[发明专利]一种用于超声键合的芯片夹持固定和芯片平行度测量结构有效

专利信息
申请号: 202010661910.X 申请日: 2020-07-10
公开(公告)号: CN111890249B 公开(公告)日: 2021-11-16
发明(设计)人: 刘旭;李昱宏;王中武;施晓亭;孙小菡 申请(专利权)人: 东南大学
主分类号: B25B11/00 分类号: B25B11/00;G01B7/30;G01B5/00
代理公司: 南京经纬专利商标代理有限公司 32200 代理人: 施昊
地址: 210096 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 超声键合 芯片 夹持 固定 平行 测量 结构
【说明书】:

发明公开了一种用于超声键合的芯片夹持固定和芯片平行度测量结构,包括靠近吸嘴的长针脚芯片平行度测量结构和位于长针脚芯片平行度测量结构外侧的短针脚芯片夹持固定结构。本发明根据滑动变阻器的原理,通过对长针脚位置变化导致的电阻变化进行测量,通过电阻的决定式,能够精确读取到芯片平行度的偏移量,从而实现准确的芯片平行度测量,解决了吸嘴和基板平行时,还可能因为电气接触凸点高低导致的芯片不平行等外界因素的问题。并且短针脚在超声键合的过程中,未收起的部分可以实现对芯片的位置固定,从而保护芯片,增大键合成功率。

技术领域

本发明属于芯片键合、封装技术领域,特别涉及一种芯片夹持固定和芯片平行度测量结构。

背景技术

芯片互连技术影响微电子产品的体积、性能以及成本,其中常用的芯片互连技术包括引线键合、载带自动焊和倒装芯片键合三种技术。这几种技术中,市场占用率最高的是引线键合技术,虽然引线键合工艺简单且成本低,但是存在着一些弊端,尤其是随着射频模组产品小型化、轻量化的发展,芯片引脚数目增多,采用引线键合技术的I/O引线都是排列在芯片的四周,引线键合会导致体积越来越大。但采用倒装技术,I/O引线可以阵列的方式排列在芯片的表面,因此也能够提供更密集的I/O布局,得到最高的体积利用率。倒装键合(Flip-chip bonding, FCB)工艺将有源芯片的电气面(即金属接触面)朝下翻转,与无源芯片上的电气接触凸点(bump)通过热压或热声效应完成键合与组装。其电气接触凸点可用合理的凸点方法制作。与引线键合技术相比,芯片倒装技术具有以下独特的优点:连接距离最短,因此具有卓越的高频、抗串扰性能,同时提供稳固的机械连接和卓越的热传导;封装体积小,有效降低封装尺寸;相关技术成熟,自动化程度高,可实现自动、批量的处理。近年来迅速成为光电子器件封装的主流方法。

目前,常用的倒装键合技术包括热超声倒装键合技术。热超声键合是基于热声效应的一个摩擦焊接过程,衬底芯片被加热到100°C~150°C,倒装芯片的焊盘横向移动与衬底芯片焊凸间轻压接触,形成特定的工作界面,施加爆发的超声能量进行摩擦焊接。相比于热压键合,热量只在接触界面产生,不会在芯片内部产生热应力。对热敏感的材料多采用热声效应的键合,需要施加的键合力要比热压键合小很多,对芯片几乎不产生机械压力应变,更好地保护好芯片免于形变或裂片。

热超声倒装键合的成功率问题始终是人们关心的重点。如果在键合过程中倒装芯片与基板出现不平行的情况,那么会在很大程度上影响键合质量以及芯片和基板之间的耦合度;同时如果拾取倒装芯片的吸嘴设备和芯片背部连接不稳定,则会在键合过程中,吸嘴和芯片背部产生相对位移,磨损芯片背部,影响器件的最终性能,还有可能使芯片被损坏甚至磨透,导致所制备的器件成为废品,降低键合成功率。

为了防止超声键合过程中出现芯片与基板不平行或者吸嘴与芯片产生相对位移的情况发生,需要吸嘴对芯片的固定能力有很高的要求,同时还要对芯片与基板的平行度有很高的要求,通过使用大负压力吸嘴可以一定程度上防止吸嘴与芯片之间的相对位移,但在面对不同大小的超声能量输入时,很难将相对位移控制在一定程度内,同时对芯片与基板间的平行度的测量需要精确和简单,以便能在键合过程中实现精准快速的平行度调整。

鉴于此,提供一种结构简单的用于超声键合的芯片夹持固定和芯片平行度测量结构成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述背景技术提到的技术问题,本发明提出了一种用于超声键合的芯片夹持固定和芯片平行度测量结构。

为了实现上述技术目的,本发明的技术方案为:

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