專利名稱：凸點制作材料及凸點制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子封裝互連材料及互連工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種凸點制作材料及凸點制備方法。
背景技術(shù)：
隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品越來越向小型化、智能化、高性能以及高可靠性方向發(fā)展。而集成電路封裝不僅直接影響著集成電路、電子模塊乃至整機的性能·，而且還制約著整個電子系統(tǒng)的小型化、低成本和可靠性。在集成電路芯片尺寸逐步縮小，集成度不斷提高的情況下，電子工業(yè)對集成電路封裝技術(shù)提出了越來越高的要求。倒裝芯片(flip chip)技術(shù)是通過在芯片正面形成凸點，使芯片面朝下翻轉(zhuǎn)與底板形成連接，從而減小封裝尺寸，滿足電子產(chǎn)品的高性能(如高速、高頻、更小的引腳)、小外形的要求，使產(chǎn)品具有很好的電學(xué)性能和傳熱性能。凸點制作技術(shù)(bump)是倒裝芯片中的一個關(guān)鍵技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)中的凸點是焊料通過一定工藝沉積在芯片互連金屬層上，經(jīng)過一定溫度回流形成的金屬焊球。在凸點制作之前，芯片已經(jīng)完成鈍化層和互連金屬層工藝；進入凸點制作之后，需要在芯片表面形成一凸點下金屬層(UBM,Under-Bump Metallurgy),然后在凸點下金屬層上形成一光刻膠層，并曝光、顯影以形成所需的凸點圖案；接著形成凸點焊料；形成凸點焊料的技術(shù)包括金屬掩膜蒸發(fā)、電鍍凸點技術(shù)、激光植球技術(shù)、絲網(wǎng)印刷技術(shù)等；最后，去除光刻膠層和凸點下金屬層，在一定溫度下焊料回流形成焊球。然而，隨著元器件向輕薄短小的方向發(fā)展，要求凸點尺寸及凸點間距不斷減小，而上述現(xiàn)有技術(shù)在小尺寸、小間距的凸點制作上存在一系列的問題，如絲網(wǎng)印刷技術(shù)需要掩膜來完成，而細間距掩膜的加工成本高；激光植球技術(shù)(即凸點移植技術(shù))存在工藝流程復(fù)雜，成本高等問題。為了降低制作成本，簡化工藝，研究人員提出一種改進的凸點制作工藝，其工藝流程為首先制得一類似焊膏的焊料混合物；然后把該混合物涂覆在需要生長凸點的芯片或基板表面；接著將芯片或基板回流后清洗，即可在芯片或基板上有焊盤的地方得到相應(yīng)大小的凸點。該工藝的優(yōu)點為采用印刷方式涂覆混合物，不需要掩膜，因此大大降低了制作成本；凸點的間距由芯片或基板上的焊盤間距決定，凸點的形狀由焊盤的大小及涂覆在芯片或基板上的混合物的厚度來調(diào)節(jié)，因而靈活性好；目前已經(jīng)可以得到凸點間距在200微米以下的凸點陣列。然而，該工藝使用的凸點焊料為SnBi58，其熔點為138°C，屬于低熔點無鉛焊料，該焊料能應(yīng)用的領(lǐng)域有限，并且價格昂貴。因此，有必要對現(xiàn)有的凸點材料及工藝進行改進
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種凸點制作材料及凸點制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中凸點制備成本過高的問題。