[发明专利]激光烧结装置及烧结方法

说明书

本发明提出一种激光烧结装置以及激光烧结方法。所述激光烧结装置包括：激光器、温度传感器、压力传感器基座、运动平台、透光板、以及砝码负载。上述技术方案提出的激光烧结装置及烧结方法通过实时调控烧结温度，避免烧结温度过高导致芯片以及基板损坏，同时提高了烧结体的整体机械强度和抗疲劳可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体封装领域，尤其涉及一种激光烧结装置及烧结方法。

背景技术

随着电子产品向高功率、高密度和高集成度方向发展，对功率器件中的连接材料提出了更高的要求。纳米银浆因其纳米尺寸效应，具有烧结温度低、热导率高、高温环境应用等优点，更适用于高温大功率和高功率密度封装，并逐渐取代锡铅焊料成为大功率电子器件高温应用的首选互连材料。目前主要采用热压烧结的方式实现大面积芯片的纳米银浆料互连，需要施加外部压力和复杂的温度曲线，有时还需要惰性气体气氛，烧结工艺较复杂，导致烧结时间长效率较低，且对自动化生产设备要求高。此外，长时间的烧结不仅容易导致纳米银颗粒严重长大，降低烧结接头性能，而且过度的加热还会影响电子元器件的力学和电学性能。因此，开发用于芯片互连的纳米银浆的快速烧结方法受到人们越来越多的关注。

现有技术采用激光低温烧结的方法，可以提供一种快速的、高能量的烧结过程，烧结工艺简单，通过对辐照时间和激光功率参数的控制便能够实现自动化烧结。由于激光烧结具有非接触式加热和激光光斑直径较小的特点，可实现精准选择性烧结，可以避免对周围材料尤其是敏感元器件造成热冲击。结合柔性基板和激光烧结制造柔性混合电子，不仅可大大提高制造效率，而且所制备的柔性器件还具有较好的柔性和反复弯折性能，在可穿戴电子、电子皮肤、可植入电子和软体机器人等诸多领域具有广阔的应用前景。

然而，激光低温快速烧结短时间内会产生大量热量使烧结温度急剧上升，过高的烧结温度容易烧蚀柔性基板，也不利于形成低孔隙率高电导率的纯银烧结体。烧结温度过低会导致烧结连接的柔性基板和芯片部分区域的机械强度低，最终影响烧结接头的抗疲劳可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是激光烧结温度过高或过低影响封装质量，提供一种激光烧结装置及烧结方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种激光烧结装置，包括基座，用于放置贴合有芯片的基板；光源，用于对芯片进行烧结；温度传感器，用于监测烧结过程中芯片烧结区域的温度信号并传输到外部电脑上，所述光源根据温度传感器的检测结果调节烧结光强和烧结时间；透光板，设置在光源烧结的光路上，用于缓冲光源的热冲击和放置砝码负载。

为了解决上述问题，本发明提供了一种激光烧结方法，其特征在于，包括如下步骤：提供一基板，所述基板表面通过浆料贴合一芯片；将所述基板置于压力传感器基座上；照射芯片表面，对所述芯片区域进行烧结；监测芯片烧结区域的烧结温度及烧结压强和烧结时间；调节激光器功率，使芯片烧结区域的烧结温度稳定；冷却获得封装完毕的器件。

上述技术方案提出的激光烧结装置及烧结方法通过实时调控烧结温度，避免烧结温度过高导致芯片以及基板损坏，同时提高了烧结体的整体机械强度和抗疲劳可靠性。可实现芯片区域浆料的快速烧结，可极大程度上减小对芯片和其他温度敏感元件可能造成的热冲击损伤。并实现纳米浆料的低温且有力的连接烧结，提高连接强度。可制备出具有良好导电性能和机械弯折性能的用于芯片互连的烧结体，在柔性电子和功率电子封装领域具有广阔的应用前景。

附图说明

附图1所示是本发明所述激光烧结装置的具体实施方式的结构示意图。

附图2所示是本发明所述激光烧结方法的具体实施方式的步骤示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的激光烧结装置及烧结方法的具体实施方式做详细说明。

附图1所示是本发明所述激光烧结装置的具体实施方式的结构示意图，包括：基座10，光源11，温度传感器12，透光板13，运动平台15，压力传感器17、以及砝码负载14。