一种非导电胶和金-金快速互联方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于半导体集成电路技术领域，涉及一种非导电胶和金-金快速互联方 法。
【背景技术】
[0002] 在液晶显示系统中，各向异性导电膜技术（ACF)在玻璃板或挠性板上芯片封装中 运用十分广泛，各向异性导电膜材料是将细微的金属粒子或外表镀有金属的塑料小球分散 在树脂材料中，当把各向异性导电膜贴合于IC的凸块与基板线路之间后，利用适当的压 力、温度和时间使树脂开始流动而导电粒子则与凸块和基板线路接触而达到电气导通的作 用，与此同时，又由于选用适当的导电粒子粒径及添加量，使其在凸块与凸块之间彼此无法 接触从而达到各向异性导通的特性。
[0003] 随着驱动芯片的凸点数增加，且芯片凸点节距减小，这对ACF技术提出了严峻挑 战，对于凸点间距小于15 μ m的芯片，ACF工艺会产生较为严重的短路现象。金-金共金 (合金）技术可以用来解决窄节距芯片带来的ACF搭桥问题，且在设备上与ACF技术有很好 的兼容性。在芯片封装过程中，非导电胶的热导率、固化速度、热机械匹配性等都会影响电 子封装的可靠性，提高其热导率，加快固化速度，降低热膨胀系数和介电常数，严格控制热 超声参数成为封装过程中的关键技术目标。现有的非导电胶，固化剂通常为咪唑衍生物固 化剂，其固化速度慢且耐热性能较差。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种新的非导电 胶以及使用该非导电胶的金-金快速互联方法。
[0005] -种非导电胶，包括按重量计的如下组分：
[0006] 基于双酚A的环氧树脂80-120份，甲基六氢邻苯二甲酸酐80-100份，二甲基苄胺 0· 1-1份和Al2O3纳米颗粒1-5份。
[0007] 优选地,包括按重量计的如下组分：
[0008] 基于双酚A的环氧树脂100份，甲基六氢邻苯二甲酸酐90份，二甲基苄胺0. 5份 和Al2O3纳米颗粒3份。
[0009] 优选地，Al2O3纳米颗粒平均直径约为100nm。
[0010] 一种金-金快速互联方法，包括将所述非导电胶使用于待连接的芯片凸点和基板 焊盘的结合。将该非导电胶用于芯片凸点和基板焊盘的结合，两者之间结合非常紧密，没有 填充物或孔隙产生。
[0011] 优选地，利用热超声技术实现金-金互联，其中，加热基板并驱动芯片凸点和基板 焊盘键合，当键合力达到预定压力时，在与基板平行方向上对芯片施加超声波能量，使芯片 凸点与基板结合面发生摩擦，除去芯片凸点表面的氧化物和污染层，同时温度上升，芯片凸 点发生变形，芯片凸点与基板焊盘的原子相互渗透达到相互联接。
[0012] 优选地，超声波时间为0. l-o. 5s，更优选为0. 2s。
[0013] 优选地，键合力为0· 1-0. 5kg，更优选为0· 4kg。
[0014] 优选地，超声波功率为10-30mW，更优选为22mW。
[0015] 优选地，基板温度为100-200°C，更优选为160°C。
[0016] 更优选地，超声波时间分别为〇· 2s，键合力为0· 4kg，超声波功率为22mW，基板温 度为160°C。
[0017] 本发明的金-金键合互联方法，使用本发明提供的非导电胶，有利于芯片凸点和 基板焊盘的结合，进一步地，利用热超声技术可实现金-金快速互联，键合时间在Is内，有 效缩短了键合时间，降低了键合过程所引起的失效问题，使产品通过125°c、1000小时稳定 性测试后剪切强度均能达到250g以上，产品的可靠性得到提高。
【附图说明】
[0018] 图Ia至图Ie是本发明实施例的热超声键合过程示意图；
[0019] 图2a是采用本发明实施例的非导电胶时的金-金结合处的断面示意图；
[0020] 图2b是采用传统非导电胶时的金-金结合处的断面示意图。
【具体实施方式】
[0021] 一种用于金-金键合互联的非导电胶，包括按重量计的如下组分：基于双酚A的环 氧树脂80-120份，甲基六氢邻苯二甲酸酐80-100份，二甲基苄胺0. 1-1份和Al2O3纳米颗粒 1-5份。在一些实施例中，基于双酚A的环氧树脂可以是80份、85份、90份、95份、100份、 110份、120份，甲基六氢邻苯二甲酸酐可以是80份、85份、90份、92份、95份、100份，二甲 基苄胺可以是〇. 1份、〇. 4份、0. 5份、0. 6份、0. 8份、1份，Al2O3纳米颗粒可以是1份、2份、 2. 5份、3份、3. 5份、4份、5份。特别优选地，非导电胶包括基于双酚A的环氧树脂100份， 甲基六氢邻苯二甲酸酐90份，二甲基苄胺0. 5份和Al2O3纳米颗粒3份。优选地，Al2O3纳 米颗粒平均直径约为l〇〇nm。
[0022] 在一些实施例中，金-金快速互联方法将上述的任一种非导电胶用于芯片与基板 的结合。
