專利名稱：一種在柔性基板上安裝薄芯片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子行業(yè)芯片安裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在柔性基板上安裝薄芯片的方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，小型化、輕薄化、易攜帯的產(chǎn)品已成為電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)。柔性電子技術(shù)是ー門新型的科學(xué)技術(shù)，其中柔性基板是柔性電子技術(shù)不同于電子技術(shù)最突出的特點(diǎn)，柔性基板不但具有傳統(tǒng)剛性基板的絕緣性、較高強(qiáng)度、廉價(jià)性(與硅等材料相比)等特點(diǎn)，還具有柔韌性、薄膜性等傳統(tǒng)剛性基板所不具有的優(yōu)點(diǎn)。此外，器件外形尺寸的微型化要求、安裝結(jié)構(gòu)形式的改進(jìn)、以及為降低熱阻，提高芯片散熱能力等諸方面的發(fā)展與進(jìn)步，都相應(yīng)地要求安裝所用芯片越來越薄?，F(xiàn)在，在許多新興半導(dǎo)體制造領(lǐng)域內(nèi)，都需要超薄芯片，如智能卡、微機(jī)電系統(tǒng)、光伏電池、堆迭晶粒和功率元件等。柔性基板與薄芯片相結(jié)合具有更小的安裝體積、重量、延遲、噪聲和功耗，更高的速度和互連效率。在當(dāng)前的半導(dǎo)體エ藝中，在柔性基板上安裝芯片的方法包括把芯片放置在一支撐板上，保證芯片在減薄過程中有足夠的強(qiáng)度；對(duì)芯片背面硅材料進(jìn)行磨削減薄，使其達(dá)到所需的厚度；在減薄之后，首先采用拆鍵和等方法將芯片從支撐板上取下，然后再將其倒裝安裝至相應(yīng)柔性基板。上述方法雖實(shí)現(xiàn)了薄芯片的安裝，但對(duì)芯片后續(xù)エ藝如薄芯片的拾取和放置都有一定難度，増加了エ藝的復(fù)雜度。對(duì)于薄芯片的安裝不同于厚芯片，需要特定的裝備對(duì)薄芯片進(jìn)行拿持安裝，例如可以用機(jī)械臂把芯片從晶圓放置到ー個(gè)模架上，然后這些芯片再與其它電子元件如天線、電容等表貼到基板上，從而形成一個(gè)電子器件。美國(guó)專利 US20090311849提供了一種薄芯片拿持的方法，它是采用一種自動(dòng)化工具吸附起超薄芯片，實(shí)現(xiàn)芯片拿持，該方法由于需要這種特別的吸附芯片設(shè)備，提高了エ藝成本。美國(guó)專利 US20100071206在相變材料上形成一個(gè)硅層，通過刻蝕硅層形成多個(gè)間隔放置的芯片，再用激光照射相變材料使其相變，從而選擇性地釋放ー個(gè)或多個(gè)芯片實(shí)現(xiàn)薄芯片的放置。當(dāng)需要釋放多個(gè)芯片時(shí)，先要對(duì)每個(gè)芯片的放置位置進(jìn)行校準(zhǔn)，降低了放置效率?，F(xiàn)有的在柔性基板上安裝薄芯片的方法存在如下技術(shù)缺陷先減薄后安裝的芯片安裝方法的エ藝難度較大，成本較高，并且效率低，不利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線作業(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題為解決上述的一個(gè)或多個(gè)問題，本發(fā)明提供了一種在柔性基板上安裝薄芯片的方法，以實(shí)現(xiàn)芯片的減薄，同時(shí)避免薄芯片的拾取和放置。( ニ )技術(shù)方案本發(fā)明提供了一種在柔性基板上安裝薄芯片的方法。該方法包括將厚芯片的待減薄面朝外，安裝于柔性基板上；在柔性基板上放置具有挖空部的掩模板，該挖空部對(duì)應(yīng)柔面，同時(shí)遮擋住柔性基板上除厚芯片以外的其他區(qū)域；減薄厚芯片至所需厚度；移除掩模板，從而完成薄芯片在柔性基板上的安裝。