專利名稱：用于在晶圓級封裝中暴露電極的方法及掩膜版的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在晶圓級封裝中暴露電極的方法，以及該方法中所采用的掩膜版。
背景技術(shù)：
近年來，半導(dǎo)體通用照明技術(shù)的迅速發(fā)展受到廣泛關(guān)注。大功率白光LED器件大多是由紫外或藍(lán)色LED加三基色或黃色熒光粉混合出白光，其中GaN基的藍(lán)光LED加長波波長熒光粉合成白光是最常見的白光實現(xiàn)方案。所采用的制造方法一般為將熒光粉與透明聚合物膠水混合形成熒光膠，再將混合膠水涂覆在芯片上，從而使芯片發(fā)出的藍(lán)光被熒光粉吸收并轉(zhuǎn)換為長波長的發(fā)射光，最終合成得到白光。該制造方法所存在的ー個顯著問 題是，由于熒光粉的比重遠(yuǎn)高于膠水的比重，因此熒光粉會逐漸的沉淀，進(jìn)而導(dǎo)致熒光粉在LED芯片表面分布的厚度和濃度不均勻。一般而言，LED芯片四周的熒光膠會多于芯片正面的熒光膠，所以就會存在不同區(qū)域的熒光膠對于藍(lán)光吸收強度不同的問題。因此所導(dǎo)致的ー種典型結(jié)果是，在白光LED的中心區(qū)域的色溫會高于邊緣角度區(qū)域的色溫，即中心偏藍(lán)白、邊緣偏黃緑。這種白光不均勻的特性，導(dǎo)致人眼從不同角度觀察LED光源時，會有不同的顔色感受。反映在被照射物體上時，人眼會看到不同的照明區(qū)域有著不同的色彩表征。因此，LED發(fā)出的白光的不均勻性，一方面會導(dǎo)致人肉眼觀察周圍環(huán)境時的不舒適感，另ー方面會導(dǎo)致物體顔色失真，從而不利于展現(xiàn)真實的照明效果。此外，普通點膠涂覆技術(shù)和噴涂技術(shù)是在LED組裝階段完成之后進(jìn)行的，故金線(倒裝結(jié)構(gòu)芯片除外)上熒光膠掛球進(jìn)一步降低了白光器件的光色一致性。為避免芯片級涂覆方法的不足，一種保形涂覆法——晶圓級熒光粉涂覆技術(shù)——逐漸被廣泛深入研究。晶圓級熒光粉涂覆是在制作完電極完成劃片切割前道エ序晶圓的LED上進(jìn)行熒光粉涂覆的技木。這種技術(shù)可以顯著改善熒光膠中熒光粉沉降或金線上熒光膠掛球造成芯片上各區(qū)域熒光粉不均勻而引起的光色不一致性。在水平和垂直結(jié)構(gòu)的晶圓上涂覆熒光膠之后，怎么暴露出電極以利種線完成電氣連接是晶圓級熒光粉涂覆領(lǐng)域中的一項關(guān)鍵技木。當(dāng)今在此領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛的磨削方案是預(yù)先在電極上預(yù)種一定高度金球，然后在晶圓上涂覆一定厚度的熒光膠，之后利用磨削設(shè)備除去一定厚度的熒光膠露出預(yù)種金球；而另ー種應(yīng)用較廣泛的光刻方案是在涂覆熒光膠之前將電極用光刻薄膜覆蓋，然后涂覆熒光膠，之后再減薄熒光膠露出光刻薄膜，以利光刻或其他エ藝露出電極。以上被較廣泛采用的方案中，磨削精度難以精確控制，其中光刻技術(shù)成本較高。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提出一種用于在晶圓級封裝中暴露電極的方法以及掩膜版，利用對熒光膠溶解性較強的溶液在掩膜版中定量定向溶解熒光膠，從而暴露出電極。
