CN102332406B - 集成电路导电胶图形制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及集成电路导电胶图形制作方法，包括以下步骤：a、在设计软件中设计导电胶印刷图形；b、将设计的导电胶印刷图形通过光绘机转化成黑色图像的底片；c、将含有导电胶印刷图形的底片固定于丝网上的乳剂膜层上，通过紫外线曝光，在乳剂膜上形成导电胶印刷图形；d、将制作好的乳剂膜网版，固定于精密网版印刷机中，导电胶通过刮板的刮抹，使导电胶印制到下面陶瓷基片上的粘接导电区，形成图形尺寸一致且膜厚均匀的导电胶图形。本发明创造的优点在于：解决了常规厚膜集成电路元器件导电胶手工粘接工艺存在的加工质量差和加工效率低问题，使厚膜集成电路元器件导电胶粘接质量及效率大幅提高。

Description

集成电路导电胶图形制作方法

技术领域：

本发明涉及厚膜集成电路生产加工领域，特别用于厚膜集成电路元器件导电胶粘接工艺。

背景技术：

1、常规厚膜集成电路元器件导电胶粘接工艺介绍

a)元器件导电胶粘接结构图

厚膜集成电路元器件导电胶粘接结构：衬底为陶瓷基片，陶瓷基片上成膜加工一层元器件粘接导电区，粘接导电区上用粘片机点上导电胶，再将元器件放置于导电胶上，然后进行150℃固化，最终完成元器件粘接加工。具体结构图见图1、图2。

b)常规厚膜集成电路元器件导电胶粘接工艺原理

采用粘片机进行常规厚膜集成电路元器件导电胶粘接。粘片机机头配有吸片针与滴注针，吸片针用于吸取元器件并放置于粘片区，滴注针用于将导电胶滴注于粘片区。

第一步点胶：粘片机机头设置于滴注导电胶位，将盛有导电胶的滴注针头对准基片上的元器件粘接导电区，挤出导电胶滴于基片的粘片区上，形成导电胶图形。

第二步粘片：粘片机机头转至吸片位，使吸片针头对准盛盘上的元器件并吸起，然后按照电路要求将其放置在已滴注导电胶的粘片区上，如图1、图2所示。

2、常规厚膜集成电路元器件导电胶粘接工艺存在问题

随着厚膜集成电路向高密度、小型化、规模化方向发展，常规粘片工艺难以满足产品高可靠、高质量、高效率生产需求。

常规厚膜集成电路元器件导电胶粘接工艺存在问题之一是加工质量差：常规厚膜集成电路元器件导电胶粘接工艺中采用导电胶滴注方式，其导电胶膜层厚度和宽度由操作人员来控制，因操作人员水平不同而导致导电胶膜层厚度和宽度也有所不同，因此点胶质量受到很大影响。

常规厚膜集成电路元器件导电胶粘接工艺存在问题之二是加工效率低：导电胶是用滴注针一点一点进行滴注，加工周期很长，因此只能用于样片试制和小批量生产，无法满足大批量和规模化生产需要。

针对上述问题进行广泛检索，没有发现与本发明相关的专利和文献。

发明内容：

本发明的目的就是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供的一种集成电路导电胶图形的制作方法，可以得到所需要的导电胶图形和膜层厚度，使导电胶膜层厚度和宽度能得到很好控制，同时缩短导电胶滴注时间，大大提高加工效率。

本发明采用的技术方案如下：

一种集成电路导电胶图形的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

a、在设计软件中设计导电胶印刷图形；

b、将设计的导电胶印刷图形通过光绘机对底片进行曝光和显影，将所设计的导电胶印刷图形转化成黑色图像的底片；

c、制作乳剂膜网版：将乳剂膜均匀涂抹在不锈钢丝网上，烘干后，将含有导电胶印刷图形的底片固定于丝网上的乳剂膜层上，通过紫外线曝光，在乳剂膜上形成导电胶印刷图形影像，通过用温水对紫外线曝光后的乳剂膜进行漂洗显影，最终在网版乳剂膜上形成导电胶印刷图形；

d、将制作好的乳剂膜网版，固定于精密网版印刷机中，将配置好的导电胶放在乳剂膜网版上，通过精密网版印刷机刮板的刮抹，使导电胶透过乳剂膜网版上的导电胶印刷图形，印制到下面陶瓷基片上的粘接导电区，形成图形尺寸一致且膜厚均匀的导电胶图形。

