专利名称：一种微小芯片倒扣工艺技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微小芯片倒扣工艺新技术，更确切地说提供一种多芯片组件(MCM)中微小芯片的倒扣技术。即在现有的芯片倒扣技术基础上，解决因尺寸小于倒扣机吸头孔径的微小芯片而无法实施倒扣的一种工艺技术。属于微电子集成及封装技术领域。
将未经封装的半导体IC裸芯片直接安装在MCM的多层布线基板上，这是微封装技术的一大发展，也是MCM之所以蜚声全球的缘由。IC裸芯片的焊接(键合)成为MCM制造中的一个重要关键技术，它不仅极大地影响MCM产品的体积、重量，对封装效率、布线长度、产品性能、可靠性以及产品率都有很大的影响。半导体IC裸芯片的焊接(键合)技术，是当前微电子组装领域的研究热点。
目前，MCM的芯片与基板的电气连接有三种主要方式丝焊、载带自动焊(TAB)和倒装焊。其中丝焊是一种最通用的，也是最成熟的互连方法。它是使用热压、超声或热声焊把Al丝(Au丝)键合或点焊到芯片和基板上相应的焊区位置。这种方法的优点是可靠，与目前所用的芯片兼容，容易检查和返修，但是焊接多引脚器件速度慢，价格贵，组装生产率低，而且焊丝较长，电感较大，芯片测试和老化困难，不太适合大批量生产。TAB是通过载带连接芯片与基板，芯片与载带又通过焊料凸点进行连接。载带通常采用聚酰亚胺和Cu材料制作。TAB具有很好的电、热性能和机械性能。TAB工艺自动化程度高，组装之前，芯片可预先测试和老化，适于I/O引脚、微细间距的IC芯片焊接。但是TAB方法比丝焊价格贵，需要专门设备。倒装芯片是一种流行的互连方法，受到设计人员的欢迎。这种方法是将IC芯片面朝下放置在基板上的焊料凸点上，凸点与芯片上相应的焊区图对准(或者把焊料凸点做在芯片焊区上，芯片上的焊料凸点与基板上相应的焊区对准)，然后通过再流焊将IC芯片焊接到基板上。这种芯片互连方法因没有丝焊和TAB的引线框架，又由于是芯片的焊区直接与基板的焊区连接，故节省空间，具有最短的电信路径，互连密度高，散热好，电路中产生的热可直接从芯片背面散出，特别是在频率较高或功率较大时，优势更为明显，另外，对芯片进行测试和老化能力相对比丝焊容易，还由于只有一个焊接面，可靠性高，所以被认为是最理想的互连工艺。缺点是芯片与基板对准困难，芯片组装的目视检查亦困难，还需要专门的设备，另外，对于微小芯片倒扣更加困难。
本发明的提供的特殊倒扣技术的实现过程，包括(1)选择一种片状透明载体和一种室温下呈固体状态的粘接剂。取适量的粘接剂放在载体上，对载体加温至粘接剂熔化，停止加温。自然冷却后粘接剂凝固，在载体表面形成一厚度均匀的薄层。
(2)将裸芯片放在有粘接剂的载体上(芯片背面与载体相连)，再次对载体加温至粘接剂熔化，再冷却至室温，使裸芯片就通过粘接剂粘接在载体上。
(3)完成上述过程后，就可以采用通常使用的倒扣机完成带有载体的裸芯片与基板间的焊接(键合)。
(4)最后，对载体加温至粘接剂熔化，取走载体。从而实现裸芯片与基板间的焊接(键合)。
由此可见，本发明提供的微小芯片倒扣工艺技术的关键点在于(1)片状载体的两面要平整，几何尺寸大于倒扣机吸孔孔径；载体最好是透明的，选择透明性的载体是便于从载体背面观察芯片的位置。
(2)对裸芯片与载体间粘接剂要求室温下为固态绝缘体，即熔点大于室温，但熔点不能太高。因为温度太高，会影响芯片中的有源器件的性能，以熔点低于150℃的粘接剂为宜。
本发明与已有技术相比，具有的优点是对于现成的倒扣设备，不需要专门为微小芯片制造微小孔径的吸头。微小孔径的吸头制造费用高、难度大，因此，采用本发明提供的工艺技术就可以扩大倒扣设备使用范围，解决微小芯片组装难度，同时，也节省了附加设备支出。
图中1-薄片载体 2-绝缘粘接剂3-芯片 4-混频电路(a)在载体上加绝缘粘结剂；(b)芯片的背面通过粘结剂与载体连接；(c)芯片通过载体与电路键合；(d)取走载体完成芯片与电路的键合。
权利要求
1.一种微小芯片倒扣工艺技术，其特征在于(1)将室温下呈固体状态的粘结剂放在载体上，且载体的几何尺寸大于倒扣机吸孔孔径，对载体加热至粘结剂熔化，停止加温，自然冷却使粘结剂凝固在载体表面，形成一厚度均匀的薄层；(2)将裸芯片背面放在涂有粘结剂薄层的载体上，再次对载体加温至粘结剂熔化，再次冷却至室温，使芯片通过粘结剂粘在载体上；(3)采用通常适用的倒扣机完成裸芯片与基板间键合；(4)最后，对载体加温至粘结剂熔化，取走载体，实现微小芯片与电路的键合。
2.按权利要求1所述的微小芯片倒扣工艺技术，其特征在于所述的载体两面平整，且是透明的。
3.按权利要求1所述的微小芯片倒扣工艺技术，其特征在于所述的室温下呈固体状态的粘结剂熔点低于150℃。
全文摘要
本发明涉及一种尺寸小于倒扣机吸头孔径的微小芯片倒扣工艺技术,属于微电子集成及封装技术领域。其特征在于(1)将室温下呈固体状态的粘结剂放在载体上,对载体加热至粘结剂熔化,停止加温,自然冷却粘结剂凝固在载体表面,形成一厚度均匀的薄层;(2)将裸芯片背面放在涂有粘结剂薄层的载体上,对载体加温至粘结剂熔化,再次冷却至室温,使芯片通过粘结剂粘在载体上;(3)采用通常适用的倒扣机完成裸芯片与基板间键合;(4)最后,对载体加温至粘结剂熔化,取走载体,实现微小芯片与电路的键合。利用本发明提供的工艺技术,对于现成的倒扣设备,不需要专门为微小芯片制造微小孔径的吸头,而又解决了微小芯片组装的难题。
文档编号H01L25/00GK1367529SQ02110878
公开日2002年9月4日 申请日期2002年2月22日 优先权日2002年2月22日
发明者程知群, 孙晓玮 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所