一种用于封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法

摘要

本发明提供一种用于封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法，包括将聚乙烯醇溶液或水涂覆于管壳与待封装的薄硅片之间；将聚乙烯醇管壳粘附于硅基芯片；进行干燥烘焙处理，形成整体晶圆结构；对整体晶圆结构进行剥离处理，使与聚乙烯传管壳粘附的硅基芯片与硅基支撑晶圆片上剥离，再建立电气互联通道；本发明中全电路封装结构在水中可以实现降解，所有封装材料不涉及有毒、不可降解材料，对环境友好；封装工艺过程相对简单，在现有技术条件下可重复实现；封装结构通过治具可以制备不同尺寸、引出端结构的管壳，可以实现与现有集成电路电子器件插拔互换，本发明颠覆了现有电子行业传统，具有广泛的产业前景。

权利要求

1.一种用于封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法，其特征在于，包括：

将聚乙烯醇溶液或水涂覆于管壳与待封装的薄硅片之间，所述待封装的薄硅片包括互相连接的硅基支撑晶圆片和硅基芯片，所述管壳包括聚乙烯醇管壳和设置于其上的金属引针；

将聚乙烯醇管壳粘附于硅基芯片；

进行干燥烘焙处理，使聚乙烯醇管壳与硅基芯片粘附牢固，形成整体晶圆结构；

对整体晶圆结构进行剥离处理，使与聚乙烯醇管壳粘附的硅基芯片从硅基支撑晶圆片上剥离；

对硅基芯片和金属引针进行处理，建立电气互联通道，完成瞬态电路封装。

2.根据权利要求1所述的用于封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法，其特征在于：所述剥离处理包括将所述整体晶圆结构放置于丙酮溶液中进行浸泡，所述丙酮溶液温度为20-80℃。

3.根据权利要求2所述的用于封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法，其特征在于：所述丙酮溶液为MOS级丙酮溶液，对剥离处理后的整体晶圆结构进行漂洗，直至将连接硅基支撑晶圆片和硅基芯片的光刻胶粘接剂漂洗干净。

4.根据权利要求3所述的用于封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法，其特征在于：对漂洗后的硅基芯片进行蚀刻，去除硅基芯片上的非目标有源区。

5.根据权利要求1所述的用于封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法，其特征在于：在对整体晶圆结构进行剥离处理之前还包括对所述整体晶圆结构进行切割处理，所述切割处理包括以所述聚乙烯醇管壳为轮廓对硅基芯片进行切割。

6.根据权利要求1所述的用于封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法，其特征在于：所述对硅基芯片和金属引针进行处理建立电气互联通道，具体包括在芯片焊盘与金属引针之间涂覆导电胶，并将其进行静止干燥处理，所述导电胶为常温固化导电胶，所述金属引针为镁引针。

7.根据权利要求1所述的用于封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法，其特征在于：所述硅基芯片的厚度小于10um，所述硅基支撑片厚度大于200um，所述硅基芯片的正面朝向硅基支撑片设置。

8.根据权利要求1所述的用于封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法，其特征在于：对建立电气互联通道后的硅基芯片和管壳表面进行涂覆处理，将聚乙烯醇溶液涂覆于硅基芯片和管壳表面，所述聚乙烯醇溶液的浓度大于10％，厚度大于1mm。

9.根据权利要求8所述的用于封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法，其特征在于：对涂覆聚乙烯醇溶液后的硅基芯片和管壳进行干燥烘焙处理，直至所述聚乙烯醇溶液完全蒸发。

10.根据权利要求9所述的用于封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法，其特征在于：对干燥烘焙处理后的硅基芯片和管壳进行检测，如存在空洞，则重复进行涂覆处理和干燥烘焙处理。

说明书

一种用于封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种用于封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法。

背景技术

[0002] 目前的主流电子器件为了能够稳定地发挥功能，通常由不可降解、非常稳定，甚至可能有毒(如砷化镓)的基底材料和电子元器件制造而成。随着电子制备技术发展，导致了严重的环境污染，已经成为威胁人类社会的重要问题之一。因此，发展可替换传统电子产品的环境友好、低毒性的安全电子器件等电子设备有着非常重要的意义。

[0003] 瞬态电子技术是近几年新提出的电子技术革命性突破技术，是一种能解决数码产品环保问题的技术，应用该技术的产品在报废时启动相关装置可以自然分解，甚至能被人体吸收，其核心在于电子器件在一定时间稳定工作后，可以以可控的环境友好方式，在设定的时间内实现物理形态的消失，仅留下极少或不可追踪的残留。该技术在智能应用、生物电子、环境监测系统、信息安全以及能源收集和存储领域有着潜在的应用需求。但是目前还没有专门针对硅基芯片的瞬态封装工艺，因此，亟需一种瞬态电路的封装结构实现方法，以满足电路整体封装结构可以在水中完全降解的要求，并在封装工艺中能够实现硅基芯片的转印、装配互联。

