烧结模具、热压烧结系统及芯片的互连方法技术方案

本发明专利技术涉及半导体技术领域，提供一种烧结模具、热压烧结系统及芯片的互连方法，烧结模具包括模具本体，模具本体设置有多个凹槽，凹槽用于承载芯片组件，且多个凹槽的槽口均朝向模具本体的同一个端面。可以将键合带、芯片和基板分层放置在烧结模具的凹槽内，可以一体化快速完成烧结互连，可以避免多次烧结和贴装工序，有利于提高芯片互连的效率。有利于提高芯片互连的效率。有利于提高芯片互连的效率。

【技术实现步骤摘要】
烧结模具、热压烧结系统及芯片的互连方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种烧结模具、热压烧结系统及芯片的互连方法。

技术介绍

[0002]随着对小型化、集成化和节能的需求日益增长，在电力电子系统中越来越多地采用SiC、GaN等宽带隙半导体。基于这些材料的电力电子设备具有优异的电气和物理性能，以及高开关速度和高工作温度的优点。电力电子设备中使用的传统互连材料已经无法满足现在的使用环境。为了解决可靠性问题，提出了金属颗粒烧结技术。
[0003]金属颗粒烧结技术已被证明具有高稳定性、优异的导热导电性和耐高温服役等优点。功率模块的封装大多是基板上放置多个功率芯片并贴合，功率芯片的端口使用金属键合带相互连接。随着金属烧结技术的发展，其应用范围从最初的芯片下表面与基板互连，扩展到芯片上表面与金属键合带的连接。
[0004]而现有的金属烧结功率模块互连工艺中，功率模块内部基板与芯片下表面的连接，芯片上表面与金属键合带的连接，常常进行两次加压烧结的方法进行生产，第一次烧结中实现芯片与基板的互连，第二次烧结实现芯片与键合带的互连，生产效率较低。比如现有的互连工艺，首先将金属烧结材料涂覆于基板上，在金属烧结材料表面上放置芯片，进行第一次烧结；然后，在芯片上表面再涂覆金属烧结材料，并在金属烧结材料表面上放置引线框架，进行再次烧结。
[0005]并且，金属颗粒烧结需要经过预热、烧结和冷却三个阶段，现有的烧结装置通常将这三个阶段在同一工作台上进行，工作台需要先升温进行预热和烧结的阶段，随后降温进入冷却阶段，烧结下一个材料时工作台需要再次重复升温降温，既增加了互连时间，降低了工作效率，又增大了能源的消耗而造成能源浪费。
[0006]目前的烧结方法需要多次进行烧结和贴装的工序才能实现金属键合带、芯片和基板之间的互连，降低了互连效率，烧结次数的增多也造成能耗增加。目前的烧结装置中热压台需要反复进行加热和冷却的操作，不仅影响效率而且造成能源浪费。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种烧结模具、热压烧结系统及芯片的互连方法，用以解决现有技术中的烧结方法需要多次进行烧结和贴装的工序才能实现金属键合带、芯片和基板之间的互连且预热、烧结和冷却三个阶段均在同一工作台进行而致使工作台需要重复加热和冷却，从而增加了互连时间，降低了互连效率，以及造成了能源的浪费的缺陷。
[0008]本专利技术提供一种烧结模具，包括：
[0009]模具本体，设置有多个凹槽，所述凹槽用于承载芯片组件，且多个所述凹槽的槽口均朝向所述模具本体的同一个端面。
[0010]根据本专利技术提供的一种烧结模具，所述凹槽的侧壁与所述芯片组件之间留有间
隙。
[0011]本专利技术还提供一种热压烧结系统，包括：
[0012]传送带，用于输送承载有芯片组件的烧结模具，所述烧结模具为如上述任意一项所述的烧结模具；
[0013]隔热腔体，所述传送带贯穿所述隔热腔体，以使所述烧结模具能够经过所述隔热腔体；
[0014]其中，所述隔热腔体包括：
[0015]预热区，用于对所述芯片组件进行预热处理；
[0016]烧结区，用于对所述芯片组件进行热压烧结处理，以使所述芯片组件形成互连芯片；
[0017]冷却区，用于对所述互连芯片进行冷却处理；
[0018]且所述预热区、所述烧结区和所述冷却区沿所述传送带的输送方向依次设置。
[0019]根据本专利技术提供的一种热压烧结系统，所述预热区内设置有加热模块，所述加热模块位于所述传送带的下方。
[0020]根据本专利技术提供的一种热压烧结系统，所述烧结区内设置有：
[0021]热压烧结装置，用于热压烧结所述芯片组件，以使所述芯片组件形成所述互连芯片；
[0022]夹持装置，用于将所述传送带上的承载有所述芯片组件的烧结模具移至所述热压烧结装置中，以及用于将承载有所述互连芯片的烧结模具由所述热压烧结装置内移至所述传送带上。
[0023]根据本专利技术提供的一种热压烧结系统，所述热压烧结装置包括：
[0024]第一压板；