為達(dá)此目的，本發(fā)明一方面提出一種在晶圓級封裝中暴露電極的方法，包括以下步驟SlOl將掩膜版與已完成熒光粉涂覆的晶圓定位，使所述掩膜版的網(wǎng)孔與所述晶圓的電極對位；S102向掩膜版的網(wǎng)孔中注入熒光膠溶解液，使晶圓電極表面與掩膜版網(wǎng)孔對位部分的熒光膠層溶解；S103從掩膜版取下所述晶圓并進(jìn)行清洗和干燥處理。在一個實施例中，設(shè)置所述掩 膜版的厚度，使其網(wǎng)孔的容積適合容納溶解熒光膠所需的溶解液；所述掩膜版的厚度優(yōu)選設(shè)置為2mm-5mm。在一個實施例中，可以利用自動點射溶液設(shè)備的針頭向掩膜版的網(wǎng)孔中注入熒光膠溶解液。在一個實施例中，所述熒光膠溶解液至少含有甲氧基物、氫氧化物之一。在一個實施例中，所述網(wǎng)孔的直徑小于所述電極的橫向尺寸；在一個實施例中，在所述掩膜版與熒光膠層接觸面的網(wǎng)孔邊緣處，設(shè)有凸起的針狀結(jié)構(gòu)，用于當(dāng)掩膜版與晶圓接觸時，嵌入所述熒光膠層。在一個實施例中，當(dāng)所述電極的正負(fù)極與網(wǎng)孔對應(yīng)部分的熒光膠層厚度不一致時，分別先后向正極或負(fù)極對應(yīng)的網(wǎng)孔注入溶解液。在一個實施例中，通過在掩膜版上設(shè)置定位孔或者通過真空吸附的方式，將掩膜版與已完成熒光粉涂覆的晶圓定位。本發(fā)明的另一方面提供一種掩膜版，用于在晶圓級封裝中暴露電極。該掩膜版包括網(wǎng)孔，所述網(wǎng)孔用干與所述晶圓的電極對位。在一個實施例中，所述網(wǎng)孔的直徑小于待暴露電極的橫向尺寸。在一個實施例中，在所述掩膜版與熒光膠層接觸的一面的網(wǎng)孔邊緣處，設(shè)有凸起的針狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)所述掩膜版與完成熒光粉涂覆的晶圓接觸時，所述凸起的針狀結(jié)構(gòu)可嵌入所述晶圓熒光膠層；所述掩膜版的厚度為2mm-5mm。在一個實施例中，所述掩膜版設(shè)有定位孔，用于將掩膜版與已完成熒光粉涂覆的晶圓定位。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，利用對熒光膠溶解性較強的溶液在掩膜版中定量定向溶解熒光膠從而暴露出電極，并且能夠有效防止溶解液的橫向擴散，還可通過調(diào)節(jié)溶解液的濃度和/或溶解時間控制溶解的精確度。
圖I為本發(fā)明實施例一的暴露電極方法流程圖；圖2為本發(fā)明實施例一的掩膜版俯視示意圖；圖3為本發(fā)明實施例一溶解液溶膠原理示意圖；圖4為本發(fā)明實施例ニ溶解液溶膠原理示意圖；圖5為本發(fā)明實施例三溶解液溶膠原理示意示圖標(biāo)記如下10掩膜版；11定位孔；12網(wǎng)孔；13凸起的針狀結(jié)構(gòu)；20晶圓；21電極；211正極；212負(fù)極；23熒光膠層；25針頭；D網(wǎng)孔直徑;m電極的橫向尺寸。
具體實施例方式為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步的詳細(xì)說明。實施例一本實施例提供一種用于在晶圓級封裝中暴露電極的方法，エ藝簡單，成本低。如圖 I所示，該方法具體包括以下步驟S101，將掩膜版與已完成熒光粉涂覆的晶圓定位，使所述掩膜版的網(wǎng)孔與所述晶圓的電極對位。在該步驟中，首先要根據(jù)晶圓的尺寸來設(shè)計所述掩膜版的厚度。因為掩膜版橫向尺寸要根據(jù)晶圓的橫向尺寸來設(shè)計，通過設(shè)計來保證掩膜版的網(wǎng)孔與所述晶圓的電極能夠精確對位。也就是說，掩膜版的橫向尺寸取決于晶圓的橫向尺寸。所以，主要通過設(shè)計掩膜版的厚度來控制注入所述熒光膠溶解液的最大量。熒光膠溶解液的量要保證充分溶解網(wǎng)孔與電極對位部分的熒光膠層，因此，注入所述熒光膠溶解液的最大量還與溶解液對熒光膠的溶解性有夫。試驗發(fā)現(xiàn)，較濃的溶解液能夠較快地溶解熒光膠層(當(dāng)然，完全不同成分的溶解液對熒光膠的溶解性有很大差異)；在一定溫度范圍內(nèi)，溫度越高溶解越快；此外，不同目標(biāo)色溫的熒光膠層厚度也有較大差異。