[发明专利]一种极薄柔性电子芯片封装方法及产品

说明书

本发明公开了一种极薄柔性电子芯片封装方法，包括以下步骤：(1)在硅片背面旋涂并热固化高分子层，得到柔硅片；(2)将柔硅片贴合在蓝膜上；(3)通过等离子刻蚀与机械划片完成柔硅片在蓝膜上的分离，得到柔芯片；(4)将柔芯片从蓝膜上剥离；(5)利用各向异性导电胶，通过热压完成柔芯片与系统基底的电连接。本发明实现极薄芯片在柔性电子系统中的封装，利用薄芯片增加柔性，同时又采取特殊工艺手段减少极薄硅片和芯片碎裂的可能。

技术领域

本发明涉及柔性电子封装技术领域，具体涉及一种极薄柔性电子芯片封装方法及产品。

背景技术

近年来，由于在可穿戴电子、可延展电子、柔性显示等领域的广泛应用，柔性电子取得了蓬勃的发展。柔性电子特有的可延展性对材料选择、器件设计、加工工艺组织和系统集成提出了新的挑战。一方面，柔性、可延展性意味着系统集成需要在有机高分子材料基底上建立可延展性电气和机械连接，这颠覆了传统的基于坚硬的印刷电路板的集成方案。另外一方面，柔性电子系统中对运算、存储和能耗要求高的器件仍然需要通过传统的基于单晶硅材料的电子制造工艺手段来制作。因而，柔性电子制造要求在充分继承传统电子制造技术优势的基础上实现材料、工艺、器件和生产装备等领域的创新。未来电子器件是柔性系统和传统硅基电子制造技术的结合，构成了柔性混合电子系统。

为了减小柔性系统受弯曲载荷时的机械形变，器件的厚度需要减小并且整个器件要被放置在系统的中性面上。即使是基于硅材料的传统电子器件，为了控制材料成本和满足移动互联装置轻小便携的要求，芯片和基底材料都被要求做的越来越薄。目前市场上主要处理器芯片的厚度都在100微米左右，并且有更薄的趋势。极薄芯片对封装和集成的挑战是全方位的。从硅片的减薄和运输、芯片的分离到拾取以及贴装，极薄硅片和芯片碎裂的可能性大大增加。开发出优化的工艺手段从而减小薄硅片和芯片的碎裂即是传统电子制造工艺也是柔性混合电子系统开发亟待解决的问题。

传统的电子封装技术采用有机基底、基于焊料的倒封装、基于高分子材料的底料填充等工艺在与柔性器件集成的时候将面临巨大的挑战，表现在主要的几个方面：1)，鉴于对系统柔韧性和可延展性的要求，传统的坚硬的基底不再适用，柔性电子器件通常需要集成在基于柔性有机高分子的塑料材料上面，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate,PET),聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene naphthalat,PEN)等。这些高分子基底材料的共同局限在于只能在较低温度下处理。PEN的最高处理温度在180-220℃之间而PET的最高处理温度只有150℃；2)，同时，目前电子封装常用的锡银铜(Sn-Ag-Cu,SAC)焊料的熔点在217℃左右。对低温工艺的要求将导致传统的基于锡银铜焊料倒封装工艺可能不再适用；3)，传统的芯片封装需要填充底料以减小芯片所受热应力带来的损伤。硅的热膨胀系数(2.6ppm/℃)远远小于衬底(PEN 18-20ppm/℃,PET 20-25ppm/℃)底料的存在仍然是必要的。对于基于有机基底材料的柔性系统，需要设计新的底料材料。

发明内容

为了同时实现系统的柔性和高性能，柔性混合电子系统的开发面临着众多方面的挑战，本发明提供一种柔性电子芯片封装方法及产品，实现极薄芯片在柔性电子系统中的封装，利用薄芯片增加柔性，同时又采取特殊工艺手段减少极薄硅片和芯片碎裂的可能。

本发明公开了一种极薄柔性电子芯片封装方法，包括以下步骤：

(1)在硅片背面旋涂并热固化高分子层，得到柔硅片；

(2)将柔硅片贴合在蓝膜上；

(3)通过等离子刻蚀和机械划片完成柔硅片在蓝膜上的分离，得到柔芯片；

(4)将柔芯片从蓝膜上剥离；

(5)利用各向异性导电胶，通过热压完成柔芯片与系统基底的电连接。

本发明还公开了一种产品，按照上述极薄柔性电子芯片封装方法制备所得。