專利名稱：一種基于環(huán)氧樹脂類粘合劑的芯片封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子元器件封裝技術(shù)領(lǐng)域，涉及芯片的封裝方法。
背景技術(shù)：
電子元器件的封裝從早期的真空電子管的簡單玻璃外殼封裝演變到今天的極為復(fù)雜的高級(jí)系統(tǒng)，現(xiàn)在已發(fā)展成為新一代集成電路的核心技術(shù)之一。由于半導(dǎo)體エ業(yè)遵循的摩爾定律，集成電路的復(fù)雜性越來越大，工作速度越來越高，同時(shí)芯片的尺寸也越來越小，這些都對(duì)封裝技術(shù)提出了更高的要求。在集成電路以及MEMS技術(shù)領(lǐng)域，封裝成本都將占到器件總成本的50%到80%，應(yīng)此尋找ー套完整的可靠的封裝方案對(duì)于集成電路，MEMS 系統(tǒng)等都是非常重要的。許多器件正常工作都需要將芯片封裝在ー個(gè)真空的環(huán)境，芯片通過一定的方式和封裝襯底連接。芯片封裝完成后，芯片上存在的應(yīng)カ永遠(yuǎn)是ー個(gè)需要考慮的問題，這對(duì)于一些精密器件尤其重要，理想的封裝襯底材料應(yīng)該和芯片具有相同的熱機(jī)械性質(zhì)。然而考慮到封裝成本，許多陶瓷或金屬材料的封裝襯底與硅基芯片的熱膨脹并不匹配，所以常用的解決辦法是在芯片和封裝襯底之間加入ー些粘結(jié)劑材料，既可以固定芯片又可以使得芯片耐受一定的熱、機(jī)械應(yīng)力。環(huán)氧樹脂類粘結(jié)劑是電子封裝領(lǐng)域常用的一種芯片粘結(jié)劑，通常添加在環(huán)氧樹脂中添加一些改性劑來改變樹脂的ー些理化參數(shù)以滿足不同粘結(jié)需求，如導(dǎo)電性、絕熱性和導(dǎo)熱性等。通常采用熱固化的方式將芯片和封裝襯底粘結(jié)，然而由于固化后溫度下降至室溫，粘結(jié)劑體積會(huì)發(fā)生收縮，使得芯片上產(chǎn)生不少應(yīng)力；再者，如果粘結(jié)劑和芯片接觸不完全會(huì)使得粘結(jié)劑中存在一定的氣泡，在溫度變化時(shí)候，粘結(jié)劑體積變化不均勻也會(huì)使得芯片產(chǎn)生較大的應(yīng)力。上述情況都使得芯片在耐受外部振動(dòng)和沖擊時(shí)候芯片的穩(wěn)定性極大減弱，芯片可能出現(xiàn)翹曲、變形、甚至撕裂，這些都將對(duì)器件性能造成極大的影響甚至失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明供一種基于環(huán)氧樹脂類粘合劑的芯片封裝方法，該方法在不對(duì)芯片和封裝襯底結(jié)構(gòu)作改變的基礎(chǔ)上，通過外部激勵(lì)和粘結(jié)劑，使得芯片和封裝襯底獲得良好的接觸和較低的殘余應(yīng)カ，在承受振動(dòng)和沖擊時(shí)候表現(xiàn)出較低的機(jī)械應(yīng)カ。一種基于環(huán)氧樹脂類粘合劑的芯片封裝方法，如圖1、2所示，包括以下步驟步驟1 在經(jīng)過拋光、清洗的封裝襯底上的芯片安裝位置涂覆環(huán)氧樹脂類粘合剤， 在粘合劑上放上需要封裝的芯片，并且橫向來回移動(dòng)芯片數(shù)次，使封裝基底和芯片與粘合劑之間保持較大的接觸面積，形成片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，然后將片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)固定在振動(dòng)臺(tái)。步驟2 調(diào)節(jié)振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅值、控制振動(dòng)時(shí)間，在片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的平面法線方向?qū)ζ?jí)封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行接觸振動(dòng)處理，以盡量去除環(huán)氧樹脂類粘合劑與封裝基底或芯片之間可能存在的氣泡，并盡可能擴(kuò)大裝基底和芯片與粘合劑之間的接觸面積。步驟3 振動(dòng)接觸處理完成后，芯片在封裝襯底上的位置應(yīng)該和目標(biāo)安裝位置沒有明顯差異，如果芯片在封裝襯底上的位置和目標(biāo)安裝位置存在明顯差異，應(yīng)將芯片移動(dòng)至目標(biāo)安裝位置。步驟4 根據(jù)環(huán)氧樹脂類粘合劑的具體類型選擇適當(dāng)溫度進(jìn)行熱固化處理；具體過程為首先將經(jīng)步驟3處理后的片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)升溫至環(huán)氧樹脂類粘合劑的熱固化溫度， 然后進(jìn)行保溫?zé)峁袒幚恚詈蠼禍刂潦覝?；在整個(gè)熱固化處理過程中對(duì)封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行封裝結(jié)構(gòu)的平面法線方向的去應(yīng)カ振動(dòng)處理。上述技術(shù)方案中，應(yīng)當(dāng)說明的是1)本發(fā)明適用于尺寸范圍在((XSNZ)Xio1mm 的芯片封裝ク)步驟2中所述接觸振動(dòng)處理具體エ藝為振動(dòng)類型為簡諧振動(dòng)，振動(dòng)頻率為 1. 