倒裝芯片的封裝方法技術

本發明專利技術公開了一種倒裝芯片的封裝方法，倒裝芯片的封裝方法包括以下步驟：襯底基板與半導體芯片相對設置并一同放入焊接工作區，通過電磁脈沖的方式使襯底基板的第一電極端子和半導體芯片的第二電極端子電連接，具體是利用線圈通電形成的電磁脈沖磁場力擠壓襯底基板和半導體芯片，迫使襯底基板上的第一電極端子和半導體芯片的第二電極端子發生相互接觸，當壓力等于或大于連接端子的塑性變形時，第一電極端子和第二電極端子之間將進行原子級連接或焊接，實現第一電極端子和第二電極端子的電連接。本發明專利技術過程簡單，焊接工藝中采用的溫升很小，對襯底基板和半導體芯片起著保護作用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種封裝方法，特別是涉及一種。
技術介紹
芯片封裝是微傳感器、微執行器、微光學系統等電子器件制造的后半工序，其工藝水平直接決定各類電子器件的性能。當前的主要芯片封裝方式包括引線鍵合和倒裝焊接方式，而倒裝焊接又分為熱超聲焊接、再流焊接(C4)、熱壓焊接、環氧樹脂導電膠焊接等方式。引線鍵合工藝簡單，然而存在焊接凸點單一，電性能和機械性能不太好等弊端。再流焊接可靠性比較高，而且凸點數量多，但它采用的是Sn/Pb焊料，對環境及人體的保護極為不利。環氧樹脂導電膠連接工藝簡單，且在低溫下焊接，但存在可靠性不好，而且寄生電阻太大等不足。熱壓連接工藝沒有污染問題，效率高，但存在可靠性不好，且焊接條件要求苛刻等缺點。由IBM公司引入的熱超聲連接工藝是在引線鍵合的基礎上發展而來，它能夠解決當前其它各類封裝工藝存在的某些缺陷。熱超聲連接工藝的主要特性是工藝簡單，連接效率高，可靠性好，并且是一種無鉛的綠色焊接，是當前芯片封裝領域中極其具有發展潛力的一種新型工藝。但是焊接過程中壓力施加的不均勻性，橫向振動焊接時的芯片與基板的平行性、芯片夾持的牢靠性以及焊接的穩定性等因素不可靠，這些因素都制約目前熱超聲倒裝芯片的I/O數量不高，并且沒有得到大規模的生產。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種，其過程簡單，焊接工藝中采用的溫升很小，對襯底基板和半導體芯片起著保護作用。本專利技術是通過下述技術方案來解決上述技術問題的:一種，其特征在于，包括以下步驟:襯底基板與半導體芯片相對設置并一同放入焊接工作區，通過電磁脈沖的方式使襯底基板的第一電極端子和半導體芯片的第二電極端子電連接，具體是利用線圈通電形成的電磁脈沖磁場力擠壓襯底基板和半導體芯片，迫使襯底基板上的第一電極端子和半導體芯片的第二電極端子發生相互接觸和擠壓，當壓力等于或大于連接端子的塑性變形時，且克服了連接端子的彈性變形的影響時，第一電極端子和第二電極端子之間將進行原子級連接或焊接，實現第一電極端子和第二電極端子的電連接。優選地，所述具體包括以下步驟:半導體芯片背部貼底座放置于底座之中，半導體芯片的第二電極端子朝外，然后將襯底基板的第一電極端子朝向半導體芯片且和半導體芯片的第二電極的相對放置，襯底基板背部放置驅動板，驅動板的外側放置線圈；線圈瞬時通電，置于線圈空間里的驅動板內產生了強感應電流；這個強感應電流與線圈的強磁場互相作用，產生磁壓力；這個瞬間的磁壓力通過驅動板傳遞給襯底基板，足以使襯底基板上的第一電極端子的金屬塑性流動，從而使第一電極端子和第二電極端子發生形變并焊接在一起。