專利名稱：具有多圈引腳排列的qfn的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體元器件制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到高I/O密度的四邊扁平無引腳封裝件的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著電子產(chǎn)品如手機、筆記本電腦等朝著小型化，便攜式，超薄化，多媒體化以及滿足大眾化所需要的低成本方向發(fā)展，高密度、高性能、高可靠性和低成本的封裝形式及其組裝技術(shù)得到了快速的發(fā)展。與價格昂貴的BGA等封裝形式相比，近年來快速發(fā)展的新型封裝技術(shù)，即四邊扁平無引腳QFN (Quad Flat Non一lead Package)封裝，由于具有良好的熱性能和電性能、尺寸小、成本低以及高生產(chǎn)率等眾多優(yōu)點，引發(fā)了微電子封裝技術(shù)領(lǐng)域的一場新的革命。圖1A和圖1B分別為傳統(tǒng)無臺階式結(jié)構(gòu)設(shè)計的QFN封裝結(jié)構(gòu)的背面示意圖和沿1-1剖面的剖面示意圖，該QFN封裝結(jié)構(gòu)包括引線框架11，塑封材料12，粘貼材料13，IC芯片14，金屬導(dǎo)線15，其中引線框架11包括芯片載體111和圍繞芯片載體111四周排列的引腳112，IC芯片14通過粘貼材料13固定在芯片載體111上，IC芯片14與四周排列的引腳112通過金屬導(dǎo)線15實現(xiàn)電氣連接，塑封材料12對IC芯片14、金屬導(dǎo)線15和引線框架11進行包封以達到保護和支撐的作用，引腳112裸露在塑封材料12的底面，通過焊料焊接在PCB等電路板上以實現(xiàn)與外界的電氣連接。底面裸露的芯片載體111通過焊料焊接在PCB等電路板上，具有直接散熱通道，可以有效釋放IC芯片14產(chǎn)生的熱量。與傳統(tǒng)的TSOP和SOIC封裝相比，QFN封裝不具有鷗翼狀引線，導(dǎo)電路徑短，自感系數(shù)及阻抗低，從而可提供良好的電性能，可滿足高 速或者微波的應(yīng)用。裸露的芯片載體提供了卓越的散熱性能。隨著IC集成度的提高和功能的不斷增強，IC的I/O數(shù)隨之增加，相應(yīng)的電子封裝的I/o引腳數(shù)也相應(yīng)增加，但是傳統(tǒng)的四邊扁平無引腳封裝件，單圈的引腳圍繞芯片載體呈周邊排列，限制了 I/o數(shù)量的提高，滿足不了高密度、具有更多I/O數(shù)的IC的需要。傳統(tǒng)的無臺階式結(jié)構(gòu)設(shè)計的QFN封裝即使具有多圈排列的引腳，由于無法有效的鎖住塑封材料，導(dǎo)致引線框架與塑封材料結(jié)合強度低，易于引起引線框架與塑封材料的分層甚至引腳或芯片載體的脫落，而且無法有效的阻止?jié)駳庋刂€框架與塑封材料結(jié)合界面擴散到電子封裝內(nèi)部，嚴重影響了封裝體的可靠性。即使傳統(tǒng)的QFN封裝具有臺階式結(jié)構(gòu)設(shè)計，只能是基于單圈引腳或者交錯的多圈引腳實現(xiàn)的，所有引腳的每ー個外端都必須延伸至封裝體ー側(cè)，暴露在外部環(huán)境中，導(dǎo)致濕氣極易擴散至封裝內(nèi)部，影響產(chǎn)品的可靠性，而且由于空間的限制，根本無法實現(xiàn)更高密度的封裝。傳統(tǒng)QFN封裝的芯片載荷和引腳必須基于事先制作成型的引線框架結(jié)構(gòu)，否則芯片載荷和引腳由于缺乏機械支撐和連接而無法完成所有的封裝エ藝過程。傳統(tǒng)QFN封裝在塑封エ藝時需要預(yù)先在引線框架背面粘貼膠帶以防止溢料現(xiàn)象，待塑封后還需進行去除膠帶、塑封料飛邊等清洗エ藝，増加了封裝成本增高。