激光键合技术在封装中的应用及研究进展_田艳红

2005年第24卷第9期传感器技术（Journal of Transducer Technology）低温阳极键合技术研究王多笑，邬玉亭，褚家如（中国科学技术大学精密机械及精密仪器系，安徽合肥230027）摘要：通过键合温度220～250℃、键合电压400～600V的硅玻璃低温阳极键合实验，分析了温度和电场分别对键合强度和键合效率的影响，并讨论了键合机理。

关键词：低温；阳极键合；键合机理。

中图分类号：TB42 文献标识码：A 文章编号：1000-9787（2005）09-0037-03 Research on low temperature anodic bonding techniqueWANG Duo-xiao，WU Yu-ting，CHU Jia-ru（Dept of Precision Mach and Precision Instr，University of Science and Technology of China，Hefei230027，China）Abstract：With the bonding temperature ranging from220～250℃and the bonding voltage ranging from400～600V，the effects of temperature and the applied voltage on the bonding strength and the bonding efficiency are analysed by low temperature silicon-glass anodic bonding experiments.The bonding mechanism is discussed.Key words：low temperature；anodic bonding；bonding mechanism0 引言阳极键合技术是由美国Wallis等人提出，又称静电键合或场助键合，是一种将硅芯片或圆片与玻璃衬底相封接的封装方法。

先进封装激光辅助键合封装技术介绍-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述先进封装激光辅助键合封装技术是一种新兴的封装技术，在微电子和集成电路行业中得到了广泛应用和认可。