在上述技术方案的基础上，还有以下进一步的技术方案：

导电胶印刷图形的设计尺寸=元器件实际尺寸－（光绘图形尺寸误差＋导电胶印刷网版尺寸误差＋网印图形尺寸误差）。

导电胶图形标准膜层厚度＝[丝网厚度×开口率＋乳剂膜厚度－（丝网厚度－丝径）/2]×60%。

上述技术方案的说明如下：

一、导电胶印刷图形的设计图形：

导电胶印刷图形的设计制作规则是要求印刷出来的导电胶图形尺寸与元器件尺寸相同，以保证在粘接后元器件四周均能露出导电胶，这样才能满足元器件粘接质量和粘接强度要求。

制作出来的导电胶图形尺寸由导电胶印刷图形的设计尺寸、光绘图形尺寸误差、导电胶印刷网版尺寸误差及网印图形尺寸误差来决定。导电胶印刷图形的设计尺寸、光绘图形尺寸、导电胶印刷网版尺寸及网印图形尺寸等四种尺寸存在一定规律，具体特点如下：

a)光绘图形尺寸误差：比导电胶印刷图形的设计尺寸缩小5μm；（光绘机精度所致）

b)导电胶印刷网版尺寸误差：比光绘图形尺寸缩小5μm；（制版曝光原理所致）

c)网印图形（即最终的导电胶图形）尺寸误差：比导电胶印刷网版尺寸扩大30μm。（导电胶印刷性能所致）

根据这一规律：推算出导电胶印刷图形的设计尺寸＝网印图形尺寸－（光绘图形尺寸误差＋导电胶印刷网版尺寸误差＋网印图形尺寸误差）＝网印图形尺寸－（－5－5＋30μm）＝网印图形尺寸－20μm＝元器件尺寸－20μm，（网印图形尺寸尺寸即为元器件尺寸）。

结论：导电胶印刷图形的设计尺寸＝元器件尺寸－20μm。

二、导电胶图形的印刷方法：

如图1、图2所示，导电胶图形制作规则是要求印刷出来的导电胶膜层厚度能得到控制，不能出现因导电胶膜层偏薄而导致元器件周围的导电胶应有的填角高度小于元器件高度的5%；也不能出现导电胶膜层太厚而导致元器件周边的导电胶顶面高度大于芯片的厚度。因此通过制版工艺和网印工艺来对导电胶膜层厚度进行控制。具体方法如下：

a)导电胶印刷网版制作方法

制版工艺中由丝网与乳剂膜来对导电胶膜层厚度产生影响，丝网特性见下表所示：

型号	网眼数	丝径（μm）	丝网厚度（μm）	开口率（%）	排出量（μm）
						ST500	500	18	39～45	42	17.6
ST400	400	23	52～58	41	22.1
						ST350	350	25	49～54	43	22.3
ST325	325	28	60～66	41	26.2
						ST300	300	30	64～68	45	29.7
ST250	250	35	70～74	45	32.4
						ST200	200	40	79～83	47	38.1

丝网对导电胶膜层厚度影响：导电胶膜层厚度＝丝网厚度×开口率；

乳剂膜根据厚度可分为15μm、25μm、40μm、50μm及80μm等种类。

乳剂膜对导电胶膜层厚度影响：导电胶膜层厚度＝乳剂膜厚度－（丝网厚度－丝径）/2。

制版工艺对导电胶膜层厚度控制规律：导电胶膜层厚度＝丝网厚度×开口率＋乳剂膜厚度－（丝网厚度－丝径）/2。

b)网印工艺方法

网印工艺在标准印刷压力、印刷角度45o、刮板硬度70肖氏硬度情况下对导电胶进行印刷，发现网印导电胶膜层厚度与制版导电胶膜层厚度有差异，原因是导电胶材料特性所致，其规律为：网印导电胶膜层厚度是制版导电胶膜层厚度的60%。

