一種基於環氧樹脂類粘合劑的晶片封裝方法
2023-11-11 19:59:57
專利名稱：一種基於環氧樹脂類粘合劑的晶片封裝方法
技術領域：
本發明屬於電子元器件封裝技術領域，涉及晶片的封裝方法。
背景技術：
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複雜的高級系統，現在已發展成為新一代集成電路的核心技術之一。由於半導體エ業遵循的摩爾定律，集成電路的複雜性越來越大，工作速度越來越高，同時晶片的尺寸也越來越小，這些都對封裝技術提出了更高的要求。在集成電路以及MEMS技術領域，封裝成本都將佔到器件總成本的50%到80%，應此尋找ー套完整的可靠的封裝方案對於集成電路，MEMS 系統等都是非常重要的。許多器件正常工作都需要將晶片封裝在ー個真空的環境，晶片通過一定的方式和封裝襯底連接。晶片封裝完成後，晶片上存在的應カ永遠是ー個需要考慮的問題，這對於一些精密器件尤其重要，理想的封裝襯底材料應該和晶片具有相同的熱機械性質。然而考慮到封裝成本，許多陶瓷或金屬材料的封裝襯底與矽基晶片的熱膨脹並不匹配，所以常用的解決辦法是在晶片和封裝襯底之間加入ー些粘結劑材料，既可以固定晶片又可以使得晶片耐受一定的熱、機械應力。環氧樹脂類粘結劑是電子封裝領域常用的一種晶片粘結劑，通常添加在環氧樹脂中添加一些改性劑來改變樹脂的ー些理化參數以滿足不同粘結需求，如導電性、絕熱性和導熱性等。通常採用熱固化的方式將晶片和封裝襯底粘結，然而由於固化後溫度下降至室溫，粘結劑體積會發生收縮，使得晶片上產生不少應力；再者，如果粘結劑和晶片接觸不完全會使得粘結劑中存在一定的氣泡，在溫度變化時候，粘結劑體積變化不均勻也會使得晶片產生較大的應力。上述情況都使得晶片在耐受外部振動和衝擊時候晶片的穩定性極大減弱，晶片可能出現翹曲、變形、甚至撕裂，這些都將對器件性能造成極大的影響甚至失效。
發明內容
本發明供一種基於環氧樹脂類粘合劑的晶片封裝方法，該方法在不對晶片和封裝襯底結構作改變的基礎上，通過外部激勵和粘結劑，使得晶片和封裝襯底獲得良好的接觸和較低的殘餘應カ，在承受振動和衝擊時候表現出較低的機械應カ。一種基於環氧樹脂類粘合劑的晶片封裝方法，如圖1、2所示，包括以下步驟步驟1 在經過拋光、清洗的封裝襯底上的晶片安裝位置塗覆環氧樹脂類粘合剤， 在粘合劑上放上需要封裝的晶片，並且橫向來回移動晶片數次，使封裝基底和晶片與粘合劑之間保持較大的接觸面積，形成片級封裝結構，然後將片級封裝結構固定在振動臺。步驟2 調節振動臺的振動頻率和振動幅值、控制振動時間，在片級封裝結構的平面法線方向對片級封裝結構進行接觸振動處理，以儘量去除環氧樹脂類粘合劑與封裝基底或晶片之間可能存在的氣泡，並儘可能擴大裝基底和晶片與粘合劑之間的接觸面積。步驟3 振動接觸處理完成後，晶片在封裝襯底上的位置應該和目標安裝位置沒有明顯差異，如果晶片在封裝襯底上的位置和目標安裝位置存在明顯差異，應將晶片移動至目標安裝位置。步驟4 根據環氧樹脂類粘合劑的具體類型選擇適當溫度進行熱固化處理；具體過程為首先將經步驟3處理後的片級封裝結構升溫至環氧樹脂類粘合劑的熱固化溫度， 然後進行保溫熱固化處理，最後降溫至室溫；在整個熱固化處理過程中對封裝結構進行封裝結構的平面法線方向的去應カ振動處理。