(三)有益效果由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明在柔性基板上安裝薄芯片的方法具有下列有益效果:(I)由于采用了先安裝芯片后減薄的方法，從而實(shí)現(xiàn)超薄芯片的簡(jiǎn)易拿持、安裝和精確對(duì)準(zhǔn)鍵和，成品率高；(2)由于可用另一柔性基板與安裝有薄芯片的柔性基板進(jìn)行壓合形成三維堆疊模塊，從而可實(shí)現(xiàn)三維堆疊安裝。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例在柔性基板上安裝薄芯片方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例在柔性基板上安裝薄芯片方法中執(zhí)行各步驟的元件剖面示意圖，其中圖2A為執(zhí)行將芯片安裝在柔性基板步驟后的元件剖面示意圖；圖2B為執(zhí)行在芯片與柔性基板間填充底部填充物的元件剖面示意圖；圖2C為執(zhí)行在柔性基板上放置挖空掩模板后的元件剖面示意圖；圖2D為執(zhí)行干法刻蝕減薄芯片的元件剖面示意圖；圖2E為完成安裝在基板上芯片減薄后的元件剖面示意圖；圖2F為在柔性基板上涂覆粘I父的首I]面不意圖；圖2G為用另一柔性基板與安裝有薄芯片的基板壓合得到三維堆疊模塊的剖面示意圖；圖2H是運(yùn)用三維堆疊模塊堆疊得到三維堆疊封裝的剖面示意圖。主要元件符號(hào)說明200-待安裝芯片； 201-填充底部填充物；202-掩模板；203-第一柔性基板；204-第二柔性基板；205-微凸點(diǎn)206-金屬焊盤； 207-線路圖形；208-過孔；209-凸點(diǎn)；100A-第一三維安裝模塊；100B-第二三維安裝模塊。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。在本發(fā)明的一示例性實(shí)施例中，提供了一種在柔性基板上安裝薄芯片的方法。圖 I為本發(fā)明實(shí)施例在柔性基板上安裝薄芯片方法的流程圖，如圖I所示，本實(shí)施例包括
4
步驟S102，將厚芯片的待減薄面朝外，安裝于柔性基板上，安裝厚芯片的方法可以采用通用的微加工エ藝，如倒裝焊方式或表貼方式。此時(shí)，芯片還未減薄，其厚度較厚，可以比較容易地拿持，芯片的厚度范圍介于200到500微米之間；步驟S104，在厚芯片與柔性基板之間填充膠合物，如環(huán)氧樹脂，用以增強(qiáng)柔性基板與芯片間的結(jié)合強(qiáng)度；步驟S106，在柔性基板上放置具有挖空部的掩模板，該挖空部對(duì)應(yīng)柔性基板上厚芯片的位置，用來暴露厚芯片的待減薄面，同時(shí)遮擋住柔性基板上除厚芯片以外的區(qū)域，避免在后續(xù)減薄エ藝中對(duì)柔性基板上的線路圖形、基板材料等有所腐蝕；上述挖空部的尺寸略大于芯片的尺寸。把掩模板壓在柔性基板上，未減薄的厚芯片穿過該挖空部，暴露在外側(cè)，厚芯片的邊緣距離挖空部的邊緣介于0. 1-2_之間。柔性基板上除厚芯片外的其他元件，被掩蓋于該掩模板的內(nèi)側(cè)。步驟S108，用干法刻蝕或機(jī)械研磨的方法減薄厚芯片至所需厚度，此時(shí)芯片的厚度范圍介于50到100微米之間；步驟S110，移除所用掩模板，從而完成薄芯片在柔性基板上的安裝；步驟S112，將經(jīng)過上述步驟S102至步驟110后所完成的兩柔性基板進(jìn)行壓合，并在兩個(gè)柔性基板間刻孔，埋孔，形成互連，最終形成三維堆疊模塊，本步驟采用現(xiàn)有技木通用的步驟進(jìn)行，同時(shí)也是本發(fā)明的可選步驟，不再進(jìn)行詳細(xì)說明。以下結(jié)合具體應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)以上本發(fā)明實(shí)施例在柔性基板上安裝薄芯片的方法進(jìn)一歩具體說明。< 場(chǎng)景 1>在場(chǎng)景I中，參照?qǐng)D2A至圖2G來介紹本發(fā)明實(shí)施例的エ藝流程。