為解決上述問題，本發(fā)明提出一種凸點制作材料，該材料由以下組分混合而成，且各組分的質(zhì)量比為無鉛焊料8 30份,所述無鉛焊料為Sn-Ag-Cu、Sn-Ag> Sn-Cu系合金中的一種；基體樹脂6 15份，所述基體樹脂能溶于有機溶劑，且所述基體樹脂的黏度隨溫度的上升而變小，當(dāng)溫度達到所述無鉛焊料的熔點時，所述基體樹脂的黏度為小于IPa · S，使得熔化的所述無鉛焊料能在所述基體樹脂中相互浸潤、自由流動和聚集； 助焊劑I 8份；用于增進所述無鉛焊料之間，以及所述無鉛焊料和芯片或基板之間的浸潤性能；流變劑I 6份，調(diào)節(jié)常溫下上述組分混合后的混合物的黏度?？蛇x的，所述無鉛焊料為SnAg3. OCuO. 5，其熔點為217°C?？蛇x的，所述基體樹脂的黏度隨溫度的變化趨勢為當(dāng)溫度為常溫 100°C，其黏度在IOOPa · s以上；當(dāng)溫度大于100°C后，其黏度隨溫度的升高而逐漸下降；并在200 250°C范圍內(nèi)，其黏度達到小于IPa · S。同時，為解決上述問題，本發(fā)明還提出一種凸點制備方法，該方法利用上述凸點制作材料制備凸點，包括以下步驟準(zhǔn)備并清洗芯片或基板，其中，所述芯片或基板上制備有焊盤；將所述凸點制作材料混合均勻；將所述混合均勻的凸點制作材料均勻地涂覆在所述芯片或基板上；將涂覆有凸點制作材料的所述芯片或基板進行回流，使得所述凸點制作材料中的無鉛焊料與所述焊盤發(fā)生反應(yīng)，形成凸點；將回流后的所述芯片或基板進行清洗，去除反應(yīng)后殘余的凸點制作材料?？蛇x的，所述混合均勻的凸點制作材料通過勻膠臺旋涂均勻地涂覆在所述芯片或基板上?？蛇x的，所述回流通過回流爐進行?？蛇x的，所述將回流后的芯片或基板進行清洗，去除反應(yīng)后殘余的凸點制作材料是通過將芯片或基板放入有機溶劑中浸泡或超聲清洗進行的?？蛇x的，所述無鉛焊料為SnAg3. OCuO. 5，其熔點為217°C?？蛇x的，所述基體樹脂的黏度隨溫度的變化趨勢為當(dāng)溫度為常溫 100°C，其黏度在IOOPa · s以上；當(dāng)溫度大于100°C后，其黏度隨溫度的升高而逐漸下降；并在200 250°C范圍內(nèi)，其黏度達到小于IPa · S。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的凸點制作材料通過選取合適的基體樹脂，使得其采用的無鉛焊料可為熔點較高的Sn-Ag-Cu系合金，由于Sn-Ag-Cu系合金成本較低,且應(yīng)用領(lǐng)域較廣，因而大大降低了凸點的制作成本，擴大了應(yīng)用范圍。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的凸點制備方法通過將凸點制作材料混合均勻后涂覆至芯片或基板上，并進行回流，使得凸點制作材料中的無鉛焊料與焊盤發(fā)生反應(yīng)，形成凸點，由于該制備方法不需使用掩膜，因而大大降低了制備成本；并且其采用的無鉛焊料為熔點較高的Sn-Ag-Cu系合金，由于Sn-Ag-Cu系合金成本較低,且應(yīng)用領(lǐng)域較廣，因而進一步降低了凸點的制作成本，擴大了應(yīng)用范圍。


圖1為本發(fā)明實施例提供的凸點制備方法的流程圖；圖2A至圖2D為本發(fā)明實施例提供的凸點制備方法各流程對應(yīng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的凸點制作材料及凸點制備方法作進一步詳細說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