優選地，所述具體包括以下步驟:襯底基板背部貼底座放置于底座之中，襯底基板的第一電極端子朝外，然后將半導體芯片的第二電極端子朝向襯底基板，并和襯底基板的第一電極的相對放置，半導體芯片背部放置驅動板，驅動板的外側放置線圈；線圈瞬時通電，置于線圈空間里的驅動板內產生了強感應電流；這個強感應電流與線圈的強磁場互相作用，產生磁壓力；這個瞬間的磁壓力通過驅動板傳遞給半導體芯片，足以使半導體芯片上的第二電極端子的金屬塑性流動，從而使第一電極端子和第二電極端子發生形變并焊接在一起。優選地，所述驅動板和底座存在電連接。優選地，所述述具體包括以下步驟:底座設置有第一凸環，第一凸環內部用于放置電極端子相對放置的半導體芯片和襯底基板，驅動板內側與底座第一凸環相應位置同樣設置有相同形狀的第二凸環，使第二凸環的內壁和第一凸環的外壁相接觸，驅動板的外側放置線圈；線圈瞬時通電，置于線圈空間里的驅動板內產生了強感應電流；這個強感應電流與線圈的強磁場互相作用，產生磁壓力；這個瞬間的磁壓力使第一電極端子和第二電極端子發生形變并焊接在一起。本專利技術的積極進步效果在于:(I)由于采用芯片直接倒裝連接，其端口連接面積增大，從而擴大了 I/o數量與連接面積比值；(2)由于其連接介質采用微米級凸點，其寄生電阻和電感很小，增加信號的實時性，適合于各種高頻環境；(3)本專利技術可以在芯片背面上散熱，散熱條件良好。除此之外，電磁脈沖連接還具有其它獨特的優點；(4)焊接工藝過程簡單，焊接工藝中采用的溫升很小，這對襯底基板和半導體芯片起著保護作用；(5)焊凸點材料允許多種選擇，可以選擇金凸點，銅凸點或者鋁凸點等；(6)對于工件的尺寸公差不敏感，非常適合同一芯片多凸點焊接，進一步提高I/O數量，以及多芯片同時焊接；(7)原子級連接，非常有助于大功率芯片的散熱；(8)本專利技術的連接是一種干燥、清潔、無鉛連接，對人體和環境無損害。附圖說明圖1為本專利技術采用各個元件的結構示意圖。具體實施例方式下面結合附圖給出本專利技術較佳實施例，以詳細說明本專利技術的技術方案。如圖1所示，本專利技術包括以下步驟:襯底基板與半導體芯片相對設置并一同放入焊接工作區，通過電磁脈沖的方式使襯底基板的第一電極端子和半導體芯片的第二電極端子電連接，具體是利用線圈通電形成的電磁脈沖磁場力擠壓襯底基板和半導體芯片，迫使襯底基板上的第一電極端子和半導體芯片的第二電極端子發生相互接觸，當壓力等于或大于連接端子的塑性變形(plastic deformation energy)時,且克服了連接端子的彈性變形的影響時，第一電極端子和第二電極端子之間將進行原子級連接或焊接，實現第一電極端子和第二電極端子的電連接。襯底基板除了一定的強度以外，需要有非常好的韌性；所以選擇金屬基板最合適，金屬基板可以實現多一層的電磁屏蔽。且金屬基板和絕緣層、電極端子之間的連接都要有相當好的強度。因此提出，使用鋁合金加表面微弧氧化來作為襯底基板。好處在于，鋁基底和絕緣層微弧氧化陶瓷是原子級連接，同時微弧氧化陶瓷有非常好的附著性，利于布置電路和電極端子；微弧氧化陶瓷薄于20微米時，導熱性良好。