鑒于以上特性，溶解液越濃(或溶解性越強)，溫度越高，熒光膠層越薄，則所需掩膜版厚度越小；反之，所需掩膜版厚度越大。實踐中，所述掩膜版的厚度既不宜過厚，也不宣太薄，優(yōu)選為2 5mm。為了將掩膜版與已完成熒光粉涂覆的晶圓定位，使所述掩膜版的網(wǎng)孔與所述晶圓的電極對位，可采用進(jìn)行真空吸附或者在掩膜版上設(shè)置定位孔的方式。在掩膜版上設(shè)置有定位孔，結(jié)合圖2和圖3，所述掩膜版10與晶圓20上的電極21通過定位孔11精確定位，使掩膜版10上的網(wǎng)孔12與晶圓20對應(yīng)的電極21精確對位。將定位好的掩膜版與晶圓固定在一個溫控平臺上。所述溫控平臺用來控制進(jìn)行熒光膠溶解的環(huán)境溫度，在高溫條件下，如90-120°C吋，比在常溫條件下進(jìn)行熒光膠溶解的速度快很多，因此亦可通過控制溫度的變化來調(diào)節(jié)溶解速度。所述的晶圓是已完成熒光粉涂覆的晶圓。在本實施例中，所述的晶圓為垂直結(jié)構(gòu)晶圓。S102,向掩膜版的網(wǎng)孔中注入熒光膠溶解液。參考圖3，可以利用自動點射溶液設(shè)備的針頭25向掩膜版10的網(wǎng)孔12中注入熒光膠溶解液；所述的自動點膠溶液設(shè)備可為常見的自動點膠設(shè)備?，F(xiàn)有技術(shù)中，一般采用的溶解液是混有酒精(ethanol)、甲氧基物(methoxy)、氫氧化物(如potassium hydroxide等)等的混合溶液。實驗表明，含有甲氧基物(methoxy)、氫氧化物(如potassium hydroxide等)等的混合溶液都可以實現(xiàn)溶解熒光膠的目的。因此，這里所述的熒光膠溶解液可以為酒精或者含甲氧基物或者氫氧化物。在該步驟中，為了解決溶解液的橫向擴散問題，一方面，網(wǎng)孔12直徑D小于電極21的橫向尺寸m。另ー方面，盡量選擇對熒光膠溶解性強，流動性差有一定粘性的熒光膠溶解液。本實施例所用熒光膠溶解液的是含甲氧基物。為了確保晶圓的熒光膠層能夠高精度溶解，可通過控制溶解液的濃度、溶解時間來提高熒光膠層溶解的精確度。其中，溶解時間是指溶解液注入掩膜版網(wǎng)孔到清洗之間的時間。S103,網(wǎng)孔與電極對位部分的熒光膠層溶解后，取下所述晶圓20，用清洗液清洗和干燥處理。
本實施例所用的清洗液可為酒精。干燥處理可以通過使用烘箱低溫(30 50°C )烘烤晶圓，達(dá)到干燥的目的。由于清洗液中含有水分，容易導(dǎo)致電極材料發(fā)生氧化，因此需要進(jìn)行所述的干燥處理。干燥處理后的晶圓可貯存于干燥柜，干燥柜的溫度范圍控制在20 30°C，濕度范圍控制在30 45%RH比較適宜。在干燥柜進(jìn)行貯存同樣是為了起到電極材料被氧化的作用，電極材料被氧化后會影響焊接性和材料光澤(影響出光)。通過采用以上方法，可以獲得以下有益效果I、熒光膠溶解速度快；由于晶圓上熒光膠層本身很薄，所以選擇較有針對性的溶解液能較迅速地溶解熒光膠層。2、溶解控制條件簡單，可操作性強；可通過溫度、溶解時間、溶解液濃度等條件控制溶解過程，這些因素都是較容易控制的。3、掩膜版加工難度相對低；相對于加工遮蓋電極的掩膜版,這種露出電極的掩膜版加工難度低很多。4、與傳統(tǒng)的暴露電極方法相比，無需在電極上覆蓋干膜或預(yù)種金球，エ藝相對簡單。5、成本低。本發(fā)明提供的暴露電極方法相比于傳統(tǒng)暴露電極的方法所應(yīng)用的設(shè)備、材料成本都相對低很多。實施例ニ圖4示出本發(fā)明的另ー實施例。與實施例一所示的方法相比，在掩膜版10貼近熒光膠層23面設(shè)計形狀如圖所示的凸起的針狀結(jié)構(gòu)13，使掩膜版10緊貼熒光膠層23時，所述凸起的針狀結(jié)構(gòu)13嵌入熒光膠層23 —定深度。