傳統(tǒng)QFN封裝僅采用單一封膠體進行包覆密封，如果臺階式結(jié)構(gòu)存在，極易因包封不完全產(chǎn)生氣泡、空洞等缺陷，從而影響封裝的可靠性。因此，為了突破傳統(tǒng)QFN封裝的低I/O數(shù)量的瓶頸，解決傳統(tǒng)QFN封裝的上述可靠性和降低封裝成本，急需研發(fā)ー種高可靠性、低成本、高I/O密度的QFN封裝器件及其制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了具有多圈引腳排列的QFN的制造方法，以達到突破傳統(tǒng)QFN封裝的低I/O數(shù)量、高封裝成本的瓶頸和提高封裝體的可靠性的目的。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案，包括以下步驟步驟1:采用曝光顯影方法，在金屬基材下表面形成具有窗ロ的掩膜材料層。步驟2 :采用電鍍方法在金屬基材下表面掩膜材料層的窗口中制作外芯片載體和外引腳。步驟3 :采用電鍍或者化學(xué)鍍方法在外芯片載體和外引腳的表面制作第一金屬材料層。步驟4 :移除金屬基材下表面的掩膜材料層，形成凹槽。步驟5 :采用注塑或者絲網(wǎng)印刷方法在外芯片載體與外引腳之間、外引腳與外引腳之間的凹槽中配置絕緣填充材料。步驟6 :采用蝕刻方法減薄金屬基材的厚度。步驟7 :采用電鍍或化學(xué)鍍方法在減薄后的金屬基材上表面制作第二金屬材料層。步驟8 :采用蝕刻方法選擇性蝕刻減薄后的金屬基材，形成具有臺階結(jié)構(gòu)的芯片載體和引腳，芯片載體包括內(nèi)芯片載體和外芯片載體，引腳包括內(nèi)引腳和外引腳。步驟9 :通過粘貼材料將IC芯片配置于內(nèi)芯片載體或內(nèi)引腳表面的第二金屬材料層上。步驟10 :1C芯片上的多個鍵合焊盤通過金屬導(dǎo)線分別連接至內(nèi)引腳和內(nèi)芯片載體配置的第二金屬材料層，以實現(xiàn)電氣互聯(lián)和接地。步驟11 :用塑封材料包覆密封IC芯片、粘貼材料、金屬導(dǎo)線、內(nèi)芯片載體、內(nèi)引腳和第二金屬材料層。步驟12 :根據(jù)所選塑封材料的后固化要求進行后固化。步驟13 :對塑封后的產(chǎn)品陣列進行激光打印。步驟14 :切割分離產(chǎn)品，形成獨立的單個封裝件。根據(jù)本發(fā)明的實施例，采用絕緣填充材料和塑封材料進行二次包覆密封形成封裝器件。根據(jù)本發(fā)明的實施例，制造形成的芯片載體由內(nèi)芯片載體和外芯片載體組成，制造形成的引腳由內(nèi)引腳和外引腳組成。根據(jù)本發(fā)明的實施例，制造形成的封裝器件具有多個圍繞芯片載體呈多圈排列的引腳。 根據(jù)本發(fā)明的實施例，制造形成的封裝器件具有呈面陣排列的引腳。根據(jù)本發(fā)明的實施例，制造形成的多個引腳的排列方式不限，可為平行排列，也可為交錯排列。根據(jù)本發(fā)明的實施例，制造形成的多個引腳的橫截面形狀不限，可為圓形，也可為矩形。根據(jù)本發(fā)明的實施例，制造形成的封裝器件的芯片載體和引腳具有臺階結(jié)構(gòu)?；谏鲜?，根據(jù)本發(fā)明，制造形成的QFN的芯片載荷和引腳無需基于事先制作成型的引線框架結(jié)構(gòu)，即無需依靠傳統(tǒng)的引線框架提供機械支撐和連接，而是在封裝エ藝過程中，首先采用具有制作精度高、平整度好、控制性強等特點的電鍍方法制作外引腳和外芯片載體，然后采用具有制作精度高、控制性強等特點的蝕刻方法整體減薄金屬基材的厚度，最后再次采用蝕刻方法對金屬基材進行選擇性蝕刻，形成具有臺階結(jié)構(gòu)的芯片載體和引腳，獨立的芯片載體和引腳在封裝エ藝過程中由配置的絕緣填充材料提供機械支撐。