5 1. 8KHz，振動(dòng)2倍幅值為1. 5mm，振動(dòng)時(shí)間為5min ；3)步驟4中所述去應(yīng)力振動(dòng)處理具體エ藝為振動(dòng)類型為簡諧振動(dòng)，振動(dòng)頻率為250 350Hz，振動(dòng)2倍幅值為1. Omm ；4)本發(fā)明中所述環(huán)氧樹脂類粘合劑可以是各種高溫或中溫?zé)峁袒h(huán)氧樹脂類粘合剤，所述芯片可以是各種硅基或鍺基芯片，所述封裝襯底可以是氧化鋁陶瓷、氮化鋁陶瓷以及低熱膨脹系數(shù)的可閥合金等。本發(fā)明提供的基于環(huán)氧樹脂類粘合劑的芯片封裝方法，在不改變芯片和封裝襯底的結(jié)構(gòu)條件下，通過外部振動(dòng)處理(包括接觸振動(dòng)處理和去應(yīng)カ振動(dòng)處理)，使得芯片和封裝襯底與粘結(jié)劑保持良好的接觸，并且芯片獲得較低的殘余應(yīng)力，芯片封裝完成后在承受一定程度的外部激勵(lì)和沖擊時(shí)候呈現(xiàn)出較低的機(jī)械應(yīng)カ。和傳統(tǒng)未加振動(dòng)處理的環(huán)氧樹脂熱固化粘結(jié)的封裝結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明使得片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)中粘結(jié)材料未粘結(jié)區(qū)域和空洞明顯減小，熱固化后粘結(jié)劑均勻性良好，芯片和粘結(jié)劑之間殘余應(yīng)カ保持在較低的水平。本發(fā)明適用于高精度芯片(或器件)的封裝，能夠直接提高高精度芯片(或器件)封裝結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。


圖1傳統(tǒng)基于環(huán)氧樹脂類粘合劑的芯片封裝流程示意圖。圖2本發(fā)明提供的基于環(huán)氧樹脂類粘合劑的芯片封裝方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式一種基于環(huán)氧樹脂類粘合劑的芯片封裝方法，如圖1、2所示，包括以下步驟步驟1 在經(jīng)過拋光、清洗的封裝襯底上的芯片安裝位置涂覆環(huán)氧樹脂類粘合剤， 在粘合劑上放上需要封裝的芯片，并且橫向來回移動(dòng)芯片數(shù)次，使封裝基底和芯片與粘合劑之間保持較大的接觸面積，形成片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，然后將片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)固定在振動(dòng)臺(tái)。步驟2 調(diào)節(jié)振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅值、控制振動(dòng)時(shí)間，在片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的平面法線方向?qū)ζ?jí)封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行接觸振動(dòng)處理，以盡量去除環(huán)氧樹脂類粘合劑與封裝基底或芯片之間可能存在的氣泡，并盡可能擴(kuò)大裝基底和芯片與粘合劑之間的接觸面積。步驟3 振動(dòng)接觸處理完成后，芯片在封裝襯底上的位置應(yīng)該和目標(biāo)安裝位置沒有明顯差異，如果芯片在封裝襯底上的位置和目標(biāo)安裝位置存在明顯差異，應(yīng)將芯片移動(dòng)至目標(biāo)安裝位置。步驟4 根據(jù)環(huán)氧樹脂類粘合劑的具體類型選擇適當(dāng)溫度進(jìn)行熱固化處理；具體過程為首先將經(jīng)步驟3處理后的片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)升溫至環(huán)氧樹脂類粘合劑的熱固化溫度，然后進(jìn)行保溫?zé)峁袒幚?，最后降溫至室溫；在整個(gè)熱固化處理過程中對(duì)封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行封裝結(jié)構(gòu)的平面法線方向的去應(yīng)カ振動(dòng)處理。 上述技術(shù)方案中，應(yīng)當(dāng)說明的是1)本發(fā)明適用于尺寸范圍在((XSNZ)Xio1mm 的芯片封裝ク)步驟2中所述接觸振動(dòng)處理具體エ藝為振動(dòng)類型為簡諧振動(dòng)，振動(dòng)頻率為 1. 5 1. 8KHz，振動(dòng)2倍幅值為1. 5mm，振動(dòng)時(shí)間為5min ；3)步驟4中所述去應(yīng)力振動(dòng)處理具體ェ藝為振動(dòng)類型為簡諧振動(dòng)，振動(dòng)頻率為250 350Hz，振動(dòng)2倍幅值為1. Omm ；4)本發(fā)明中所述環(huán)氧樹脂類粘合劑可以是各種高溫或中溫?zé)峁袒h(huán)氧樹脂類粘合剤，所述芯片可以是各種硅基或鍺基芯片，所述封裝襯底可以是氧化鋁陶瓷、氮化鋁陶瓷以及低熱膨脹系數(shù)的可閥合金等。
權(quán)利要求