[0025]第二压板，所述第一压板和所述第二压板之间形成用于对所述芯片组件施加辅助压力的空间，所述第一压板和/或所述第二压板设置有加热件；
[0026]驱动件，用于驱动所述第一压板和所述第二压板相对靠近或相对远离。
[0027]根据本专利技术提供的一种热压烧结系统，所述热压烧结装置还包括：
[0028]第一缓冲组件，包括第一缓冲膜、第一放膜轴和第一收膜轴，所述第一缓冲膜的第一端与所述第一放膜轴连接且所述第一缓冲膜缠绕在所述第一放膜轴上，所述第一缓冲膜的第二端绕过所述第一压板的作用面后与所述第一收膜轴连接；
[0029]第二缓冲组件，包括第二缓冲膜、第二放膜轴和第二收膜轴，所述第二缓冲膜的第一端与所述第二放膜轴连接且所述第二缓冲膜缠绕在所述第二放膜轴上，所述第二缓冲膜的第二端绕过所述第二压板的作用面后与所述第二收膜轴连接。
[0030]根据本专利技术提供的一种热压烧结系统，所述热压烧结装置还包括连接组件，所述连接组件包括：
[0031]第一连接板，所述第一压板与所述第一连接板固定连接；
[0032]第二连接板，所述驱动件的驱动端通过浮动接头与所述第二连接板连接；
[0033]弹性组件，用于连接所述第一连接板和所述第二连接板。
[0034]本专利技术还提供一种芯片的互连方法，基于上述任意一项所述的热压烧结系统，包括：
[0035]传送带将承载有芯片组件的烧结模具输送至预热区进行预热；
[0036]所述传送带将预热后的所述烧结模具输送至烧结区进行热压烧结，使所述芯片组件形成互连芯片；
[0037]所述传送带将承载有所述互连芯片的烧结模具输送至冷却区进行冷却，使所述互连芯片冷却至室温；
[0038]所述传送带将冷却后的烧结模具输送至隔热腔体外；
[0039]卸载所述烧结模具，并取出冷却后的所述互连芯片。
[0040]根据本专利技术提供的一种芯片的互连方法，在所述传送带将承载有芯片组件的烧结模具输送至预热区进行预热之前，还包括：
[0041]在所述烧结模具的凹槽内放置所述芯片组件，其中，所述芯片组件包括依次放置的第一层缓冲膜、金属键合带框架、第一层焊片、第二层缓冲膜、芯片、第二层焊片、第三层缓冲膜和基板；
[0042]将所述烧结模具放置到所述传送带上。
[0043]本专利技术提供的烧结模具、热压烧结系统及芯片的互连方法，通过将键合带、芯片和基板分层放置在烧结模具的凹槽内，可以一体化快速完成烧结互连，可以避免多次烧结和贴装工序，有利于提高芯片互连的效率；并且通过热压烧结系统可以实现预热、烧结、冷却的分区域设置，可有效减少烧结过程中反复加热冷却造成的能源浪费。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烧结模具，其特征在于，包括：模具本体，设置有多个凹槽，所述凹槽用于承载芯片组件，且多个所述凹槽的槽口均朝向所述模具本体的同一个端面。2.根据权利要求1所述的烧结模具，其特征在于，所述凹槽的侧壁与所述芯片组件之间留有间隙。3.一种热压烧结系统，其特征在于，包括：传送带，用于输送承载有芯片组件的烧结模具，所述烧结模具为如权利要求1或2所述的烧结模具；隔热腔体，所述传送带贯穿所述隔热腔体，以使所述烧结模具能够经过所述隔热腔体；其中，所述隔热腔体包括：预热区，用于对所述芯片组件进行预热处理；烧结区，用于对所述芯片组件进行热压烧结处理，以使所述芯片组件形成互连芯片；冷却区，用于对所述互连芯片进行冷却处理；且所述预热区、所述烧结区和所述冷却区沿所述传送带的输送方向依次设置。4.根据权利要求3所述的热压烧结系统，其特征在于，所述预热区内设置有加热模块，所述加热模块位于所述传送带的下方。5.根据权利要求3所述的热压烧结系统，其特征在于，所述烧结区内设置有：热压烧结装置，用于热压烧结所述芯片组件，以使所述芯片组件形成所述互连芯片；夹持装置，用于将所述传送带上的承载有所述芯片组件的烧结模具移至所述热压烧结装置中，以及用于将承载有所述互连芯片的烧结模具由所述热压烧结装置内移至所述传送带上。6.根据权利要求5所述的热压烧结系统，其特征在于，所述热压烧结装置包括：第一压板；第二压板，所述第一压板和所述第二压板之间形成用于对所述芯片组件施加辅助压力的空间，所述第一压板和/或所述第二压板设置有加热件；驱动件，用于驱动所述第一压板和所述第二压板相对靠近或相对远离。7.根据权利要求6所述的热压烧结系统，其特征在于，所述热压烧结装置还包括：第一缓冲组件，...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾强，鲁子怡，马立民，郭福，王乙舒，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：