本發(fā)明采用二次包覆密封方法，即采用絕緣填充材料和塑封材料進行二次包覆密封，其中絕緣填充材料配置于芯片載體的凹槽中和臺階結(jié)構(gòu)下方，臺階結(jié)構(gòu)以上的區(qū)域采用塑封材料進行包覆密封，該填充、包覆結(jié)構(gòu)特征可實現(xiàn)封裝的無空洞包封，消除因包封不完全產(chǎn)生的氣泡、空洞等缺陷，而且配置于凹槽中和臺階結(jié)構(gòu)下方的絕緣填充材料在封裝制造的エ藝過程中對獨立的芯片載荷和多個引腳起到機械支撐和保護的功能，以保障后續(xù)エ藝的順利實現(xiàn)。本發(fā)明制造形成的QFN具有高的I/O密度，芯片載體和引腳的臺階結(jié)構(gòu)増加了與塑封材料和絕緣填充材料的結(jié)合面積，具有與塑封材料和絕緣填充材料相互鎖定的效果，能夠有效防止引線框架與塑封材料和絕緣填充材料的分層以及引腳或芯片載體的脫落，有效阻止?jié)駳庀蚍庋b內(nèi)部擴散，小面積尺寸的外引腳能夠有效防止表面貼裝時橋連現(xiàn)象的發(fā)生，芯片載體和引腳的上、下表面配置的金屬材料層能夠有效提高金屬引線鍵合質(zhì)量和表面貼裝質(zhì)量，具有良好的可靠性，而且多圈或面陣引腳的排列方式不限，可以為平行排列，也可以為交錯排列，所有引腳無需延伸至封裝體ー側(cè)。下文特舉實施例，并配合附圖對本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點做詳細說明。


圖1A為傳統(tǒng)QFN封裝結(jié)構(gòu)的背面示意圖；圖1B為沿圖1A中的1-1剖面的剖面示意
圖2A為根據(jù)本發(fā)明的實施例1繪制的引腳橫截面為圓形，且芯片載體每邊的引腳排列方式為平行排列的具有多圈引腳排列的QFN的背面示意圖；圖2B為根據(jù)本發(fā)明的實施例1繪制的引腳橫截面為矩形，且芯片載體每邊的引腳排列方式為平行排列的具有多圈引腳排列的QFN的背面示意圖；圖3A為根據(jù)本發(fā)明的實施例1繪制的引腳橫截面為圓形，且芯片載體每邊的引腳排列方式為交錯排列的具有多圈引腳排列的QFN的背面示意圖；圖3B為根據(jù)本發(fā)明的實施例1繪制的引腳橫截面為矩形，且芯片載體每邊的引腳排列方式為交錯排列的具有多圈引腳排列的QFN的背面示意圖；圖4為沿圖2A-B和圖3A_B中的1_1剖面的剖面示意圖；圖5A至圖5M為根據(jù)本發(fā)明的實施例1繪制的具有多圈引腳排列的QFN的制造流程剖面示意圖，所有剖面示意圖都為沿圖4剖面所示的剖面示意圖。圖6為根據(jù)本發(fā)明的實施例2繪制的呈面陣引腳排列QFN的背面示意圖；圖7A為沿圖6中的1-1剖面的第一剖面示意圖。圖7B為沿圖6中的1-1剖面的第二剖面示意圖。
圖中標號100.傳統(tǒng)四邊扁平無引腳封裝，11.引線框架，111.芯片載體，112.引腳，12.塑封材料，13.粘貼材料，14.1C芯片，15.金屬導(dǎo)線，200.具有多圈引腳排列的QFN，300.呈面陣引腳排列的QFN，20.金屬基材，20a、20&金屬基材上表面，20b.金屬基材下表面，21.掩膜材料層，22.芯片載體，22a.外芯片載體，22b.內(nèi)芯片載體，23.引腳，23a.外引腳，23b.內(nèi)引腳，24.第一金屬材料層，25.凹槽，26.絕緣填充材料，27.第二金屬材料層，28.臺階結(jié)構(gòu)，29.粘貼材料，30.1C芯片，31.金屬導(dǎo)線，32.塑封材料。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明圖2A為根據(jù)本發(fā)明的實施例繪制的引腳橫截面為圓形，且芯片載體每邊的引腳排列方式為平行排列的具有多圈引腳排列的QFN 200的背面示意圖。