[發(fā)明專利]一種不含有機(jī)物的低溫芯片貼裝方法及芯片貼裝結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710022374.7
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN108305838B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉磊;馮斌;沈道智;鄒貴生;蔡堅(jiān);王謙
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L23/488;H01L23/50
• 代理公司: 北京英創(chuàng)嘉友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11447
• 代理人: 魏嘉熹;南毅寧

1.一種不含有機(jī)物的低溫芯片貼裝方法，該方法包括：

在芯片的表面沉積連接層，將芯片通過所述連接層與待連接件貼裝；或者

在待連接件的表面沉積所述連接層，將待連接件通過所述連接層與芯片貼裝；或者

在芯片和待連接件的表面均沉積所述連接層，將待連接件通過所述連接層與芯片貼裝；

其中，所述連接層包括純金屬顆粒和/或合金顆粒，包括或不包括陶瓷顆粒，不包括有機(jī)物；所述純金屬顆粒、合金顆粒和陶瓷顆粒的尺寸各自為1納米～50微米；

所述連接層為絮狀、團(tuán)簇狀或多孔狀；

所述貼裝的溫度為室溫～400℃。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述待連接件為陶瓷基板、引線框架、印制電路板或條帶。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述純金屬顆粒、合金顆粒和陶瓷顆粒各自為選自球形顆粒、線狀顆粒、片狀顆粒、多面體型顆粒和無規(guī)則顆粒中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述球形顆粒的粒徑為1納米～50微米；所述線狀顆粒的線徑為1納米～50微米，長度為1納米～50微米；所述片狀顆粒的厚度為1納米～50微米，長度為1納米～50微米；所述多面體型顆粒的最長邊的長度為1納米～50微米。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述連接層的厚度為1～1000微米。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述純金屬顆粒的材料為銅、鋁、鈦、鎳、銀、金、錫或銦，所述合金顆粒的材料為選自銅、鋁、鈦、鎳、銀、金、錫和銦中的至少兩種，所述陶瓷顆粒的材料為選自氧化硼、二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯、氮化硅、氮化鋁、氮化鎵、氮化硼、氮化鈦、碳化硼、碳化硅、碳化鈦和硼化鈦中的至少一種；其中，塊體熔點(diǎn)在600℃以上的金屬元素占所述連接層總重量的50重量％以上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述沉積的方式為選自脈沖激光沉積、分子束外延、磁控濺射、離子鍍、真空蒸鍍、化學(xué)氣相沉積、電鍍、模板法中的至少一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述貼裝使所述連接層內(nèi)部顆粒之間的連接界面、連接層與所述待連接件之間的連接界面、以及所述連接層與芯片之間的連接界面形成冶金結(jié)合，形成手段為選自固相燒結(jié)、液相燒結(jié)、釬焊和擴(kuò)散焊中的至少一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的方法，其中，所述貼裝的壓力為0～100兆帕。

10.一種芯片貼裝結(jié)構(gòu)，包括芯片、待連接件以及貼裝在所述芯片和待連接件之間的連接層；其中，所述連接層包括純金屬顆粒和/或合金顆粒，包括或不包括陶瓷顆粒，不包括有機(jī)物；所述純金屬顆粒、合金顆粒和陶瓷顆粒的尺寸各自為1納米～50微米；所述連接層為絮狀、團(tuán)簇狀或多孔狀。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的芯片貼裝結(jié)構(gòu)，其中，所述待連接件為陶瓷基板、引線框架、印制電路板或條帶。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的芯片貼裝結(jié)構(gòu)，其中，所述純金屬顆粒、合金顆粒和陶瓷顆粒各自為選自球形顆粒、線狀顆粒、片狀顆粒、多面體型顆粒和無規(guī)則顆粒中的至少一種。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的芯片貼裝結(jié)構(gòu)，其中，所述球形顆粒的粒徑為1納米～50微米；所述線狀顆粒的線徑為1納米～50微米，長度為1納米～50微米；所述片狀顆粒的厚度為1納米～50微米，長度為1納米～50微米；所述多面體型顆粒的最長邊的長度為1納米～50微米。

14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的芯片貼裝結(jié)構(gòu)，其中，所述純金屬顆粒的材料為銅、鋁、鈦、鎳、銀、金、錫或銦，所述合金顆粒的材料為選自銅、鋁、鈦、鎳、銀、金、錫和銦中的至少兩種，所述陶瓷顆粒的材料為選自氧化硼、二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯、氮化硅、氮化鋁、氮化鎵、氮化硼、氮化鈦、碳化硼、碳化硅、碳化鈦和硼化鈦中的至少一種；其中，塊體熔點(diǎn)在600℃以上的金屬元素占所述連接層總重量的50重量％以上。