碲鋅鎘像素探測(cè)器的封裝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碲鋅鎘像素探測(cè)器的封裝方法，用于解決現(xiàn)有探測(cè)器的封裝方法實(shí)用性差的技術(shù)問題。技術(shù)方案是采用具有很好連接性能并保證不破壞CZT晶片的聚合物導(dǎo)電銀膠進(jìn)行連接。導(dǎo)電銀膠選用微米級(jí)片狀銀粉作為導(dǎo)電填料，環(huán)氧樹脂和固化劑作為基體樹脂制備而成，具有一定的拉伸性能并能很好分散，同時(shí)用銀填料具有很好的導(dǎo)電性能，在一定溫度下固化或干燥后既能有效地粘接CZT晶片和基板，又能具有良好導(dǎo)電性能。同時(shí)針對(duì)像素陣列CZT探測(cè)器電極密度大，一次準(zhǔn)確連接的要求，采用絲網(wǎng)印刷的方法在PCB板像素電極上涂刷導(dǎo)電銀膠，再將晶片倒扣進(jìn)行準(zhǔn)確貼合，來實(shí)現(xiàn)單個(gè)像素的精準(zhǔn)連接，同時(shí)不會(huì)對(duì)較脆的CZT晶片造成破壞，實(shí)用性強(qiáng)。
【專利說明】碲鋅鎘像素探測(cè)器的封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種探測(cè)器的封裝方法，特別是涉及一種碲鋅鎘像素探測(cè)器的封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在微電子元器件制造和電子設(shè)備組裝中，微連接技術(shù)是決定產(chǎn)品最終質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在一個(gè)大規(guī)模集成電路中少則有幾十個(gè)焊點(diǎn)，多則有上百個(gè)焊點(diǎn)。這些焊點(diǎn)的主要功能就是實(shí)現(xiàn)芯片與外電路之間、元器件之間的電氣連接。在CdZnTe (簡(jiǎn)稱CZT)探測(cè)器中，由于CdZnTe本身的特殊性質(zhì)，使得在其電極上進(jìn)行微焊接顯得尤為困難。
[0003]微電子的連接技術(shù)一般包括線連接和倒扣芯片技術(shù)兩種。結(jié)合CdZnTe本身的特點(diǎn)，其中線連接技術(shù)中的金絲球超聲波焊接技術(shù)已經(jīng)有所研究(孫玉寶.CdZnTe像素電極制備及引線微連接技術(shù)的研究[D].西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010)，其所使用的是4X4結(jié)構(gòu)的CdZnTe探測(cè)器像素電極，電極尺寸相對(duì)較大，容易進(jìn)行焊接，但對(duì)于尺寸更小，排列更密集的像素探測(cè)器，此方法并不能對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確連接，而不導(dǎo)致像素間的互連。同時(shí)，面鍵合技術(shù)中的銦凸點(diǎn)鍵合技術(shù)(James E.Clayton, CM Hubert Chen etal, “Assembly Technique for a Fine-Pitch, Low-Noise Interface ；Joining a CdZnTePixel-Array Detector and Custom VLSI Chip with Au Stud Bumps and ConductiveEpoxy"),凸點(diǎn)直徑尺寸可以達(dá)到15-20 μ m,凸點(diǎn)之間的連接是通過準(zhǔn)確調(diào)整凸點(diǎn)位置并通過施加一定作用力來實(shí)現(xiàn)的，但作用力可能對(duì)CZT探測(cè)器造成破壞。雖然加熱可以減小作用力，但在降到室溫時(shí)會(huì)引入殘余應(yīng)力或造成剪切破壞，而影響探測(cè)器的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有探測(cè)器的封裝方法實(shí)用性差的不足，本發(fā)明提供一種碲鋅鎘像素探測(cè)器的封裝方法。