[发明专利]一种具有记忆特性的芯片叠层封装互连焊点的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有记忆特性的芯片叠层封装互连焊点的制备方法，属于电子制造技术领域，互连材料包括混合稀土RE、TiNi形状记忆合金粉末、Sn粉末；本发明方法中首先制作Sn基钎料复合焊膏，采用无卤无铅助焊膏将混合稀土RE为0.05～0.5%、TiNi形状记忆合金粉末为0.5～15%、Sn粉末混合，然后采用喷印工艺在芯片表面制备凸点，最后超声波辅助高频感应加热钎焊快速形成键合焊点；本发明的方法利用超声波的“空化”和“声流”作用辅助高频感应线圈局部加热，快速形成以金属间化合物为基体内镶嵌形状记忆粉末的复合焊点；本发明的芯片区升温很小，极大减少常规钎焊高温对芯片造成的影响，提高了封装的效率和可靠性。

技术领域

本发明属于电子制造技术领域，具体是指一种具有记忆特性的芯片叠层封装互连焊点的制备方法。

背景技术

在集成电路与系统微型化、多功能化和高集成度化的封装发展趋势下，三维封装已被业界广泛认为最有发展前景的封装技术。在三维封装技术中，芯片叠层键合技术是实现三维封装的关键工艺技术，键合的目的在于实现芯片间的机械连接、电互连和热互连，使分立的芯片组合成有机的整体。因此，键合质量的好坏直接决定三维封装结构的使用寿命。

目前，芯片叠层封装使用的芯片厚度都在100μm以下，且随着时间的推移，芯片的厚度也会进一步变薄，较薄的芯片会造成芯片刚度下降，极易变形，在键合的过程中由于受到高温芯片内应力集中也会造成芯片的破坏。芯片叠层封装键合普遍采取整体加热的方法，如金属-金属热压键合、钎焊键合（瞬时液相键合、固液互扩散键合、凸点键合、共晶键合）等。其中，这几种键合方法都具有其自身的局限性，主要体现在以下几点：1）焊点与基体之间易产生热失配；2）焊点对后续工艺的耐热性不高；3）对表面平整度要求高；4）键合工艺需要很高的温度、很长的键合时间以及很大的压力。

现有的加热方式多采用回流炉制备芯片叠层封装键合互连全金属间化合物焊点，由于是整体加热且加热时间较长，造成芯片长期处于热环境中，极易破坏芯片的寿命。因此，若想提高金属间化合物焊点和三维封装结构的可靠性，既要研究新型的互连材料，也要改进现有的加热方法。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，公开了一种具有记忆特性的芯片叠层封装互连焊点的制备方法，本发明采用Sn-RE中间合金、TiNi形状记忆合金粉末、Sn粉末混合，利用高频感应线圈加热，再通过超声波辅助高频感应局部加热的方式快速制备复合全金属间化合物互连焊点，可以显著增强焊点的可靠性，降低对芯片的影响，提高三维封装结构的使用寿命。

本发明是这样实现的：

本发明公开了一种具有记忆特性的芯片叠层封装互连焊点的制备方法，具体方法步骤如下：

步骤一，对芯片减薄、打孔，并对孔进行填充导电金属Cu及焊盘平整化；

步骤二，将混合稀土RE制备成Sn-RE中间合金粉末与处理后的TiNi形状记忆合金粉末、Sn粉末混匀制备钎料；

步骤三，将步骤二制备的钎料与无卤无铅助焊膏以1：0.1～0.15重量比例混合后置于焊膏搅拌机中，在1000r/min的公转速度下搅拌3～5min，得到均匀复合钎料焊膏；

步骤四，采用喷印技术将焊膏均匀喷印在芯片表面，随后加热至250℃形成凸点，制备凸点后利用超声波辅助高频感应加热钎焊快速形成键合焊点；

步骤五，将带有凸点的芯片垂直堆叠为芯片/凸点/芯片的三明治结构，将高频感应加热机以及超声波分别置于三明治结构上下两端；采用高频感应加热的方式对凸点进行加热使其熔化，凸点熔化时通过超声波辅助高频感应加热钎焊，形成键合互连焊点。

在本发明方法中运用高频感应线圈可以进行局部加热，因此可以快速形成以金属间化合物为基体内镶嵌形状记忆粉末的复合焊点；本发明方法中结合利用超声波的“空化”和“声流”作用可以有效破碎基体已生成的化合物并将其带入到焊缝中央，加速物相之间的反应。