[0023] 参见图Ia至图le，在一种具体实施例中，以热超声技术实现金-金快速互联的方 法包括以下步骤：
[0024] (1)芯片的拾取：开始键合工作前，芯片4与基板5放置在指定工作台，待获取芯 片位置后，根据基板摆放位置，对芯片位置进行调整，实现对准，驱动真空吸附系统，吸嘴6 位置下降，利用真空吸力7将芯片吸附，完成芯片拾取。同时启动基板加热系统，将基板加 热到150°C左右。
[0025] (2)芯片与基板的对准：完成芯片吸附后，驱动平动台移动一固定位差完成芯片 与基板的物理对准，启动视觉系统从芯片下方仰视被吸附的芯片，获取芯片的实际位置，根 据吸嘴吸附芯片的实际偏移和转角，再次调整基板位置，实现芯片凸点1与基板焊盘2的对 准。
[0026] (3)施加键合力：芯片与基板对准后，芯片在基板正上方，保持真空吸力，吸嘴缓 慢下降，直至芯片凸点1和基板焊盘2为一微小距离时，驱动键合压力控制系统，对芯片缓 慢施加键合压力8，保持芯片表面与基板平行，键合力与基板方向垂直。
[0027] (4)施加超声波：在键合力达到预定压力时，凸点1与基板接触并在一定程度上被 压扁和变形，启动超声波发生器，换能器通过吸嘴在与基板平行方向上对芯片施加超声波 能量9,使凸点与基板结合面发生摩擦，除去凸点表面的氧化物和污染层。同时温度剧烈上 升，凸点发生变形，凸点与基板焊盘的原子相互渗透达到相互联接的效果。
[0028] (5)键合头复位：键合工作完成后，释放吸嘴真空吸力，芯片与吸嘴分离，提升吸 嘴，完成一个键合周期。
[0029] 所使用的芯片的大小例如为1.4(L)X1. I(W)XO. 125(H)mm，金凸点数为8,凸点 大小为 D = 0· 105mm ;H1 = 40 μ m ;H2 = 25. 4 μ m。
[0030] 实施例I
[0031] 键合力为〇· 4kg ;超声波功率为22mW ;基板温度为160°C;超声波时间分别为0· ls， 0. 2s，0. 3s，0. 4s，0. 5s。剪切强度和平衡高度如表1所示：
[0032] 表 1
【主权项】
1. 一种非导电胶，其特征在于，包括按重量计的如下组分： 基于双酚A的环氧树脂80-120份，甲基六氢邻苯二甲酸酐80-100份，二甲基苄胺 0· 1-1份和Al2O3纳米颗粒1-5份。
2. 根据权利要求1所述的非导电胶，其特征在于，包括按重量计的如下组分： 基于双酚A的环氧树脂100份，甲基六氢邻苯二甲酸酐90份，二甲基苄胺0. 5份和Al2O3 纳米颗粒3份。
3. 根据权利要求1或2所述的非导电胶，其特征在于，Al2O3纳米颗粒平均直径约为 100nm。
4. 一种金-金快速互联方法，其特征在于，包括将权利要求1至3任一项所述的非导电 胶用于待连接的芯片凸点和基板焊盘的结合。
5. 根据权利要求4所述的金-金快速互联方法，其特征在于，通过热超声技术实现 金-金互联，其中，加热基板并驱动芯片凸点和基板焊盘键合，当键合力达到预定压力时， 在与基板平行方向上对芯片施加超声波能量，使芯片凸点与基板结合面发生摩擦，除去芯 片凸点表面的氧化物和污染层，同时温度上升，芯片凸点发生变形，芯片凸点与基板焊盘的 原子相互渗透达到相互联接。
6. 根据权利要求5所述的金-金快速互联方法，其特征在于，超声波时间为0. 1-0. 5s， 优选为〇. 2s。
7. 根据权利要求5所述的金-金快速互联方法，其特征在于，键合力为0. 1-0. 5kg，优 选为0. 4kg。
8. 根据权利要求5所述的金-金快速互联方法，其特征在于，超声波功率为10-30mW， 优选为22mW。
9. 根据权利要求5所述的金-金快速互联方法，其特征在于，基板温度为100-200°C， 优选为160°C。
10. 根据权利要求5所述的金-金快速互联方法，其特征在于，超声波时间分别为 〇. 2s，键合力为0. 4kg，超声波功率为22mW，基板温度为160°C。
【专利摘要】本发明提出一种非导电胶，包括按重量计的如下组分：基于双酚A的环氧树脂80-120份，甲基六氢邻苯二甲酸酐80-100份，二甲基苄胺0.1-1份和Al2O3纳米颗粒1-5份。提出一种金-金快速互联方法，包括将所述非导电胶用于待连接的芯片凸点和基板焊盘的结合。提出通过热超声技术实现金-金互联。该非导电胶有利于芯片凸点和基板焊盘的结合。利用热超声技术可实现金-金互联的效率并提高连接的可靠性。
【IPC分类】C09J11-06, C09J163-02, C09J11-04, H01L21-768
【公开号】CN104559891
【申请号】CN201410300978
【发明人】张双庆, 胡钢
【申请人】广东丹邦科技有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年6月27日