該方法采用具有很好連接性能并保證不破壞CZT晶片的聚合物導(dǎo)電銀膠進(jìn)行連接。導(dǎo)電銀膠選用微米級(jí)片狀銀粉作為導(dǎo)電填料，環(huán)氧樹脂和固化劑作為基體樹脂制備而成，具有一定的拉伸性能并能很好分散，同時(shí)用銀填料具有很好的導(dǎo)電性能，在一定溫度下固化或干燥后既能有效地粘接CZT晶片和基板，又能具有良好導(dǎo)電性能。同時(shí)針對(duì)像素陣列CZT探測(cè)器電極密度大，一次準(zhǔn)確連接的要求，采用絲網(wǎng)印刷的方法在PCB板像素電極上涂刷導(dǎo)電銀膠，再將晶片倒扣進(jìn)行準(zhǔn)確貼合，來實(shí)現(xiàn)單個(gè)像素的精準(zhǔn)連接，同時(shí)不會(huì)對(duì)較脆的CZT晶片造成破壞，實(shí)用性強(qiáng)。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種碲鋅鎘像素探測(cè)器的封裝方法，其特點(diǎn)是采用以下步驟:
[0006]步驟一、對(duì)采用垂直布里奇曼法生長(zhǎng)的CZT晶錠進(jìn)行切割、磨拋和光刻像素金電極，制備出不同像素尺寸的CZT探測(cè)器，對(duì)制備的探測(cè)器在顯微鏡下觀察，確保其像素邊緣整齊，金膜上無明顯缺陷，像素間隙無殘膠、殘金。
[0007]步驟二、將待連接的PCB板與不銹鋼網(wǎng)用丙酮進(jìn)行仔細(xì)清洗，使其表面無微塵，利用定位柱實(shí)現(xiàn)PCB板與帶圓孔不銹鋼網(wǎng)的準(zhǔn)確連接，把處于冷凍狀態(tài)的導(dǎo)電銀膠放于室溫下20分鐘，使其融化，再擠涂于不銹鋼網(wǎng)上，利用刮刀將其輕輕刷涂于不銹鋼網(wǎng)孔洞上，導(dǎo)電膠通過孔洞而流向PCB板，把刷涂完畢的PCB板取下，檢查膠點(diǎn)尺寸及位置準(zhǔn)確度。
[0008]步驟三、將CZT探測(cè)器像素電極一側(cè)向下，吸在貼片機(jī)上側(cè)吸頭處，印刷好導(dǎo)電膠的PCB板位于下方，貼片機(jī)采用兩個(gè)圖像采集系統(tǒng)同時(shí)采集CZT晶片的像素電極和PCB板上膠斑的圖像，通過調(diào)節(jié)兩者的亮暗程度，來形成清晰度不同的圖像，通過X、Y方向移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)，使像素電極與膠斑對(duì)齊。然后將上側(cè)吸頭輕輕壓下，實(shí)現(xiàn)兩者的準(zhǔn)確連接。隨后放于加熱臺(tái)上80°C加熱30分鐘，以使導(dǎo)電膠固化，并把負(fù)極高壓導(dǎo)線連接于晶片平面電極一側(cè)。
[0009]所述不銹鋼網(wǎng)厚度是100 μ m。
[0010]所述不銹鋼網(wǎng)圓孔直徑是200 μ m、250 μ m或300 μ m任一種。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:該方法采用具有很好連接性能并保證不破壞CZT晶片的聚合物導(dǎo)電銀膠進(jìn)行連接。導(dǎo)電銀膠選用微米級(jí)片狀銀粉作為導(dǎo)電填料，環(huán)氧樹脂和固化劑作為基體樹脂制備而成，具有一定的拉伸性能并能很好分散，同時(shí)用銀填料具有很好的導(dǎo)電性能，在一定溫度下固化或干燥后既能有效地粘接CZT晶片和基板，又能具有良好導(dǎo)電性能。同時(shí)針對(duì)像素陣列CZT探測(cè)器電極密度大，一次準(zhǔn)確連接的要求，采用絲網(wǎng)印刷的方法在PCB板像素電極上涂刷導(dǎo)電銀膠，再將晶片倒扣進(jìn)行準(zhǔn)確貼合，來實(shí)現(xiàn)單個(gè)像素的精準(zhǔn)連接，同時(shí)不會(huì)對(duì)較脆的CZT晶片造成破壞，實(shí)用性強(qiáng)。