即网印导电胶膜层厚度＝制版导电胶膜层厚度×60%＝[丝网厚度×开口率＋乳剂膜厚度－（丝网厚度－丝径）/2]×60%。

上述规律是在网印工艺标准情况下得出的，同时印刷压力、印刷角度及刮板硬度来对导电胶膜层厚度会产生影响。

印刷压力影响：当小于标准压力时膜厚增加，当大于标准压力时膜厚减薄；

印刷角度影响：当印刷角度小于45o时膜厚增加，当印刷角度大于45o时膜厚减薄；

刮板硬度影响：当刮板80肖氏硬度时膜厚增加，当刮板60肖氏硬度时膜厚减薄。

当在印刷压力、印刷角度、刮板硬度综合影响下可对标准导电胶膜层厚度范围进行±3μm控制。

导电胶图形的印刷方法，分为标准膜厚及控制范围：

导电胶标准膜层厚度＝[丝网厚度×开口率＋乳剂膜厚度－（丝网厚度－丝径）/2]×60%。

导电胶膜层厚度控制范围＝导电胶标准膜层厚度±3μm。

本发明创造的优点在于：解决了常规厚膜集成电路元器件导电胶手工粘接工艺存在的加工质量差和加工效率低问题，使厚膜集成电路元器件导电胶粘接质量及效率大幅提高。

图例说明：

图1：元器件导电胶粘接结构图；

图2：元器件导电胶粘接剖视图；

图3：某粘接电路的导电胶印刷图形；

图4：本发明印刷导电胶外观图；

图5：传统滴注导电胶外观图。

具体实施方式：

如图3所示，黑色线条即为导电胶图形（印刷导电胶形成的导电带），该粘接电路需要在每根导电粘接区（导电带）上粘接256只半导体管芯，共96根导电带需粘接24576只半导体管芯。传统的粘片工艺采用滴注针一点一点进行滴注，然后再进行半导体管芯粘接，生产效率很低。因此为了满足批量化生产需要，采用本发明技术，将传统的导电胶滴注工艺改进为导电胶印刷工艺，使导电胶粘接质量和效率得到大大提高。具体该粘接电路导电胶印刷工艺步骤如下：

一、导电胶印刷图形的设计：

导电胶印刷图形采用PROTEL设计软件来进行设计。该粘接电路半导体管芯粘接区域为96根长宽40980μm×180μm的导电带，半导体管芯尺寸为160μm×160μm，因此我们所需网印图形尺寸应为40960μm×160μm。

根据前述导导电胶设计图形制作方法：电胶印刷图形的设计尺寸＝元器件尺寸－20μm，则每根电胶印刷图形的设计尺寸应为40940μm×140μm。按照这一尺寸进行每根电胶印刷图形的设计，共设计96根，具体设计图形见图3所示。

二、导电胶印刷图形制作：

1、光绘导电胶印刷图形底片

根据导电胶印刷图形的设计图形通过光绘机对底片进行曝光和显影，将所设计的图形转化成底片上黑色线条。根据光绘图形尺寸变化规律：光绘图形尺寸＝版图设计尺寸－5μm，则该黑色线条尺寸为40935μm×135μm。

2、制作导电胶印刷用网版

制版工艺中采用400目不锈钢丝网和25μm乳剂膜或325目不锈钢丝网和25μm乳剂膜来制作导电胶印刷图形网版。制作过程是将25μm乳剂膜均匀涂抹在400目不锈钢丝网或325目不锈钢丝网上，烘干后，将导电胶印刷图形底片置于丝网上的乳剂膜层上，通过紫外线曝光，利用乳剂膜对紫外线的敏化反应（即乳剂膜上被紫外线曝光的区域不溶于水，而未被紫外线曝光的区域溶于水），底片上有图形区域为黑色，阻挡了紫外线对乳剂膜的曝光，在此区域乳剂膜未发生敏化反应而溶于水，通过用温水对紫外线曝光后的网版进行漂洗显影，最终在网版上形成白色线条。根据制版图形尺寸变化规律：制版图形尺寸＝光绘图形尺寸－5μm，则其白色线条尺寸为40930μm×130μm。该白色线条上没有乳剂膜阻挡层，导电胶可以从这白色线条处通过丝网印刷到陶瓷基片的导电带粘接区上，形成导电胶图形。

根据制版工艺对印刷膜层厚度控制规律：印刷膜层厚度＝丝网厚度×开口率＋乳剂膜厚度－（丝网厚度＋丝径）/2，通过查表1（丝网特性表），得出这两种方式制版对印刷膜层厚度影响数据如下：

400目丝网25μm乳剂膜网版：印刷膜层厚度＝54μm×41%＋25－（55μm－23μm）/2＝31.14μm；

325目丝网25μm乳剂膜网版：印刷膜层厚度＝64μm×41%＋25－（62μm－28μm）/2＝34.24μm。

3、印刷导电胶图形

3.1导电胶配制

H20E导电环氧树脂按A：B=1：1的重量比配制，每次配制重量应不少于4克(丝网印刷最少用量)。配制过程是在天平上用金属刮刀将H20E导电环氧树脂中A组份和B组份各称取2～4克相同重量（根据导电胶印刷陶瓷基板数量来定），放置于一只小容器中，然后用金属刮刀将配制好的H20E导电环氧树脂充分搅拌均匀（不少于5min）。

3.2丝网印刷

用金属刮刀将配制好的导电胶取出并放置于精密网版印刷机的网版上，通过丝网印刷机机头刮板的规律动作，将网版上的导电胶均匀地沉积在陶瓷基片的导电带粘接区上，以获得清晰完整的导电胶印刷图形，形成图形尺寸一致且膜厚可控的导电胶膜层。

