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一種三維異構模組焊接方法技術

技術編號:23192410 閱讀:23 留言:0更新日期:2020-01-24 16:47
本發明專利技術公開了一種三維異構模組焊接方法,具體包括如下步驟:101)射頻模組制作步驟、102)底座模組制作步驟、103)鍵合形成功能模組步驟、104)替換鍵合步驟;本發明專利技術提供快速更換損壞模組芯片的一種三維異構模組焊接方法。

A welding method of 3D heterogeneous module

【技術實現步驟摘要】
一種三維異構模組焊接方法
本專利技術涉及半導體
,更具體的說,它涉及一種三維異構模組焊接方法。
技術介紹
微波毫米波射頻集成電路技術是現代國防武器裝備和互聯網產業的基礎,隨著智能通信、智能家居、智能物流、智能交通等“互聯網+”經濟的快速興起,承擔數據接入和傳輸功能的微波毫米波射頻集成電路也存在巨大現實需求及潛在市場?,F實應用中,射頻集成電路模組都是通過成組放置,實現多通道射頻模塊來為終端服務的,對于超高密度通道的模塊,如果在使用過程中有一個獨立單元出現異常,則整個模塊就會受到影響。對于相控陣雷達這種射頻模塊成千上萬的單元來說,當異常模塊數量達到某個比例,就只能重新回廠檢修或者報廢。
技術實現思路
本專利技術克服了現有技術的不足,提供快速更換損壞模組芯片的一種三維異構模組焊接方法。本專利技術的技術方案如下:一種三維異構模組焊接方法,具體包括如下步驟:101)射頻模組制作步驟:在射頻載板上表面制作放置射頻芯片的芯片槽,在射頻載板上表面沉積氧化硅或者氮化硅,或者直接熱氧化形成絕緣層,通過物理濺射、磁控濺射或者蒸鍍工藝在絕緣層上方制作種子層;電鍍金屬覆蓋芯片槽,形成金屬層;對金屬層進行200到500度溫度下密化,使金屬層更致密,通過CMP工藝使射頻載板上表面只剩下填充的金屬層;射頻芯片通過共晶鍵合的方式放置在芯片槽內;刻蝕工藝在射頻載板上表面制作TSV孔,減薄射頻載板底部,使TSV孔的底部露出;在射頻載板下表面沉積氧化硅或者氮化硅形成絕緣層,通過物理濺射、磁控濺射或者蒸鍍工藝在絕緣層上方制作種子層;在射頻載板下表面的種子層上電鍍金屬制作RDL和焊盤,并在RDL表面制作保護層,保護層材料采用氧化硅、氮化硅或者光刻膠中的一種;102)底座模組制作步驟:通過光刻、刻蝕工藝在底座上載板的上表面制作TSV孔,減薄底座上載板的底部,使TSV孔底部露出;通過光刻、刻蝕工藝在底座上載板的下表面中間區制作上凹槽;在底座上載板下表面沉積氧化硅或者氮化硅,或者直接熱氧化形成絕緣層,通過物理濺射、磁控濺射或者蒸鍍工藝在絕緣層上方制作種子層;通過光刻,刻蝕工藝在底座下載板上表面與底座上載板設置TSV孔和上凹槽的位置處制作相應TSV孔,減薄底座下載板的下表面,使TSV孔的底部露出;在底座下載板上表面沉積氧化硅或者氮化硅,或者直接熱氧化形成絕緣層,通過物理濺射、磁控濺射或者蒸鍍工藝在絕緣層上方制作種子層;通過共晶鍵合工藝把底座上載板、底座下載板鍵合在一起,形成具有散熱微流道的底座模組;103)鍵合形成功能模組步驟:通過鍵合工藝使射頻模組和底座模組鍵合在一起形成功能模組;鍵合溫度控制在150度到500度范圍內;104)替換鍵合步驟:在射頻集成電路的基座的每個單元模組的底部都設置加熱裝置、互聯焊盤、微流通道和與底座模組中TSV孔對應的對準氣孔;對準氣孔的底部設置排氣裝置和氣流偵測裝置感應器;功能模組放置在射頻集成電路的基座上,并由排氣裝置進行固定;功能模組延邊加設臨時移動裝置,由臨時移動裝置微調功能模組位置,并通過氣流偵測感應器判斷功能模組跟基座的對準;撤走臨時移動裝置,通過脈沖加熱裝置對功能模組的底部進行加熱使功能模組焊接在射頻集成電路的基座上,實現功能模組與射頻集成電路的互聯。進一步的,基座厚度范圍為200um到2000um之間,材質采用玻璃、石英、碳化硅、氧化鋁等、環氧樹脂、聚氨酯中的一種;基座提供支撐作用。進一步的,臨時移動裝置采用可實現手動0.1微米精度的微調裝置,實現對功能模組進行兩個軸向的微小移動和旋轉移動。進一步的,臨時移動裝置設置四個或其倍數的數量。進一步的,芯片槽邊長范圍在1um到5cm,深度在10um到1000um之間;絕緣層厚度范圍在10nm到100um之間,種子層厚度范圍在1nm到100um;金屬層厚度在1um到100um之間;TSV孔的直徑范圍在1um到1000um,深度在10um到1000um之間;焊盤厚度范圍在1nm到100um之間;凹槽邊長范圍在1um到5cm,深度在10um到1000um之間。進一步的,射頻載板、底座上載板和底座下載板都采用4、6、8、12寸中的一種,厚度范圍為200um到2000um,采用二氧化硅、玻璃、石英、碳化硅、氧化鋁、環氧樹脂、聚氨酯中的一種。本專利技術相比現有技術優點在于:本專利技術通過在射頻集成電路的基座的每個單元模組的底部都設置加熱裝置、互聯焊盤、微流通道和與底座模組中TSV孔對應的對準氣孔,使射頻集成電路出現功能模組損壞時,可以在雷達工作區域直接取下損壞的功能模組,然后通過手動設施直接對功能模組進行快速的現場更換,延長了射頻集成電路的整體使用壽命,降低了后續維護成本。