所述凸起的針狀結(jié)構(gòu)的設(shè)計，可進(jìn)一步解決溶解液注射到熒光膠層時，溶解液橫向擴散的問題，可更加精確地暴露電極，從而不會因為溶解液的橫向擴散而影響電極以外的突光膠層。實施例三圖5示出本發(fā)明的另ー實施例。在該實施例中，所述的晶圓20為普通水平結(jié)構(gòu)晶圓，由于普通水平結(jié)構(gòu)晶圓的正負(fù)電極高度不一致，所以所述的熒光膠層23在對應(yīng)晶圓的正負(fù)極部分厚度不一致。在這種情況下，為了確保能精確地溶解電極表面的熒光膠，在針頭25向掩膜版網(wǎng)孔中注入溶解液時，采用正負(fù)極分別注入方案。在本實施例中，先向正極211對應(yīng)的溶液網(wǎng)孔12注入溶解液，待熒光膠溶解完畢后，再向負(fù)極212對應(yīng)的溶液網(wǎng)孔12注入溶解液。因為正負(fù)極對應(yīng)的熒光膠厚度不一致，所以可在向負(fù)極對應(yīng)的溶液網(wǎng)孔12注入溶解液前，改變?nèi)芙庖旱臐舛?；或者在溶解液注入網(wǎng)孔12后，通過控制溶解時間；或者改變?nèi)芙庖簼舛群涂刂迫芙鈺r間相結(jié)合以達(dá)到精確溶解不同厚度熒光膠層的目的。本發(fā)明的另一方面，提出一種掩膜版，用于在晶圓級封裝中形成電極。該掩膜版網(wǎng)孔，所述網(wǎng)孔用干與晶圓的電極對位，使自動點射溶液設(shè)備的針頭注入熒光膠溶解液，將網(wǎng)孔與電極對位部分的熒光膠層溶解。所述掩膜版還可以包括定位孔，用于將掩膜版與已完成熒光粉涂覆的晶圓定位。圖2所示為該掩膜版10的基本結(jié)構(gòu)，其中11表示該掩膜版的定位孔，12表示網(wǎng)孔。圖3示出掩膜版10的網(wǎng)孔12與晶圓20的電極21相互配合實現(xiàn)電極暴露的方案。如圖3所示，網(wǎng)孔12的直徑D小于電極的橫向尺寸M，從而可以解決溶解液的橫向擴散問 題。圖4和圖5分別示出本發(fā)明的掩膜版的另ー種結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，在掩膜版10貼近熒光膠層23的一面的網(wǎng)孔的邊緣處設(shè)有形狀如圖所示的凸起的針狀結(jié)構(gòu)13，使掩膜版10緊貼熒光膠層23時，所述凸起的針狀結(jié)構(gòu)13嵌入熒光膠層23 —定深度。凸起的針狀結(jié)構(gòu)設(shè)計，可進(jìn)一步解決溶解液注射到熒光膠層時，溶解液橫向擴散的問題，可更加精確地暴露電極，從而不會因為溶解液的橫向擴散而影響電極以外的熒光月父層O以上實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)介紹，文中應(yīng)用具體實施例對本發(fā)明的方法原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明方法原理的前提下，還可以對本發(fā)明的方法進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于在晶圓級封裝中暴露電極的方法，其特征在于，包括以下步驟 S101、將掩膜版與已完成熒光粉涂覆的晶圓定位，使所述掩膜版的網(wǎng)孔與所述晶圓的電極對位； S102、向掩膜版的網(wǎng)孔中注入熒光膠溶解液，使晶圓電極表面與掩膜版網(wǎng)孔對位部分的熒光膠層溶解； S103、從掩膜版取下所述晶圓并進(jìn)行清洗和干燥處理。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟S102中采用自動點射溶液設(shè)備的針頭注入熒光膠溶解液。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述熒光膠溶解液至少含有甲氧基物、氫氧化物之一。