[发明专利]具有介质桥的芯片倒装共晶键合方法及获得的产物

摘要

本发明公开了一种具有介质桥的芯片倒装共晶键合方法及获得的产物。所述方法包含底座成型、衬底预处理、压块成型、装配、共晶键合5个步骤；所述产物包含盖板、衬底、芯片和底座。有益的技术效果：本发明避免了组装过程对裸芯片图形层上介质桥的损伤；避免了托盘对芯片表面图形的污染和损伤；实现了芯片和衬底之间的高精度定位；实现了多个裸芯片同时进行共晶键合，避免了多芯片模块共晶键合过程中存在的过烧和焊料氧化，提供了组件的可靠性；提高了装配效率，降低了组装失效率。实现高可靠和高效率多芯片模块的批量组装。

主权项

具有介质桥的芯片倒装共晶键合方法，其特征在于：按如下步骤进行：步骤一：底座成型；取一块石墨，采用高纯石墨精密加工工艺制作出一块底座（4）；在该底座（4）上加工台阶腔体，获得具有台阶腔体的底座（4）；通过粘接或者沉积方式，在具有台阶腔体的底座（4）的腔体底面和侧面附着一层聚酰亚胺或者聚四氟乙烯，并对附着在具有台阶腔体的底座（4）的表面的聚酰亚胺或者聚四氟乙烯进行软化处理，获得经过软化处理的底座（4）；其中，经过软化处理的底座（4）表面的聚酰亚胺或者聚四氟乙烯层进行软化处理的厚度范围在10‑50µm；步骤二：衬底预处理；取一块合金板材，通过机械加工工艺将该合金板材加工成衬底（2）；对衬底（2）的表面镀覆一层Au/Ni镀层，获得含有Au/Ni镀层的衬底（2）；其中，Ni层的厚度范围为1‑6 µm，Au层的厚度范围为2.54‑5.08 µm；在含有Au/Ni镀层的衬底（2）的待键合面预置共晶焊料，获得含有共晶焊料的衬底（2）；步骤三：压块成型；盖板（1）为氧化铝陶瓷板；通过粘接或者沉积方式，在盖板（1）表面附着一层聚酰亚胺或者聚四氟乙烯；随后，对表面附着有聚酰亚胺或者聚四氟乙烯的盖板（1）进行软化处理，获得经过软化处理的盖板（1）；其中，盖板（1）表面的聚酰亚胺或者聚四氟乙烯的软化处理层厚度范围为10‑50 µm；步骤四：装配；通过贴片机将芯片（3）、由步骤二获得的含有共晶焊料的衬底（2）、由步骤三获得的经过软化处理的盖板（1）自下而上地置于由步骤一获得的经过软化处理的底座（4）的腔体，获得半成品；随后，将将前述半成品置于共晶烧结炉的热板上，并关上共晶烧结炉的炉门；步骤五：共晶键合；设定共晶烧结炉的的焊接温度曲线和工艺气氛，对共晶烧结炉腔体内部进行抽真空和充保护气体，抽真空和充保护气体的工艺执行2次以上循环，同时逐步升高热板温度；待共晶烧结炉的腔体内部温度将含有共晶焊料的衬底（2）上的焊料开始融化时，向共晶烧结炉的腔体内部通入3‑9slm流量的还原介质或者保护气体，以提高加热效果,还原介质还起着去除焊料表面氧化层的作用；待含有共晶焊料的衬底（2）上的焊料完全熔化后，将此刻共晶烧结炉的炉温保温5‑30 s，并持续对炉腔内抽真空；待半成品完成共晶键合后，向共晶烧结炉的腔体内部冲入冷却气体，获得芯片模块；该芯片模块即为成品。