上述技術方案中，應當說明的是1)本發明適用於尺寸範圍在((XSNZ)Xio1mm 的晶片封裝ク)步驟2中所述接觸振動處理具體エ藝為振動類型為簡諧振動，振動頻率為 1. 5 1. 8KHz，振動2倍幅值為1. 5mm，振動時間為5min ；3)步驟4中所述去應力振動處理具體エ藝為振動類型為簡諧振動，振動頻率為250 350Hz，振動2倍幅值為1. Omm ；4)本發明中所述環氧樹脂類粘合劑可以是各種高溫或中溫熱固化環氧樹脂類粘合剤，所述晶片可以是各種矽基或鍺基晶片，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係數的可閥合金等。本發明提供的基於環氧樹脂類粘合劑的晶片封裝方法，在不改變晶片和封裝襯底的結構條件下，通過外部振動處理(包括接觸振動處理和去應カ振動處理)，使得晶片和封裝襯底與粘結劑保持良好的接觸，並且晶片獲得較低的殘餘應力，晶片封裝完成後在承受一定程度的外部激勵和衝擊時候呈現出較低的機械應カ。和傳統未加振動處理的環氧樹脂熱固化粘結的封裝結構相比，本發明使得片級封裝結構中粘結材料未粘結區域和空洞明顯減小，熱固化後粘結劑均勻性良好，晶片和粘結劑之間殘餘應カ保持在較低的水平。本發明適用於高精度晶片(或器件)的封裝，能夠直接提高高精度晶片(或器件)封裝結構的穩定性和可靠性。
圖1傳統基於環氧樹脂類粘合劑的晶片封裝流程示意圖。圖2本發明提供的基於環氧樹脂類粘合劑的晶片封裝方法的流程示意圖。
具體實施例方式一種基於環氧樹脂類粘合劑的晶片封裝方法，如圖1、2所示，包括以下步驟步驟1 在經過拋光、清洗的封裝襯底上的晶片安裝位置塗覆環氧樹脂類粘合剤， 在粘合劑上放上需要封裝的晶片，並且橫向來回移動晶片數次，使封裝基底和晶片與粘合劑之間保持較大的接觸面積，形成片級封裝結構，然後將片級封裝結構固定在振動臺。步驟2 調節振動臺的振動頻率和振動幅值、控制振動時間，在片級封裝結構的平面法線方向對片級封裝結構進行接觸振動處理，以儘量去除環氧樹脂類粘合劑與封裝基底或晶片之間可能存在的氣泡，並儘可能擴大裝基底和晶片與粘合劑之間的接觸面積。步驟3 振動接觸處理完成後，晶片在封裝襯底上的位置應該和目標安裝位置沒有明顯差異，如果晶片在封裝襯底上的位置和目標安裝位置存在明顯差異，應將晶片移動至目標安裝位置。步驟4 根據環氧樹脂類粘合劑的具體類型選擇適當溫度進行熱固化處理；具體過程為首先將經步驟3處理後的片級封裝結構升溫至環氧樹脂類粘合劑的熱固化溫度，然後進行保溫熱固化處理，最後降溫至室溫；在整個熱固化處理過程中對封裝結構進行封裝結構的平面法線方向的去應カ振動處理。 上述技術方案中，應當說明的是1)本發明適用於尺寸範圍在((XSNZ)Xio1mm 的晶片封裝ク)步驟2中所述接觸振動處理具體エ藝為振動類型為簡諧振動，振動頻率為 1. 5 1. 8KHz，振動2倍幅值為1. 5mm，振動時間為5min ；3)步驟4中所述去應力振動處理具體ェ藝為振動類型為簡諧振動，振動頻率為250 350Hz，振動2倍幅值為1. Omm ；4)本發明中所述環氧樹脂類粘合劑可以是各種高溫或中溫熱固化環氧樹脂類粘合剤，所述晶片可以是各種矽基或鍺基晶片，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係數的可閥合金等。