附圖說明圖1為本專利技術的射頻載板示意圖;圖2為本專利技術的底座模組示意圖;圖3為本專利技術的功能模組示意圖;圖4為本專利技術的射頻集成電路示意圖;圖5為本專利技術的圖4加設臨時移動裝置示意圖;圖6為本專利技術的圖5上安置功能模組示意圖;圖7為本專利技術的射頻集成電路上微調、鍵合功能模組示意圖。圖中標識:射頻載板101、RDL102、功能模組103、射頻集成電路104、氣流偵測裝置感應器105、微流通道106、臨時移動裝置107。具體實施方式下面詳細描述本專利技術的實施方式,其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的,僅用于解釋本專利技術而不能作為對本專利技術的限制。本
技術人員可以理解的是,除非另外定義,這里使用的所有術語(包括技術術語和科技術語)具有與本專利技術所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是,諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義,并且除非像這里一樣的定義,不會用理想化或過于正式的含義來解釋。各實施方式中提到的有關于步驟的標號,僅僅是為了描述的方便,而沒有實質上先后順序的聯系。各具體實施方式中的不同步驟,可以進行不同先后順序的組合,實現本專利技術的專利技術目的。下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術進一步說明。實施例1:如圖1至圖7所示,一種三維異構模組焊接方法,具體包括如下步驟:101)射頻模組制作步驟:在射頻載板101上表面制作放置射頻芯片的芯片槽,芯片槽一般采用正方形,其范圍在1um到5cm,深度在10um到1000um。在射頻載板101上表面沉積氧化硅或者氮化硅,或者直接熱氧化形成絕緣層,通過物理濺射、磁控濺射或者蒸鍍工藝在絕緣層上方制作種子層。絕緣層厚度范圍在10nm到100um之間,種子層厚度范圍在1nm到100um,后續無特殊說明均采用本尺寸;種子層本身結構可以是一層也可以是多層結構,其材質可以是鈦、銅、鋁、銀、鈀、金、鉈、錫、鎳等中的一種或多種混合。電鍍金屬覆蓋芯片槽,形成金屬層,其厚度在1um到100um之間,金屬層本身結構可以是一層也可以是多層,本文檔來自技高網
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【技術保護點】
1.一種三維異構模組焊接方法,其特征在于:具體包括如下步驟:/n101)射頻模組制作步驟:在射頻載板上表面制作放置射頻芯片的芯片槽,在射頻載板上表面沉積氧化硅或者氮化硅,或者直接熱氧化形成絕緣層,通過物理濺射、磁控濺射或者蒸鍍工藝在絕緣層上方制作種子層;電鍍金屬覆蓋芯片槽,形成金屬層;對金屬層進行200到500度溫度下密化,使金屬層更致密,通過CMP工藝使射頻載板上表面只剩下填充的金屬層;射頻芯片通過共晶鍵合的方式放置在芯片槽內;/n刻蝕工藝在射頻載板上表面制作TSV孔,減薄射頻載板底部,使TSV孔的底部露出;在射頻載板下表面沉積氧化硅或者氮化硅形成絕緣層,通過物理濺射、磁控濺射或者蒸鍍工藝在絕緣層上方制作種子層;/n在射頻載板下表面的種子層上電鍍金屬制作RDL和焊盤,并在RDL表面制作保護層,保護層材料采用氧化硅、氮化硅或者光刻膠中的一種;/n102)底座模組制作步驟:通過光刻、刻蝕工藝在底座上載板的上表面制作TSV孔,減薄底座上載板的底部,使TSV孔底部露出;通過光刻、刻蝕工藝在底座上載板的下表面中間區制作上凹槽;在底座上載板下表面沉積氧化硅或者氮化硅,或者直接熱氧化形成絕緣層,通過物理濺射、磁控濺射或者蒸鍍工藝在絕緣層上方制作種子層;/n通過光刻,刻蝕工藝在底座下載板上表面與底座上載板設置TSV孔和上凹槽的位置處制作相應TSV孔,減薄底座下載板的下表面,使TSV孔的底部露出;在底座下載板上表面沉積氧化硅或者氮化硅,或者直接熱氧化形成絕緣層,通過物理濺射、磁控濺射或者蒸鍍工藝在絕緣層上方制作種子層;/n通過共晶鍵合工藝把底座上載板、底座下載板鍵合在一起,形成具有散熱微流道的底座模組;/n103)鍵合形成功能模組步驟:通過鍵合工藝使射頻模組和底座模組鍵合在一起形成功能模組;鍵合溫度控制在150度到500度范圍內;/n104)替換鍵合步驟:在射頻集成電路的基座的每個單元模組的底部都設置加熱裝置、互聯焊盤、微流通道和與底座模組中TSV孔對應的對準氣孔;對準氣孔的底部設置排氣裝置和氣流偵測裝置感應器;/n功能模組放置在射頻集成電路的基座上,并由排氣裝置進行固定;功能模組延邊加設臨時移動裝置,由臨時移動裝置微調功能模組位置,并通過氣流偵測感應器判斷功能模組跟基座的對準;撤走臨時移動裝置,通過脈沖加熱裝置對功能模組的底部進行加熱使功能模組焊接在射頻集成電路的基座上,實現功能模組與射頻集成電路的互聯。/n...

