二次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片正裝平腳結(jié)構(gòu)及工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種二次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片正裝平腳結(jié)構(gòu)及工藝方法，所述結(jié)構(gòu)包括金屬基板框（1），所述金屬基板框（1）內(nèi)部設(shè)置有基島（2）和引腳（3），所述引腳（3）呈臺(tái)階狀，所述基島（2）背面與引腳（3）的臺(tái)階面齊平，所述引腳（3）的臺(tái)階面上設(shè)置有金屬層（4），所述基島（2）背面正裝有芯片（6），所述芯片（6）表面與金屬層（4）表面之間通過(guò)金屬線（7）相連接，所述金屬基板框（1）內(nèi)部區(qū)域填充有塑封料（8），所述塑封料（8）正面與引腳（3）臺(tái)階面齊平，所述塑封料（8）背面與金屬基板框（1）背面齊平,所述基島（2）正面、引腳（3）的正面和背面以及金屬基板框（1）的正面和背面設(shè)置有抗氧化層（9）。本發(fā)明的有益效果是：它能夠解決傳統(tǒng)金屬引線框的板厚之中無(wú)法埋入物件而限制金屬引線框的功能性和應(yīng)用性能。
【專利說(shuō)明】二次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片正裝平腳結(jié)構(gòu)及工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種二次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片正裝平腳結(jié)構(gòu)及工藝方法，屬于半導(dǎo)體封裝【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的四面扁平無(wú)引腳金屬引線框結(jié)構(gòu)主要有兩種:
一種是四面扁平無(wú)引腳封裝(QFN)引線框，這種結(jié)構(gòu)的引線框由銅材金屬框架與耐高溫膠膜組成(如圖19所示)；
一種是預(yù)包封四面扁平無(wú)引腳封裝(PQFN)引線框，這種結(jié)構(gòu)的引線框結(jié)構(gòu)包括引腳與基島，引腳與基島之間的蝕刻區(qū)域填充有塑封料(如圖20所示)。
[0003]上述傳統(tǒng)金屬引線框存在以下缺點(diǎn):
1、傳統(tǒng)金屬引線框作為裝載芯片的封裝載體，本身不具備系統(tǒng)功能，從而限制了傳統(tǒng)金屬引線框封裝后的集成功能性與應(yīng)用性能；
2、由于傳統(tǒng)金屬引線框本身不具備系統(tǒng)功能，只能在引線框正面進(jìn)行芯片及組件的平鋪或者堆疊封裝，而功率器件與控制芯片封裝在同一封裝體內(nèi)，功率器件的散熱會(huì)影響控制芯片信號(hào)的傳輸；
3、由于傳統(tǒng)金屬引線框本身不具備系統(tǒng)功能，所以多功能系統(tǒng)集成模塊只能在傳統(tǒng)金屬引線框正面通過(guò)多芯片及組件的平鋪或堆疊而實(shí)現(xiàn)，相應(yīng)地也就增大元器件模塊在PCB上所占用的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種二次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片正裝平腳結(jié)構(gòu)及工藝方法，它能夠解決傳統(tǒng)金屬引線框缺乏系統(tǒng)功能的問題。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種二次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片正裝平腳結(jié)構(gòu)，它包括金屬基板框，所述金屬基板框內(nèi)部設(shè)置有基島和引腳，所述引腳呈臺(tái)階狀，所述基島和引腳的正面與金屬基板框正面齊平，所述引腳的背面與金屬基板框的背面齊平，所述基島背面與引腳的臺(tái)階面齊平，所述引腳的臺(tái)階面上設(shè)置有金屬層，所述基島背面通過(guò)導(dǎo)電或不導(dǎo)電粘結(jié)物質(zhì)正裝有芯片，所述芯片表面與金屬層表面之間通過(guò)金屬線相連接，所述金屬基板框內(nèi)部區(qū)域填充有塑封料，所述塑封料正面與引腳臺(tái)階面齊平，所述塑封料背面與金屬基板框背面齊平，所述基島正面、引腳的正面和背面以及金屬基板框的正面和背面設(shè)置有金屬抗氧化層或是披覆抗氧化劑(OSP)。