權利要求
1.一種基於環氧樹脂類粘合劑的晶片封裝方法，包括以下步驟步驟1 在經過拋光、清洗的封裝襯底上的晶片安裝位置塗覆環氧樹脂類粘合剤，在粘合劑上放上需要封裝的晶片，並且橫向來回移動晶片數次，使封裝基底和晶片與粘合劑之間保持較大的接觸面積，形成片級封裝結構，然後將片級封裝結構固定在振動臺；步驟2 調節振動臺的振動頻率和振動幅值、控制振動時間，在片級封裝結構的平面法線方向對片級封裝結構進行接觸振動處理，以儘量去除環氧樹脂類粘合劑與封裝基底或晶片之間可能存在的氣泡，並儘可能擴大裝基底和晶片與粘合劑之間的接觸面積；步驟3 振動接觸處理完成後，晶片在封裝襯底上的位置應該和目標安裝位置沒有明顯差異，如果晶片在封裝襯底上的位置和目標安裝位置存在明顯差異，應將晶片移動至目標安裝位置；步驟4 根據環氧樹脂類粘合劑的具體類型選擇適當溫度進行熱固化處理；具體過程為首先將經步驟3處理後的片級封裝結構升溫至環氧樹脂類粘合劑的熱固化溫度，然後進行保溫熱固化處理，最後降溫至室溫；在整個熱固化處理過程中對封裝結構進行封裝結構的平面法線方向的去應カ振動處理。
2.根據權利要求1所述的基於環氧樹脂類粘合劑的晶片封裝方法，其特徵在幹，所述晶片為尺寸範圍在(0. 5 2) X IO1mm的晶片。
3.根據權利要求1所述的基於環氧樹脂類粘合劑的晶片封裝方法，其特徵在幹，步驟2 中所述接觸振動處理具體エ藝為振動類型為簡諧振動，振動頻率為1. 5 1. 8KHz，振動2 倍幅值為1. 5mm，振動時間為5min。
4.根據權利要求1所述的基於環氧樹脂類粘合劑的晶片封裝方法，其特徵在幹，步驟4 中所述去應力振動處理具體エ藝為振動類型為簡諧振動，振動頻率為250 350Hz，振動2 倍幅值為1. 0mm。
5.根據權利要求1所述的基於環氧樹脂類粘合劑的晶片封裝方法，其特徵在幹，所述環氧樹脂類粘合劑是各種高溫或中溫熱固化環氧樹脂類粘合剤。
6.根據權利要求1所述的基於環氧樹脂類粘合劑的晶片封裝方法，其特徵在幹，所述晶片是各種矽基或鍺基晶片。
7.根據權利要求1所述的基於環氧樹脂類粘合劑的晶片封裝方法，其特徵在幹，所述封裝襯底是氧化鋁陶瓷、氮化鋁陶瓷或低熱膨脹係數的可閥合金。
全文摘要
一種基於環氧樹脂類粘合劑的晶片封裝方法，屬於電子元器件封裝技術領域。本發明採用掃頻振動，對用環氧樹脂類粘合劑將晶片粘合在封裝襯底上晶片，進行接觸振動和去應力振動處理。片級封裝結構通過掃頻振動處理，使得晶片和封裝襯底最大程度地與環氧樹脂類粘合劑充分接觸，晶片被牢牢固定在封裝襯底上，同時晶片的熱殘餘應力較低。該方法在不對晶片、封裝襯底和粘合劑作種類和結構調整的條件下，使得晶片在承受溫度變化和振動衝擊等時，保持良好的力學穩定性，使得片級封裝器件的可靠性得到提高。
文檔編號H01L21/58GK102543774SQ20121004727
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月28日 優先權日2012年2月28日
發明者何劍, 何少偉, 何敏, 李偉, 蔣亞東 申請人:電子科技大學