【技術特征摘要】
1.一種三維異構模組焊接方法,其特征在于:具體包括如下步驟:
101)射頻模組制作步驟:在射頻載板上表面制作放置射頻芯片的芯片槽,在射頻載板上表面沉積氧化硅或者氮化硅,或者直接熱氧化形成絕緣層,通過物理濺射、磁控濺射或者蒸鍍工藝在絕緣層上方制作種子層;電鍍金屬覆蓋芯片槽,形成金屬層;對金屬層進行200到500度溫度下密化,使金屬層更致密,通過CMP工藝使射頻載板上表面只剩下填充的金屬層;射頻芯片通過共晶鍵合的方式放置在芯片槽內;
刻蝕工藝在射頻載板上表面制作TSV孔,減薄射頻載板底部,使TSV孔的底部露出;在射頻載板下表面沉積氧化硅或者氮化硅形成絕緣層,通過物理濺射、磁控濺射或者蒸鍍工藝在絕緣層上方制作種子層;
在射頻載板下表面的種子層上電鍍金屬制作RDL和焊盤,并在RDL表面制作保護層,保護層材料采用氧化硅、氮化硅或者光刻膠中的一種;
102)底座模組制作步驟:通過光刻、刻蝕工藝在底座上載板的上表面制作TSV孔,減薄底座上載板的底部,使TSV孔底部露出;通過光刻、刻蝕工藝在底座上載板的下表面中間區制作上凹槽;在底座上載板下表面沉積氧化硅或者氮化硅,或者直接熱氧化形成絕緣層,通過物理濺射、磁控濺射或者蒸鍍工藝在絕緣層上方制作種子層;
通過光刻,刻蝕工藝在底座下載板上表面與底座上載板設置TSV孔和上凹槽的位置處制作相應TSV孔,減薄底座下載板的下表面,使TSV孔的底部露出;在底座下載板上表面沉積氧化硅或者氮化硅,或者直接熱氧化形成絕緣層,通過物理濺射、磁控濺射或者蒸鍍工藝在絕緣層上方制作種子層;
通過共晶鍵合工藝把底座上載板、底座下載板鍵合在一起,形成具有散熱微流道的底座模組;
103)鍵合形成功能模組步驟:通過鍵合工藝使射頻模組和底座模組鍵合在一起形成功能模組;鍵合溫度控制在150度到500度范圍內;
104)替換鍵合步驟:在射頻集成電路的基座的每個單元模組的底部都...

【專利技術屬性】
技術研發人員:郁發新,馮光建,王志宇,陳華,張兵,
申請(專利權)人:浙江大學,
類型:發明
國別省市:浙江;33

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