[0006]所述芯片與基島背面之間設(shè)置有金屬層。
[0007]—種二次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片正裝平腳結(jié)構(gòu)的工藝方法，所述方法包括以下步驟:
步驟一、取金屬基板 步驟二、貼光阻膜作業(yè) 在金屬基板正面及背面分別貼上可進(jìn)行曝光顯影的光阻膜；
步驟三、金屬基板背面去除部分光阻膜
利用曝光顯影設(shè)備將步驟二完成貼光阻膜作業(yè)的金屬基板背面進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬基板背面后續(xù)需要進(jìn)行蝕刻的區(qū)域；
步驟四、蝕刻
在步驟三中金屬基板背面去除部分光阻膜的區(qū)域進(jìn)行化學(xué)蝕刻；
步驟五、去除光阻膜 去除金屬基板表面的光阻膜；
步驟六、貼光阻膜作業(yè)
在步驟四完成蝕刻的金屬基板正面及背面貼上可進(jìn)行曝光顯影的光阻膜；
步驟七、金屬基板背面去除部分光阻膜
利用曝光顯影設(shè)備將步驟六完成貼光阻膜作業(yè)的金屬基板背面蝕刻區(qū)域進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬基板背面蝕刻區(qū)域后續(xù)需要進(jìn)行電鍍的區(qū)域；
步驟八、電鍍金屬線路層
在步驟七中金屬基板背面蝕刻區(qū)域去除部分光阻膜的區(qū)域內(nèi)電鍍上金屬線路層，金屬線路層電鍍完成后即在金屬基板背面形成相應(yīng)的基島和引腳；
步驟九、去除光阻膜 去除金屬基板表面的光阻膜；
步驟十、裝片
在步驟八形成的基島背面通過(guò)導(dǎo)電或不導(dǎo)電粘結(jié)物質(zhì)植入芯片；
步驟十一、金屬線鍵合
在芯片正面與步驟八形成的引腳之間進(jìn)行鍵合金屬線作業(yè)；
步驟十二、環(huán)氧樹脂塑封
在完成裝片打線后的金屬基板背面蝕刻區(qū)域進(jìn)行環(huán)氧樹脂塑封保護(hù)；
步驟十三、貼光阻膜作業(yè)
在步驟十二完成環(huán)氧樹脂塑封后的金屬基板正面及背面貼上可進(jìn)行曝光顯影的光阻
膜；
步驟十四、金屬基板正面去除部分光阻膜
利用曝光顯影設(shè)備將步驟十三完成貼光阻膜作業(yè)的金屬基板正面進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬基板正面后續(xù)需要進(jìn)行蝕刻的區(qū)域；
步驟十五、蝕刻
在步驟十四中金屬基板正面去除部分光阻膜的區(qū)域進(jìn)行化學(xué)蝕刻；
步驟十六、去除光阻膜 去除金屬基板表面的光阻膜；
步驟十七、電鍍抗氧化金屬層或披覆抗氧化劑(OSP)
在步驟十六中去除光阻膜后金屬基板表面裸露在外的金屬表面進(jìn)行抗氧化金屬層電鍍，如金、鎳金、鎳鈀金、錫或是被覆抗氧化劑(OSP)。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果: 1、金屬減法技術(shù)引線框架的夾層可以因?yàn)橄到y(tǒng)與功能的需要而在需要的位置或是區(qū)域內(nèi)埋入主動(dòng)元件或是組件或是被動(dòng)的組件，成為一個(gè)單層線路系統(tǒng)級(jí)的金屬引線框架；
2、從金屬減法技術(shù)引線框架成品的外觀完全看不出來(lái)內(nèi)部夾層已埋入了因系統(tǒng)或是功能需要的對(duì)象，尤其是硅材芯片的埋入連X光都無(wú)法檢視，充分達(dá)到系統(tǒng)與功能的隱密性及保護(hù)性；