本發(fā)明的核心思想在于，提供一種凸點制作材料，通過選取合適的基體樹脂，使得其采用的無鉛焊料可為熔點較高的Sn-Ag-Cu、Sn-Ag> Sn-Cu系合金中的一種，由于Sn-Ag-Cu, Sn-Ag, Sn-Cu系合金成本較低，且應(yīng)用領(lǐng)域較廣，因而大大降低了凸點的制作成本，擴大了應(yīng)用范圍；同時，還提供一種凸點制備方法，該方法通過將凸點制作材料混合均勻后涂覆至芯片或基板上，并進行回流，使得凸點制作材料中的無鉛焊料與焊盤發(fā)生反應(yīng)，形成凸點，由于該制備方法不需使用掩膜，因而大大降低了制備成本；并且其采用的無鉛焊料為熔點較高的Sn-Ag-Cu、Sn-Ag, Sn-Cu系合金，由于其成本較低，且應(yīng)用領(lǐng)域較廣，因而進一步降低了凸點的制作成本，擴大了應(yīng)用范圍。本發(fā)明實施例提供的凸點制作材料由以下組分混合而成，且各組分的質(zhì)量比為無鉛焊料8 30份,所述無鉛焊料為Sn-Ag-Cu、Sn-Ag> Sn-Cu系合金中的一種；優(yōu)選地，所述無鉛焊料為SnAg3. OCuO. 5，其熔點為217°C ；基體樹脂6 15份，所述基體樹脂能溶于有機溶劑，且所述基體樹脂的黏度隨溫度的上升而變小，當(dāng)溫度達到所述無鉛焊料的熔點時，所述基體樹脂的黏度為小于IPa · S，使得熔化的所述無鉛焊料能在所述基體樹脂中相互浸潤、自由流動和聚集；助焊劑I 8份；具體地，所述助焊劑為松香；用于增進所述無鉛焊料之間，以及所述無鉛焊料和芯片或基板之間的浸潤性能；流變劑I 6份，調(diào)節(jié)常溫下上述組分混合后的混合物的黏度。在本發(fā)明的一個具體實施例中，所述凸點制作材料的各組分的質(zhì)量比可為SnAg3. OCuO. 5無鉛焊料10份，基體樹脂10份，松香助焊劑3份，流變劑2份。在本發(fā)明的另一個具體實施例中，所述凸點制作材料的各組分的質(zhì)量比可為SnAg3. OCuO. 5無鉛焊料20份，基體樹脂10份，松香助焊劑6份，流變劑2份。進一步的，所述基體樹脂的黏度隨溫度的變化趨勢為當(dāng)溫度為常溫 100°C，其黏度在IOOPa · s以上；當(dāng)溫度大于100°C后，其黏度隨溫度的升高而逐漸下降；并在200 250°C范圍內(nèi)，其黏度達到小于IPa · S。具體來說，所述基體樹脂要滿足的條件如下
首先要求基體樹脂在無鉛焊料熔點附近的溫度下，具有一定的流動性，也就是黏度要達到一定的要求；其次，要求基體樹脂在整個過程中特別是回流之后容易清洗，最好是易溶于有機溶劑；并且，基體樹脂不能與助焊劑或者芯片或基板發(fā)生反應(yīng)，由于該條件一般都能滿足，因此本發(fā)明不對此進行贅述。通過上述條件，即可確定滿足本發(fā)明需求的基體樹脂。在本發(fā)明的一個具體實施例中，所述無鉛焊料為SnAg3. OCuO. 5，本發(fā)明之所以選取SnAg3. OCuO. 5，是因為其應(yīng)用領(lǐng)域最廣，是目前最常使用的無鉛焊料，然而應(yīng)該認識到，本發(fā)明并不以此為限，任何Sn-Ag-Cu、Sn-Ag, Sn-Cu系的無鉛焊料都在本發(fā)明的保護范圍 之內(nèi)。請參考圖1，以及圖2A至圖2D，其中，圖1為本發(fā)明實施例提供的凸點制備方法的流程圖，圖2A至圖2D為本發(fā)明實施例提供的凸點制備方法各流程對應(yīng)的結(jié)構(gòu)示意圖；結(jié)合圖1，以及圖2A至圖2D，本發(fā)明實施例提供的凸點制備方法包括以下步驟S110、準(zhǔn)備并清洗芯片或基板101，其中，所述芯片或基板101上制備有焊盤102，如圖2A所示；S120、將凸點制作材料103混合均勻；其中，所述凸點制作材料103由以下組分混合而成，且各組分的質(zhì)量比為無鉛焊料8 30份,所述無鉛焊料為Sn-Ag-Cu、Sn-Ag> Sn-Cu系合金中的一種；優(yōu)選地，所述無鉛焊料為SnAg3. OCuO. 5，其熔點為217°C ；基體樹脂6 15份，所述基體樹脂能溶于有機溶劑，且所述基體樹脂的黏度隨溫度的上升而變小，當(dāng)溫度達到所述無鉛焊料的熔點時，所述基體樹脂的黏度為小于IPa · S，使得熔化的所述無鉛焊料能在所述基體樹脂中相互浸潤、自由流動和聚集；助焊劑I 8份；具體地，所述助焊劑為松香；用于增進所述無鉛焊料之間，以及所述無鉛焊料和芯片或基板之間的浸潤性能；流變劑I 