專利名稱：一種微小芯片倒扣工藝技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微小芯片倒扣工藝新技術(shù)，更確切地說提供一種多芯片組件(MCM)中微小芯片的倒扣技術(shù)。即在現(xiàn)有的芯片倒扣技術(shù)基礎(chǔ)上，解決因尺寸小于倒扣機(jī)吸頭孔徑的微小芯片而無法實(shí)施倒扣的一種工藝技術(shù)。屬于微電子集成及封裝技術(shù)領(lǐng)域。
將未經(jīng)封裝的半導(dǎo)體IC裸芯片直接安裝在MCM的多層布線基板上，這是微封裝技術(shù)的一大發(fā)展，也是MCM之所以蜚聲全球的緣由。IC裸芯片的焊接(鍵合)成為MCM制造中的一個(gè)重要關(guān)鍵技術(shù)，它不僅極大地影響MCM產(chǎn)品的體積、重量，對(duì)封裝效率、布線長(zhǎng)度、產(chǎn)品性能、可靠性以及產(chǎn)品率都有很大的影響。半導(dǎo)體IC裸芯片的焊接(鍵合)技術(shù)，是當(dāng)前微電子組裝領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
目前，MCM的芯片與基板的電氣連接有三種主要方式絲焊、載帶自動(dòng)焊(TAB)和倒裝焊。其中絲焊是一種最通用的，也是最成熟的互連方法。它是使用熱壓、超聲或熱聲焊把Al絲(Au絲)鍵合或點(diǎn)焊到芯片和基板上相應(yīng)的焊區(qū)位置。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可靠，與目前所用的芯片兼容，容易檢查和返修，但是焊接多引腳器件速度慢，價(jià)格貴，組裝生產(chǎn)率低，而且焊絲較長(zhǎng)，電感較大，芯片測(cè)試和老化困難，不太適合大批量生產(chǎn)。TAB是通過載帶連接芯片與基板，芯片與載帶又通過焊料凸點(diǎn)進(jìn)行連接。載帶通常采用聚酰亞胺和Cu材料制作。TAB具有很好的電、熱性能和機(jī)械性能。TAB工藝自動(dòng)化程度高，組裝之前，芯片可預(yù)先測(cè)試和老化，適于I/O引腳、微細(xì)間距的IC芯片焊接。但是TAB方法比絲焊價(jià)格貴，需要專門設(shè)備。倒裝芯片是一種流行的互連方法，受到設(shè)計(jì)人員的歡迎。這種方法是將IC芯片面朝下放置在基板上的焊料凸點(diǎn)上，凸點(diǎn)與芯片上相應(yīng)的焊區(qū)圖對(duì)準(zhǔn)(或者把焊料凸點(diǎn)做在芯片焊區(qū)上，芯片上的焊料凸點(diǎn)與基板上相應(yīng)的焊區(qū)對(duì)準(zhǔn))，然后通過再流焊將IC芯片焊接到基板上。這種芯片互連方法因沒有絲焊和TAB的引線框架，又由于是芯片的焊區(qū)直接與基板的焊區(qū)連接，故節(jié)省空間，具有最短的電信路徑，互連密度高，散熱好，電路中產(chǎn)生的熱可直接從芯片背面散出，特別是在頻率較高或功率較大時(shí)，優(yōu)勢(shì)更為明顯，另外，對(duì)芯片進(jìn)行測(cè)試和老化能力相對(duì)比絲焊容易，還由于只有一個(gè)焊接面，可靠性高，所以被認(rèn)為是最理想的互連工藝。缺點(diǎn)是芯片與基板對(duì)準(zhǔn)困難，芯片組裝的目視檢查亦困難，還需要專門的設(shè)備，另外，對(duì)于微小芯片倒扣更加困難。
本發(fā)明的提供的特殊倒扣技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程，包括(1)選擇一種片狀透明載體和一種室溫下呈固體狀態(tài)的粘接劑。取適量的粘接劑放在載體上，對(duì)載體加溫至粘接劑熔化，停止加溫。自然冷卻后粘接劑凝固，在載體表面形成一厚度均勻的薄層。
(2)將裸芯片放在有粘接劑的載體上(芯片背面與載體相連)，再次對(duì)載體加溫至粘接劑熔化，再冷卻至室溫，使裸芯片就通過粘接劑粘接在載體上。
(3)完成上述過程后，就可以采用通常使用的倒扣機(jī)完成帶有載體的裸芯片與基板間的焊接(鍵合)。
