[发明专利]应用可开链聚合物浆料的电极改进

说明书

本发明涉及一种浆料，特别地涉及一种含有可开链聚合物、溶剂和导电颗粒的浆料，用于无氧化物导电颗粒涂覆电极如C4凸点，进行集成电路片和由聚合物/填充剂制成的衬底，如RF4印刷电路板之间的低温联接等。

随着越来越多的晶体管被安装在一片块芯片以增加其功能，每个集成电路芯片上的输入/输出(I/O)焊点数大大增加。每个芯片上I/O焊点数量的增加使传统接合方式如引线键合(WB)和载带自动键合(TAB)变得困难。与周边排列的WB和TAB相反，通常为面排列的芯片倒装式接合(FCA)由于其焊点数少而日益流行。在FCA工艺中，芯片通过如抗掩蔽的金属沉积法用富铅的Pb/Sn合金球形成凸点。芯片的接合是通过其自调整和将芯片置于已用高粘度焊料覆盖以减少氧化物的衬底上实现的。芯片由焊料定位。之后整个组合件被加热到350～400℃的某个温度，在该温度下焊料熔化，形成芯片上的球或凸点与衬底上相应焊点的互连接。

传统的衬底为多层陶瓷(MLC)结构，可承受高达400℃的温度。由于其接点数和低成本，对将相似的C4凸点的集成电路芯片与由聚合物/填充剂复合材料如FR4制成的有机衬底的接合的需求日益增加。在300℃以上的焊料回流温度这类有机衬底将发生降解。这样就需要一种低温焊接材料以实现芯片的C4凸点与相应衬底焊点的接合。

将电极如形成C4凸点的芯片与一有机衬底相接合的一种方法，是先将C4凸点用低温熔化的Pb/Sn共晶焊料覆盖，如由Berger等于1996年9月25日注册，序号US No.08/710992，题目为“低温芯片接合方法”(Y0 996073)并转让于本受让人的发明所述。C4凸点上的Pb/Sn焊料覆层可通过抗掩蔽的气相沉积金属元件及后续的焊料回流工艺形成。掩蔽工艺需要有成本昂贵的对准和平版印刷步骤，气相沉积工艺由于高真空制备也成本很高。用酸性焊料在低于250℃的温度下通过Pb/Sn共晶焊料的软熔可完成接合。之后，可用氯-氟-碳(CFC)基的有机溶剂将焊料去除。

根据本发明，所述的浆料包含适用于可开链聚合物的溶剂，可溶于该溶剂形成溶体的可开链聚合物，以及悬浮于该溶体中的颗粒。该颗粒可适用于涂覆所选择材料的表面；该聚合物可占溶体的10wt％或更多。

本发明还提供一种包含衬底和上述浆料层的涂层，该涂层可剩下一层可被加热与衬底材料形成合金的颗粒。

本发明还提供了一种测试具有本公开方法涂覆的C4凸点的集成电路芯片的方法。浆料中的颗粒具有导电性且可粘附于C4表面，在C4凸点与测试探针上导电触点之间形成导电通路。

本发明进一步提出一种涂覆集成电路芯片上C4电极或凸点的方法，包括下列步骤：将上述浆料施于C4电极表面，浆料中的颗粒具有导电性且可粘附于衬底表面，将浆料加热以去除溶剂和可开链聚合物，其中，所述颗粒可与C4中的Pb合金化。

本发明提供一种低成本覆盖C4的方法。

本发明提供一种不需要任何的平版印刷、对准或真空处理步骤的方法。

本发明提供一种在衬底上使用导电胶的、无需任何焊料从而不需清洗步骤的接合工艺。导电胶一般为银或金填充的环氧树脂。

本发明提供一种应用在芯片和衬底之间允许较固态金属焊料连接有更大热失配的导电性有机复合物的接合工艺。

本发明提供一种使芯片倒装于有机衬底的焊点上的接合工艺，其热膨胀系数(TCE)的失配显著大于集成电路片与陶瓷衬底之间的TCE。

本发明提供一种在接合前可通过传统压力接触法测试C4凸点的测试工艺。

通过考虑本发明的以下详述，并在阅读时联系附图，本发明的这些及其它特征、目的及优点可更为明晰，其中：

图1A示出本发明的一个实施方案。

图1B示出采用图1A中实施方案的一个中间步骤。

图1C示出采用图1A的实施方案的最终结果。

图2-4示出在集成电路的C4凸点上形成可开链浆料涂层的步骤序列。

图5是具有图1C层的C4凸点在一个加热循环后的SEM图像。

图6为涂覆工艺之后对C4凸点上涂覆金处的能量分散X射线分析数据图。

图7为图6中C4凸点上未涂覆铅处的能量分散X射线分析数据图。

图8示出与有浆料凸点的衬底与用无氧化物的颗粒涂覆的C4凸点相接合的最终结构。