[发明专利]基于帕尔帖热循环原理的聚合物微芯片热键合封装方法

摘要

本发明公开了一种基于帕尔帖热循环原理的聚合物微芯片热键合封装方法。采用半导体热电致冷器对聚合物材料进行加热，使聚合物盖片和基片在接近玻璃态温度时表面发生软化，通过热键合的方式结合成一体，实现聚合物微芯片的封装。帕尔帖热循环采用的热电致冷器由N型和P型半导体单元配对组合而成。借助直流电的流动，致冷器的一面被加热、另一面则被冷却。通过改变电源的极性，使热量的移动方向逆转，可实现加热、冷却的完全互换(即帕尔帖效应)循环。采用基于帕尔帖热循环原理的致冷器，加热与冷却的时间缩短，有利于提高封装效率；温度的变化曲线更加平缓，便于精确控制温度和提高封装的质量。

主权项

1.一种基于帕尔帖热循环原理的聚合物微芯片热键合封装方法，其特征在于本发明的工艺过程如下：1)将相同聚合物材料的盖片(7)与基片(8)叠放在一起放于两热电致冷器(6)之间并定位于中心处；然后全部放入真空罩内，抽真空以防止聚合物材料含有空气气泡而影响芯片质量；2)当真空度达到0.002～0.005MPa后，同时给两热电致冷器(6)施加0.1～0.2MPa压力，给盖片(7)与基片(8)进行预压；同时热电致冷器(6)通入8～9A直流电流对盖片(7)与基片(8)加热；3)当温度达到105～145℃即接近聚合物玻璃态温度时，盖片(7)与基片(8)表面开始软化，此时对两热电致冷器(6)进一步加压至0.9～1.0MPa，给盖片(7)和基片(8)施加最终的压力；保持以上的温度与压力3～5分钟，直到盖片(7)与基片(8)结合面充分键合；4)接着给热电致冷器(6)反相通8～9A直流电流转换冷热面，对盖片(7)与基片(8)冷却固化，同时打开液冷回路(9)将热电致冷器(6)热面的热量散去；5)当盖片(7)与基片(8)冷却至60～70℃后，停止对两热电致冷器(6)加压，关闭冷却回路(9)；打开真空罩，待温度冷却至室温25℃，将键合后聚合物芯片(10)取出，微芯片的封装完成。