[发明专利]高功率密度芯片的金属热接合

权利要求书

1.一种半导体封装装配方法，包括：

通过反向溅射来清洁芯片的表面和排热器件的表面；

在目标接合区域上，顺序地涂敷芯片的表面和排热器件的表面以粘合剂层、阻挡层和保护层；

把芯片和排热器件分别放入第一和第二承载夹具内；

把第一和第二承载夹具预加热到目标温度；

预加热之后，把金属热界面材料预制件放到芯片的表面上；

在芯片的表面上机械地碾压所述金属热界面材料；

附接所述第一和第二承载夹具，使得芯片表面上的金属热界面材料层与排热器件的被涂敷表面接合；以及

在回流炉中加热被接合的承载夹具。

2.按照权利要求1所述的方法，其中，所述方法是无焊剂的。

3.按照权利要求1所述的方法，进一步包括：

在作为加热分布的结果被接合的承载夹具已冷却之后，把粘合剂涂敷到排热器件的周边。

4.按照权利要求1所述的方法，进一步包括：

在附接所述第一和第二承载夹具之前，把粘合剂涂敷到排热器件的周边。

5.按照权利要求1所述的方法，其中，所述目标温度是至少60℃。

6.按照权利要求1所述的方法，其中，所述目标接合区域的100％被涂敷所述粘合剂层、阻挡层和保护层。

7.按照权利要求6所述的方法，其中，通过溅射涂敷来执行所述粘合剂层、阻挡层和保护层的涂敷。

8.按照权利要求1所述的方法，其中，所述金属热界面材料预制件覆盖所述目标接合区域的90％到100％。

9.按照权利要求1所述的方法，进一步包括：与所述第一和第二承载夹具一起预加热所述金属热界面材料预制件。

10.按照权利要求1所述的方法，进一步包括：在预加热之前，化学地清洁所述芯片的表面、所述排热器件的表面以及所述金属热界面材料预制件。

11.按照权利要求10所述的方法，其中，所述化学清洁包括：

利用丙酮来除油芯片的表面、排热器件的表面和金属热界面材料预制件，接着，利用异丙醇来漂洗芯片的表面、排热器件的表面和金属热界面材料预制件；

利用盐酸来蚀刻芯片的表面、排热器件的表面和金属热界面材料预制件，接着用脱离子水来漂洗芯片的表面、排热器件的表面和金属热界面材料预制件；以及

利用氮来吹干芯片的表面、排热器件的表面和金属热界面材料预制件。

12.按照权利要求1所述的方法，其中，所述金属热界面材料包含铟。

13.按照权利要求1所述的方法，其中，所述粘合剂层是钛，并且约0.1微米厚。

14.按照权利要求1所述的方法，其中，所述阻挡层包括镍和钒，并且约0.3微米厚。

15.按照权利要求1所述的方法，其中，所述阻挡层是97％的镍和3％的钒。

16.按照权利要求1所述的方法，其中，所述保护层是金，并且约0.2微米厚。

17.一种具有基本上无空隙界面的半导体封装，其中，所述半导体封装是通过包括下列步骤的方法装配的：

通过反向溅射来清洁芯片的表面和排热器件的表面；

在目标接合区域上，顺序地涂敷芯片的表面和排热器件的表面以粘合剂层、阻挡层和保护层；

把芯片和排热器件分别放入第一和第二承载夹具内；

把第一和第二承载夹具预加热到目标温度；

预加热之后，把金属热界面材料预制件放到芯片的表面上；

在芯片的表面上机械地碾压所述金属热界面材料；

附接所述第一和第二承载夹具，使得芯片表面上的金属热界面材料层与排热器件的被涂敷表面接合；以及

在回流炉中加热被接合的承载夹具。

18.按照权利要求17所述的半导体封装，其中，所述方法是无焊剂的。