(4)最后，對(duì)載體加溫至粘接劑熔化，取走載體。從而實(shí)現(xiàn)裸芯片與基板間的焊接(鍵合)。
由此可見，本發(fā)明提供的微小芯片倒扣工藝技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)在于(1)片狀載體的兩面要平整，幾何尺寸大于倒扣機(jī)吸孔孔徑；載體最好是透明的，選擇透明性的載體是便于從載體背面觀察芯片的位置。
(2)對(duì)裸芯片與載體間粘接劑要求室溫下為固態(tài)絕緣體，即熔點(diǎn)大于室溫，但熔點(diǎn)不能太高。因?yàn)闇囟忍?，?huì)影響芯片中的有源器件的性能，以熔點(diǎn)低于150℃的粘接劑為宜。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比，具有的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于現(xiàn)成的倒扣設(shè)備，不需要專門為微小芯片制造微小孔徑的吸頭。微小孔徑的吸頭制造費(fèi)用高、難度大，因此，采用本發(fā)明提供的工藝技術(shù)就可以擴(kuò)大倒扣設(shè)備使用范圍，解決微小芯片組裝難度，同時(shí)，也節(jié)省了附加設(shè)備支出。
圖中1-薄片載體 2-絕緣粘接劑3-芯片 4-混頻電路(a)在載體上加絕緣粘結(jié)劑；(b)芯片的背面通過粘結(jié)劑與載體連接；(c)芯片通過載體與電路鍵合；(d)取走載體完成芯片與電路的鍵合。
權(quán)利要求
1.一種微小芯片倒扣工藝技術(shù)，其特征在于(1)將室溫下呈固體狀態(tài)的粘結(jié)劑放在載體上，且載體的幾何尺寸大于倒扣機(jī)吸孔孔徑，對(duì)載體加熱至粘結(jié)劑熔化，停止加溫，自然冷卻使粘結(jié)劑凝固在載體表面，形成一厚度均勻的薄層；(2)將裸芯片背面放在涂有粘結(jié)劑薄層的載體上，再次對(duì)載體加溫至粘結(jié)劑熔化，再次冷卻至室溫，使芯片通過粘結(jié)劑粘在載體上；(3)采用通常適用的倒扣機(jī)完成裸芯片與基板間鍵合；(4)最后，對(duì)載體加溫至粘結(jié)劑熔化，取走載體，實(shí)現(xiàn)微小芯片與電路的鍵合。
2.按權(quán)利要求1所述的微小芯片倒扣工藝技術(shù)，其特征在于所述的載體兩面平整，且是透明的。
3.按權(quán)利要求1所述的微小芯片倒扣工藝技術(shù)，其特征在于所述的室溫下呈固體狀態(tài)的粘結(jié)劑熔點(diǎn)低于150℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種尺寸小于倒扣機(jī)吸頭孔徑的微小芯片倒扣工藝技術(shù),屬于微電子集成及封裝技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于(1)將室溫下呈固體狀態(tài)的粘結(jié)劑放在載體上,對(duì)載體加熱至粘結(jié)劑熔化,停止加溫,自然冷卻粘結(jié)劑凝固在載體表面,形成一厚度均勻的薄層;(2)將裸芯片背面放在涂有粘結(jié)劑薄層的載體上,對(duì)載體加溫至粘結(jié)劑熔化,再次冷卻至室溫,使芯片通過粘結(jié)劑粘在載體上;(3)采用通常適用的倒扣機(jī)完成裸芯片與基板間鍵合;(4)最后,對(duì)載體加溫至粘結(jié)劑熔化,取走載體,實(shí)現(xiàn)微小芯片與電路的鍵合。利用本發(fā)明提供的工藝技術(shù),對(duì)于現(xiàn)成的倒扣設(shè)備,不需要專門為微小芯片制造微小孔徑的吸頭,而又解決了微小芯片組裝的難題。
文檔編號(hào)H01L25/00GK1367529SQ02110878
公開日2002年9月4日 申請(qǐng)日期2002年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月22日
發(fā)明者程知群, 孫曉瑋 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所