專利名稱：雙面圖形芯片直接置放模組封裝結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種雙面圖形芯片直接置放模組封裝結構。屬于半導體封裝技術 領域。背景技術：
傳統(tǒng)的芯片封裝結構的制作方式是采用金屬基板的正面進行化學蝕刻及表面電 鍍層后，即完成引線框的制作(如圖4所示)。而引線框的背面則在封裝過程中再進行蝕 刻。該法存在以下不足因為塑封前只在金屬基板正面進行了半蝕刻工作，而在塑封過程中塑封料只有包 裹住引腳半只腳的高度，所以塑封體與引腳的束縛能力就變小了，如果塑封體貼片到PCB 板上不是很好時，再進行返工重貼，就容易產(chǎn)生掉腳的問題(如圖5所示)。尤其塑封料的種 類是采用有填料時候，因為材料在生產(chǎn)過程的環(huán)境與后續(xù)表面貼裝的應力變化關系，會造 成金屬與塑封料產(chǎn)生垂直型的裂縫，其特性是填料比例越高則越硬越脆越容易產(chǎn)生裂縫。另外，由于芯片與引腳之間的距離較遠，金屬線的長度較長，如圖6 7所示，金屬 線成本較高(尤其是昂貴的純金質的金屬線)；同樣由于金屬線的長度較長，使得芯片的信 號輸出速度較慢(尤其是存儲類的產(chǎn)品以及需要大量數(shù)據(jù)的計算，更為突出)；也同樣由于 金屬線的長度較長，所以在金屬線所存在的寄生電阻/寄生電容與寄生電桿對信號的干擾 也較高；再由于芯片與引腳之間的距離較遠，使得封裝的體積與面積較大，材料成本較高， 廢棄物較多。為此，本申請人在先申請了一件名稱為《芯片直接置放封裝結構》的實用新型專 利，其申請?zhí)枮?01020182528. 2。其主要技術特征是采用金屬基板的背面先進行半蝕 刻，在金屬基板的背面形成凹陷的半蝕刻區(qū)域，同時相對形成基島和引腳的背面，再在所述 半蝕刻區(qū)域，填涂上無填料的軟性填縫劑，并同時進行烘烤，使無填料的軟性填縫劑固化成 無填料的塑封料(環(huán)氧樹脂)，以包裹住引腳的背面。然后再在金屬基板的正面進行半蝕 刻，同時相對形成基島和引腳的正面。其有益效果主要有1)由于在所述金屬基板的背面引腳與引腳間的區(qū)域嵌置有無填料的軟性填縫劑， 該無填料的軟性填縫劑與在塑封過程中的金屬基板正面的常規(guī)有填料塑封料(環(huán)氧樹脂) 一起包裹住整個引腳的高度，所以塑封體與引腳的束縛能力就變大了，不會再有產(chǎn)生掉腳 的問題，如圖8 9。2)由于采用了引線框正面與背面分開蝕刻作業(yè)的方法，所以在蝕刻作業(yè)中可形成 背面引腳的尺寸稍小而正面引腳尺寸稍大的結構，而同個引腳的上下大小不同尺寸在被無 填料的塑封料(環(huán)氧樹脂)所包裹的更緊更不容易產(chǎn)生滑動而掉腳。3)由于應用了引線框背面與正面分開蝕刻的技術，所以能夠將引線框正面的引腳 盡可能的延伸到封裝體的中心，促使芯片與引腳距離大幅的縮短，如圖8 9，如此金屬線 所使用的成本也可以大幅的降低(尤其是昂貴的純金質的金屬線)。4)也因為金屬線的縮短使得芯片的信號輸出速度也大幅的增速(尤其存儲類的產(chǎn)品以及需要大量數(shù)據(jù)的計算，更為突出)，由于金屬線的長度變短了，所以金屬線所存在 的寄生電阻/寄生電容與寄生電桿對信號的干擾也大幅度的降低。5)因運用了引腳的延伸技術，所以可以容易的制作出高腳數(shù)與高密度的腳之間的 距離，使得封裝的體積與面積可以大幅度的縮小。6)因為將封裝后的體積大幅度的縮小，更直接的體現(xiàn)出材料成本大幅度的下降與 因為材料用量的減少也大幅度的減少廢棄物環(huán)保的困擾。