该技术通过利用激光辅助键合技术，在集成电路封装过程中实现高效、可靠的封装连接。

相比传统的封装方法，先进封装激光辅助键合封装技术具有许多优势，包括更高的精度和效率、更好的可靠性以及更广泛的应用领域。

本文将全面介绍先进封装激光辅助键合封装技术的原理、优势和应用领域，并对其技术发展的前景进行展望。

在当前的微电子和集成电路行业中，随着封装技术的不断演进，市场对封装技术的要求也日益增加。

而传统的封装方法在一些方面已经不能满足需求，因此迫切需要一种新的封装技术来应对这些挑战。

先进封装激光辅助键合封装技术应运而生，成为了解决封装领域问题的重要技术之一。

激光辅助键合是先进封装激光辅助键合封装技术的核心技术，它利用激光束对键合点进行加热和压力控制，实现键合连接的工艺过程。

与传统的焊接和键合技术相比，激光辅助键合具有更高的加工精度和更好的连接质量。

此外，激光辅助键合还可以实现封装过程中的无损检测，提高封装的可靠性。

先进封装激光辅助键合封装技术在许多领域都得到了成功应用，如集成电路、光电子器件、传感器等领域。

通过激光辅助键合技术，可以实现更小尺寸、更高可靠性的封装设计，满足现代电子产品对高密度封装和高性能的需求。

本文将从技术的背景出发，详细介绍激光辅助键合封装技术的原理、优势和应用领域。

通过对该技术的深入了解，可以更好地把握其在现代封装行业中的重要性。

最后，本文将对先进封装激光辅助键合封装技术的评价进行总结，并展望其未来的发展前景。

随着科技的不断进步和应用领域的扩大，先进封装激光辅助键合封装技术必将发挥更重要的作用，为微电子和集成电路行业的发展做出更大的贡献。

文章结构部分的内容可以如下编写：1.2 文章结构本文共分为三大部分：引言、正文和结论。

在引言部分，将对先进封装激光辅助键合封装技术进行概述，介绍其背景和目的，并对全文的结构进行简要说明。

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202210247379.0(22)申请日 2022.03.14(71)申请人 深圳先进电子材料国际创新研究院地址 518103 广东省深圳市宝安区福永街道龙王庙工业区申请人 中国科学院深圳先进技术研究院(72)发明人 王方成　张国平　刘强　孙蓉　(74)专利代理机构 北京市诚辉律师事务所11430专利代理师 范盈　李玉娜(51)Int.Cl.H01L 21/02(2006.01)B23K 26/36(2014.01)B23K 26/60(2014.01)(54)发明名称一种激光解键合的方法及其应用(57)摘要本发明公开了一种激光解键合的方法及其应用，方法包括以下步骤：(1)采用激光发射器以光束辐照于键合晶圆对的目标区域，使粘结层发生分解和/或改性；分离承载晶圆和器件晶圆；(2)采用激光发射器的离焦模式以光束辐照于分离后的器件晶圆表面残留的光敏键合材料；其中，步骤(1)中，光束辐照的单脉冲能量密度大于光敏键和材料的烧蚀阈值；步骤(2)中，光束辐照的单脉冲能量密度小于光敏键和材料的烧蚀阈值。

本发明操作简单、节约成本、节省空间、加工效率高、普适性好以及可程序化一体式加工等优点，所制得的超薄器件晶圆表面能够完全去胶，有利于实现规模化应用。

权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 114649199 A 2022.06.21C N 114649199A1.一种激光解键合的方法，应用于包括承载晶圆、器件晶圆以及光敏材料形成的粘结层的解键合，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)采用激光发射器的对焦模式以光束辐照于所述键合晶圆对的目标区域，使所述粘结层发生分解和/或改性；分离所述承载晶圆和器件晶圆；(2)采用激光发射器的离焦模式以光束辐照于所述分离后的器件晶圆表面残留的光敏键合材料；其中，步骤(1)中，所述光束辐照的单脉冲能量密度大于所述光敏键和材料的烧蚀阈值；步骤(2)中，所述光束辐照的单脉冲能量密度小于所述光敏键和材料的烧蚀阈值。

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键合技术的应用
1. 微电子领域：在集成电路制造中，键合技术用于将芯片与封装进行连接，实现电路的组装和封装。

2. 光电子领域：在光电子器件制造中，键合技术可用于连接激光器、探测器、光纤等光学元件，提高光电子器件的性能。

3. 传感器领域：键合技术可用于制造各种传感器，如压力传感器、温度传感器、气体传感器等。

4. 生物医学领域：在生物医学工程中，键合技术用于制造生物芯片、生物传感器、药物输送系统等。

5. 新能源领域：在太阳能电池、燃料电池等新能源器件的制造中，键合技术可用于连接各层材料，提高能量转换效率。

6. 材料科学领域：键合技术可用于制备复合材料、纳米材料、功能材料等，提高材料的性能和功能。

7. 封装领域：在电子封装中，键合技术用于连接芯片和基板，实现电气和机械连接。

总之，键合技术在微电子、光电子、传感器、生物医学、新能源、材料科学和封装等领域都有重要的应用。

随着科技的不断发展，键合技术也在不断创新和改进，为各个领域的发展提供了有力的支持。

封装键合工艺嘿，朋友们！今天咱就来聊聊封装键合工艺。

这玩意儿啊，就好比是搭积木，一块一块地把各种小零件组合起来，变成一个厉害的大玩意儿！你看啊，封装键合工艺就像是一个神奇的魔法师，能把那些小小的芯片呀、元件呀，通过各种奇妙的手段紧紧地结合在一起。

它让这些小玩意儿不再孤单，而是形成了一个强大的整体。

比如说，就像咱盖房子，得先把砖头啊、瓦片啊准备好，然后用水泥啊啥的把它们黏在一起，这样房子才能稳稳当当的。

封装键合工艺也是这样，得把那些精细的零件好好地处理，让它们能完美地结合在一起，发挥出最大的作用。

咱可别小看了这个工艺，它的要求可高着呢！就跟厨师做菜一样，火候、调料啥的都得把握得恰到好处。

封装键合工艺也是，温度啦、压力啦、时间啦，都得拿捏得稳稳的，稍有偏差，那可就不行啦！你想想，要是封装键合没做好，那不就跟盖房子没盖结实一样，风一吹可能就倒啦！那多不靠谱呀！所以啊，做这个可得细心细心再细心。

