一種非導(dǎo)電膠和金-金快速互聯(lián)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種非導(dǎo)電膠和金-金快速互聯(lián)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在液晶顯示系統(tǒng)中，各向異性導(dǎo)電膜技術(shù)（ACF)在玻璃板或撓性板上芯片封裝中 運用十分廣泛，各向異性導(dǎo)電膜材料是將細微的金屬粒子或外表鍍有金屬的塑料小球分散 在樹脂材料中，當把各向異性導(dǎo)電膜貼合于IC的凸塊與基板線路之間后，利用適當?shù)膲?力、溫度和時間使樹脂開始流動而導(dǎo)電粒子則與凸塊和基板線路接觸而達到電氣導(dǎo)通的作 用，與此同時，又由于選用適當?shù)膶?dǎo)電粒子粒徑及添加量，使其在凸塊與凸塊之間彼此無法 接觸從而達到各向異性導(dǎo)通的特性。
[0003] 隨著驅(qū)動芯片的凸點數(shù)增加，且芯片凸點節(jié)距減小，這對ACF技術(shù)提出了嚴峻挑 戰(zhàn)，對于凸點間距小于15 μ m的芯片，ACF工藝會產(chǎn)生較為嚴重的短路現(xiàn)象。金-金共金 (合金）技術(shù)可以用來解決窄節(jié)距芯片帶來的ACF搭橋問題，且在設(shè)備上與ACF技術(shù)有很好 的兼容性。在芯片封裝過程中，非導(dǎo)電膠的熱導(dǎo)率、固化速度、熱機械匹配性等都會影響電 子封裝的可靠性，提高其熱導(dǎo)率，加快固化速度，降低熱膨脹系數(shù)和介電常數(shù)，嚴格控制熱 超聲參數(shù)成為封裝過程中的關(guān)鍵技術(shù)目標?，F(xiàn)有的非導(dǎo)電膠，固化劑通常為咪唑衍生物固 化劑，其固化速度慢且耐熱性能較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：彌補上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種新的非導(dǎo)電 膠以及使用該非導(dǎo)電膠的金-金快速互聯(lián)方法。
[0005] -種非導(dǎo)電膠，包括按重量計的如下組分：
[0006] 基于雙酚A的環(huán)氧樹脂80-120份，甲基六氫鄰苯二甲酸酐80-100份，二甲基芐胺 0· 1-1份和Al2O3納米顆粒1-5份。
[0007] 優(yōu)選地,包括按重量計的如下組分：
[0008] 基于雙酚A的環(huán)氧樹脂100份，甲基六氫鄰苯二甲酸酐90份，二甲基芐胺0. 5份 和Al2O3納米顆粒3份。
[0009] 優(yōu)選地，Al2O3納米顆粒平均直徑約為100nm。
[0010] 一種金-金快速互聯(lián)方法，包括將所述非導(dǎo)電膠使用于待連接的芯片凸點和基板 焊盤的結(jié)合。將該非導(dǎo)電膠用于芯片凸點和基板焊盤的結(jié)合，兩者之間結(jié)合非常緊密，沒有 填充物或孔隙產(chǎn)生。
[0011] 優(yōu)選地，利用熱超聲技術(shù)實現(xiàn)金-金互聯(lián)，其中，加熱基板并驅(qū)動芯片凸點和基板 焊盤鍵合，當鍵合力達到預(yù)定壓力時，在與基板平行方向上對芯片施加超聲波能量，使芯片 凸點與基板結(jié)合面發(fā)生摩擦，除去芯片凸點表面的氧化物和污染層，同時溫度上升，芯片凸 點發(fā)生變形，芯片凸點與基板焊盤的原子相互滲透達到相互聯(lián)接。
[0012] 優(yōu)選地，超聲波時間為0. l-o. 5s，更優(yōu)選為0. 2s。
[0013] 優(yōu)選地，鍵合力為0· 1-0. 5kg，更優(yōu)選為0· 4kg。
[0014] 優(yōu)選地，超聲波功率為10-30mW，更優(yōu)選為22mW。
[0015] 優(yōu)選地，基板溫度為100-200°C，更優(yōu)選為160°C。
[0016] 更優(yōu)選地，超聲波時間分別為〇· 2s，鍵合力為0· 4kg，超聲波功率為22mW，基板溫 度為160°C。
