[發明專利]一種倒裝鍵合設備中用于各向異性導電膠的熱壓裝置

有效

• 申請號: 201310095073.9
• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN103280412A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 陶波;朱欽淼;程小明;潘衛進;薛天騁;湯朋朋;羅沖;馮夢丹;洪洋;胡越;周鵬;張陽
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01L21/603
• 分類號: H01L21/603
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李佑宏

技術領域

本發明屬于倒裝芯片封裝鍵合技術領域，具體涉及一種用于倒裝鍵合設備的熱壓裝置，適用于熱壓工藝中各向異性導電膠的熱壓固化。

背景技術

倒裝芯片(Flip?chip)是一種含有電路單元的無引腳結構芯片，其通過適當數量的位于其面上的錫球(導電性粘合劑所覆蓋)實現在電氣上和機械上連接于電路。倒裝芯片是在I/Opad上沉積錫鉛球，然后將芯片翻轉加熱利用熔融的錫鉛球與陶瓷板相結合，此技術已替換常規的打線接合，逐漸成為未來封裝潮流。近幾年來，Flip-Chip已成為高端器件及高密度封裝領域中經常采用的封裝形式。Flip-Chip封裝技術的應用范圍日益廣泛，封裝形式更趨多樣化，對Flip-Chip封裝技術的要求也隨之提高。倒裝芯片的芯片有源區面對基板，通過芯片上呈陣列排列的焊料凸點實現芯片與襯底的互連，硅片直接以倒扣方式安裝到PCB從硅片向四周引出I/O，互聯的長度大大縮短，減小了RC延遲，有效地提高了電性能。在所有表面安裝技術中，倒裝芯片可以達到最小、最薄的封裝，與其他的技術相比，在尺寸、外觀、柔性、可靠性、以及成本等方面有很大的優勢。

近年來，倒裝芯片中用到的錫球慢慢被導電膠代替，導電膠是一種固化或干燥后具有一定導電性能的膠黏劑,它通常以基體樹脂和導電填料即導電粒子為主要組成成分，通過基體樹脂的粘接作用把導電粒子結合在一起，形成導電通路，實現被粘材料的導電連接。由于導電膠的基體樹脂是一種膠黏劑，可以選擇適宜的固化溫度進行粘接，如環氧樹脂膠黏劑可以在室溫至150℃固化，遠低于錫鉛焊接的200℃以上的焊接溫度，這就避免了焊接高溫可能導致的材料變形、電子器件的熱損傷和內應力的形成。同時，由于電子元件的小型化、微型化及印刷電路板的高密度化和高度集成化的迅速發展，鉛錫焊接的0.65mm的最小節距遠遠滿足不了導電連接的實際需求，而導電膠可以制成漿料，實現很高的線分辨率。而且導電膠工藝簡單，易于操作，可提高生產效率，也避免了錫鉛焊料中重金屬鉛引起的環境污染。所以導電膠是替代鉛錫焊接，實現導電連接的理想選擇。目前導電膠已廣泛應用于液晶顯示屏（LCD）、發光二極管（LED）、集成電路(IC)芯片、印刷線路板組件(PCBA)、點陣塊、陶瓷電容、薄膜開關、智能卡、射頻識別等電子元件和組件的封裝和粘接。

各向異性導電膠（ACAs，AnisotropicConductiveAdhesives）指在一個方向上如Z方向導電，而在X和Y方向不導電的膠黏劑。一般來說ACA的制備對設備和工藝要求較高，比較不容易實現，較多用于板的精細印刷等場合，如平板顯示器（FPDs）中的板的印刷。

倒裝芯片技術中各向異性導電膠需要通過熱壓裝置利用熱壓工藝來實現。現有技術中的一種熱壓裝置的結構，其利用氣缸作為動力源，驅動壓頭在導軌上實現Z向移動，其中壓頭固定于導向柱上，導向柱固定在導軌上，同時用彈簧套于導向柱上，通過彈簧的壓縮完成熱壓過程。上述裝置存在幾點不足：1、氣缸作為動力源，壓力不能精確的控制；2、單個彈簧的彈性系數并不穩定，在壓縮過程中，壓力精度不高；3、僅運用單個導軌，滑塊在運動過程中容易出現左右晃動，影響試驗精度。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種用于各向異性導電膠倒裝鍵合設備的熱壓裝置，該裝置能夠方便、高效率地實現芯片的熱壓，同時具備結構緊湊、熱壓精度高的優勢，而且其具有開放式的平臺，便于標簽的安放。

按照本發明的一個方面，提供一種熱壓裝置，用于倒裝鍵合設備中對導電膠進行熱壓，該熱壓裝置通過采用單軸機器人提供動力，并采用步進電機作為動力源，壓縮彈簧產生壓力，以防止壓力的突變。

該熱壓裝置包括：

壓頭組件，用于對導向膠進行熱壓；

導向組件，其設置在一支撐基座上，所述壓頭組件設置在該導向組件上，所述壓頭組件通過該導向組件進行導向移動以完成熱壓；

驅動組件，其設置在所述導向組件一側，用于驅動所述導向組件直線移動，以實現其對壓頭組件的導向移動。

作為本發明的改進，所述的導向組件還具有轉接板，其與所述滑塊固定連接，所述壓頭組件固定安裝在該轉接板上。

作為本發明的改進，所述的導向組件還具有用作支撐架的U型板，其包括位于中間的背板和垂直設置在該背板兩端的擋板，所述直線滑軌設置在所述背板上。