而且啊，不同的产品需要的封装键合工艺还不一样呢！就好像不同的人喜欢吃不同口味的菜一样。

有的需要特别牢固的键合，有的可能就需要更精细一些。

这就得靠那些专业的师傅们，根据具体情况来施展他们的魔法啦！咱再打个比方，这封装键合工艺就像是给小零件们穿衣服，得穿得合适、好看，还得让它们舒服自在地工作。

要是衣服不合身，那它们能好好干活吗？肯定不行呀！这可是个技术活，不是随随便便就能干好的。

那些搞封装键合工艺的师傅们，那可都是高手呀！他们就像武林高手一样，有着自己独特的技艺和秘籍。

你说这封装键合工艺是不是很神奇？它让那些小小的东西变得强大，让我们的生活变得更加便利和精彩。

所以啊，咱得重视这个封装键合工艺，让它不断发展和进步。

让我们的科技产品越来越厉害，我们的生活也越来越美好。

这就是封装键合工艺的魅力呀，你说是不是呢？反正我是这么觉得的！。

专利名称：采用激光在热沉背部加热的LED芯片与热沉键合方法
专利类型：发明专利
发明人：王春青,田艳红,孔令超,杨罡
申请号：CN200810064911.5
申请日：20080711
公开号：CN101304064A
公开日：
20081112
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种采用激光在热沉背部加热的LED芯片与热沉键合方法，本发明涉及一种LED芯片与热沉键合的方法。

它解决了激光束直接照射到钎料层上，钎料在短时间内急剧升温而产生的氧化甚至气化，以及不能保证LED芯片与热沉可靠键合的问题。

具体步骤为：首先分别在LED芯片的背面及热沉的焊盘上镀金Au；然后在所述镀金Au焊盘上镀或印刷上钎料层；将LED芯片贴装在镀金Au焊盘的钎料层上；用激光束对准热沉上的LED芯片位置背面加热，直到钎料熔化为止。

本发明的优点在于激光束对芯片位置背面的热沉进行加热，避免了钎料的氧化和气化；多个芯片可预先贴放在待键合位置，然后进行键合。

本发明可应用于LED芯片封装领域。

申请人：哈尔滨工业大学,华之光电子(深圳)有限公司
地址：150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号
国籍：CN
代理机构：哈尔滨市松花江专利商标事务所
代理人：徐爱萍
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金、铜丝球键合焊点的可靠性对比研究徐慧,杭春进,王春青,田艳红（哈尔滨工业大学材料科学与工程学院微连接研究室，黑龙江哈尔滨 150001）摘要：金丝球焊是电子工业中应用最广泛的引线键合技术，但随着高密度封装的发展，铜丝球焊日益引起人们的关注。

采用热压超声键合的方法，分别实现Au引线和Cu引线键合到Al-1%Si-0.5%Cu金属化焊盘。

对焊点进行200 ℃老化实验的结果表明：铜丝球焊焊点的金属间化合物生长速率比金丝球焊焊点慢的多；铜丝球焊焊点具有比金丝球焊焊点更稳定的剪切断裂载荷，并且在一定的老化时间内铜丝球焊焊点表现出更好的力学性能；铜丝球焊焊点和金丝球焊焊点在老化后的失效模式不同。

关键词：丝球焊；可靠性；金属间化合物；力学性能；失效模式中图分类号：TN305.96 文献标识码：A 文章编号：1004-4507(2006)05-0023-051 引言丝球焊是引线键合中最具代表性的焊接技术，它是在一定的温度下，作用键合工具劈刀的压力，并加载超声振动，将引线一端键合在IC芯片的金属法层上，另一端键合到引线框架上或PCB便的焊盘上，实现芯片内部电路与外围电路的电连接，由于丝球焊操作方便、灵活、而且焊点牢固，压点面积大（为金属丝直径的2.5－3倍），又无方向性，故可实现高速自动化焊接[1]。