本實(shí)施例中，芯片200是ー種智能卡芯片，大小是6mmX6mm，厚度是150 u m,柔性基板203是聚酰亞胺基板，大小17mmX 17mm,厚度60 u m。本實(shí)施例包括步驟A，提供一待安裝芯片200，芯片200上附有微凸點(diǎn)205，安裝在做有金屬焊盤 206和線路圖形207的柔性基板203上，如圖2A所示；步驟B，在芯片基板間填充底部填充物201增強(qiáng)芯片200與柔性基板203間的結(jié)合強(qiáng)度，本實(shí)施例中，底部填充物是環(huán)氧樹脂203，此時(shí)，芯片的厚度為150iim，如圖2B所示；步驟C，放置掩模板202于柔性基板203上芯片200以外區(qū)域，掩模板202大小大于柔性基板203，在掩模板202中部挖空，中部挖空部分的大小約為芯片200大小，把掩模板 202壓在柔性基板203上，挖空部分穿過芯片200，如圖2C所示；本實(shí)施例中，掩模板是金屬漏板，大小為17mmX 17mm,厚度300 ii m,在金屬板中部挖空，挖空大小比芯片200面積略大如約為6. 5mmX6. 5mm，把金屬板壓在柔性基板上，挖空部分穿過芯片；步驟D，如圖2D所示，把安裝在柔性基板203上的芯片200裝置放置于等離子體刻蝕腔體內(nèi)，干法刻蝕芯片至30 ii m ;步驟E，如圖2E所示，移除掩模板202，獲得薄芯片在柔性基板上的安裝。< 場(chǎng)景 2>在場(chǎng)景2中，參照?qǐng)D2A至圖2G來介紹本發(fā)明實(shí)施例的エ藝流程。本實(shí)施例中，芯片200是ー種光伏電池芯片，大小是IOmmX IOmm,厚度是250um，柔性基板是聚酰亞胺基板，大小 27_X 27mm,厚度 60 μ m。步驟A'，提供一待安裝芯片200，芯片200上附有微凸點(diǎn)205，安裝在做有金屬焊盤206和線路圖形207的第一柔性基板203上，如圖2A所示；步驟K，在芯片200與第一柔性基板203間填充底部填充物201增強(qiáng)芯片200與柔性基板203間的結(jié)合強(qiáng)度，本實(shí)施例中，底部填充物是粘合膠203，如圖2B所示；步驟C，放置掩模板202于柔性基板203上芯片200以外區(qū)域。掩模板202大小略大于柔性基板203，在掩模板202中部挖空，大小約為芯片200大小，把掩模板202壓在柔性基板203上，挖空部分穿過芯片200 ；本實(shí)施例中，掩模板是玻璃漏板，大小為30mmX30mm，厚度300um，在金屬漏板中部挖空，挖空大小比芯片200面積略大如約為IlmmX 11mm，把玻璃漏板壓在柔性基板上，挖空部分穿過芯片，如圖2C所示；步驟D'，用干法刻蝕或機(jī)械研磨減薄芯片200，減薄至薄芯片所需厚度。本實(shí)施例中，采用干法刻蝕設(shè)備減薄芯片200，刻蝕芯片至所需厚度40微米，如圖2D所示；步驟E'，移除掩模板202，獲得薄芯片在柔性基板上的安裝，如圖2E所示；步驟Γ，在柔性基板203上涂覆粘結(jié)膠210，如圖2F所示；步驟G',另一大小為17mmX 17mm,厚度60um的聚酰亞胺柔性基板與安裝有芯片 200的柔性基板203進(jìn)行壓合，刻過孔209，埋孔，形成互連，最終制成三維堆疊模塊100A，如圖2G所示；步驟H，三維堆疊模塊100A與另一通過步驟A'至G'所制備的三維堆疊模塊 100B通過凸點(diǎn)209堆疊連接形成三維堆疊封裝，如圖2H所示。以上僅為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，其中的部分工藝均可以用現(xiàn)有技術(shù)中的其他手段來實(shí)現(xiàn)，如芯片在基板上的結(jié)合方式，也可以采用倒裝焊或表裝外的其他方式，如引線鍵合。此外，對(duì)于微加工領(lǐng)域一些公知手段，如基板間刻孔、填孔等，并不是本發(fā)明的重點(diǎn)，也沒有詳細(xì)說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以參照相關(guān)文獻(xiàn)。