6份，調(diào)節(jié)常溫下上述組分混合后的混合物的黏度；S130、將所述混合均勻的凸點制作材料103均勻地涂覆在所述芯片或基板110上，如圖2B所示；具體地，將所述混合均勻的凸點制作材料103加到芯片或基板101上后，放在勻膠臺上以一定的轉(zhuǎn)速進行30S左右的旋涂，使所述凸點制作材料103均勻地涂覆在所述芯片或基板101上；S140、將涂覆有凸點制作材料103的所述芯片或基板101進行回流，使得所述凸點制作材料103中的無鉛焊料與所述焊盤102發(fā)生反應(yīng)，形成凸點104，如圖2C所示；具體地，將芯片或基板101放入回流爐中進行回流，使得所述凸點制作材料103中的無鉛焊料與所述焊盤102發(fā)生反應(yīng)，形成凸點104 ;由于所述芯片或基板101上的焊盤102之外的區(qū)域設(shè)置有阻焊劑或其它材料，使得無鉛焊料不能浸入到焊盤102之外的芯片或基板101內(nèi)，因而不能在焊盤102之外的芯片或基板101上形成凸點，從而使得本發(fā)明提供的凸點制備方法具有自選擇性，因此不需掩膜，大大降低了成本；S150、將回流后的所述芯片或基板101進行清洗，去除反應(yīng)后殘余的凸點制作材料103 ;去除殘余的凸點制作材料后的結(jié)構(gòu)圖如圖2D所示；具體地，將回流后的所述芯片或基板101放入有機溶劑中浸泡或超聲清洗5分鐘，去除反應(yīng)后殘余的凸點制作材料103，得到凸點陣列。其中，所述有機溶劑可以為乙醇、異丙醇、丙酮、丁酮等常規(guī)有機溶劑。在本發(fā)明的一個具體實施例中，所述凸點制作材料103的各組分的質(zhì)量比可為SnAg3. OCuO. 5無鉛焊料10份，基體樹脂10份，松香助焊劑3份流變劑2份。在本發(fā)明的另一個具體實施例中，所述凸點制作材料103的各組分的質(zhì)量比可為 SnAg3. OCuO. 5無鉛焊料20份，基體樹脂10份，松香助焊劑6份，流變劑2份。
進一步地，所述基體樹脂的黏度隨溫度的變化趨勢為當(dāng)溫度為常溫 100°C，其黏度在IOOPa. s以上；當(dāng)溫度大于100°C后，其黏度隨溫度的升高而逐漸下降；并在200 250°C范圍內(nèi)，其黏度達到小于IPa. S。在本發(fā)明的一個具體實施例中，所述無鉛焊料為SnAg3. OCuO. 5，本發(fā)明之所以選取SnAg3. OCuO. 5，是因為其應(yīng)用領(lǐng)域最廣，是目前最常使用的無鉛焊料，然而應(yīng)該認識到，本發(fā)明并不以此為限，任何Sn-Ag-Cu、Sn-Ag, Sn-Cu系合金的無鉛焊料都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。綜上所述，本發(fā)明提供了一種凸點制作材料，通過選取合適的基體樹脂，使得其采用的無鉛焊料可為熔點較高的Sn-Ag-Cu系合金，由于Sn-Ag-Cu系合金成本較低,且應(yīng)用領(lǐng)域較廣，因而大大降低了凸點的制作成本，擴大了應(yīng)用范圍；同時，本發(fā)明還提供了一種凸點制備方法，該方法通過將凸點制作材料混合均勻后涂覆至芯片或基板上，并進行回流，使得凸點制作材料中的無鉛焊料與焊盤發(fā)生反應(yīng)，形成凸點，由于該制備方法不需使用掩膜，因而大大降低了制備成本；并且其采用的無鉛焊料為熔點較高的Sn-Ag-Cu系合金，由于Sn-Ag-Cu系合金成本較低，且應(yīng)用領(lǐng)域較廣，因而進一步降低了凸點的制作成本，擴大了應(yīng)用范圍。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種凸點制作材料，其特征在于，由以下組分混合而成，且各組分的質(zhì)量比為無鉛焊料8 30份,所述無鉛焊料為Sn-Ag-Cu、Sn-Ag> Sn-Cu系合金中的一種；基體樹脂6 15份，所述基體樹脂能溶于有機溶劑，且所述基體樹脂的黏度隨溫度的上升而變小，當(dāng)溫度達到所述無鉛焊料的熔點時，所述基體樹脂的黏度為小于IPa · S，使得熔化的所述無鉛焊料能在所述基體樹脂中相互浸潤、自由流動和聚集；助焊劑I 8份；用于增進所述無鉛焊料之間，以及所述無鉛焊料和芯片或基板之間的浸潤性能；流變劑I 6份，調(diào)節(jié)常溫下上述組分混合后的混合物的黏度。