圖2B為根據(jù)本發(fā)明的實施例繪制的引腳橫截面為矩形，且芯片載體每邊的引腳排列方式為平行排列的具有多圈引腳排列的QFN 200的背面示意圖。參照上述圖2A-2B可以看出，在本實施例中，具有多圈引腳排列的QFN 200具有芯片載體22和圍繞芯片載體22呈多圈排列的引腳23，且芯片載體22每邊的引腳23的排列方式為平行排列，在芯片載體22和引腳23的表面配置有第一金屬材料層24,在QFN 200中配置有絕緣填充材料26。不同之處在于圖2A的具有多圈引腳排列的QFN 200中的引腳橫截面為圓形，圖2B的具有多圈引腳排列的QFN中的引腳橫截面為矩形。圖3A為根據(jù)本發(fā) 明的實施例繪制的引腳橫截面為圓形，且芯片載體每邊的引腳排列方式為交錯排列的具有多圈引腳排列的QFN 200的背面示意圖。圖3B為根據(jù)本發(fā)明的實施例繪制的引腳橫截面為矩形，且芯片載體每邊的引腳排列方式為交錯排列的具有多圈引腳排列的QFN 200的背面示意圖。參照上述圖3A-3B可以看出，在本實施例中，具有多圈引腳排列的QFN 200具有芯片載體22和圍繞芯片載體22呈多圈排列的引腳23，且芯片載體22每邊的引腳23的排列方式為交錯排列，在芯片載體22和引腳23的表面配置有第一金屬材料層24，在QFN 200中配置有絕緣填充材料26。不同之處在于圖3A的具有多圈引腳排列的QFN 200中的引腳橫截面為圓形，圖3B的具有多圈引腳排列的QFN 200中的引腳橫截面為矩形。圖4為沿圖2A-2B和圖3A-3B中的1-1剖面的剖面示意圖。結(jié)合圖2A-2B、圖3A-2B,參照圖4，在本實施例中，具有多圈弓I腳排列的QFN 200包括芯片載體22、引腳23、第一金屬材料層24、絕緣填充材料26、第二金屬材料層27、臺階結(jié)構(gòu)28、粘貼材料29、IC芯片30、金屬導(dǎo)線31以及塑封材料32，其中芯片載體22包括外芯片載體22a和內(nèi)芯片載體22b，引腳23包括外引腳23a和內(nèi)引腳23b。芯片載體22配置于具有多圈引腳排列的QFN 200的中央部位，其橫截面形狀呈矩形狀。引腳23圍繞芯片載體22呈多圈排列，其橫截面形狀呈圓形或者矩形狀。芯片載體22和引腳23作為導(dǎo)電、散熱、連接外部電路的通道，具有臺階結(jié)構(gòu)28。第一金屬材料層24和第二金屬材料層27分別配置于芯片載體22和引腳23的下表面和上表面。絕緣填充材料26配置于芯片載體22和引腳23的臺階結(jié)構(gòu)28下方，對芯片載體22和引腳23起到支撐和保護的作用。IC芯片30通過粘貼材料29配置于芯片載體22上的第一金屬材料層24位置，IC芯片30上的多個鍵合焊盤通過金屬導(dǎo)線31分別連接至內(nèi)芯片載體22b和內(nèi)引腳23b配置的第一金屬材料層24，以實現(xiàn)電氣互聯(lián)和接地。塑封材料32包覆密封上述IC芯片30、粘貼材料29、金屬導(dǎo)線31、內(nèi)芯片載體22b、內(nèi)引腳23b和第二金屬材料層27，暴露出外芯片載體22a和外引腳23a配置的第一金屬材料層24，對具有多圈引腳排列的QFN 200起到支撐與保護的作用。下面將以圖5A至圖5M來詳細說明具有多圈引腳排列的QFN的制造流程。圖5A至圖5M為根據(jù)本發(fā)明的實施例1繪制的具有多圈引腳排列的QFN的制造流程剖面示意圖，所有剖面示意圖都為沿圖4剖面所示的剖面示意圖。請參照圖5A,提供具有上表面20a和相對于上表面20a的下表面20b的金屬基材20，金屬基材20的材料可以是銅、銅合金、鐵、鐵合金、鎳、鎳合金以及其他適用于制作芯片載體和引腳的金屬材料，優(yōu)先選擇銅或者銅合金材料。金屬基材20的厚度范圍為0. lmm-0. 3mm。對金屬基材20的上表面20a和下表面20b進行清洗和預(yù)處理，例如用等離子水去油污、灰塵等，以實現(xiàn)金屬基材20的上表面20a和下表面20b清潔的目的。