但是，還是存在有以下的不足由于封裝前先進行引線框背面無填料塑封料的包 裹引腳作業(yè)，再進行引線框正面的高溫裝片和打線作業(yè)時，因引線框和無填料塑封料兩種 材料的物理性能不同，兩種材料的膨脹系數(shù)也不同，在高溫下受熱形變不同，導致后續(xù)裝片 時引線框產(chǎn)生扭曲。因此該種封裝結構在裝片時不能夠耐超高溫以上)。而以往是 通過把封裝體體積做得很大來達到耐高溫的要求，但現(xiàn)在要求封裝體的體積越來越小而功 率是越來越大的情況下就耐不了超高溫了。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種裝片時可承受超高溫且不會因不 同物質的不同物理性質而產(chǎn)生引線框扭曲，也不會再有產(chǎn)生掉腳的問題和能使金屬線的長 度縮短的雙面圖形芯片直接置放模組封裝結構。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種雙面圖形芯片直接置放模組封裝結構，包 括引腳、無填料的塑封料(環(huán)氧樹脂)、不導電粘結物質、芯片、金屬線和有填料塑封料(環(huán) 氧樹脂)，所述引腳正面盡可能的延伸到后續(xù)貼裝芯片的區(qū)域下方，在所述引腳的正面設置 有第一金屬層，在所述引腳的背面設置有第二金屬層，在所述后續(xù)貼裝芯片的區(qū)域下方的 引腳正面通過不導電粘結物質設置有芯片，芯片正面與引腳正面第一金屬層之間用金屬線 連接，在所述引腳的上部以及芯片和金屬線外包封有填料塑封料(環(huán)氧樹脂)。在所述引腳 外圍的區(qū)域以及引腳與引腳之間的區(qū)域嵌置有無填料的塑封料(環(huán)氧樹脂)，所述無填料 的塑封料(環(huán)氧樹脂)將引腳下部外圍以及引腳下部與引腳下部連接成一體，且使所述引 腳背面尺寸小于引腳正面尺寸，形成上大下小的引腳結構，在所述引腳背面設置有柱子，柱 子根部埋入所述無填料的塑封料(環(huán)氧樹脂)內。本實用新型的有益效果是1、引線框耐超高溫^KTC以上)由于采用了雙面圖形蝕刻引線框技術，一次完成引線框的正、背兩面雙面蝕刻，同 時封裝時先進行引線框正面的高溫裝片打線再進行引線框背面的引腳包裹作業(yè)，使裝片打 線時只有引線框一種材料，在使用超高溫的制程過程中因沒有多種材料膨脹系數(shù)不同所帶 來的沖擊，確保了引線框的耐超高溫(一般是200°C以下)性能。2、能確保弓I線框裝片強度因為不先做預包封，引線框裝片時承受的壓力大，裝片時會使引線框產(chǎn)生振動，引 線框會出現(xiàn)下陷現(xiàn)象。本實用新型通過在引線框背面留有柱子的設計，以增加裝片時引線 框的強度。3、確保不會再有產(chǎn)生掉腳的問題由于采用了雙面蝕刻的工藝技術，所以可以輕松的規(guī)劃設計與制造出上大下小的引腳結構，可以使上下層塑封料緊密的將上大下小的引腳結構一起包裹住，所以塑封體與 引腳的束縛能力就變大了，不會再有產(chǎn)生掉腳的問題。4、確保金屬線的長度縮短1)由于應用了引線框背面與正面同時且分開蝕刻的技術，所以能夠將引線框正面 的引腳盡可能的延伸到封裝體的中心，促使芯片與引腳距離大幅的縮短，如此金屬線的長 度也縮短了，金屬線的成本也可以大幅的降低(尤其是昂貴的純金質的金屬線)；2)也因為金屬線的長度縮短使得芯片的信號輸出速度也大幅的增速(尤其存儲 類的產(chǎn)品以及需要大量數(shù)據(jù)的計算，更為突出)，由于金屬線的長度變短了，所以金屬線所 存在的寄生電阻/寄生電容與寄生電桿對信號的干擾也大幅度的降低。