[发明专利]用于将芯片接合至基底的方法和系统

说明书

一种方法和系统，用于通过设置在芯片与基底之间的热接合材料将芯片热接合至基底。将至少基底从初始温度预热至低于基底的损坏温度的升高的温度。向芯片施加的光脉冲将芯片温度瞬间升高至低于芯片的峰值损坏温度的脉冲峰值温度。芯片的瞬间升高的脉冲峰值温度引起从芯片至接合材料的传导热的流，引起接合材料形成接合。

技术领域和背景技术

本公开内容涉及一种用于通过设置在其间的热接合材料(例如通过焊料或粘合剂材料)将芯片接合至基底的方法和系统。

在当前市场中，对低成本柔性电子器件的需求日益增长。例如，电子器件可以包括具有电力布线或迹线的柔性基底，其中一个或更多个芯片接合至迹线。

一种将芯片接合至基底的方法为回流炉。例如，将电路保持高于芯片与基底之间的焊料的液相线温度。通常这可能是耗时的工艺。此外，诸如回流焊接、导电粘合剂接合或面朝上(face-up)芯片集成的方法可能与某些箔(例如某些具有低损坏温度的低成本箔(例如柔性聚酯))不兼容。例如，聚合物基底的玻璃化转变温度(Tg)可以为大约150摄氏度，而工业标准的SAC焊接温度可能在215摄氏度至250摄氏度的范围内。在这种情况下，长时间暴露于升高的温度可能导致基底的损坏，即失去基本功能，例如柔性箔的变形或劣化和/或其有机表面涂层或粘合剂的劣化。

另一种将芯片接合至基底的方法为IR/激光接合，连接通过用具有相对小的照射面积的IR/激光点加热接合材料来形成。虽然激光点焊接是可行的，但是小的点面积需要对每个部件的点的精确定位。此外，在辊对辊(roll-to-roll，R2R)加工中应用IR/激光焊接可能更复杂和/或有挑战性，因为激光点需要相对于移动的基底对准。通常，与其他焊接方法相比，IR/激光焊接可能相当复杂且昂贵。

另一种将芯片接合至基底的方法为光子热接合，例如光子焊接，其中由闪光灯产生相对高能量的光脉冲用于布置在部件与基底之间的热接合材料(例如焊料材料、热粘合剂等)的热接合。芯片(或部件，例如基于硅的部件)可以适合于吸收暴露在其表面上的能量，并且将该能量以热的形式传递通过部件以加热用于光子焊接的接合材料接合处(例如焊料接合处)。然而，某些芯片或部件可能不适合暴露于光子焊接期间的相对高能量的光脉冲。因此，在一些情况下，光子焊接受到部件/芯片的损坏温度的限制。

本发明人发现，当光子热接合期间的加热脉冲的时间尺度足够短从而避免基底的显著加热时，可以在瞬间达到高于基底的(稳态)损坏温度的温度下通过其间的热接合材料将部件接合(例如焊接)至基底。例如，光脉冲的总能量可以足够低以避免显著的损坏和/或热在引起损坏之前在基底中快速消散。通常，由闪光灯产生的高强度照射可以用于实现光子接合或光子焊接。然而，由于需要接合至部件/芯片的基底的损坏温度相对低，这样的高强度照射可能是光子焊接的限制因素。因此，在某些热接合方法(例如光子热接合方法)中不使用或避免一些需要通过其间的热接合材料接合至部件/芯片的基底、箔或条，原因是所述基底或箔由于对光脉冲期间所暴露的相对高的能量(其为通过热接合材料获得接合所需的高能量)的敏感性而可能在光子接合期间被损坏或劣化。

因此，如果在光子热接合期间来自由闪光灯产生的光脉冲的暴露能量太高，则不仅芯片可能被损坏(或者经受劣化)，而且另外地或替代地基底也可能被损坏。此外，短的光脉冲可能导致不均匀的焊接，其中与芯片邻近的部分焊料接合被加热得多于与基底邻近的部分。

发明内容

需要一种消除上述缺点中的至少一者的方法和系统。还需要对于宽范围的基底，特别是具有相对低的损坏温度的基于聚合物的基底，能够实现用布置在其间的焊料材料将部件光子热接合在基底上。还需要在施加光子热接合以用其间的热接合材料将所述部件接合至基底时，降低损坏部件、基底和/或焊料接合的风险。