底座6的中心位置有第一凸環5,第一凸環5內部用于放置半導體芯片7，為了便于將來半導體芯片的取出，第一凸環內部設有托盤8，半導體芯片7背部貼底座放置于底座之中，即半導體芯片7朝下放置于托盤8之上，半導體芯片7的第二電極端子9朝外，然后將襯底基板4的第一電極端子13朝向半導體芯片且和半導體芯片7的第二電極9的相對放置，襯底基板4的背部蓋上驅動板3，此驅動板中心位置同樣設置有第二凸環12，第二凸環的內徑和第一凸環的外徑相等，使第二凸環的內壁和第一凸環的外壁相接觸，且可相對移動。此時，驅動板、第二凸環、第一凸環和底座可以形成一個金屬密閉空間，實現一定的電磁屏蔽以減小電磁脈沖對于空間內半導體芯片的損傷。驅動板3的外側放置線圈2，線圈2的上面蓋上緊固蓋1，緊固蓋和底座之間通過螺栓11和螺母10緊固。線圈瞬時通電，當瞬間(小于100微秒)的大電流(數千安培)通過特制的線圈時，線圈產生了強磁場。置于線圈空間里的驅動板內產生了強感應電流。這個強感應電流與線圈的強磁場互相作用，產生了強大的磁壓力。這個瞬間的磁壓力通過驅動板傳遞給襯底基板，足以使襯底基板上的第一電極端子的金屬以幾乎一個馬赫(音速)的速度塑性流動，從而使第一電極端子和第二電極端子發生形變并焊接在一起。連接完成后，撤去緊固蓋、線圈和驅動板，托盤頂起已經連接在一起的半導體芯片和襯底基板。本專利技術還可以將襯底基板背部貼底座放置于底座之中，襯底基板的第一電極端子朝外，然后將半導體芯片的第二電極端子朝向襯底基板本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種倒裝芯片的封裝方法，其特征在于，倒裝芯片的封裝方法包括以下步驟：襯底基板與半導體芯片相對設置并一同放入焊接工作區，通過電磁脈沖的方式使襯底基板的第一電極端子和半導體芯片的第二電極端子電連接，具體是利用線圈通電形成的電磁脈沖磁場力擠壓襯底基板和半導體芯片，迫使襯底基板上的第一電極端子和半導體芯片的第二電極端子發生相互接觸和擠壓，當壓力等于或大于連接端子的塑性變形時，且克服了連接端子的彈性變形的影響時，第一電極端子和第二電極端子之間將進行原子級連接或焊接，實現第一電極端子和第二電極端子的電連接。

【技術特征摘要】
1.一種倒裝芯片的封裝方法，其特征在于，倒裝芯片的封裝方法包括以下步驟:襯底基板與半導體芯片相對設置并一同放入焊接工作區，通過電磁脈沖的方式使襯底基板的第一電極端子和半導體芯片的第二電極端子電連接，具體是利用線圈通電形成的電磁脈沖磁場力擠壓襯底基板和半導體芯片，迫使襯底基板上的第一電極端子和半導體芯片的第二電極端子發生相互接觸和擠壓，當壓力等于或大于連接端子的塑性變形時，且克服了連接端子的彈性變形的影響時，第一電極端子和第二電極端子之間將進行原子級連接或焊接，實現第一電極端子和第二電極端子的電連接。2.按權利要求1所述的倒裝芯片的封裝方法，其特征在于，所述倒裝芯片的封裝方法具體包括以下步驟:半導體芯片背部貼底座放置于底座之中，半導體芯片的第二電極端子朝外，然后將襯底基板的第一電極端子朝向半導體芯片且和半導體芯片的第二電極的相對放置，襯底基板背部放置驅動板，驅動板的外側放置線圈；線圈瞬時通電，置于線圈空間里的驅動板內產生了強感應電流；這個強感應電流與線圈的強磁場互相作用，產生磁壓力；這個瞬間的磁壓力通過驅動板傳遞給襯底基板，足以使襯底基板上的第一電極端子的金屬塑性流動，從而使第一電極端子和第二電極端子發生形變并焊接在一起。3.按權利要求1所述的倒裝芯...

【專利技術屬性】
技術研發人員：柯全，王振興，楊杰，
申請(專利權)人：柯全，
類型：發明
國別省市：