5、使封裝的體積與面積可以大幅度的縮小因運用了引腳的延伸技術，所以可以容易的制作出高腳數(shù)與高密度的腳與腳之間 的距離，使得封裝的體積與面積可以大幅度的縮小。6、材料成本和材料用量減少因為將封裝后的體積大幅度的縮小，更直接的體現(xiàn)出材料成本大幅度的下降與因 為材料用量的減少也大幅度的減少廢棄物環(huán)保的困擾。
圖1 (A) 圖1 (R)為本實用新型雙面圖形芯片直接置放模組封裝結構各生產(chǎn)工序 示意圖。圖2為本實用新型雙面圖形芯片直接置放模組封裝結構示意圖。圖3為圖2的俯視圖。圖4為以往采用金屬基板的正面進行化學蝕刻及表面電鍍層作業(yè)圖。圖5為以往形成的掉腳圖。圖6為以往的封裝結構一示意圖。圖7為圖6的俯視圖。圖8為以往的封裝結構二示意圖。圖9為圖8的俯視圖。圖中附圖標記引腳2、無填料的塑封料(環(huán)氧樹脂)3、第一金屬層4、第二金屬層5、不導電粘結 物質6、芯片7、金屬線8、有填料塑封料(環(huán)氧樹脂)9、柱子10、金屬基板11、光阻膠膜12、 光阻膠膜13、光阻膠膜14、光阻膠膜15、連筋16、光阻膠膜17、光阻膠膜18。
具體實施方式
參見圖2和圖3，圖2為本實用新型雙面圖形芯片直接置放模組封裝結構示意圖。 圖3為圖2的俯視圖。由圖2和圖3可以看出，本實用新型雙面圖形芯片直接置放模組封 裝結構，包括引腳2、無填料的塑封料(環(huán)氧樹脂)3、不導電粘結物質6、芯片7、金屬線8和 有填料塑封料(環(huán)氧樹脂)9，所述引腳2正面盡可能的延伸到后續(xù)貼裝芯片的區(qū)域下方，在 所述引腳2的正面設置有第一金屬層4，在所述引腳2的背面設置有第二金屬層5，在所述 后續(xù)貼裝芯片的區(qū)域下方的引腳2正面通過不導電粘結物質6設置有芯片7，芯片7正面與引腳2正面第一金屬層4之間用金屬線8連接，在所述引腳2的上部以及芯片7和金屬線 8外包封有填料塑封料(環(huán)氧樹脂)9。在所述引腳2外圍的區(qū)域以及引腳2與引腳2之間 的區(qū)域嵌置有無填料的塑封料(環(huán)氧樹脂)3，所述無填料的塑封料(環(huán)氧樹脂)3將引腳2 下部外圍以及引腳2下部與引腳2下部連接成一體，且使所述引腳2背面尺寸小于引腳2 正面尺寸，形成上大下小的引腳結構，在所述引腳2背面設置有柱子10，柱子10根部埋入所 述無填料的塑封料(環(huán)氧樹脂)3內。其封裝方法如下步驟一、取金屬基板參見圖1(A)，取一片厚度合適的金屬基板11。金屬基板的材質可以依據(jù)芯片的功 能與特性進行變換，例如銅、鋁、鐵、銅合金或鎳鐵合金等。步驟二、金屬基板正面及背面被覆光阻膠膜參見圖1 (B)，利用被覆設備在金屬基板的正面及背面分別被覆可進行曝光顯影的 光阻膠膜12和13，以保護后續(xù)的電鍍金屬層工藝作業(yè)。而此光阻膠膜可以是干式光阻薄膠 膜也可以是濕式光阻膠膜。步驟三、金屬基板正面的光阻膠膜進行需要電鍍金屬層區(qū)域的曝光/顯影以及開 窗參見圖1 (C)，利用曝光顯影設備將步驟二完成光阻膠膜被覆作業(yè)的金屬基板正面 進行曝光顯影去除部分光阻膠膜，以露出金屬基板正面后續(xù)需要進行電鍍金屬層的區(qū)域。步驟四、金屬基板正面已開窗的區(qū)域進行金屬層電鍍被覆參見圖1(D)，對步驟三中金屬基板正面已開窗的區(qū)域進行第一金屬層4電鍍被 覆，該第一金屬層4置于所述引腳2的正面。