請參照圖5B，在金屬基材20的下表面20b上制作具有窗ロ的掩膜材料層21，這里所述的窗ロ是指沒有被掩膜材料層21覆蓋的金屬基材20的部分區(qū)域，掩膜材料層21保護被其覆蓋的金屬基材20的部分區(qū)域。掩膜材料層21要求與金屬基材20結(jié)合牢固，具有熱穩(wěn)定性，作為抗蝕、抗鍍層，具有抗蝕刻性和抗鍍性。具有窗ロ的掩膜材料層21可直接通過絲網(wǎng)印刷制作或者通過涂布光致干膜或者粘貼光致濕膜，經(jīng)感光成像方法制作。對于絲網(wǎng)印刷制作方法，掩膜材料層21材料是非感光型樹脂、油墨等聚合物，其掩膜精細度全靠網(wǎng)印來保證，它涉及到設(shè)備、器材的選用和繃網(wǎng)、制網(wǎng)版、印刷工藝、具體操作等多種因素。對于感光成像制作方法，首先在金屬基材20的下表面20b涂布光致濕膜，涂布方法可以是幕簾涂布、滾涂與噴涂等，或者在金屬基材20的下表面20b粘貼光致干膜，然后再將其曝露于某種光源下，如紫外光、電子束或X-射線，利用光致濕膜和光致干膜等化學(xué)感光材料的光敏特性，對光致濕膜或光致干膜進行選擇性的曝光，以把掩膜版圖形復(fù)印到光致濕膜或光致干膜上，經(jīng)使用顯影液進行顯影エ藝后最終在金屬基材20的下表面20b上形成掩膜材料層21 o 請參照圖5C，采用電鍍方法在掩膜材料層21的窗口中制作外芯片載體22a和外引腳23a。外芯片載體22a和外引腳23a的材料是銅(Cu)、鎳(Ni)、鐵(Fe)、招(Al)等金屬材料及其合金，且允許由不同的金屬材料組成，優(yōu)先選擇銅或者銅合金作為外芯片載體22a和外引腳23a的材料。電鍍方法具有高精度、高平整度、可控制性強等特點，可以用來制作超薄的外芯片載體22a和外引腳23a，經(jīng)電鍍形成的外芯片載體22a和外引腳23a的厚度范圍為 0. OSmm-Q. 15mm。請參照圖采用電鍍或者化學(xué)鍍方法在外芯片載體22a和外引腳23a的表面制作第一金屬材料層24。第一金屬材料層24的材料是鎳(Ni)、鈀(Pd)、金(Au)、銀(Ag)、錫(Sn)等金屬材料及其合金。第一金屬材料層24的厚度范圍為0. 002mm-0. 03mm。在本實施例中，第一金屬材料層24例如是鎳-鈀-金鍍層，外面的金鍍層和中間的鈀鍍層是保證焊料在外芯片載體22a和外引腳23a的可浸潤性，提高封裝體在PCB等電路板上表面貼裝的質(zhì)量，里面的鎳鍍層是作為擴散阻擋層以防止由元素擴散-化學(xué)反應(yīng)引起的過厚共晶化合物的生成，過厚的共晶化合物影響表面貼裝焊接區(qū)域的可靠性。請參照圖5E，將金屬基材20的下表面20b上的掩膜材料層21移除，在本實施例中的移除方法可以是化學(xué)反應(yīng)方法和機械方法，化學(xué)反應(yīng)方法是選用可溶性的堿性溶液，例如氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈉(NaOH)，采用噴淋等方式與金屬基材20的下表面20b上的掩膜材料層21進行化學(xué)反應(yīng)，將其溶解從而達到移除的效果，也可選擇有機去膜液將掩膜材料層21移除，移除掩膜材料層21后，金屬基材20上僅存在外芯片載體22a、外引腳23a和第一金屬材料層24,在外芯片載體22a與外引腳23a之間、夕卜引腳23a與外引腳23a之間形成凹槽25。請參照圖5F，在外芯片載體22a與外引腳23a之間、外引腳23a與外引腳23a之間的凹槽25中填充絕緣材料26。