓表面的矽等結構層被熔融氣化，從而達到切割分粒的目的。雷射切割法切割精準，無應力，無崩邊，無分層、無微裂，特別適合於Low K材料的加工。而且加工速度快，產能高，維護成本低，是理想的晶圓切割加工工藝。
[0007]現有的採用雷射切割技術對晶圓切割加工過程中，是採用很高能量的雷射來實現一次完成切割，但存在如下缺點:雷射是有能量衰減的，高能量衰減快，並且能量波動大，造成的切割品質不穩定，尤其對於此類類似三明治結構的晶圓封裝產品，結構中有玻璃層，有機材料層、介電材料層和矽結構層，特別是玻璃層和矽結構層，每一層需要的雷射能量不一樣，需要使用不同的切割參數。同時更換雷射發生晶體的頻率越頻繁，設備維護成本高。
【發明內容】
[0008]為克服上述現有技術的缺陷與不足，本發明提供完成BGA封裝之後的晶圓採用雷射切割的切割分粒方法。
[0009]本發明所採用的技術方案是:
一種完成BGA封裝之後的晶圓的切割分粒方法，所述BGA封裝之後的晶圓的球柵陣列面上有切割道，另一面為玻璃層，包括步驟:
(1)利用雷射沿著球柵陣列面上的切割道進行切割，切割深度達玻璃層的內表面，形成一溝槽；
(2)透過步驟(I)形成的溝槽將所述的晶圓的玻璃層再次進行雷射切割，打斷玻璃層內部的分子鏈；
(3)將切割好的晶圓進行擴片處理，使每顆晶片完成最後分粒。[0010]優選的，在進行步驟⑴的雷射切割之前，先在晶圓的玻璃層外表面貼附UV膠帶，完成步驟(2)的再次雷射切割後，對UV膠帶進行照射UV光處理。優選的，步驟(2)所述的雷射切割所形成的溝槽寬度範圍為5?50um。
[0011]優選的，步驟(I)所述的雷射切割，沿著球柵陣列面上的切割道，依次切開有機材料保護層、晶圓內部結構層和有機材料圍堰層。
[0012]或者，步驟(I)所述的雷射切割，沿著球柵陣列面上的切割道，依次切開有機材料保護層、矽結構層、晶圓內部結構層和有機材料圍堰層。
[0013]優選的，在晶圓片貼附UV膠帶時，玻璃層朝下，球柵陣列面朝上，固定在雷射加工設備上。
[0014]優選的，步驟(2)所述的雷射切割玻璃層，打斷玻璃層內部的分子鏈，玻璃層實際外觀沒有分開。
[0015]具體的，步驟⑴第一次雷射切割時雷射頻率為30?50KHZ，功率為I?10W。步驟(2)再次雷射切割時雷射頻率為80-120KHZ，功率為I?5W。
[0016]與現有技術相比，本發明的有益效果有:
(1)本發明對封裝之後的晶圓進行兩次雷射切割，第一次切割使用高密度能量的雷射，切開晶片上的有機材料層、介電材料層和矽結構層，有機材料圍堰層等材料，過程中無外界應力作用，不會產生崩邊，微損失，分層等切割問題。第二次切割玻璃層時使用與第一次切割不同的密度能量雷射，設置不同的切割參數。對同一產品切割分兩次，因為適應不同材料層需要的切割參數不同，避免了因雷射能量衰減、能量波動大造成的切割品質不穩定問題，對晶片的切割品質提升有很大的幫助，以達到最好的切割效果和效率；
(2)雷射的加工速度比刀片切割方式快，最高可達200mm/秒，生產效益更高；
(3)雷射加工方法設備維護成本低，無昂貴的切割刀片成本；
(4)雷射切割無需使用冷卻水，節省水資源，更符合環保要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明的實施例1所述帶有薄矽結構的切割道的示意圖；
圖2是本發明的實施例1所述帶薄矽結構切割道第一次雷射切割的示意圖；
圖3是本發明的實施例1所述帶薄矽結構切割道第二次雷射切割的示意圖；
圖4是本發明的實施例2所述無矽結構切割道的示意圖；
圖5是本發明的實施例2所述無矽結構切割道第一次雷射切割的示意圖；
圖6是本發明的實施例2所述無矽結構切割道第二次雷射切割的示意圖；
圖7是本發明的實施例3所述帶厚矽結構切割道的示意圖；
圖8是本發明的實施例3所述帶厚矽結構切割道第一次雷射切割的示意圖；
圖9是本發明的實施例3所述帶厚矽結構切割道第二次雷射切割的示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為方便本領域的技術人員了解本發明的技術內容，下面結合實施例和附圖對本發明做進一步的詳細說明。
[0019]本發明所揭示的完成BGA封裝之後的晶圓的切割分粒方法，以CIS圖像傳感器晶片為例，包括三種情況:切割道內有薄矽結構層，如附圖1 ;切割道內無矽結構層，如附圖4 ；切割道內有厚矽結構層，如附圖7。