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在柔性基板上安裝薄芯片的方法，包括將厚芯片的待減薄面朝外，安裝于柔性基板上；在柔性基板上放置具有挖空部的掩模板，該挖空部對(duì)應(yīng)柔性基板上厚芯片的位置，用來暴露厚芯片的待減薄面，同時(shí)遮擋住柔性基板上除厚芯片以外的其他區(qū)域；減薄厚芯片至所需厚度；移除掩模板，從而完成薄芯片在柔性基板上的安裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在柔性基板上安裝薄芯片的方法，其中，所述在柔性基板上放置具有挖空部的掩模板的步驟中，所述挖空部的尺寸比厚芯片的尺寸大，在放置于柔性基板上之后，其四周邊緣與厚芯片邊緣的距離介于O. Imm至2mm之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在柔性基板上安裝薄芯片的方法，其中，所述掩模板為金屬漏板或玻璃漏板。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在柔性基板上安裝薄芯片的方法，其中，所述完成薄芯片在柔性基板上的安裝的步驟之后還包括將按照權(quán)利要求I所述方法制備的第一柔性基板和第二柔性基板壓合，粘結(jié)膠，刻孔、 埋孔，形成互連，制成三維堆疊模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的在柔性基板上安裝薄芯片的方法，其中，在柔性基板上放置具有挖空部的掩模板之前還包括在厚芯片與柔性基板之間填充膠合物，以增強(qiáng)柔性基板與厚芯片間的結(jié)合強(qiáng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在柔性基板上安裝薄芯片的方法，其中，所述在厚芯片與柔性基板之間填充的膠合物為環(huán)氧樹脂或粘合膠。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的在柔性基板上安裝薄芯片的方法，其中，所述減薄厚芯片至所需厚度的步驟包括采用干法刻蝕或機(jī)械研磨的方法對(duì)厚芯片進(jìn)行減薄。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的在柔性基板上安裝薄芯片的方法，其中，所述將厚芯片安裝于柔性基板上的步驟中采用倒裝焊方式或表貼方式將厚芯片安裝于柔性基板上。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的在柔性基板上安裝薄芯片的方法，其中，所述芯片為智能卡芯片、微機(jī)電系統(tǒng)芯片、光伏電池芯片、堆迭晶粒芯片或功率元件芯片。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的在柔性基板上安裝薄芯片的方法，其中，所述厚芯片的厚度范圍介于200到500微米之間；所述薄芯片的厚度范圍介于50到100微米之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在柔性基板上安裝薄芯片的方法。該方法包括將厚芯片的待減薄面朝外，安裝于柔性基板上；在柔性基板上放置具有挖空部的掩模板，該挖空部對(duì)應(yīng)柔性基板上厚芯片的位置，用來暴露厚芯片的待減薄面，同時(shí)遮擋住柔性基板上除芯片以外的其他區(qū)域；減薄厚芯片至所需厚度；移除掩模板，從而完成薄芯片在柔性基板上的安裝。本發(fā)明在柔性基板上安裝薄芯片的方法中，由于采用了先安裝芯片后減薄的方法，從而實(shí)現(xiàn)薄芯片的簡(jiǎn)易拿持、安裝和精確對(duì)準(zhǔn)鍵和，成品率高。
文檔編號(hào)H01L21/58GK102593016SQ20121007411
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者于大全, 張博, 張霞, 陶文君 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所