3、金屬減法技術(shù)引線框架的夾層在制作過(guò)程中可以埋入高功率器件，二次封裝再進(jìn)行控制芯片的裝片，從而高功率器件與控制芯片分別裝在金屬減法技術(shù)引線框兩側(cè)，可以避免高功率器件因熱輻射而干擾控制芯片的信號(hào)傳輸；
4、金屬減法技術(shù)引線框架本身內(nèi)含埋入對(duì)象的功能，二次封裝后可以充分實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的集成與整合，從而同樣功能的元器件模塊的體積尺寸要比傳統(tǒng)引線框封裝的模塊來(lái)的小，相應(yīng)在PCB上所占用的空間也就比較少，從而也就降低了成本；
5、金屬減法技術(shù)引線框架的夾層在制作過(guò)程中可以因?yàn)閷?dǎo)熱或是散熱需要而在需要的位置或是區(qū)域內(nèi)埋入導(dǎo)熱或是散熱對(duì)象，從而改善整個(gè)封裝結(jié)構(gòu)的散熱效果；
6、金屬減法技術(shù)引線框架成品本身就富含了各種的組件，如果不再進(jìn)行后續(xù)第二次封裝的情況下，將金屬減法技術(shù)引線框架依照每一格單元切開，本身就可成為一個(gè)超薄的封裝體；
7、金屬減法技術(shù)引線框架除了本身內(nèi)含對(duì)象的埋入功能之外還可以在封裝體外圍再疊加不同的單元封裝或是系統(tǒng)級(jí)封裝，充分達(dá)到單層線路金屬引線框架的雙系統(tǒng)或是多系統(tǒng)級(jí)的封裝技術(shù)能力；
8、金屬減法技術(shù)引線框架內(nèi)所埋入的物件或?qū)ο缶c金屬厚度齊平，充分的體現(xiàn)出超薄與高密度的填充在金屬減法技術(shù)引線框內(nèi)的厚度空間之中。
[0009]9、二次先蝕后鍍金屬框減法技術(shù)引線框會(huì)在金屬引線框表面塑封料正面呈現(xiàn)一定的高低斷差，其優(yōu)點(diǎn)是在第二次塑封料塑封后可以牢牢的抓扣住金屬凸點(diǎn)，從而降低了塑封體與金屬引線框因?yàn)镃TE (膨脹系數(shù)或是收縮率)的差距而產(chǎn)生分層的可靠性的不良。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖廣圖17為本發(fā)明一種二次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片正裝平腳結(jié)構(gòu)工藝方法的各工序不意圖。
[0011]圖18為本發(fā)明一種二次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片正裝平腳結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0012]圖19為傳統(tǒng)四面扁平無(wú)引腳封裝(QFN)引線框結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0013]圖20為預(yù)包封四面扁平無(wú)引腳封裝(PQFN)引線框結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0014]其中:
金屬基板框I 基島2
引腳3 金屬層4
導(dǎo)電或不導(dǎo)電粘結(jié)物質(zhì)5 芯片6 金屬線7 塑封料8 抗氧化層9。
【具體實(shí)施方式】
[0015]參見圖18，本發(fā)明一種二次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片正裝平腳結(jié)構(gòu)，它包括金屬基板框1，所述金屬基板框I內(nèi)部設(shè)置有基島2和引腳3，所述引腳3呈臺(tái)階狀，所述基島2和引腳3的正面與金屬基板框I正面齊平，所述引腳3的背面與金屬基板框I的背面齊平，所述基島2背面與引腳3的臺(tái)階面齊平，所述引腳3的臺(tái)階面上設(shè)置有金屬層4，所述基島2背面通過(guò)導(dǎo)電或不導(dǎo)電粘結(jié)物質(zhì)5正裝有芯片6，所述芯片6表面與金屬層4表面之間通過(guò)金屬線7相連接，所述金屬基板框I內(nèi)部區(qū)域填充有塑封料8，所述塑封料8正面與引腳3臺(tái)階面齊平，所述塑封料8背面與金屬基板框I背面齊平，所述基島2正面、引腳3的正面和背面以及金屬基板框I的正面和背面設(shè)置有抗氧化層9。