[0017] 本發(fā)明的金-金鍵合互聯(lián)方法，使用本發(fā)明提供的非導(dǎo)電膠，有利于芯片凸點和 基板焊盤的結(jié)合，進一步地，利用熱超聲技術(shù)可實現(xiàn)金-金快速互聯(lián)，鍵合時間在Is內(nèi)，有 效縮短了鍵合時間，降低了鍵合過程所引起的失效問題，使產(chǎn)品通過125°c、1000小時穩(wěn)定 性測試后剪切強度均能達到250g以上，產(chǎn)品的可靠性得到提高。
【附圖說明】
[0018] 圖Ia至圖Ie是本發(fā)明實施例的熱超聲鍵合過程示意圖；
[0019] 圖2a是采用本發(fā)明實施例的非導(dǎo)電膠時的金-金結(jié)合處的斷面示意圖；
[0020] 圖2b是采用傳統(tǒng)非導(dǎo)電膠時的金-金結(jié)合處的斷面示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 一種用于金-金鍵合互聯(lián)的非導(dǎo)電膠，包括按重量計的如下組分：基于雙酚A的環(huán) 氧樹脂80-120份，甲基六氫鄰苯二甲酸酐80-100份，二甲基芐胺0. 1-1份和Al2O3納米顆粒 1-5份。在一些實施例中，基于雙酚A的環(huán)氧樹脂可以是80份、85份、90份、95份、100份、 110份、120份，甲基六氫鄰苯二甲酸酐可以是80份、85份、90份、92份、95份、100份，二甲 基芐胺可以是〇. 1份、〇. 4份、0. 5份、0. 6份、0. 8份、1份，Al2O3納米顆?？梢允?份、2份、 2. 5份、3份、3. 5份、4份、5份。特別優(yōu)選地，非導(dǎo)電膠包括基于雙酚A的環(huán)氧樹脂100份， 甲基六氫鄰苯二甲酸酐90份，二甲基芐胺0. 5份和Al2O3納米顆粒3份。優(yōu)選地，Al2O3納 米顆粒平均直徑約為l〇〇nm。
[0022] 在一些實施例中，金-金快速互聯(lián)方法將上述的任一種非導(dǎo)電膠用于芯片與基板 的結(jié)合。
[0023] 參見圖Ia至圖le，在一種具體實施例中，以熱超聲技術(shù)實現(xiàn)金-金快速互聯(lián)的方 法包括以下步驟：
[0024] (1)芯片的拾取：開始鍵合工作前，芯片4與基板5放置在指定工作臺，待獲取芯 片位置后，根據(jù)基板擺放位置，對芯片位置進行調(diào)整，實現(xiàn)對準，驅(qū)動真空吸附系統(tǒng)，吸嘴6 位置下降，利用真空吸力7將芯片吸附，完成芯片拾取。同時啟動基板加熱系統(tǒng)，將基板加 熱到150°C左右。
[0025] (2)芯片與基板的對準：完成芯片吸附后，驅(qū)動平動臺移動一固定位差完成芯片 與基板的物理對準，啟動視覺系統(tǒng)從芯片下方仰視被吸附的芯片，獲取芯片的實際位置，根 據(jù)吸嘴吸附芯片的實際偏移和轉(zhuǎn)角，再次調(diào)整基板位置，實現(xiàn)芯片凸點1與基板焊盤2的對 準。
[0026] (3)施加鍵合力：芯片與基板對準后，芯片在基板正上方，保持真空吸力，吸嘴緩 慢下降，直至芯片凸點1和基板焊盤2為一微小距離時，驅(qū)動鍵合壓力控制系統(tǒng)，對芯片緩 慢施加鍵合壓力8，保持芯片表面與基板平行，鍵合力與基板方向垂直。
[0027] (4)施加超聲波：在鍵合力達到預(yù)定壓力時，凸點1與基板接觸并在一定程度上被 壓扁和變形，啟動超聲波發(fā)生器，換能器通過吸嘴在與基板平行方向上對芯片施加超聲波 能量9,使凸點與基板結(jié)合面發(fā)生摩擦，除去凸點表面的氧化物和污染層。同時溫度劇烈上 升，凸點發(fā)生變形，凸點與基板焊盤的原子相互滲透達到相互聯(lián)接的效果。
[0028] (5)鍵合頭復(fù)位：鍵合工作完成后，釋放吸嘴真空吸力，芯片與吸嘴分離，提升吸 嘴，完成一個鍵合周期。
[0029] 所使用的芯片的大小例如為1.4(L)X1. I(W)XO. 125(H)mm，金凸點數(shù)為8,凸點 大小為 D = 0· 105mm ;H1 = 40 μ m ;H2 = 25. 4 μ m。
[0030] 實施例I