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟SlOl進(jìn)ー步包括設(shè)置所述掩膜版的厚度，使所述網(wǎng)孔的容積適合容納溶解熒光膠所需的溶解液。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述掩膜版的厚度設(shè)置為2mm-5mm。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在干，步驟SlOl進(jìn)ー步包括設(shè)置所述掩膜版網(wǎng)孔的大小，使得所述網(wǎng)孔的直徑小于對應(yīng)電極的橫向尺寸。
7.如權(quán)利要求I或6所述的方法，其特征在于，步驟SlOl進(jìn)ー步包括在所述掩膜版與熒光膠層接觸的一面的網(wǎng)孔邊緣處，設(shè)置凸起的針狀結(jié)構(gòu)，用于當(dāng)掩膜版與晶圓接觸時，嵌入所述熒光膠層。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟S102進(jìn)ー步包括調(diào)節(jié)溶解液濃度和/或溶解時間來控制熒光膠層溶解的精確度。
9.如權(quán)利要求I或8所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述電極的正負(fù)極與網(wǎng)孔對應(yīng)部分的熒光膠層厚度不一致時，分別先后向正極或負(fù)極對應(yīng)的網(wǎng)孔注入溶解液。
10.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，通過在掩膜版上設(shè)置定位孔或者通過真空吸附的方式，將掩膜版與已完成熒光粉涂覆的晶圓定位。
11.一種掩膜版，用于在晶圓級封裝中暴露電極，其特征在于，包括網(wǎng)孔，所述網(wǎng)孔用于與晶圓的電極對位。
12.如權(quán)利要求11所述的掩膜版，其特征在于，所述網(wǎng)孔的直徑小于對應(yīng)電極的橫向尺寸。
13.如權(quán)利要求11所述的掩膜版，其特征在于，在所述掩膜版與熒光膠層接觸的一面的網(wǎng)孔邊緣處，設(shè)有凸起的針狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)所述掩膜版與完成熒光粉涂覆的晶圓接觸時，所述凸起的針狀結(jié)構(gòu)可嵌入所述晶圓熒光膠層。
14.如權(quán)利要求11所述的掩膜版，其特征在于，所述掩膜版的厚度為2mm-5mm。
15.如權(quán)利要求11-14任一所述的掩膜版，其特征在于，所述掩膜版設(shè)有定位孔，用于將掩膜版與已完成熒光粉涂覆的晶圓定位。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于在晶圓級封裝中暴露電極的方法，包括A、通過掩膜版的定位孔將掩膜版與已完成熒光粉涂覆的晶圓定位，使所述掩膜版的網(wǎng)孔與所述晶圓的電極對位；B、向掩膜版的網(wǎng)孔中注入熒光膠溶解液，使晶圓電極表面與掩膜版網(wǎng)孔對位部分的熒光膠層溶解；C、從掩膜版取下所述晶圓并進(jìn)行清洗和干燥處理。本發(fā)明還公開了一種用于在晶圓級封裝中暴露電極的掩膜版，包括定位孔和網(wǎng)孔，其中所述定位孔用于將掩膜版與晶圓定位，使所述網(wǎng)孔與所述晶圓的電極對位。
文檔編號H01L33/00GK102694091SQ201210194780
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月13日
發(fā)明者劉宗源, 吳建國, 蔡連章, 陳海文 申請人:佛山市國星光電股份有限公司