丝球焊广泛采用金引线，金丝具有电导率大、耐腐蚀、韧性好等优点，广泛应用于集成电路，铝丝由于存在形球非常困难等问题，只能采用楔键合，主要应用在功率器件、微波器件和光电器件，随着高密度封装的发展，金丝球焊的缺点将日益突出，同时微电子行业为降低成本、提高可靠性，必将寻求工艺性能好、价格低廉的金属材料来代替价格昂贵的金，众多研究结果表明铜是金的最佳替代品[2-6]。

铜丝球焊具有很多优势：（1）价格优势：引线键合中使用的各种规格的铜丝，其成本只有金丝的1/3－1/10。

（2）电学性能和热学性能：铜的电导率为0.62（μΩ/cm）－1，比金的电导率[0.42（μΩ/cm）－1]大，同时铜的热导率也高于金，因此在直径相同的条件下铜丝可以承载更大电流，使得铜引线不仅用于功率器件中，也应用于更小直径引线以适应高密度集成电路封装；（3）机械性能：铜引线相对金引线的高刚度使得其更适合细小引线键合；（4）焊点金属间化合物：对于金引线键合到铝金属化焊盘，对界面组织的显微结构及界面氧化过程研究较多，其中最让人们关心的是"紫斑"（AuAl2）和"白斑"（Au2Al）问题，并且因Au和Al两种元素的扩散速率不同，导致界面处形成柯肯德尔孔洞以及裂纹。

收稿日期:2008-03-11.基金项目:国家 863 计划项目(2006A A10Z258).材料、结构及工艺MEMS 封装用局部激光键合法及其实现成 立,王 玲,伊廷荣,植万江,范汉华,王振宇(江苏大学电气与信息工程学院,江苏镇江212013)摘 要: 对常规激光键合在Si 玻璃键合工艺中因高温而引起的负面效应进行了分析,从而设计出芯片表面活化预键合与激光键合工艺相结合的方法。

该方法已用于微电子机械系统(MEM S)样片封装实验中。

实验过程是:先用一种特殊的化学方法形成亲水表面,然后将Si 和玻璃置于室温下进行预键合,最后取波长1064nm 、光斑直径500 m 、功率70W 的Nd YAG 激光器作局部激光加热。

结果表明,该方法在不施加外力下能实现无损伤低温键合,同时拉伸实验也说明了样片键合强度达到2.6~3.0MPa,从而既保证了MEM S 芯片的封装质量又降低了其封装成本。

关键词: 微电子机械系统;局部激光键合;表面活化;预键合;固体激光器中图分类号:T N305.2 文献标识码:A 文章编号:1001-5868(2008)03-0345-04Local Laser Bonding Method and Its Implementation on MEMS Chip PackageCH ENG Li,WANG Ling ,YI Ting r ong ,ZH I Wan jiang,FAN H an hua,WANG Zhen yu(Institute of Electricity and Information,Jiangsu University,Zhenjiang 212013,C HN)Abstract: It w as analy zed that conventional laser bonding could alleviate adverse effect w hich w as caused by the hig h tem perature in silicon glass bonding process.So a novel method that w as the combination of surface activated pre bonding and laser bonding was designed.T his method w as used fo r an exper im ent on micro electro mechanical system (M EM S)chip packag e.Firstly ,a special chemical so lution w as used to g enerate hy dro philic bonding surface,then the silico n glass pre bonding w as accom plished at r oom temperature.At last the selected laser w ith a w av elength of 1064nm w as used and its fo cus spot diameter w as 500 m and pow er w as 70W.The experim ent r esults show that the pr e bo nding pairs are bonded locally and the bonding streng th ev en r eaches 2.6~3.0M Pa w ithout any external pressure.With these characteristics,this metho d im pro ves the packag e quality of M EM S pr oductions and reduces their costs.Key words: M EM S;local laser bonding;surface activated;pre bonding;solid laser1 引言微电子机械系统(M EMS)封装与微电子封装的区别在于:MEM S 成品常与外界接触,这使得MEM S 微器件封装比集成电路(IC)的封装价格更为昂贵,据统计,一般IC 封装成本只有MEM S 封装成本的30%左右[1]。