1.一種基于環(huán)氧樹脂類粘合劑的芯片封裝方法，包括以下步驟步驟1 在經(jīng)過拋光、清洗的封裝襯底上的芯片安裝位置涂覆環(huán)氧樹脂類粘合剤，在粘合劑上放上需要封裝的芯片，并且橫向來回移動(dòng)芯片數(shù)次，使封裝基底和芯片與粘合劑之間保持較大的接觸面積，形成片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，然后將片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)固定在振動(dòng)臺(tái)；步驟2 調(diào)節(jié)振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅值、控制振動(dòng)時(shí)間，在片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的平面法線方向?qū)ζ?jí)封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行接觸振動(dòng)處理，以盡量去除環(huán)氧樹脂類粘合劑與封裝基底或芯片之間可能存在的氣泡，并盡可能擴(kuò)大裝基底和芯片與粘合劑之間的接觸面積；步驟3 振動(dòng)接觸處理完成后，芯片在封裝襯底上的位置應(yīng)該和目標(biāo)安裝位置沒有明顯差異，如果芯片在封裝襯底上的位置和目標(biāo)安裝位置存在明顯差異，應(yīng)將芯片移動(dòng)至目標(biāo)安裝位置；步驟4 根據(jù)環(huán)氧樹脂類粘合劑的具體類型選擇適當(dāng)溫度進(jìn)行熱固化處理；具體過程為首先將經(jīng)步驟3處理后的片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)升溫至環(huán)氧樹脂類粘合劑的熱固化溫度，然后進(jìn)行保溫?zé)峁袒幚?，最后降溫至室溫；在整個(gè)熱固化處理過程中對(duì)封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行封裝結(jié)構(gòu)的平面法線方向的去應(yīng)カ振動(dòng)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于環(huán)氧樹脂類粘合劑的芯片封裝方法，其特征在干，所述芯片為尺寸范圍在(0. 5 2) X IO1mm的芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于環(huán)氧樹脂類粘合劑的芯片封裝方法，其特征在干，步驟2 中所述接觸振動(dòng)處理具體エ藝為振動(dòng)類型為簡諧振動(dòng)，振動(dòng)頻率為1. 5 1. 8KHz，振動(dòng)2 倍幅值為1. 5mm，振動(dòng)時(shí)間為5min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于環(huán)氧樹脂類粘合劑的芯片封裝方法，其特征在干，步驟4 中所述去應(yīng)力振動(dòng)處理具體エ藝為振動(dòng)類型為簡諧振動(dòng)，振動(dòng)頻率為250 350Hz，振動(dòng)2 倍幅值為1. 0mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于環(huán)氧樹脂類粘合劑的芯片封裝方法，其特征在干，所述環(huán)氧樹脂類粘合劑是各種高溫或中溫?zé)峁袒h(huán)氧樹脂類粘合剤。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于環(huán)氧樹脂類粘合劑的芯片封裝方法，其特征在干，所述芯片是各種硅基或鍺基芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于環(huán)氧樹脂類粘合劑的芯片封裝方法，其特征在干，所述封裝襯底是氧化鋁陶瓷、氮化鋁陶瓷或低熱膨脹系數(shù)的可閥合金。
全文摘要
一種基于環(huán)氧樹脂類粘合劑的芯片封裝方法，屬于電子元器件封裝技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用掃頻振動(dòng)，對(duì)用環(huán)氧樹脂類粘合劑將芯片粘合在封裝襯底上芯片，進(jìn)行接觸振動(dòng)和去應(yīng)力振動(dòng)處理。片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)通過掃頻振動(dòng)處理，使得芯片和封裝襯底最大程度地與環(huán)氧樹脂類粘合劑充分接觸，芯片被牢牢固定在封裝襯底上，同時(shí)芯片的熱殘余應(yīng)力較低。該方法在不對(duì)芯片、封裝襯底和粘合劑作種類和結(jié)構(gòu)調(diào)整的條件下，使得芯片在承受溫度變化和振動(dòng)沖擊等時(shí)，保持良好的力學(xué)穩(wěn)定性，使得片級(jí)封裝器件的可靠性得到提高。
文檔編號(hào)H01L21/58GK102543774SQ20121004727
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者何劍, 何少偉, 何敏, 李偉, 蔣亞東 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)