发明内容

[0004] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种用于封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法，以解决上述技术问题。

[0005] 本发明提供的用于封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法，包括：

[0006] 将聚乙烯醇溶液或水涂覆于管壳与待封装的超薄硅片之间，所述待封装的超薄硅片包括互相连接的硅基支撑晶圆片和硅基芯片，所述管壳包括聚乙烯醇管壳和设置于其上的金属引针；

[0007] 将聚乙烯醇管壳粘附于硅基芯片；

[0008] 进行干燥烘焙处理，使聚乙烯醇管壳与硅基芯片粘附牢固，形成整体晶圆结构；

[0009] 对整体晶圆结构进行剥离处理，使与聚乙烯传管壳粘附的硅基芯片与硅基支撑晶圆片上剥离；

[0010] 对硅基芯片和金属引针进行处理，建立电气互联通道，完成瞬态电路封装。

[0011] 进一步，所述剥离处理包括将所述整体晶圆结构放置于丙酮溶液中进行浸泡，所述丙酮溶液温度为20-80℃。

[0012] 进一步，所述丙酮溶液为MOS级丙酮溶液，对剥离处理后的整体晶圆结构进行漂洗，直至将连接硅基支撑晶圆片和硅基芯片的光刻胶粘接剂漂洗干净。

[0013] 进一步，对漂洗后的硅基芯片进行蚀刻，去除硅基芯片上的非目标有源区。

[0014] 进一步，在对整体晶圆结构进行剥离处理之前还包括对所述整体晶圆结构进行切割处理，所述切割处理包括以所述聚乙烯醇管壳为轮廓对硅基芯片进行切割。

[0015] 进一步，所述对硅基芯片和金属引针进行处理建立电气互联通道，具体包括在芯片焊盘与金属引针之间涂覆导电胶，并将其进行静止干燥处理，所述导电胶为常温固化导电胶，所述金属引针为镁引针。

[0016] 进一步，所述硅基芯片的厚度小于10um，所述硅基支撑片厚度大于200um，所述硅基芯片的正面朝向硅基支撑片设置。

[0017] 进一步，对建立电气互联通道后的硅基芯片和管壳表面进行涂覆处理，将聚乙烯醇溶液涂覆与硅基芯片和管壳表面，所述聚乙烯醇溶液的浓度大于10％，厚度大于1mm。

[0018] 进一步，对涂覆聚乙烯醇溶液后的硅基芯片和管壳进行干燥烘焙处理，直至所述聚乙烯醇溶液完全蒸发。

[0019] 进一步，对干燥烘焙处理后的硅基芯片和管壳进行检测，如存在空洞，则重复进行涂覆处理和干燥烘焙处理。

[0020] 本发明的有益效果：本发明中的封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法，采用不同于传统电子行业的封装结构，全电路封装结构在水中可以实现降解，所有封装材料不涉及有毒、不可降解材料，对环境友好；封装工艺过程相对简单，在现有技术条件下可重复实现；封装结构通过治具可以制备不同尺寸、引出端结构的管壳，可以实现与现有集成电路电子器件插拔互换，本发明中的瞬态电路封装结构颠覆现有电子行业传统，具有广泛的产业前景。

附图说明

[0021] 图1是本实施例中用于封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法的瞬态电路管壳示意图。

[0022] 图2是本实施例中用于封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法的待装配硅基芯片示意图。

[0023] 图3是本实施例中用于封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法的超薄硅芯片的封装工艺流程图。

[0024] 图4是本实施例中用于封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法的完整瞬态电路封装后的俯视示意图。

[0025] 图5是本实施例中用于封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法的完整瞬态电路封装后的正视示意图。

[0026] 附图标记：

[0027] 1-聚乙烯醇管壳，2-聚乙烯醇盖板，3-金属引针，4-硅基芯片，5-有源区，6-芯片焊盘，7-常温固化导电浆料，8-硅基支撑晶圆片。

具体实施方式

[0028] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0029] 需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

[0030] 本实施例中的用于封装硅基芯片的瞬态电路封装结构实现方法，包括：

[0031] 将聚乙烯醇溶液或水涂覆于管壳与待封装的薄硅片之间，待封装的薄硅片包括互相连接的硅基支撑晶圆片和硅基芯片，管壳包括聚乙烯醇管壳和设置于其上的金属引针，本实施例中的硅基芯片为厚度小于10um的硅芯片；