应用于微系统封装的激光局部加热键合技术
赖建军;陈西曲;周宏;刘胜;易新建
【期刊名称】《微纳电子技术》
【年(卷),期】2003(40)7
【摘要】阐述了利用激光与物质相互作用的热效应实现微系统器件的局部加热键合原理 ,提出了激光键合塑料芯片和激光辅助加热阳极键合的思想 ,建立了半导体激光键合实验装置 ,并实现了聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)
【总页数】4页(P257-260)
【关键词】微系统封装;激光;热键合技术;微机电系统;聚甲基丙烯酸甲酯
【作者】赖建军;陈西曲;周宏;刘胜;易新建
【作者单位】华中科技大学微系统中心
【正文语种】中文
【中图分类】TN405.94;TH-39
【相关文献】
1.热键合Nd:YVO4/YVO4复合晶体激光特性的研究 [J], 李晓敏;张燕;卓壮
2.微系统感应局部加热封装与键合设计 [J], 陈明祥;刘胜;刘文明
3.热键合技术的Cr4+:YAG被动调Q激光器理论和实验研究 [J], 丁征;齐文宗;衣学斌;樊红英;梁田
4.基于热键合技术的Cr~(4+)∶YAG被动调Q固体激光器实验研究 [J], 李菊芬;衣学斌
5.中国电子学会生产技术学分会（电子封装专业）第七届电子封装技术国际会议先进封装技术高级讲座微电子及微系统封装的最新进展 [J],
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Cu引线超声键合动态过程有限元模拟
宗飞;田艳红;王春青
【期刊名称】《电子工艺技术》
【年(卷),期】2007(028)004
【摘要】引线键合是电子封装中一种重要的芯片互连技术,其中Cu引线的超声键合是目前研究的热点.利用ANSYS有限元软件建立了包括Cu引线、键合劈刀、焊盘以及芯片在内的超声楔焊模型,采用非线性有限元方法研究冲压和超声振动两个阶段的应力场变化,着重探讨超声振动阶段材料塑性变形量的突变,并分析超声功率改变时焊点结构中应力和应变的变化.
【总页数】5页(P187-190,220)
【作者】宗飞;田艳红;王春青
【作者单位】哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室,黑龙江,哈尔
滨,150001;哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室,黑龙江,哈尔
滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】TN305
【相关文献】
1.IC引线焊接用超声键合换能器的优化控制 [J], 卢玲;范音
2.Cu引线超声键合FAB工艺及影响研究 [J], 鲁凯;王春青;田艳红
3.室温超声键合中Cu/Sn固液界面间的超声声化学效应 [J], 李卓霖;李明雨;肖勇
4.铝硅丝超声键合引线失效分析与解决 [J], 刘笛
5.Cu引线框架氧化对功率器件中Cu/EMC界面的影响 [J], 方行;方强;王珺;俞宏坤;邵雪峰
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国家发明专利一览：序号申请号/专利号专利名称发明人公开日期授权日期1 ZL 03111157.2 激光直接钎料凸点制作方法王春青;李福泉，2003.09.03 2006.11.012 ZL 00129114.9 超声激光无钎剂软钎焊方法王春青;李明雨;冯武峰;孙福江;张磊2002.04.24 2004.02.253 ZL 200710144581.6 LED芯片与热沉直接封装的散热组件及其制造设备和方法王春青;孔令超;田艳红2008.03.26 2009.07.014 ZL 200710144639.7 双束激光辅助LED芯片与热沉直接键合的方法王春青;田艳红;孔令超2008.04.09 2010.06.235 ZL200710144640.X 