在本實施例中，絕緣填充材料26是熱固性塑封材料、塞孔樹月旨、油墨以及阻焊綠油等絕緣材料，絕緣填充材料26具有足夠的耐酸、耐堿性，以保證后續(xù)的エ藝不會對已形成絕緣填充材料26造成破壞，絕緣填充材料26的填充方法是通過注塑或者絲網(wǎng)印刷等方法填充到凹槽25中，填充后固化形成適當(dāng)硬度的絕緣填充材料26，對于光固化絕緣填充材料26需要進行紫外線曝光，硬化后的絕緣填充材料26具有一定強度，與外芯片載體22a和外引腳23a具有相互鎖定的效果，用機械研磨方法或者化學(xué)處理方法去除過多的絕緣填充材料26，以消除絕緣填充材料26的溢料，對于感光型阻焊綠油等絕緣填充材料26，通過顯影方法去除溢料。請參照圖5G，選用僅蝕刻金屬基材20的蝕刻液，采用噴淋方式對金屬基材20上表面20a進行整體蝕刻，以達到減薄金屬基材20厚度的目的，形成新的金屬基材上表面20も經(jīng)整體蝕刻后，金屬基材20的厚度范圍為0. 05mm-0. 015mm。在本實施例中，噴淋方式優(yōu)先采用上噴淋方式，并且在蝕刻液中加入少量的有機物，以減少蝕刻液對金屬基材20的側(cè)蝕效應(yīng)，提升金屬基材上表面20旦的蝕刻平整度。由于在配置絕緣填充材料26的填充エ藝過程中，金屬基材必須具有一定的厚度，這樣才能提供足夠的剛度以抵抗變形，否則金屬基材過度變形導(dǎo)致絕緣填充材料26的填 充エ藝無法進行。在絕緣填充材料26的填充エ藝完成后，緣填充材料26具有了機械支撐能力，通過蝕刻方法減薄金屬基材20的厚度，為下一歩形成獨立的芯片載體和引腳做準備。請參照圖5H，采用電鍍或化學(xué)鍍方法在經(jīng)蝕刻減薄后的金屬基材20的上表面20互上制作第二金屬材料層27，第二金屬材料層27可以在整個金屬基材上表面20a上進行制作，也可以在金屬基材上表面20旦上進行有選擇性的制作，即具有窗ロ。第二金屬材料層27的材料是鎳(Ni)、鈀(Pd)、金(Au)、銀(Ag)、錫(Sn)等金屬材料及其合金。第二金屬材料層27的厚度范圍0. 002mm-0. 03mm。在本實施例中，第二金屬材料層27在金屬基材上表面20a上進行有選擇性的制作，第二金屬材料層27的材料例如是鎳-鈀-金鍍層，外面的金鍍層和中間的鈀鍍層是保證在引線鍵合エ藝中金屬導(dǎo)線31在內(nèi)芯片載體22b和內(nèi)引腳23b上的可鍵合性和鍵合質(zhì)量，里面的鎳鍍層是作為擴散阻擋層以防止由元素擴散-化學(xué)反應(yīng)引起的過厚共晶化合物的生成，過厚的共晶化合物影響鍵合區(qū)域的可靠性。請參照圖51，以金屬基材上表面20旦上具有窗ロ的第二金屬材料層27作為蝕刻的抗蝕層，選用僅蝕刻金屬基材20的蝕刻液，采用噴淋方式對金屬基材20上表面20g進行蝕亥IJ，暴露出絕緣填充材料26，形成具有臺階結(jié)構(gòu)28的芯片載體22和引腳23，其中芯片載體22包括內(nèi)芯片載體22b和外芯片載體22a，引腳23包括內(nèi)引腳23b和外引腳23a。芯片載體22和引腳23中配置有絕緣填充材料26，即芯片載體22和圍繞芯片載體22呈多圈排列的引腳23通過絕緣填充材料26固定在一起。在本實施例中，蝕刻液的噴淋方式優(yōu)先采用上噴淋方式，并且在蝕刻液中加入少量的有機物，以減少蝕刻液對金屬基材20的側(cè)蝕效應(yīng)，由于采用第二金屬材料層27作為蝕刻的抗蝕層，蝕刻液優(yōu)先選擇堿性蝕刻液，如堿性氯化銅蝕刻液、氯化銨等堿性蝕刻液，以減少蝕刻液對第二金屬材料層27的破壞作用。由于蝕刻方法具有各向同性的性質(zhì)，蝕刻深度越大，側(cè)蝕效應(yīng)就越嚴重，因此為了形成窄間距、高密度的引腳，需要減薄金屬基材20的厚度，而這一歩工作已經(jīng)在圖5G的蝕刻エ藝步驟中完成。請參照圖5J，通過粘貼材料29將IC芯片30配置于內(nèi)芯片載體22b的第二金屬材料層27位置。在本實施例中，粘貼材料29可以是粘片膠帶、含銀顆粒的環(huán)氧樹脂等材料，配置IC芯片30后，需對粘貼材料29進行高溫烘烤固化，以增強與IC芯片30、第二金屬材料層27的結(jié)合強度。