[0020]實施例1
針對附圖1所示的切割道內有薄矽結構層的Cis圖像傳感器晶片，完成BGA封裝之後的晶圓的切割分粒方法，如圖2和3所示，包括步驟:
(I)在完成晶圓級封裝之後的CIS晶圓的玻璃層外表面貼附UV膠帶100，玻璃層朝下，球柵陣列面朝上，固定在雷射加工設備上。
[0021](2)如圖2所示，將所述的晶圓進行第一次雷射500切割，需要切割掉的結構有:球柵陣列面的有機材料保護層404、薄矽層401、晶圓內部結構層403、有機材料圍堰層300。在使用雷射在沿晶圓球柵陣列面的切割道進行切割步驟中，通過顯微放大鏡頭和攝像機，依據切割道，對晶圓進行定位，通過對雷射的擴束、聚焦後對晶圓進行切割，雷射頻率為40KHZ，功率為I?10W，功率的高低是取決於切割時矽的厚度。第一次切開的切割溝槽寬度為5?50um,以利於第二次雷射切割。
[0022](3)如圖3所示，將所述的晶圓的玻璃層200進行雷射切割，切開剩餘的玻璃層200，本次採用頻率為100KHZ紅外雷射，功率為I?5W，功率的高低是取決於切割時玻璃的厚度。該第二次雷射切割切割玻璃層，玻璃層實際外觀沒有分開，但是內部的分子鏈被打斷。
[0023](4)將所述的UV膠帶進行照射UV光處理，使得膜的粘性變低，保證在膠帶移除時無殘膠。
[0024](5)採用晶圓擴片設備將所述的CIS晶圓進行擴張裂片處理，使每顆晶片完成最後分粒，使被打斷內部分子鏈的晶圓分離成單一的晶片晶粒。
[0025]實施例2
如圖4、5和6所示，分別為無矽結構切割道的示意圖、無矽結構切割道第一次雷射切割的示意圖和無矽結構切割道第二次雷射切割的示意圖。具體切割方式與實施例1類似。
[0026]實施例3
如圖7、8和9所示，分別為帶厚矽結構切割道的示意圖、帶厚矽結構切割道第一次雷射切割的示意圖和帶厚矽結構切割道第二次雷射切割的示意圖。具體切割方式與實施例1類似。
[0027]上述實施例僅為本發明的其中具體實現方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。本專利所發明的切割產品結構，也不限於附圖所示的3種結構。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些顯而易見的替換形式均屬於本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種完成BGA封裝之後的晶圓的切割分粒方法，所述BGA封裝之後的晶圓的球柵陣列面上有切割道，另一面為玻璃層，其特徵在於，包括步驟: (1)利用雷射沿著球柵陣列面上的切割道進行切割，切割深度達玻璃層的內表面，形成一溝槽； (2)透過步驟(I)形成的溝槽將所述的晶圓的玻璃層再次進行雷射切割，打斷玻璃層內部的分子鏈； (3)將切割好的晶圓進行擴片處理，使每顆晶片完成最後分粒。
2.根據權利要求1所述的切割分粒方法，其特徵在於，在進行步驟(I)的雷射切割之前，先在晶圓的玻璃層外表面貼附UV膠帶，完成步驟(2)的再次雷射切割後，對UV膠帶進行照射UV光處理。
3.根據權利要求1所述的切割分粒方法，其特徵在於，在步驟(I)中的雷射切割的溝槽寬度範圍為5?50um。
4.根據權利要求1所述的切割分粒方法，其特徵在於，步驟(I)所述的雷射切割，沿著球柵陣列面上的切割道，依次切開有機材料保護層、晶圓內部結構層和有機材料圍堰層。
5.根據權利要求1所述的切割分粒方法，其特徵在於，步驟(I)所述的雷射切割，沿著球柵陣列面上的切割道，依次切開有機材料保護層、矽結構層、晶圓內部結構層和有機材料圍堰層。
6.根據權利要求2所述的切割分粒方法，其特徵在於，晶圓片貼附UV膠帶時，玻璃層朝下，球柵陣列面朝上，固定在雷射加工設備上。
7.根據權利要求1所述的切割分粒方法，其特徵在於，步驟(I)第一次雷射切割時雷射頻率為30?50KHZ，功率為I?10W。
8.根據權利要求1所述的切割分粒方法，其特徵在於，步驟(2)再次雷射切割時雷射頻率為80-120KHZ，功率為I?5ff0
【文檔編號】B23K26/38GK103887238SQ201410127847
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月1日 優先權日:2014年4月1日
【發明者】賴芳奇, 呂軍 申請人:惠州碩貝德無線科技股份有限公司