热声倒装键合实验台的制作方法

专利名称：热声倒装键合实验台的制作方法
专利说明热声倒装键合实验台 本发明属于微电子/光电子封装领域。为满足电子封装的高密度高性能高效率要求，倒装芯片技术将是半导体封装的主要互连技术。当前的倒装键合工艺包括热超声键合、再回流焊(C4)、热压键合、环氧树脂导电胶键合等方式。再回流焊可靠性比较高，而且凸点数量多，但它采用的是Sn/Pb焊料，对环境及人体的保护极为不利。环氧树脂导电胶连接工艺简单，且在低温下键合，但存在可靠性不好，而且寄生电阻太大等不足。热压连接工艺没有污染问题，效率高，也存在可靠性不好，且键合条件要求苛刻等缺点。
热超声倒装键合是利用超声能量、压力、以及热量的相互作用，实现芯片I/O端口之间的直接互连。热超声连接工艺的主要特性是工艺简单，连接效率高，可靠性好，并且是一种无铅的绿色焊接，是当前芯片封装领域中极其具有发展潜力的一种新型工艺。但目前没有进行研究的实验平台，超声倒装焊具系统和加热系统不能协调工作。本发明的目的是提供一个集成热声倒装键合的实验平台，研究热声倒装键合技术，实现微电子集成芯片、光电子高功率LED晶片和基板之间的互连，为发展高密热声倒装提供技术和工艺原理。
利用热声金线键合机和粗铝线键合机，集成设计热声倒装键合实验平台，具体包括如下内容1.超声倒装系统对粗铝线键合机和金线键合机的超声传能系统的劈刀工具进行改造，把引线键合的尖端劈刀，改为平端劈刀，使超声焊具系统能与倒装芯片大面积接触，解决键合过程中芯片的旋转和滑动，实现热声倒装键合。
2.加热系统将金线键合机的加热系统应用于集成的热声倒装实验系统，满足热声倒装焊接加热温度的需要。其温控方式PID控制，控制精度小于5℃。
3.倒装工艺参数热声倒装的工艺参数超声功率0-15W，频率60KHz，压力0-1200g，时间5-500ms，温度室温-400℃，此范围参数应用于热声倒装键合实验系统。
超声能使金属软化的效果是热软化的100倍，本发明使超声倒装焊具系统和加热系统协调工作，降低了焊接的功率，提高了焊接效率，倒装芯片的凸点采用引线键合置球技术，置球工艺简单、灵活，成本低。为发展新型热声倒装键合机提供技术和工艺设计依据。

图1本发明结构示意图；图2 8 I/O数的倒装键合分离界面；图3 20I/O数的倒装键合分离界面。如图1，对粗铝线键合机和金线键合机的超声传能系统的劈刀工具进行改造，把引线键合的尖端劈刀，改为平端劈刀。经过改装后，基板3就可以置于加热台4上，加热至400℃以内的不同温度，输入0-15W不同的超声功率，设置好压力，然后，带凸点的IC芯片1倒扣于基板3上，再从芯片端施加压力和超声能2，在300-500毫秒内实现芯片电极与基板的连接。就可得各类不同实验条件下的倒装键合产品。如图2，图3所示。
权利要求
1.一种热声倒装键合实验台，包括超声倒装焊具系统和加热系统，其特征在于对粗铝线键合机和金线键合机的超声传能系统的劈刀工具进行改造，把引线键合的尖端劈刀，改为平端劈刀，使超声焊具系统能与倒装芯片大面积接触，加热系统为金线键合机的加热系统，对热声倒装焊接加热，温度范围为室温至400℃，输入超声功率为0-15W，频率60KHz，压力0-1200g，键合时间5-500ms。
全文摘要
一种热声倒装键合实验台，包括超声倒装焊具系统和加热系统，本发明对粗铝线键合机和金线键合机的超声传能系统的劈刀工具进行改造，把引线键合的尖端劈刀，改为平端劈刀，使超声焊具系统能与倒装芯片大面积接触，加热系统为金线键合机的加热系统，对热声倒装焊接加热，温度范围为室温－400℃，输入超声功率为0－15W，频率60KHz，压力0－1200g，键合时间5－500ms。本发明使超声倒装焊具系统和加热系统协调工作，降低了焊接的功率，提高了焊接的效率。
文档编号B29C65/08GK101083217SQ200610031729
公开日2007年12月5日 申请日期2006年5月30日 优先权日2006年5月30日
发明者李军辉, 韩雷, 王福亮, 钟掘 申请人:中南大学