請參照圖5K，IC芯片30上的多個鍵合焊盤通過金屬導(dǎo)線31連接至內(nèi)芯片載體22b和內(nèi)引腳23b配置的第二金屬材料層27,實現(xiàn)電氣互聯(lián)和接地。在本實施例中，金屬導(dǎo)線31是金線、鋁線、銅線以及鍍鈀銅線等。請參照圖5L，采用注塑方法，通過高溫加熱，用低吸水率、低應(yīng)カ的環(huán)保型塑封材料32包覆密封IC芯片30、粘貼材料29、金屬導(dǎo)線31、內(nèi)引腳23b、內(nèi)芯片載體22b和第二金屬材料層27。在本實施例中，塑封材料32可以是熱固性聚合物等材料，所填充的絕緣填充材料26具有與塑封材料32相似的物理性質(zhì)，例如熱膨脹系數(shù)，以減少由熱失配引起的產(chǎn)品失效，提高產(chǎn)品的可靠性，絕緣填充材料26與塑封材料32可以是同一種材料。塑封后進行烘烤后固化，塑封材料32和絕緣填充材料26與具有臺階結(jié)構(gòu)28的芯片載體22和引腳23具有相互鎖定功能，可以有效防止芯片載體22和引腳23與塑封材料32和絕緣填充材料26的分層以及引腳23或芯片載體22的脫落，而且有效阻止?jié)駳庋刂酒d體22和引腳23與塑封材料32和絕緣填充材料26的結(jié)合界面擴散到封裝體內(nèi)部，提高了封裝體的可靠性。待后固化后，對產(chǎn)品陣列進行激光打印。請參照圖5M，切割具有多圈弓丨腳排列的QFN 200的產(chǎn)品陣列，徹底切割分離塑封材料32和絕緣填充材 料26形成單個具有多圈引腳排列的QFN 200，在本實施例中，單個產(chǎn)品分離方法是刀片切割、激光切割或者水刀切割等方法，且僅切割塑封材料32和絕緣填充材料26，不切割金屬材料，圖5M中僅繪制出切割分離后的2個具有多圈引腳排列的QFN200。圖6為根據(jù)本發(fā)明的實施例2繪制的呈面陣引腳排列的QFN 300的背面示意圖，其中QFN 300具有面陣排列的引腳23，在引腳23的表面配置有第一金屬材料層24，在QFN300中配置有絕緣填充材料26，引腳23的排列方式不限，可以為平行排列，也可以為交錯排列，引腳23的橫截面形狀可為圓形或者矩形，與實施例1中多圈引腳23的排列方式和橫截面形狀相同。在本實施例中，QFN 300的面陣引腳23的排列方式為平行排列，且引腳23的橫截面形狀為圓形。圖7A為沿圖6中的1-1剖面的第一剖面示意圖。結(jié)合圖6，參照圖7A，在本實施例中，呈面陣引腳排列的QFN 300包括引腳23、第一金屬材料層24、絕緣填充材料26、第二金屬材料層27、臺階結(jié)構(gòu)28，粘貼材料29、IC芯片30、金屬導(dǎo)線31以及塑封材料32，其中引腳23包括外引腳23a和內(nèi)引腳23b。呈面陣引腳排列的QFN 300的制造方法和流程與實施例I中具有多圈引腳排列的QFN 200的完全一致。
圖7B為沿圖6中的1-1剖面第二剖面示意圖。結(jié)合圖6，參照圖7B，在本實施例中，呈面陣引腳排列的QFN 300包括內(nèi)芯片載體22b、引腳23、第一金屬材料層24、絕緣填充材料26、第二金屬材料層27、臺階結(jié)構(gòu)28，粘貼材料29、IC芯片30、金屬導(dǎo)線31以及塑封材料32，其中引腳23包括外引腳23a和內(nèi)引腳23b。呈面陣引腳排列的QFN 300的制造方法和流程與實施例1中具有多圈引腳排列的QFN 200的完全一致。對本發(fā)明的實施例的描述是出于有效說明和描述本發(fā)明的目的，并非用以限定本發(fā)明，任何所屬本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在不脫離本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思和范圍的條件下，可對上述實施例進行變化。故本發(fā)明并不限定于所披露的具體實施例，而是覆蓋權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的實質(zhì)和范圍內(nèi)的修`改。