导电胶图形尺寸测量：通过测量导电胶图形尺寸为40960μm×160μm，完成满足网印图形尺寸变化规律：网印图形尺寸＝制版图形尺寸+30μm，同时也与所要粘接的元器件尺寸完全一致。

导电胶膜层厚度测量：通过测量导电胶膜层厚度在20μm±3μm范围内。而半导体管芯粘接所需导电胶膜层厚度为15μm～25μm，因此该导电胶印刷膜层厚度完全满足该平显电路发光二极管粘接需求。

该导电胶膜层厚度实测为20μm±3μm，与网版印刷膜层厚度存在差异，主要原因是导电胶粘度、颗粒度及网印图形尺寸变化所导致。具体导电胶实际印刷膜层厚度为网版印刷膜层厚度的60%，通过这一规律可得到上述两种网版的导电胶印刷膜层厚度如下：

400目丝网25μm乳剂膜网版：导电胶印刷膜层厚度＝31.14μm×60%＝18.684μm；

325目丝网25μm乳剂膜网版：导电胶印刷膜层厚度＝34.24μm×60%＝20.544μm。

具体印刷图形见图4所示。

如果在其它电路中对导电胶膜层厚度有特殊要求，主要方式是通过调整网版目数和乳剂膜厚度来控制导电胶膜层厚度，次要方式是通过改变印刷压力、印刷角度及刮板硬度等方式来对导电胶膜层厚度进行小范围调整。具体导电胶膜层可印刷厚度范围为15μm～55μm，其控制精度为±3μm。

4、传统导电胶滴注

为了更好地与传统导电胶滴注工艺进行对照，我们也采取了传统导电胶滴注工艺对本平显电路进行点胶，在点胶过程中用滴注针一点一点进行滴注，其速度很慢，同时导电胶膜层尺寸变化很大，具体点胶图形见图5所示。

5、导电胶印刷与滴注导电胶性能对比

5.1外观质量

印刷导电胶：导电胶印刷图形线宽非常一致，均控制在160μm±3μm范围内，且膜厚均匀致密，均控制在20μm±3μm范围内，具体见图4。

滴注导电胶：导电胶线宽不一致，宽度从140μm到180μm不等，且膜厚不均匀，厚度范围从15μm到25μm，具体见图5。

5.2粘片质量

本发明的印刷导电胶粘片：半导体管芯粘接均匀，且导电胶溢出量一致，粘接质量很好。

传统的滴注导电胶粘片：半导体管芯粘接较均匀，但导电胶溢出量不太一致，有多处导电胶图形连条。

5.3粘片效率

本发明的印刷导电胶粘片效率：两天完成该粘接电路24576只半导体管芯粘接任务。

传统的滴注导电胶粘片效率：六天完成该粘接电路24576只半导体管芯粘接任务。

通过上述实例可以发现，将传统导电胶滴注工艺改进为导电胶印刷工艺，使原来需要六天完成的任务现只需两天即可完成，粘片效率提高了200%，同时导电胶膜层印刷图形非常一致，且膜厚均匀致密，元器件粘接起来非常容易，因此采用本发明技术使导电胶粘接质量和效率得到大大提高，从而可满足元器件粘接规模化生产需要。

Claims (1)

1.集成电路导电胶图形制作方法，其特征在于包括以下步骤：

a、在设计软件中设计导电胶印刷图形，导电胶印刷图形的设计尺寸=元器件实际尺寸－（光绘图形尺寸误差＋导电胶印刷网版尺寸误差＋网印图形尺寸误差）；

b、将设计的导电胶印刷图形通过光绘机对底片进行曝光和显影，将所设计的导电胶印刷图形转化成黑色图像的底片；

c、制作乳剂膜网版：将乳剂膜均匀涂抹在不锈钢丝网上，烘干后，将含有导电胶印刷图形的底片固定于丝网上的乳剂膜层上，通过紫外线曝光，在乳剂膜上形成导电胶印刷图形影像，通过用温水对紫外线曝光后的乳剂膜进行漂洗显影，最终在网版乳剂膜上形成导电胶印刷图形；

d、将制作好的乳剂膜网版，固定于精密网版印刷机中，将配置好的导电胶放在乳剂膜网版上，通过精密网版印刷机刮板的刮抹，使导电胶透过乳剂膜网版上的导电胶印刷图形，印制到下面陶瓷基片上的粘接导电区，形成图形尺寸一致且膜厚均匀的导电胶图形，导电胶图形膜层厚度＝[丝网厚度×开口率＋乳剂膜厚度－（丝网厚度－丝径）/2]×60%。