CN103151275A - 倒装芯片金凸点的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于半导体封装领域，其公开了一种倒装芯片金凸点的制作方法，包括如下步骤：采用丝网印刷的方法将高粘度的助焊剂印刷在电极UBM镀层上；采用植球器，选择一块儿相匹配的模板，将金球放置在焊接镀层上，并保证金球粘附在芯片电极UBM层上；采用激光重熔金球，选择合适的照射时间和功率，获得符合形态要求和电学、机械性能要求的金凸点。本发明利用激光钎焊能够局部加热、快速加热、快速冷却等独特的优越性，控制激光输入功率和激光照射时间，获得最佳的凸点形态、机械性能和电性能的金凸点。

Description

倒装芯片金凸点的制作方法
技术领域
本发明涉及半导体封装领域，尤其涉及一种倒装芯片金凸点的制作方法。
背景技术
近年来，平面显示器和便携式电子产品这两个产业得到快速发展。手机、电子字典、数码相机等电子产品，由于小巧玲玲、多功能和使用方便，已经成为现代人日常生活中不可缺少的产品。大型平面显示器具有轻、薄、无辐射和高解析度的优点，已正在逐步取代传统的电视和监视器。无论是小的手机显示屏还是大的液晶监视器，都需要驱动器芯片。LCD驱动器的特点是芯片面积小、但是I/O端数量多，显然用传统的IC封装技术无法满足便携式电子产品对元器件短小轻薄的要求，一种新的技术是采用在硅芯片的压焊片上制作金凸点作为引出端，然后直接倒装焊在液晶显示屏上。因此，金凸点的制作成为了关键。
现有的金凸点制作方法有电镀法和钉头法等。电镀法制作金凸点的工艺方法如下：普通IC制造工艺的最后一步工序是光刻钝化层，露出铝电极。在硅圆片上电镀法制作金凸点就是在刻完钝化层后进行。在电镀法中，溅射UBM之后，在焊盘上涂覆光刻胶以形成凸点图案。电镀厚金层后，去除光刻胶，刻蚀UBM，获得金凸点。电镀法制作金凸点具有凸点尺寸可调节以及可实现晶圆级封装等优点，但是其关键工艺包括溅射UBM、厚胶光刻和厚金电镀等，存在工艺复杂工序多、工艺质量难以控制，生产成本高等缺点。
钉头Au凸点的制作过程如下：先用电火花在金丝端成球，然后在加热、加压和超声作用下，Au球焊接到芯片Al电极上；接着焊机丝夹提起，并且稍稍水平移动，再对Au球上方的Au丝加热并施加压力，最后丝夹提起拉断金丝，完成了一个钉头凸点的制作过程。钉头Au凸点制作技术无需掩模，省去了专门的工具成本，凸点下不需要金属化，可以实现细间距连接，但是要严格控制超声功率、超声时间和焊接压力等工艺参数，才能获得良好的机械性能、金凸点形态以及电接触特性。另外，对GaAs材料等比较脆的材料，焊盘的附着力小，难以获得好的钉头凸点。而且钉头Au凸点的制作方法不能满足多端子的大批量生产需要，而且很难保证凸点的形态均匀性和电接触性能一致性。
发明内容
基于上述问题，本发明所要解决的问题在于提供一种倒装芯片金凸点的制作方法。
一种倒装LED芯片凸点的制备方法，包括如下步骤：
S1、采用丝网印刷的方法将高粘度的助焊剂印刷在电极UBM镀层上；
S2、采用植球器，选择一块儿相匹配的模板，将金球放置在焊接镀层上，并保证金球粘附在芯片电极UBM层上；
S3、采用激光重熔金球，选择合适的照射时间和功率，获得符合形态要求和电学、机械性能要求的金凸点；
S4、完成芯片金凸点制作后，可以采用超声压接的方式也可以采用银胶粘结的方式倒装在基板上，后者便于修复。
S5、所述发明根据助剂的不同，在回流焊接后如果有有机物残留，可以添加清洗工艺，通常采用工业酒精、丙酮或者去离子水进行清洗。
所述倒装LED芯片金凸点的制备方法，步骤S1中：
所述助焊剂是高粘度的助焊剂，起到粘结和助焊作用，应保证印刷后助焊剂图形清晰、不漫流。
所述助焊剂是通过点胶机的方式将助焊剂制作在金属层表面的。
所述助焊剂是通过印刷方式将助焊剂制备在金属层表面的。
所述金属层为铝电极上镀金层。
所述倒装芯片金凸点的制备方法，步骤S2中，所述凸点间距为几十纳米到几个微米，不存在桥接问题。
所述倒装芯片金凸点的制备方法，步骤S3中，采用单束激光或者多束激光照射金球，选择合适的照射时间(2-5秒钟)，照射功率以金球充分熔化为好，不能过高也不能过低。
所述倒装芯片金凸点的制备方法，步骤S4中，所述焊接技术包括加热、加压超声焊接或银胶粘接。
所述倒装芯片金凸点的制备方法，步骤S5中，所述基板为PCB板、铝基板或陶瓷基板。
本发明采用激光束重熔金球的方法获得金凸点。随着纳米金球制备技术的提高，现在可以获得直径达到几十纳米的金球，从而选择不同尺寸的金球，就可以获得不同的金凸点，有效地保证了金凸点的制作均一性和一致性。所述发明利用激光钎焊能够局部加热、快速加热、快速冷却等独特的优越性，控制激光输入功率和激光照射时间，获得最佳的凸点形态、机械性能和电性能的金凸点。