单束激光辅助LED芯片与热沉直接钎焊的方法王春青;孔令超;田艳红;杨罡2008.04.09 2010.06.166 ZL 200510009616.6 双电热丝熔切法锡球制备机孔令超;王春青;李明雨;程刚2005.07.27 2007.07.257 ZL 200510009617.0 双电热丝熔切直接钎料凸点制作方法孔令超;王春青;李明雨;程刚2005.07.27 2007.07.258 ZL 200310107723.3 高频电磁辐射钎料微凸台重熔互连方法李明雨;王春青2004.11.10 2006.06.079 ZL 200710072186.1 微小钎料合金焊球的制作装置及方法王春青;田德文;孔令超;田艳红2007.09.19 2009.05.0610 ZL 200910089790.4 一种印制电路板虚焊点的红外检测方法周双锋;孔令超;刘战捷;王春青2009.12.30 2011.01.1211 ZL 201010600258.7 LED光学透镜的荧光粉涂覆工艺及采用该光学透镜的白光LED杭春进;王春青2011.07.20 2012.03.27 的封装工艺12 ZL 201010609741.1 单基板多芯片组大功率LED封装一次键合方法王春青;杭春进2011.08.17 2012.03.0213 ZL 201010222496.9 面向MEMS立体封装和组装的锡球凸点键合及质量检测方法王春青;杨磊;刘威;田艳红2010.10.13 2012.05.2314 ZL 201010511370.3 植球键合机的锡球供料装置王春青;杨磊;刘威;田艳红2011.03.02 2012.05.3015 ZL 201110034354.4 LED多芯片吸嘴王春青;杭春进2011.08.24 2012.04.0516 200810064911.5 采用激光在热沉背部加热的LED芯片与热沉键合方法王春青;田艳红;孔令超;杨罡2008.11.1217 201010604319.7 多芯片组大功率LED封装结构王春青;杭春进2011.07.2018 200810136871.0 光纤自对准激光无钎剂软钎焊方法王春青;张威2008.12.1719 201110033883.2 检测电路板焊点可靠性的红外测温检测法孔令超;田艳红;王春青;杭春进;刘威2011.09.1420 201110033879.6 采用红外多点测温热阻法检测电路板焊点可靠性的检测系统孔令超;田艳红;王春青;刘威;安荣2011.09.1421 201110105411.3 单金属间化合物微互连焊点结构刘威;王春青;田艳红;孔令超2011.09.1422 201110103942.9 扫描式薄膜图形激光转移方法王春青;刘威;田艳红;孔令超2011.11.0223 201110105396.2 倒装芯片单金属间化合物微互连结构制备方法刘威;王春青;田艳红;孔令超2011.11.1624 201110210773.9 白光LED封装结构及封装方法杭春进;王春青2011.11.1625 201110422024.2 一种芯片垂直互连方法王春青;李焕然;张威2012.06.2726 201110355061.6 一种钛钙矿结构陶瓷溶胶的制备方法王春青;李彬;田艳红;王宁;孔令超2012.06.2727 201110439586.8 一种基于引线键合的MEMS自组装过程的限位方法王春青;杨磊;刘威;田艳红;王增胜2012.06.1328 201110439730.8 基于钎料球激光重熔工艺的MEMS自组装方法王春青;杨磊;刘威;田艳红2012.06.1329 201210181935.5 多层堆叠芯片低温超声键合形成单金属间化合物焊点的方法田艳红;孔令超;王春青;刘威2012.09.1930 201210191633.6 一种低温环境中工作的LED室外照明灯驱动电源杭春进;王春青;田艳红2012.10.0331 201210181933.6 电路板封装容器及提高可靠性的浸液式电路板二次封装方法田艳红;孔令超;王春青2012.10.033233343536。