[0032] 将聚乙烯醇管壳粘附于硅基芯片；

[0033] 进行干燥烘焙处理，使聚乙烯醇管壳与硅基芯片粘附牢固，形成整体晶圆结构；

[0034] 对整体晶圆结构进行剥离处理，使与聚乙烯传管壳粘附的硅基芯片与硅基支撑晶圆片上剥离；

[0035] 对硅基芯片和金属引针进行处理，建立电气互联通道。

[0036] 如图1所示，本实施例中的管壳由聚乙烯醇管壳1和镁引针3组成，如图2所示，待封装的超薄硅芯片分为两个部分：硅基芯片4所在的晶圆和硅基支撑晶圆片8，晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，其中硅基芯片4的厚度低于10um，硅基支撑片厚度大于200um，硅基芯片的正面(芯片焊盘面)朝向硅基支撑晶圆片8。

[0037] 如图3所示，在本实施例中整体封装工艺流程如下：

[0038] 将聚乙烯醇溶液或水涂覆在管壳粘接表面或硅基芯片4背面，并将管壳粘附于硅基芯片4上，在常温环境下进行干燥烘焙1小时以上，以保证管壳与芯片粘附牢固；

[0039] 以聚乙烯醇管壳为轮廓在硅基芯片4上进行切割，切割可采用激光切割设备或手术刀片人工切割，切割深度要求割透超薄硅芯片，不要求在硅基支撑晶圆片8上留下切割痕迹；

[0040] 将粘附整体晶圆结构进行浸泡，优选地，丙酮溶液采用MOS级丙酮溶液，浸泡时间为1小时，溶液温度控制在20-80℃；经过浸泡后，聚乙烯醇管壳1附带硅基芯片4会从支撑晶圆片8上剥离。

[0041] 从溶液中收集管壳，需要注意保护芯片外观，避免芯片表面划伤；反复在丙酮溶液中漂洗，直至将连接硅基支撑晶圆片和硅基芯片的光刻胶粘接剂清洗干净；

[0042] 将芯片表面的非目标有源区刻蚀干净，仅保留目标芯片有源区5，蚀刻可以采用常规激光设备，采用成熟的激光工具实现对芯片非有源区域进行表面刻蚀和切割处理，实现目标芯片与硅片上其他结构的分离，如图4所示；

[0043] 采用常温固化导电胶涂覆于芯片焊盘6与金属引针3之间，在常温下静止干燥使其建立电气互联通道，优选地，芯片焊盘6的表面镀金，采用常温固化导电浆料7实现芯片焊盘6与引脚或金属互联结构互联，可以有效的避免传统封装工艺中高温对衬底材料、超薄芯片的破坏；

[0044] 将电路正向放置于硅橡胶治具中，将浓度大于10％的聚乙烯醇溶液滴封于芯片表面，要求将管壳表面上完整涂覆溶液，并保证溶液厚度大于1mm，常温干燥烘焙1小时至溶液完全蒸发；

[0045] 检查是否有空洞，如存在空洞需重复上一步骤再次封帽，在本实施例中，采用高浓度聚乙烯醇溶液滴涂于芯片、管壳上，硅橡胶治具条件下常温烘干形成聚乙烯醇盖板2，完成电路的封帽，隔离芯片与外部环境，避免芯片被外部环境损伤。

[0046] 封装后的完整瞬态电路如图4、5所示。

[0047] 在本实施例中，采用聚乙烯醇作为电路封装的壳体和盖板材料，聚乙烯醇可以直接溶于水中，在脱水后具有满足使用的结构强度，并且聚乙烯醇不溶于封装行业常用的多种有机溶剂，满足作为芯片支撑的衬底材料和清洗要求，用聚乙烯醇作为芯片与壳体间的粘接材料，利用聚乙烯醇的溶解及粘附特性实现芯片与管壳间的粘接，利用聚乙烯醇和光刻胶在丙酮中的溶解特性差异，实现超薄硅芯片与硅基支撑晶圆片的剥离并完整附着在聚乙烯醇管壳上。优选地，本实施例中的金属引针采用镁为金属材料，在满足封装后的芯片与外部电路的互联要求的前提下，有水条件下镁可以与水发生反应生成氢氧化镁，实现互联引针的降解消失。

[0048] 在本实施例中，封装芯片厚度小于10um，低于10um薄硅片具有柔性，能够降低对衬底介质CTE失配导致的影响，薄硅片具有一定的透光性，可以在圆片上从芯片背面实现对芯片的对位，以实现相对精确的装配。

[0049] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。