權(quán)利要求
1.具有多圈引腳排列的QFN的制造方法，包括以下步驟 Ca)采用曝光顯影方法，在金屬基材下表面形成具有窗口的掩膜材料層； (b)米用電鍍方法在金屬基材下表面掩膜材料層的窗口中制作外芯片載體和外引腳； (c)采用電鍍或者化學(xué)鍍方法在外芯片載體和外引腳的表面制作第一金屬材料層； Cd)移除金屬基材下表面的掩膜材料層，形成凹槽； (e)采用注塑或者絲網(wǎng)印刷方法在外芯片載體與外引腳之間、外引腳與外引腳之間的凹槽中配置絕緣填充材料； Cf)采用蝕刻方法減薄金屬基材的厚度； (g)采用電鍍或化學(xué)鍍方法在減薄后的金屬基材上表面制作第二金屬材料層； (h)采用蝕刻方法形成具有臺階結(jié)構(gòu)的芯片載體和引腳，芯片載體包括內(nèi)芯片載體和外芯片載體，引腳包括內(nèi)引腳和外引腳； (i)通過粘貼材料將IC芯片配置于內(nèi)芯片載體或內(nèi)引腳表面的第二金屬材料層上； (J)IC芯片上的多個鍵合焊盤通過金屬導(dǎo)線分別連接至內(nèi)弓I腳和內(nèi)芯片載體配置的第二金屬材料層上； (k)采用注塑方法用塑封材料包覆密封IC芯片、粘貼材料、金屬導(dǎo)線、內(nèi)芯片載體、內(nèi)引腳和第二金屬材料層，塑封后進行烘烤后固化； (I)分離形成獨立的單個封裝件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多圈引腳排列的QFN的制造方法，其特征在于，采用電鍍方法制作的外引腳和外芯片載體的厚度范圍為O. 05mm-0. 15mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多圈引腳排列的QFN的制造方法，其特征在于，以第二金屬材料層為抗蝕層，對減薄后的薄板基材上表面進行蝕刻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多圈引腳排列的QFN的制造方法，其特征在于，采用蝕刻方法形成的內(nèi)芯片載體和內(nèi)引腳的厚度范圍為O. 05mm-0. 15mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多圈引腳排列的QFN的制造方法，其特征在于，采用絕緣填充材料和塑封材料進行二次包覆密封。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多圈引腳排列的QFN的制造方法，其特征在于，采用刀片切割、激光切割或者水刀切割方法切割分離形成單個封裝件，且僅切割塑封材料和絕緣填充材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了具有多圈引腳排列的QFN的制造方法。制造形成的具有多圈引腳排列的QFN的芯片載荷和引腳無需基于事先制作成型的引線框架，而是在封裝工藝過程中，有機結(jié)合電鍍和蝕刻方法形成具有臺階結(jié)構(gòu)的芯片載體和引腳，獨立的芯片載體和引腳在封裝工藝過程中由配置的絕緣填充材料提供機械支撐和保護，采用絕緣填充材料和塑封材料進行二次包覆密封，制造形成的具有多圈引腳排列的QFN具有高的I/O密度和良好的可靠性。
文檔編號H01L21/60GK103050419SQ201210548720
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者秦飛, 夏國峰, 安彤, 劉程艷, 武偉, 朱文輝 申請人:北京工業(yè)大學(xué)