本发明是提供一种简便的倒装晶片金凸点的制作方法，该方法可以有效地克服现有的电镀法制作金凸点和钉头凸点制作工艺中存在的问题。另外，所述发明可以采用现有的BGA植球工艺，大大提高凸点制作效率。通过调整金球的尺寸，从而获得不同尺寸的金凸点。随着微纳米金球的制作技术发展，目前可以获得尺寸几十纳米的金球，从而金凸点的尺寸也可以越来越小。调整植球的间距，可以获得不同的金凸点间距。由于采用激光局部对金球加热，可以有效地避免对芯片的伤害，同时也可以避免凸点之间的桥连问题，从而有效提高了高密度互连的可靠性。
附图说明
图1在芯片表面UBM镀层上丝网印刷粘结焊接剖面结构原理示意图
图2在芯片表面粘结上金球剖面结构原理示意图
图3采用激光束照射获得金凸点剖面结构原理示意图
标号：1、芯片；2、钝化层；3、铝焊盘；4、凸点下金属层UBM(Under-BumpMetallurgy)；5、凸点；6、微纳米金球；7、激光束；8、金凸点
具体实施方式
一种倒装芯片金凸点的制备方法，如图所示，包括如下步骤：
如图1所示，所述发明在芯片1焊盘UBM镀层4上均匀涂抹助焊剂，本技术方案采用高粘度的助焊剂，起到粘结和助焊作用，并且保证印刷后助焊剂图形清晰、不漫流。印刷时采用专用小模板，通常模板厚度与开口尺寸要根据球径和球距确定，模板厚度约为球径的十分之一，开口尺寸要略大于球半径。根据金凸点的尺寸要求，选择合适直径的纳米金球，金球尺寸为几十纳米至微米量级。采用植球器，选择一块相匹配的模板，模板的开口尺寸应比金球直径大0.05-0.1mm，将金球均匀地撒在模板上，摇晃植球器，把多余的金球从模板上滚到植球器的金球7收集槽中，使模板表面每个漏孔中保留一个金球，如图2所示。
如图2所示，采用激光照射金球，通常根据凸点的形态要求和机械、电学性能要求设计好激光的照射时间和功率，或者为了提高生产效率可以采用多束激光共同照射，从而获得金凸点，如图3所示。激光的功率不能过高，通常为能使金球完全熔化即可，激光照射时间也不能过长，通常使能获得需要的凸点形态即可。严格控制激光束的照射功率和照射时间，可以获得金凸点形态一致，并且其电学性能和机械性能也有良好的一致性，有效地克服了现有的金凸点制作工艺存在的缺陷。
所述发明经过以上步骤完成芯片金凸点制作后，接着可以采用超声压接的方式也可以采用银胶粘结的方式倒装在模板上，后者便于修复。
所述发明根据助剂的不同，在回流焊接后如果有有机物残留，为了减少这些有机物的腐蚀性和提高器件可靠性，可以添加清洗工艺，通常采用工业酒精、丙酮或者去离子水进行清洗。
应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种倒装芯片凸点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、采用丝网印刷的方法将高粘度的助焊剂印刷在电极UBM镀层上；
S2、采用植球器，选择一块儿相匹配的模板，将金球放置在焊接镀层上，并保证金球粘附在芯片电极UBM层上；
S3、采用激光重熔金球，选择合适的照射时间和功率，获得符合形态要求和电学、机械性能要求的金凸点；
S4、完成芯片金凸点制作后，可以采用超声压接的方式也可以采用银胶粘结的方式倒装在基板上，后者便于修复。
S5、所述发明根据助剂的不同，在回流焊接后如果有有机物残留，可以添加清洗工艺，通常采用工业酒精、丙酮或者去离子水进行清洗。
2.根据权利要求1所述的倒装芯片金凸点的制备方法，其特征在于，步骤S1中，采用高粘度的助焊剂，起到粘结和助焊作用，应保证印刷后助焊剂图形清晰、不漫流。
3.根据权利要求1所述的倒装芯片金凸点的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述助焊剂是通过点胶机的方式将助焊剂制作在金属层表面的。
4.据权利要求1所述的倒装芯片金凸点的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述助焊剂是通过印刷方式将助焊剂制备在金属层表面的。
5.根据权利要求1至4任一所述的倒装芯片金凸点的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述金属层为铝电极上镀金层。
6.根据权利要求1所述的倒装芯片金凸点的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述凸点间距可以到纳米量级，不存在桥接问题。
7.根据权利要求1所述的倒装芯片金凸点的制备方法，其特征在于，步骤S3中，采用单束激光或者多束激光照射金球，选择合适的照射时间，同时2-5秒钟，照射功率以金球充分熔化为好，不能过高也不能过低。
8.据权利要求1所述的倒装芯片金凸点的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述焊接技术包括加热、加压超声焊接或银胶粘接。
9.据权利要求1所述的倒装芯片金凸点的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述基板为PCB板、铝基板或陶瓷基板。
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