[0012]通過嘗試不同形狀和孔徑的不銹鋼網(wǎng)、刷膠次數(shù)及導(dǎo)電膠的固化溫度、時(shí)間等，使CZT像素探測(cè)器與PCB板的倒裝工藝得到穩(wěn)定。(I)圓形不銹鋼網(wǎng)孔洞所得到的膠斑形狀較規(guī)則，近乎為圓形；而方形孔得到的膠斑形狀不規(guī)則，鋪開比較大，容易造成相鄰像素短路，不利于后面的貼片工藝；(2)將導(dǎo)電銀膠擠出到不銹鋼網(wǎng)上，在室溫下放置20分鐘，以使冷藏的導(dǎo)電膠融化成粘稠狀，通過多次試驗(yàn)，得到的膠斑直徑可以控制在320μπι左右，而PCB板上的像素電極尺寸為700X700 μ m2，而且膠斑的大小均勻，位于像素電極的中間位置，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)電膠的準(zhǔn)確布置；(3)采用貼片機(jī)進(jìn)行CZT像素探測(cè)器與PCB板像素電極的準(zhǔn)確貼合，通過調(diào)整光的亮暗來得到不同清晰程度的晶片電極與PCB板電極的圖像，當(dāng)兩者圖像對(duì)準(zhǔn)時(shí)，將晶片輕輕貼合在PCB板上直至兩者貼合，在加熱臺(tái)上80°C加熱30分鐘，以使導(dǎo)電膠固化；(4)對(duì)倒裝好的CZT像素探測(cè)器進(jìn)行1-V測(cè)試，所得曲線均較規(guī)則，在-300V下電流值在InA以內(nèi)，晶片在整個(gè)過程沒有出現(xiàn)裂碎或劃傷的現(xiàn)象，證明采用此工藝可以在不對(duì)晶片造成損傷的前提下實(shí)現(xiàn)CZT像素探測(cè)器與PCB板的連接。
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明碲鋅鎘像素探測(cè)器的封裝方法用碲鋅鎘像素探測(cè)器的示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明碲鋅鎘像素探測(cè)器的封裝方法用PCB板示意圖；
[0016]圖3是本發(fā)明碲鋅鎘像素探測(cè)器的封裝方法所用絲網(wǎng)示意圖；
[0017]圖4是本發(fā)明碲鋅鎘像素探測(cè)器的封裝方法絲網(wǎng)印刷過程示意圖；
[0018]圖5是本發(fā)明碲鋅鎘像素探測(cè)器的封裝方法封裝完成后的示意圖。
[0019]圖中，1-定位孔，2-定位柱，3-不銹鋼網(wǎng)，4-PCB板?！揪唧w實(shí)施方式】
[0020]以下實(shí)施例參照?qǐng)D1-5。
[0021]CZT像素探測(cè)器所用晶體為采用垂直布里奇曼法生長(zhǎng)的CZT晶錠，切割成10X10X2 mm3的單晶體，并制備出8X8像素電極。隨后CZT像素探測(cè)器與PCB板的倒裝采用的是絲網(wǎng)印刷通過導(dǎo)電銀膠進(jìn)行連接，絲網(wǎng)印刷所用不銹鋼網(wǎng)厚度為100 μ m，圓孔直徑為200 μ m,并采用漏電流測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行1-V測(cè)試。
[0022]第一步:采用垂直布里奇曼法生長(zhǎng)的CZT晶錠，將單晶部分切割為10X10X2mm 3的晶片，在5000#的砂紙上打磨晶片的各個(gè)面，然后采用MgO懸濁液進(jìn)行粗拋，硅溶膠進(jìn)行機(jī)械化學(xué)拋光，處理好的晶片用丙酮進(jìn)行仔細(xì)清洗，用溴甲醇對(duì)其進(jìn)行腐蝕以去除表面機(jī)械損傷層。在晶片表面旋涂剝離膠和光刻膠，并進(jìn)行光刻、采用真空蒸鍍的方法制備像素陣列金電極，從而得到形貌規(guī)整的8X8結(jié)構(gòu)CZT像素探測(cè)器。像素電極的尺寸為900X900 μ m2，像素間隙為150 μ m，在像素電極的最外圍有一圈矩形保護(hù)電極。
[0023]第二步:對(duì)即將使用的PCB板4和不銹鋼網(wǎng)3進(jìn)行仔細(xì)清洗，確保表面沒有微塵，不銹鋼網(wǎng)4厚度為100 μ m,圓孔直徑為200 μ m。將定位柱2放于定位孔I處，來實(shí)現(xiàn)不銹鋼網(wǎng)3和PCB板4之間的準(zhǔn)確對(duì)齊，將導(dǎo)電銀膠置于室溫20分鐘待其具有一定流動(dòng)性，將導(dǎo)電銀膠擠出到不銹鋼網(wǎng)3上并用刮刀刷涂導(dǎo)電銀膠，用力盡量均勻，所得到的膠斑直徑約為320 μ m,且形狀近乎為圓形。