[0031] 鍵合力為〇· 4kg ;超聲波功率為22mW ;基板溫度為160°C;超聲波時間分別為0· ls， 0. 2s，0. 3s，0. 4s，0. 5s。剪切強度和平衡高度如表1所示：
[0032] 表 1
【主權(quán)項】
1. 一種非導(dǎo)電膠，其特征在于，包括按重量計的如下組分： 基于雙酚A的環(huán)氧樹脂80-120份，甲基六氫鄰苯二甲酸酐80-100份，二甲基芐胺 0· 1-1份和Al2O3納米顆粒1-5份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非導(dǎo)電膠，其特征在于，包括按重量計的如下組分： 基于雙酚A的環(huán)氧樹脂100份，甲基六氫鄰苯二甲酸酐90份，二甲基芐胺0. 5份和Al2O3 納米顆粒3份。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非導(dǎo)電膠，其特征在于，Al2O3納米顆粒平均直徑約為 100nm。
4. 一種金-金快速互聯(lián)方法，其特征在于，包括將權(quán)利要求1至3任一項所述的非導(dǎo)電 膠用于待連接的芯片凸點和基板焊盤的結(jié)合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的金-金快速互聯(lián)方法，其特征在于，通過熱超聲技術(shù)實現(xiàn) 金-金互聯(lián)，其中，加熱基板并驅(qū)動芯片凸點和基板焊盤鍵合，當鍵合力達到預(yù)定壓力時， 在與基板平行方向上對芯片施加超聲波能量，使芯片凸點與基板結(jié)合面發(fā)生摩擦，除去芯 片凸點表面的氧化物和污染層，同時溫度上升，芯片凸點發(fā)生變形，芯片凸點與基板焊盤的 原子相互滲透達到相互聯(lián)接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的金-金快速互聯(lián)方法，其特征在于，超聲波時間為0. 1-0. 5s， 優(yōu)選為〇. 2s。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的金-金快速互聯(lián)方法，其特征在于，鍵合力為0. 1-0. 5kg，優(yōu) 選為0. 4kg。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的金-金快速互聯(lián)方法，其特征在于，超聲波功率為10-30mW， 優(yōu)選為22mW。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的金-金快速互聯(lián)方法，其特征在于，基板溫度為100-200°C， 優(yōu)選為160°C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的金-金快速互聯(lián)方法，其特征在于，超聲波時間分別為 〇. 2s，鍵合力為0. 4kg，超聲波功率為22mW，基板溫度為160°C。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種非導(dǎo)電膠，包括按重量計的如下組分：基于雙酚A的環(huán)氧樹脂80-120份，甲基六氫鄰苯二甲酸酐80-100份，二甲基芐胺0.1-1份和Al2O3納米顆粒1-5份。提出一種金-金快速互聯(lián)方法，包括將所述非導(dǎo)電膠用于待連接的芯片凸點和基板焊盤的結(jié)合。提出通過熱超聲技術(shù)實現(xiàn)金-金互聯(lián)。該非導(dǎo)電膠有利于芯片凸點和基板焊盤的結(jié)合。利用熱超聲技術(shù)可實現(xiàn)金-金互聯(lián)的效率并提高連接的可靠性。
【IPC分類】C09J11-06, C09J163-02, C09J11-04, H01L21-768
【公開號】CN104559891
【申請?zhí)枴緾N201410300978
【發(fā)明人】張雙慶, 胡鋼
【申請人】廣東丹邦科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年6月27日