[发明专利]一种使用导电粘合剂粘接电气设备的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用导电粘合剂粘接电气设备的方法及系统。

背景技术

通常，在芯片粘接中，湿式糊状导电粘合剂用来将半导体芯片或集成电路片粘接至基板。一种外部加热和加压方法(也称为热压法)用于将所述芯片下面的糊状粘合剂贴着基板固化并按压以使所述芯片和基板粘接在一起。近年来，芯片的厚度从500μm持续减小到25μm，给半导体芯片封装带来巨大影响，并且因为这些薄芯片产生的电子产品不仅使超薄应用(例如：智能卡、生物护照等)成为可能，而且促进了超高密集应用(例如：存储器、中央处理器等)的发展。在粘接如此薄的芯片的过程中，使用传统的糊状粘合剂存在的问题在于粘合剂溢出和散开，这将引发不可避免的短路故障。

人们开发了诸如粘片膜(DAF)或热塑性胶带(TAT)之类的干导电粘合膜或干导电粘合带来取代传统的湿式糊状导电粘合剂，尤其用在粘接厚度小于75μm的薄芯片。DAF通常于晶片切割成单独的芯片之前层压在所述晶片的背部，而TAT通常于晶片切割工序之后贴在单独的芯片背部。层压有DAF或TAT的芯片可直接通过热和压力粘接于基板上，所述热和压力称为热压接合并且也被视为最先进的粘接方法。这种方法存在的问题在于：100至180摄氏度的高粘接温度、至少3秒钟的长粘接时间、每个粘接周期粘接单个芯片以及在整个粘接工艺中对未粘接的芯片和粘接后的芯片、粘合剂、基板进行持续加热。另外，经常发生如下现象：沿着芯片-粘合剂-基板的分界面形成空穴、粘接工艺窗口受限、生产量低以及无法使用便宜的基板，例如，具有比DAF或者TAT的操作温度更低的操作温度的合成树脂粘合纸(SRBP、FR-1和FR-2)。高温和长时间热曝露会影响芯片封装和粘接装置的可靠性。

国际公布号为WO 2007/061216的国际申请公开了一种通过使用倒装芯片超声波振动粘接电气设备的方法。如在国际公布号为WO 2007/061216的国际申请的图2中所描述，将芯片的工作(电路)表面翻转过来或者背向超声换能器并通过粘合剂与基板连接，而芯片的非工作(底面)表面与换能器相接触以确保工作表面不会被来自换能器的面与面之间的摩擦所损害。为了进一步减轻损害芯片的风险，换能器的操作端可以用相对硬的、低阻尼的、低摩擦和光滑的聚四氟乙烯盖覆盖。热量作为超声振动的副产品，产生于粘合剂自身内部。换言之，超声波振动施加于芯片的非工作表面，所述非工作表面相对于芯片的工作表面、粘合剂和基板会振动，并且这种摩擦产生热量。国际公布号为WO 2007/061216的国际申请还公开了使用外部热源向整个或者上粘接部和下粘接部中的部分施加额外的热量。国际公布号为WO 2007/061216的国际申请进一步公开了用于在芯片非工作表面固定芯片的芯片夹头。当换能器的操作端与芯片的尺寸不同时，所述芯片夹头还用作换能器的尺寸适配器。例如，由具有低内部阻尼的超硬碳化钨制成的芯片夹头。

国际公布号为WO 2007/061216的国际申请的主要目的是确保超声波振动通过芯片到达粘合剂。因此，芯片必须将超声波振动传导至粘合剂。到达粘合剂的超声波振动的副产品是对粘合剂摩擦而产生的热量。然而，存在芯片(尤其是薄芯片)可能被通过其传递的超声波振动引起破裂或者粉碎的风险。

亟需一种粘接方法及系统来解决至少一部分上述问题。

发明内容

在第一方面，本发明提供了一种用于粘接电气设备的方法，其使用导电粘合剂将所述电气设备粘附在一起。所述方法包括由超声换能器产生超声波振动。所述方法还包括阻尼所述超声波振动以使传递至第一电气设备的超声波振动最小，并且使所述超声波振动转换为热脉冲，所述热脉冲通过所述第一电气设备传导至所述导电粘合剂。所述方法还包括利用所述热脉冲软化所述导电粘合剂以将所述电气设备粘接在一起。

所述方法还可包括聚集所述热脉冲至面积大于或等于所述第一电气设备的工作表面面积的表面区域。

所述方法还可包括向所述超声换能器施加静压力和电能。

所述导电粘合剂可以是干导电粘合膜或干导电粘合带，例如粘片膜(DieAttach Film，DAF)或热塑性胶带(Thermoplastic Adhesive Tape，TAT)。

所述第一电气设备可以是芯片，第二电气设备可以是基板。

所述第一电气设备的工作表面可以面向所述超声换能器。