[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

权利要求书

1.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1-6μm，Au层的厚度范围为2.54-5.08μm；

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10-50μm；

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5-30s，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。

2.根据权利要求1所述的具有介质桥的芯片倒装共晶键合方法，其特征在于：在装配过程中，经过芯片（3）表面的图形朝下；且芯片（3）置于含有共晶焊料的衬底（2）的下面；含有共晶焊料的衬底（2）的待键合面朝下。

3.根据权利要求1所述的具有介质桥的芯片倒装共晶键合方法，其特征在于：在底座（4）上加工4个台阶的腔体，即构成自上而下的4级凹槽，依次记为；压板定位槽（I）、衬底定位槽（II）、芯片定位槽（III）、介质桥避让孔（IV）；其中，在底座（4）的顶面开有一个压板定位槽（I），在压板定位槽（I）的底部开有一个衬底定位槽（II），在衬底定位槽（II）的底部开有芯片定位槽（III），在芯片定位槽（III）的底部开有一个以上的介质桥避让孔（IV）；具体如下：

压板定位槽（I）的形状与盖板（1）的轮廓相匹配；所述盖板（1）起压块的作用，压板定位槽（I）起为压块定位槽的作用；

衬底定位槽（II）的形状与衬底（2）的轮廓相匹配；衬底定位槽（II）起衬底定位槽的作用；

芯片定位槽（III）的形状与芯片（3）的轮廓相匹配；芯片定位槽（III）起芯片定位槽的作用；芯片定位槽（III）的深度小于芯片（3）的厚度；衬底定位槽（II）和第三级台阶（III）的深度之和小于芯片（3）和衬底（2）的厚度之和；

介质桥避让孔（IV）为圆孔；在芯片（3）底部的表层图上设置有介质桥（10）；介质桥避让孔（IV）的开设位置与芯片（3）底部介质桥（10）的位置相对应。