[0024]第三步:采用貼片機(jī)進(jìn)行CZT像素探測(cè)器與PCB板4上膠斑的準(zhǔn)確貼合。貼片機(jī)采用兩個(gè)圖像采集系統(tǒng)同時(shí)采集CZT晶片上像素電極和PCB板上膠斑的圖像，通過調(diào)節(jié)兩者的光亮程度，來形成清晰度不同的圖像，通過X、Y方向移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)，使像素電極與膠斑對(duì)齊，將晶片壓下直至兩者緊密貼合，并停留一分鐘，待其穩(wěn)固后，放于加熱臺(tái)上，80°C加熱30分鐘。
[0025]第四步:將倒裝好的探測(cè)器，利用漏電流測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試所得的1-V曲線平滑，形狀規(guī)則，在-300V下電流值在InA以內(nèi)，晶片在整個(gè)過程沒有出現(xiàn)裂碎或劃傷的現(xiàn)象，證明通過此工藝可以實(shí)現(xiàn)8X8結(jié)構(gòu)CZT像素探測(cè)器與PCB板的準(zhǔn)確連接。
[0026]通過對(duì)厚度為100 μ m,圓孔直徑為200 μ m、250 μ m和300 μ m的不銹鋼網(wǎng)進(jìn)行了試驗(yàn)，均取得了良好的效果。
【權(quán)利要求】
1.一種碲鋅鎘像素探測(cè)器的封裝方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一、對(duì)采用垂直布里奇曼法生長(zhǎng)的CZT晶錠進(jìn)行切割、磨拋和光刻像素金電極，制備出不同像素尺寸的CZT探測(cè)器，對(duì)制備的探測(cè)器在顯微鏡下觀察，確保其像素邊緣整齊，金膜上無明顯缺陷，像素間隙無殘膠、殘金； 步驟二、將待連接的PCB板與不銹鋼網(wǎng)用丙酮進(jìn)行仔細(xì)清洗，使其表面無微塵，利用定位柱實(shí)現(xiàn)PCB板與帶圓孔不銹鋼網(wǎng)的準(zhǔn)確連接，把處于冷凍狀態(tài)的導(dǎo)電銀膠放于室溫下20分鐘，使其融化，再擠涂于不銹鋼網(wǎng)上，利用刮刀將其輕輕刷涂于不銹鋼網(wǎng)孔洞上，導(dǎo)電膠通過孔洞而流向PCB板，把刷涂完畢的PCB板取下，檢查膠點(diǎn)尺寸及位置準(zhǔn)確度； 步驟三、將CZT探測(cè)器像素電極一側(cè)向下，吸在貼片機(jī)上側(cè)吸頭處，印刷好導(dǎo)電膠的PCB板位于下方，貼片機(jī)采用兩個(gè)圖像采集系統(tǒng)同時(shí)采集CZT晶片的像素電極和PCB板上膠斑的圖像，通過調(diào)節(jié)兩者的亮暗程度，來形成清晰度不同的圖像，通過X、Y方向移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)，使像素電極與膠斑對(duì)齊；然后將上側(cè)吸頭輕輕壓下，實(shí)現(xiàn)兩者的準(zhǔn)確連接；隨后放于加熱臺(tái)上80°c加熱30分鐘，以使導(dǎo)電膠固化，并把負(fù)極高壓導(dǎo)線連接于晶片平面電極一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碲鋅鎘像素探測(cè)器的封裝方法，其特征在于:所述不銹鋼網(wǎng)厚度是100 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碲鋅鎘像素探測(cè)器的封裝方法，其特征在于:所述不銹鋼網(wǎng)圓孔直徑是200 μ m、250 μ m或300 μ m任一種。
【文檔編號(hào)】H01L27/146GK103915460SQ201410123591
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】査鋼強(qiáng), 王闖, 齊陽, 趙清華, 楊波, 李利娜, 介萬奇 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)