[發(fā)明專(zhuān)利]用于功率半導(dǎo)體芯片的壓力輔助銀燒結(jié)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811217696.8
• 申請(qǐng)日: 2018-10-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111081566B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王亞飛;王彥剛;戴小平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 株洲中車(chē)時(shí)代半導(dǎo)體有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/603
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/603
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;張杰

一種用于功率半導(dǎo)體芯片的壓力輔助銀燒結(jié)裝置，包括納米銀膜轉(zhuǎn)移工裝和銀燒結(jié)工裝。納米銀膜轉(zhuǎn)移工裝用于將納米銀膜附著到墊片上，其上開(kāi)設(shè)有用于釋放該工裝在納米銀膜轉(zhuǎn)移工藝過(guò)程中因受熱不均勻產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力的第一釋壓結(jié)構(gòu)。銀燒結(jié)工裝用于將附著有納米銀膜的墊片與芯片進(jìn)行銀燒結(jié)，其上開(kāi)設(shè)有用于釋放該工裝在銀燒結(jié)封裝工藝過(guò)程中因受熱不均勻產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力的第二釋壓結(jié)構(gòu)。由于納米銀膜轉(zhuǎn)移工裝和銀燒結(jié)工裝中均設(shè)置了釋壓結(jié)構(gòu)，可以避免工裝內(nèi)金屬元件在芯片銀燒結(jié)封裝的熱處理過(guò)程中產(chǎn)生形變，從而提高芯片的燒結(jié)封裝效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及銀燒結(jié)技術(shù)領(lǐng)域，壓力輔助銀燒結(jié)工裝方面，尤其涉及一種用于功率半導(dǎo)體芯片的壓力輔助銀燒結(jié)裝置。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有的銀燒結(jié)封裝工藝中，當(dāng)芯片面積大于25mm²時(shí)，常采用壓力輔助銀燒結(jié)工藝，且多采用納米銀轉(zhuǎn)移膜以實(shí)現(xiàn)芯片與墊片的快速燒結(jié)。上述工藝過(guò)程主要包括納米銀膜轉(zhuǎn)移到芯片或墊片、已轉(zhuǎn)膜芯片(或墊片)與墊片(或芯片)之間的對(duì)準(zhǔn)放置、高溫下將芯片與墊片通過(guò)外部壓力燒結(jié)成為一體。

上述工藝過(guò)程需借助特定工裝來(lái)實(shí)現(xiàn)，工裝的作用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是施加芯片與墊片之間燒結(jié)所需的壓力；二是芯片與納米銀膜及墊片之間的定位對(duì)準(zhǔn)。現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)分別對(duì)單個(gè)芯片及墊片子單元施加壓力，以提高多個(gè)芯片子單元同時(shí)燒結(jié)時(shí)的壓力均勻性，有助于形成均勻的銀燒結(jié)層厚度。納米銀膜轉(zhuǎn)移和芯片燒結(jié)定位的工裝則多采用金屬定位框來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于芯片與墊片的尺寸不盡相同，往往需要設(shè)置多層金屬定位框。然而各金屬層熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)之間存在差異，在燒結(jié)的熱處理過(guò)程中往往會(huì)引起工裝變形，造成芯片或墊片移動(dòng)，無(wú)法定位。在多芯片燒結(jié)時(shí)，定位工裝的變形問(wèn)題，大大限制了芯片子單元的銀燒結(jié)效率。

因此，亟需一種可以減小銀燒結(jié)工藝過(guò)程中定位工裝的變形量的銀燒結(jié)定位工裝設(shè)計(jì)，來(lái)提高芯片子單元銀燒結(jié)封裝效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：在傳統(tǒng)的銀燒結(jié)的熱處理過(guò)程中，由于多層金屬定位框間的熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)之間存在差異，會(huì)引起銀燒結(jié)工裝發(fā)生變形，造成熱處理過(guò)程中芯片或墊片發(fā)生移動(dòng)。為解決該問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于功率半導(dǎo)體芯片的壓力輔助銀燒結(jié)裝置，包括：

納米銀膜轉(zhuǎn)移工裝，用于將納米銀膜附著到墊片或芯片上，所述納米銀膜轉(zhuǎn)移工裝上開(kāi)設(shè)有用于釋放該工裝在納米銀膜轉(zhuǎn)移工藝過(guò)程中因受熱不均勻產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力的第一釋壓結(jié)構(gòu)；以及

銀燒結(jié)工裝，用于將芯片與附著有納米銀膜的墊片進(jìn)行銀燒結(jié)或者用于將墊片與附著有納米銀膜的芯片進(jìn)行銀燒結(jié)，所述銀燒結(jié)工裝上開(kāi)設(shè)有用于釋放該工裝在銀燒結(jié)封裝工藝過(guò)程中因受熱不均勻產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力的第二釋壓結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的是，所述納米銀膜轉(zhuǎn)移工裝包括第一基板、第一定位框和第一連接結(jié)構(gòu)，其中所述第一定位框上開(kāi)設(shè)有所述第一釋壓結(jié)構(gòu)，所述第一基板和所述第一定位框通過(guò)所述第一連接結(jié)構(gòu)可拆卸連接。

優(yōu)選的是，所述第一釋壓結(jié)構(gòu)為開(kāi)設(shè)在所述第一定位框上的第一釋壓孔。

優(yōu)選的是，所述第一基板上開(kāi)設(shè)有用于容置納米銀膜的容置槽和多個(gè)第一基板定位孔；

所述第一定位框上開(kāi)設(shè)有多個(gè)所述第一釋壓孔、多個(gè)用于定位墊片或芯片的銀膜轉(zhuǎn)移定位孔以及多個(gè)第一定位框定位孔；

所述第一連接結(jié)構(gòu)包括多個(gè)第一定位銷(xiāo)，每個(gè)第一定位銷(xiāo)貫穿對(duì)應(yīng)的第一基板定位孔和第一定位框定位孔，以實(shí)現(xiàn)所述第一基板和所述第一定位框的對(duì)準(zhǔn)定位。

優(yōu)選的是，所述銀燒結(jié)工裝包括第二基板、第二定位框、第三定位框和第二連接結(jié)構(gòu)，其中所述第二定位框上開(kāi)設(shè)有所述第二釋壓結(jié)構(gòu)，所述第三定位框上開(kāi)設(shè)有第三釋壓結(jié)構(gòu)，所述第二基板、所述第二定位框和所述第三定位框通過(guò)所述第二連接結(jié)構(gòu)可拆卸連接。

優(yōu)選的是，所述第二釋壓結(jié)構(gòu)為開(kāi)設(shè)在所述第二定位框上的第二釋壓孔，所述第三釋壓結(jié)構(gòu)為開(kāi)設(shè)在所述第三定位框上的第三釋壓孔。