[发明专利]使用纳米结构连接和粘接相邻层

说明书

一种装置，包括两个导电表面或层、以及粘合到两个导电表面或层的纳米结构组件，从而在两个导电表面或层之间建立电或者热连接，以及一种制备同样组件的方法。

技术领域

在此描述的技术涉及一种纳米结构，更具体地说，涉及使用纳米结构连接和粘接导电材料的相邻层。

背景技术

在电子器件的生产和制造中有许多实例，要求将例如一个组件中存在的材料层通常在特定的位置连接到例如晶圆(wafer)或者晶片(die)之类的基底上。在这样的实例中，连接的完整性，不论是机械的、热的或者是电的，对于器件的性能来说都是至关重要的。

这些例子包括：将倒装芯片连接或者粘接到衬底(基底，例如晶片)，在LCD制造中所使用的微细间距覆晶薄膜(fine-pitch chip-on-flex) 技术；以及用于以微细间距建立电接触的晶圆级焊球(bump)。在所有这些应用中，目前的技术都受到严重的限制，这部分归因于对电子器件的小型化的需求渐增。

对“倒装芯片”技术的使用正在快速增长，该技术目前用于例如移动电话、MP3播放器、智能卡、显示器、计算机外围设备之类的设备中。但是，在复杂性和产品成本方面，倒装芯片技术存在缺陷，这归因于需要复杂的工艺，包括将芯片粘接和连接到晶片上。这些工艺包括焊料熔融镀覆(solder flux coating)、芯片/板的设置、焊球回流工艺(solder bumpreflow process)、焊剂清除工艺、底层填料、以及固化工艺(cure process)。

用于粘接和连接倒装芯片的技术正朝向增加更多数量的I/O触点、触点之间的间距也越来越小的方法发展。参见例如Peter J.Opdahl的“Anisotropic Conductive Filmfor Flipchip Applications：An Introduction”，可在以下网址找到：www.flipchips.com/tutoria105.html，通过全文引用合并于此。

作为球焊(solder bumping)的替代方案，已经出现了异方性导电膜(ACF)，它作为无铅、环保、无焊剂的粘接解决方案，由分散在聚合物基中的导电微粒组成，该聚合物是例如带粘性的树脂。ACF通过将导电微粒包裹在一个导电表面(例如，倒装芯片上的导电焊球)和另一个导电表面(例如与倒装芯片上的导电焊球对应的基底上的导电焊盘)之间来起作用，而相邻的微粒之间彼此绝缘。

在最近的几十年中，ACF已经被广泛用于平板显示器行业的封装技术，从而电气和机械地将集成电路驱动器连接到显示器的玻璃基底上。最近，已经证明ACF是其它直接芯片连接技术的流行替代方案，以满足在更小尺寸下更精细的间距要求。对于ACF材料来说，这意味着要使导电微粒尽可能小、产生更高的微粒密度、并确保微粒在ACF中极其平均地分布。此外，聚合物基的流动必须被尽可能好地控制。目前，3.5μm 的小尺寸微粒被用于要求苛刻的应用中。

长久以来，已经意识到ACF受到许多限制。如果微粒过大，或者有太多的微粒，将会在倒装芯片上的两个相邻焊球之间产生短路的危险。这意味着对微粒之间可能最小的间距有限制，因为如果微粒彼此太靠近，短路的危险会增加。这在例如显示器行业特别明显，其中当发生短路时会出现黑点。由于没有办法能够准确预知微粒在聚合物基中分布的均匀度，因此短路的风险会一直存在。避免由于微粒导致的短路的风险的影响在于，触点(I/O触点)的最大可能数量受到限制，因此当使用ACF 连接倒装芯片时，最大可能间距受到限制。

覆晶薄膜(Chip On Flex，简称COF)是相关的技术，也利用ACF，随着对更小间距产品的要求增加(目前的产品是小于40-50μm)、以满足成本和尺寸的要求，产生了与“倒装芯片”技术类似的问题(特别是 LCD行业)。采用目前的粘接工艺，在精细间距的COF封装中存在两个主要问题：引线断裂(lead breakage)和失配(misalignment)。