[发明专利]纳米金属粒实现LED的低温金属界面连接的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED芯片制备领域，尤其涉及一种纳米金属颗粒实现LED的低温金属界面连接的制备方法。

背景技术

随着集成电路技术的不断发展，电子产品向轻、薄、短、小并且功能多样化以及高可靠性方向发展，从而对电子封装技术提出新的要求。为了适应这种特殊需要，倒装芯片技术日益得到广泛的应用。倒装晶片技术是通过在芯片表面形成凸点，晶片翻转与地板形成连接，减小了封装尺寸，满足了电子产品的高性能(如高速、高频、更小的引脚)，并且封装密度高，而且使产品具有良好的电学性能和传热性能。基于上述优点，倒装芯片技术成为最有潜力的能够适应高密度电子封装要求的一种重要技术。概括起来，FC技术的主要特点是：基板上直接安装芯片；对应的互连位置必须有焊点-凸点；羁绊和芯片的焊点成镜像对称；同时实现电气和机械连接。可见，在倒装芯片封装过程中，凸点形成是工艺过程中的关键。

图1所示为传统倒装芯片凸点的结构，其组成包括：芯片1、钝化层2、铝焊盘3、凸点下金属层UBM(Under-Bump Metallurgy)4、凸点5。凸点5即是在芯片铝电极焊区上形成的凸起电极，通过该电极使芯片实装在PCB等封装基板上。为达到凸点金属5与铝焊盘3及钝化层2良好的粘附性，又要防止凸点金属5与铝焊盘3生成不希望有的金属间化合物，一般应先在凸点金属下制备有粘附层、扩散阻挡层和导电层的多层金属化层4。典型的粘附金属有Cr、Ti、Ni、TiN等，扩散阻挡层金属有W、Mo、Ni等，导电金属则常用Au、Cu、Pb/Sn等，这种多种金属化层常采用溅射、蒸发、化学镀、电镀等方法来完成。凸点金属5的制作材料多为Au、Cu、Pb/Sn、In或它们的组合。形成凸点5的方法 主要有电镀法、化学镀法、钉头凸点形成法、模板印刷焊料法及热注射焊料法等。

在这些凸点中，Pb/Sn焊料凸点因具有突出优点而备受重视。由于它是半球形，在倒装焊时随着焊料熔化可自对准定位，能控制Pb/Sn焊料的塌陷程度及凸点高度，所以又称为可控塌陷芯片连接技术(C4)。合金焊料虽然具有较高的热导率和可靠性，但是合金焊料的导电、导热性能不如纯金属好，并且由于钎焊过程中钎剂挥发等因素会产生空洞的存在，以及钎料与铜焊盘之间会生成金属界面化合物层从而存在着较大的界面热阻。基于上述原因，合金钎料作为热界面材料，并不能很好的满足大规模集成高密度封装的导热需要。更重要的是，当封装密度增加凸点的尺寸减小时，合金凸点会被焊盘金属吃掉，形成厚厚的金属间化合物层，尤其是在器件工作过程中，也即在通电和高温的情况下，金属间化合物不断生长，有可能整个凸点全部变成了金属间化合物，这样不仅增大了界面热阻，降低了导热能力。而且由于元素的迁移、空洞的产生等因素，有可能造成焊点机械连接失效，因此焊料合金已经不能满足高密度互连小尺寸凸点的需求。传统焊料以SnPb合金为主，随着工业领域环境保护意思的不断增强，欧盟WEEE、ROHS等禁Pb法令相继实施，我国也开始颁布无Pb法令，封装产业开始对无Pb焊料提出更高的要求，但是目前的无Pb焊料并不能很好的满足高密度封装的需要。

聚合物凸点是一种导电聚合物，主要是用环氧树脂导电胶来连接。其特点是凸点制作工艺简单，连接温度低于160摄氏度，并可采用廉价的基板，是一种高效、低成本的互连凸点。但是任何胶黏剂都不能直接与Al电极相连接，要采用金焊盘，界面接触电阻大，而且主题是环氧树脂等有机物，其可靠性没有金属凸点理想。而且存在热阻不稳定从而升温时会导致电路参数漂移，容易吸潮导致焊接时模块开裂等失效行为。

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纳米金属颗粒实现LED的低温金属界面连接的制备方法。

一种纳米金属颗粒实现LED的低温金属界面连接的制备方法，包括如下步骤：

S1、将纳米金属颗粒浆料制备在金属热沉的热沉镀层表面；

S2、将经扩晶处理的LED芯片放置在金属热沉上，并使芯片背面的金属层与纳米金属浆料充分接触。

S3、无氧气氛下，对步骤S2进行低温回流处理，获得LED芯片与热沉的低热阻金属界面连接；

所述纳米金属颗粒实现LED的低温金属界面连接的制备方法，步骤S1中：

所述热沉镀层为银镀层或者金镀层；

纳米金属颗粒浆料中，金属颗粒的粒径为几十纳米～几百纳米；

所述纳米金属颗粒浆料是通过点胶机将纳米金属颗粒制备在热沉镀层表面的或通过印刷方式将纳米金属颗粒制备在热沉镀层表面的；

所述纳米金属颗粒浆料为纳米银颗粒浆料、纳米SnAgCu合金浆料或者纳米Sn颗粒浆料。