2.如權(quán)利要求1所述的凸點制作材料，其特征在于，所述無鉛焊料為SnAg3.OCuO. 5，其熔點為217°C。
3.如權(quán)利要求2所述的凸點制作材料，其特征在于，所述基體樹脂的黏度隨溫度的變化趨勢為當(dāng)溫度為常溫 100°c，其黏度在IOOPa · S以上；當(dāng)溫度大于100°C后，其黏度隨溫度的升高而逐漸下降；并在200 250°C范圍內(nèi)，其黏度達到小于IPa · S。
4.一種凸點制備方法，利用權(quán)利要求1所述的凸點制作材料制備凸點，其特征在于，包括以下步驟準(zhǔn)備并清洗芯片或基板，其中，所述芯片或基板上制備有焊盤；將所述凸點制作材料混合均勻；將所述混合均勻的凸點制作材料均勻地涂覆在所述芯片或基板上；將涂覆有凸點制作材料的所述芯片或基板進行回流，使得所述凸點制作材料中的無鉛焊料與所述焊盤發(fā)生反應(yīng)，形成凸點；將回流后的所述芯片或基板進行清洗，去除反應(yīng)后殘余的凸點制作材料。
5.如權(quán)利要求4所述的凸點制備方法，其特征在于，所述混合均勻的凸點制作材料通過勻膠臺旋涂均勻地涂覆在所述芯片或基板上。
6.如權(quán)利要求4所述的凸點制備方法，其特征在于，所述回流通過回流爐進行。
7.如權(quán)利要求4所述的凸點制備方法，其特征在于，所述將回流后的芯片或基板進行清洗，去除反應(yīng)后殘余的凸點制作材料是通過將芯片或基板放入有機溶劑中浸泡或超聲清洗進行的。
8.如權(quán)利要求4所述的凸點制備方法，其特征在于，所述無鉛焊料為SnAg3.OCuO. 5，其熔點為217°C。
9.如權(quán)利要求4所述的凸點制備方法，其特征在于，所述基體樹脂的黏度隨溫度的變化趨勢為當(dāng)溫度為常溫 100°c，其黏度在IOOPa · S以上；當(dāng)溫度大于100°C后，其黏度隨溫度的升高而逐漸下降；并在200 250°C范圍內(nèi)，其黏度達到小于IPa · S。其特征還在于所述基體樹脂在回流后，能夠于有機溶劑中清洗去除。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種凸點制作材料，通過選取合適的基體樹脂，使得其采用的無鉛焊料可為熔點較高的Sn-Ag-Cu、Sn-Ag、Sn-Cu等系合金，由于Sn-Ag-Cu、Sn-Ag、Sn-Cu等系合金成本較低，且應(yīng)用領(lǐng)域較廣，因而大大降低了凸點的制作成本，擴大了應(yīng)用范圍；同時，還公開了一種凸點制備方法，該方法通過將凸點制作材料混合均勻后涂覆至芯片或基板上，并進行回流，使得凸點制作材料中的無鉛焊料與焊盤發(fā)生反應(yīng)，形成凸點，由于該制備方法不需使用掩膜，因而大大降低了制備成本；并且其采用的無鉛焊料為熔點較高的Sn-Ag-Cu、Sn-Ag、Sn-Cu等系合金，由于Sn-Ag-Cu、Sn-Ag、Sn-Cu等系合金成本較低，且應(yīng)用領(lǐng)域較廣，因而進一步降低了凸點的制作成本，擴大了應(yīng)用范圍。
文檔編號H01L23/498GK103000609SQ20111027322
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者潘其林, 楊慶旭, 肖斐 申請人:復(fù)旦大學(xué)