步驟五、金屬基板正面及背面進行光阻膠膜去膜參見圖1 (E)，將金屬基板正面余下的光阻膠膜以及金屬基板背面的光阻膠膜全部 揭除。步驟六、金屬基板正面及背面被覆光阻膠膜參見圖1 (F)，利用被覆設備在金屬基板的正面及背面分別被覆可進行曝光顯影的 光阻膠膜14和15，以保護后續(xù)的蝕刻工藝作業(yè)。而此光阻膠膜可以是干式光阻薄膠膜也可 以是濕式光阻膠膜。步驟七、金屬基板的光阻膠膜進行需要雙面蝕刻區(qū)域的曝光/顯影以及開窗參見圖1 (G)，利用曝光顯影設備將步驟六完成光阻膠膜被覆作業(yè)的金屬基板正面 及背面進行曝光顯影去除部分光阻膠膜，以露出局部金屬基板以備后續(xù)需要進行的金屬基 板雙面蝕刻作業(yè)。步驟八、金屬基板進行雙面蝕刻作業(yè)參見圖1 (H)，完成步驟七的曝光/顯影以及開窗作業(yè)后，即在金屬基板的正面及 背面進行各圖形的蝕刻作業(yè)，蝕刻出引腳2的正面和背面，同時將引腳正面盡可能的延伸 到后續(xù)貼裝芯片的區(qū)域下方，且使所述引腳2的背面尺寸小于引腳2的正面尺寸，形成上大 下小的引腳2結構；以及在引腳2背面形成柱子10，并在引腳2與引腳2之間留有連筋16。步驟九、金屬基板正面及背面進行光阻膠膜去膜參見圖1(1)，將金屬基板正面和背面余下的光阻膠膜全部揭除，制成引線框，[0060]步驟十、裝片 參見圖1 (J)，在所述后續(xù)貼裝芯片的區(qū)域下方的引腳2正面通過不導電粘結物質 6進行芯片7的貼裝。步驟^^一、打金屬線參見圖I(K)，將已完成芯片貼裝作業(yè)的半成品進行芯片正面與引腳正面第一金屬 層之間打金屬線8作業(yè)。步驟十二、包封有填料塑封料(環(huán)氧樹脂)參見圖1 (L)，將已打線完成的半成品正面進行包封有填料塑封料(環(huán)氧樹脂)9作 業(yè)，并進行塑封料包封后的固化作業(yè)，使引腳的上部以及芯片和金屬線外均被有填料塑封 料(環(huán)氧樹脂)包封。步驟十三、被覆光阻膠膜參見圖1 (M)，利用被覆設備在將已完成包封有填料塑封料(環(huán)氧樹脂)作業(yè)的半 成品的正面及背面分別被覆可進行曝光顯影的光阻膠膜17和18，以保護后續(xù)的蝕刻工藝 作業(yè)。而此光阻膠膜可以是干式光阻薄膠膜也可以是濕式光阻膠膜。步驟十四、已完成包封有填料塑封料(環(huán)氧樹脂)作業(yè)的半成品的背面進行需要 蝕刻區(qū)域的曝光/顯影以及開窗參見圖1 (N)，利用曝光顯影設備將步驟十三完成光阻膠膜被覆作業(yè)的已完成包封 有填料塑封料(環(huán)氧樹脂)作業(yè)的半成品背面進行曝光顯影去除部分光阻膠膜，以露出步 驟八金屬基板雙面蝕刻作業(yè)后留有的連筋16以及在引腳2背面形成的柱子10，以備后續(xù)需 要進行柱子根部和連筋蝕刻作業(yè)。步驟十五、第二次蝕刻作業(yè)參見圖1 (0)，完成步驟十四的曝光/顯影以及開窗作業(yè)后，即在完成包封有填料 塑封料(環(huán)氧樹脂)作業(yè)的半成品背面進行各圖形的蝕刻作業(yè)，將步驟八金屬基板雙面蝕 刻作業(yè)后留有的連筋16全部蝕刻掉，在這個過程中所述柱子10的根部也會同時的蝕刻掉 相對的厚度，使柱子根部不露出包封后的封裝結構背面，避免產(chǎn)生斷路。步驟十六、半成品正面及背面進行光阻膠膜去膜參見圖1 (P)，將完成步驟十五蝕刻作業(yè)的半成品背面余下的光阻膠膜以及半成品 正面的光阻膠膜全部揭除。