[0016]所述芯片6與基島2背面之間設(shè)置有金屬層4。
[0017]其工藝方法如下:
步驟一、取金屬基板
參見圖1，取一片厚度合適的金屬基板，金屬基板的材質(zhì)可以是銅材、鐵材、鍍鋅材、不銹鋼材、鋁材或可以達(dá)到導(dǎo)電功能的金屬物質(zhì)或非金屬物質(zhì)，厚度的選擇可依據(jù)產(chǎn)品特性進(jìn)行選擇；
步驟二、貼光阻膜作業(yè)
參見圖2，在金屬基板正面及背面分別貼上可進(jìn)行曝光顯影的光阻膜，光阻膜可以是干式光阻膜也可以是濕式光阻膜；
步驟三、金屬基板背面去除部分光阻膜
參見圖3，利用曝光顯影設(shè)備將步驟二完成貼光阻膜作業(yè)的金屬基板背面進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬基板背面后續(xù)需要進(jìn)行蝕刻的區(qū)域；
步驟四、蝕刻
參見圖4，在步驟三中金屬基板背面去除部分光阻膜的區(qū)域進(jìn)行化學(xué)蝕刻，化學(xué)蝕刻的技術(shù)可以采用氯化銅、氯化鐵或是可以進(jìn)行腐蝕金屬材料的化學(xué)藥劑；
步驟五、去除光阻膜
參見圖5，去除金屬基板表面的光阻膜，去除光阻膜的方法采用化學(xué)藥水軟化并采用高壓水沖洗即可；
步驟六、貼光阻膜作業(yè)
參見圖6，在步驟四完成蝕刻的金屬基板正面及背面貼上可進(jìn)行曝光顯影的光阻膜，光阻膜可以是干式光阻膜也可以是濕式光阻膜；
步驟七、金屬基板背面去除部分光阻膜
參見圖7，利用曝光顯影設(shè)備將步驟六完成貼光阻膜作業(yè)的金屬基板背面蝕刻區(qū)域進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬基板背面蝕刻區(qū)域后續(xù)需要進(jìn)行電鍍的區(qū)域；
步驟八、電鍍金屬線路層 參見圖8，在步驟七中金屬基板背面蝕刻區(qū)域去除部分光阻膜的區(qū)域內(nèi)電鍍上金屬線路層，金屬線路層電鍍完成后即在金屬基板背面形成相應(yīng)的基島和引腳，金屬線路層的材質(zhì)可以是銀、鎳金或鎳鈀金等，可以根據(jù)不同特性變換電鍍的厚度或是可導(dǎo)電的金屬材料，電鍍方式可以是電解電鍍也可以采用化學(xué)沉積的方式；
步驟九、去除光阻膜
參見圖9，去除金屬基板表面的光阻膜，去除光阻膜的方法采用化學(xué)藥水軟化并采用高壓水沖洗即可；
步驟十、裝片
參見圖10，在步驟八形成的基島背面通過(guò)導(dǎo)電或不導(dǎo)電粘結(jié)物質(zhì)植入芯片，植入芯片的方式可以根據(jù)產(chǎn)品特性靈活選擇，可以采用基島正面點(diǎn)膠裝片、芯片背面覆蓋膠層或DAF(Die Attach Film)膜的方式進(jìn)行裝片；
步驟十一、金屬線鍵合
參見圖11，在芯片正面與步驟八形成的引腳之間進(jìn)行鍵合金屬線作業(yè)；
步驟十二、環(huán)氧樹脂塑封
參見圖12，在完成裝片打線后的金屬基板背面蝕刻區(qū)域進(jìn)行環(huán)氧樹脂塑封保護(hù)，環(huán)氧樹脂材料可以依據(jù)產(chǎn)品特性選擇有填料或是沒有填料的種類；
步驟十三、貼光阻膜作業(yè)
參見圖13，在步驟十二完成環(huán)氧樹脂塑封后的金屬基板正面及背面貼上可進(jìn)行曝光顯影的光阻膜；
步驟十四、金屬基板正面去除部分光阻膜
參見圖14，利用曝光顯影設(shè)備將步驟十三完成貼光阻膜作業(yè)的金屬基板正面進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬基板正面后續(xù)需要進(jìn)行蝕刻的區(qū)域；
步驟十五、蝕刻
參見圖15，在步驟十四中金屬基板正面去除部分光阻膜的區(qū)域進(jìn)行化學(xué)蝕刻，化學(xué)蝕刻的技術(shù)可以采用氯化銅、氯化鐵或是可以進(jìn)行腐蝕金屬材料的化學(xué)藥劑；
步驟十六、去除光阻膜
參見圖16，去除金屬基板表面的光阻膜，去除光阻膜的方法采用化學(xué)藥水軟化并采用高壓水沖洗即可；
