一種用于紅外探測(cè)器的回熔提拉倒裝回熔焊工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微電子封裝領(lǐng)域中的倒裝焊，具體涉及一種用于紅外探測(cè)器的回熔提 拉倒裝回熔焊工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 倒裝芯片（flip-chip)工藝是上世紀(jì)60年代由IBM公司提出的一種封裝互連技 術(shù)，但三十年后其才獲得足夠的重視發(fā)展起來。倒裝芯片技術(shù)是將芯片有源區(qū)面對(duì)基板，通 過芯片上成陣列排列的焊料凸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)芯片與襯底的互連，相比引線鍵合（wire bonding)方 式其互連長(zhǎng)度大大縮短，減小了 RC延遲，有效地提高了封裝器件的電性能，顯然，這種互連 方式能夠提供更高的輸入/輸出密度，倒裝占有面積計(jì)劃與芯片大小一致，在所有表面安 裝技術(shù)中，倒裝芯片可以達(dá)到最小、最薄的封裝。
[0003] 目前，倒裝芯片技術(shù)廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)級(jí)芯片（SOC)和系統(tǒng)級(jí)封裝（SOP)產(chǎn)品中。與 傳統(tǒng)引線鍵合工藝相比，倒裝芯片工藝具有許多明顯優(yōu)點(diǎn)，表現(xiàn)在優(yōu)越的電學(xué)及熱學(xué)性能， 更高的集成度，封裝線條更小等。倒裝芯片工藝有以下幾種實(shí)現(xiàn)形式（General Flip Chip Die Bonding Processes, Henry Chou,10th Annual International KGD Packaging and Test Workshop, Sept. 8-10, 2003)：
[0004] I)冷壓焊，要求常溫下能達(dá)到200kg的力且保證互連樣品共面性好，主要應(yīng)用在 焦平面、探測(cè)器、傳感器器件中；
[0005] 2)熱壓焊，在高溫下依靠金屬互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)低電阻率高強(qiáng)度的互連，主要應(yīng)用在射 頻（RF)器件中；
[0006] 3)黏附式，要求高精度的對(duì)準(zhǔn)，在半導(dǎo)體和光電子中應(yīng)用；
[0007] 4)回熔焊，需要保護(hù)性氣氛且焊點(diǎn)材料熔點(diǎn)低；
[0008] 5)超聲/超聲熱焊，要求高頻率的摩擦，精度在±5~10 μ m，應(yīng)用于不能承受高 溫且輸入/輸出數(shù)量較少的器件。
[0009] 目前紅外焦平面器件仍然采用成熟的冷壓焊工藝。但是隨著紅外焦平面 器件面積的增大，焊點(diǎn)數(shù)量的增加，已經(jīng)很難達(dá)到焊點(diǎn)上0. lg/l〇ym2力的要求。此 外，焊點(diǎn)能夠經(jīng)受的冷熱循環(huán)次數(shù)Nf跟焊點(diǎn)的剪切力大小相關(guān)，具體表示為（J. T Jiang, S. Tsao, T. 0' Sullivan, M. Razeghi, and G. J. Brown, Infrared Physics and Technology, 45, 2004, pl43.)：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于紅外探測(cè)器的回熔提拉倒裝回熔焊工藝方法，其特征在于包括如下步驟： 1) 在室溫下對(duì)待倒焊樣品進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)； 2) 對(duì)倒焊樣品施加一定的壓力，其中力的選取根據(jù)紅外焦平面器件的面積，通常不大 于 50kg ; 3) 對(duì)倒焊樣品進(jìn)行原位加熱，升溫速率在20°C /min~40°C /min，最終溫度在200°C~ 270°C ;待溫度穩(wěn)定后進(jìn)行提拉，提拉高度任意，提拉持續(xù)時(shí)間任意；整段時(shí)間在10~15分 鐘；最后以10 °C /min~50 °C /min的速率將溫度降至室溫。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于紅外探測(cè)器的回熔提拉倒裝回熔焊工藝方法，其特 征在于：所述的待倒焊樣品上的互連結(jié)構(gòu)為銦球、銦柱或沒有焊料凸點(diǎn)的接觸壓點(diǎn)。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于紅外探測(cè)器的回熔提拉倒裝回熔焊的工藝方法。該工藝方法包括：對(duì)準(zhǔn)、加壓及加熱和提拉三個(gè)步驟。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于可以根據(jù)實(shí)際需要選用銦、金等多種材料制作焊點(diǎn)，簡(jiǎn)化了焊點(diǎn)制備工藝，降低了對(duì)焊點(diǎn)形貌一致性的要求，同時(shí)也克服了回熔焊技術(shù)對(duì)還原性氣氛和表面處理的依賴，并且能根據(jù)實(shí)際情況對(duì)互連后焊點(diǎn)高度進(jìn)行控制。
【IPC分類】H01L23-538, H01L27-144
【公開號(hào)】CN104752402
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510145210
【發(fā)明人】黃玥, 林春, 葉振華, 丁瑞軍
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年3月31日