步驟十七、包封無填料的塑封料(環(huán)氧樹脂)參見圖1 (Q)，將已完成步驟十六所述去膜作業(yè)的半成品背面進行包封無填料的塑 封料(環(huán)氧樹脂)作業(yè)，并進行塑封料包封后的固化作業(yè)，使引腳2外圍的區(qū)域以及引腳 2與引腳2之間的區(qū)域均嵌置無填料的塑封料(環(huán)氧樹脂)3，該無填料的塑封料(環(huán)氧樹 脂)3將引腳下部外圍以及引腳2下部與引腳2下部連接成一體，且使所述柱子10根部埋 入該無填料的塑封料(環(huán)氧樹脂)3內。特別說明但也因為多了所述柱子10在封裝體內，反而在封裝體內的結構更為強 壯了(好比混泥土中增加了鋼筋又有強度又有韌性)。步驟十八、引腳的背面進行金屬層電鍍被覆參見圖1 (R)，對已完成步驟十七包封無填料塑封料作業(yè)的所述引腳的背面進行第 二金屬層5電鍍被覆作業(yè)，而電鍍的材料可以是錫、鎳金、鎳鈀金....等金屬材質。[0079] 步驟十九、切割成品參見圖2和圖3，將已完成步驟十八第二金屬層電鍍被覆的半成品進行切割作業(yè)， 使原本以列陣式集合體方式連在一起的芯片一顆顆獨立開來，制得雙面圖形芯片直接置放 模組封裝結構成品。所述引腳2可以設置有單圈，如圖1 3所示，也可以設置有多圈。
權利要求1. 一種雙面圖形芯片直接置放模組封裝結構，包括引腳O)、無填料的塑封料(3)、不 導電粘結物質(6)、芯片(7)、金屬線⑶和有填料塑封料(9)，所述引腳⑵正面盡可能的 延伸到后續(xù)貼裝芯片的區(qū)域下方，在所述引腳O)的正面設置有第一金屬層G)，在所述引 腳(2)的背面設置有第二金屬層(5)，在所述后續(xù)貼裝芯片的區(qū)域下方的引腳( 正面通過 不導電粘結物質(6)設置有芯片(7)，芯片(7)正面與引腳(2)正面第一金屬層(4)之間用 金屬線⑶連接，在所述引腳⑵的上部以及芯片(7)和金屬線⑶外包封有填料塑封料 (9)，在所述引腳(2)外圍的區(qū)域以及引腳(2)與引腳(2)之間的區(qū)域嵌置有無填料的塑封 料(3)，所述無填料的塑封料(3)將引腳⑵下部外圍以及引腳(2)下部與引腳(2)下部連 接成一體，且使所述引腳(2)背面尺寸小于引腳O)正面尺寸，形成上大下小的引腳結構， 其特征在于在所述引腳(1)背面設置有柱子(10)，柱子(10)根部埋入所述無填料的塑封 料(3)內。
專利摘要本實用新型涉及一種雙面圖形芯片直接置放模組封裝結構，所述結構包括引腳(2)、無填料的塑封料(環(huán)氧樹脂)(3)、不導電粘結物質(6)、芯片(7)、金屬線(8)和有填料塑封料(環(huán)氧樹脂)(9)，所述引腳(2)正面盡可能的延伸到后續(xù)貼裝芯片的區(qū)域下方，在所述引腳(2)的上部以及芯片(7)和金屬線(8)外包封有填料塑封料(9)，在所述引腳(2)外圍的區(qū)域以及引腳(2)與引腳(2)之間的區(qū)域嵌置有無填料的塑封料(3)，且使所述引腳(2)背面尺寸小于引腳(2)正面尺寸，形成上大下小的引腳結構，在所述引腳(1)背面設置有柱子(10)，柱子(10)根部埋入所述無填料的塑封料(3)內。本實用新型裝片時可承受超高溫且不會因不同物質的不同物理性質而產(chǎn)生引線框扭曲，也不會再有產(chǎn)生掉腳的問題。
文檔編號H01L21/48GK201838579SQ201020517878
公開日2011年5月18日 申請日期2010年9月4日 優(yōu)先權日2010年9月4日
發(fā)明者梁志忠, 王新潮 申請人:江蘇長電科技股份有限公司