步驟十七、電鍍抗氧化金屬層或披覆抗氧化劑(OSP)
參見圖17，在步驟十六中去除光阻膜后金屬基板表面裸露在外的金屬表面進(jìn)行抗氧化金屬層電鍍，如金、鎳金、鎳鈀金、錫或是被覆抗氧化劑(0SP)。
【權(quán)利要求】
1.一種二次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片正裝平腳結(jié)構(gòu)，其特征在于:它包括金屬基板框(1)，所述金屬基板框(I)內(nèi)部設(shè)置有基島(2)和引腳(3)，所述引腳(3)呈臺(tái)階狀，所述基島(2)和引腳(3)的正面與金屬基板框(I)正面齊平，所述引腳(3)的背面與金屬基板框(O的背面齊平，所述基島(2)背面與引腳(3)的臺(tái)階面齊平，所述引腳(3)的臺(tái)階面上設(shè)置有金屬層(4)，所述基島(2)背面通過(guò)導(dǎo)電或不導(dǎo)電粘結(jié)物質(zhì)(5)正裝有芯片(6)，所述芯片(6)表面與金屬層(4)表面之間通過(guò)金屬線(7)相連接，所述金屬基板框(I)內(nèi)部區(qū)域填充有塑封料(8)，所述塑封料(8)正面與引腳(3)臺(tái)階面齊平，所述塑封料(8)背面與金屬基板框(I)背面齊平，所述基島(2)正面、引腳(3)的正面和背面以及金屬基板框(I)的正面和背面設(shè)置有抗氧化層(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片正裝平腳結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述芯片(6)與基島(2)背面之間設(shè)置有金屬層(4)。
3.一種二次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片正裝平腳結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于所述方法包括以下步驟: 步驟一、取金屬基板 步驟二、貼光阻膜作業(yè) 在金屬基板正面及背面分別貼上可進(jìn)行曝光顯影的光阻膜； 步驟三、金屬基板背面去除部分光阻膜 利用曝光顯影設(shè)備將步驟二完成貼光阻膜作業(yè)的金屬基板背面進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬基板背面后續(xù)需要進(jìn)行蝕刻的區(qū)域； 步驟四、蝕刻 在步驟三中金屬基板背面 去除部分光阻膜的區(qū)域進(jìn)行化學(xué)蝕刻； 步驟五、去除光阻膜 去除金屬基板表面的光阻膜； 步驟六、貼光阻膜作業(yè) 在步驟四完成蝕刻的金屬基板正面及背面貼上可進(jìn)行曝光顯影的光阻膜； 步驟七、金屬基板背面去除部分光阻膜 利用曝光顯影設(shè)備將步驟六完成貼光阻膜作業(yè)的金屬基板背面蝕刻區(qū)域進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬基板背面蝕刻區(qū)域后續(xù)需要進(jìn)行電鍍的區(qū)域； 步驟八、電鍍金屬線路層 在步驟七中金屬基板背面蝕刻區(qū)域去除部分光阻膜的區(qū)域內(nèi)電鍍上金屬線路層，金屬線路層電鍍完成后即在金屬基板背面形成相應(yīng)的基島和引腳； 步驟九、去除光阻膜 去除金屬基板表面的光阻膜； 步驟十、裝片 在步驟八形成的基島背面通過(guò)導(dǎo)電或不導(dǎo)電粘結(jié)物質(zhì)植入芯片； 步驟十一、金屬線鍵合 在芯片正面與步驟八形成的引腳之間進(jìn)行鍵合金屬線作業(yè)； 步驟十二、環(huán)氧樹脂塑封在完成裝片打線后的金屬基板背面蝕刻區(qū)域進(jìn)行環(huán)氧樹脂塑封保護(hù)； 步驟十三、貼光阻膜作業(yè) 在步驟十二完成環(huán)氧樹脂塑封后的金屬基板正面及背面貼上可進(jìn)行曝光顯影的光阻膜； 步驟十四、金屬基板正面去除部分光阻膜 利用曝光顯影設(shè)備將步驟十三完成貼光阻膜作業(yè)的金屬基板正面進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬基板正面后續(xù)需要進(jìn)行蝕刻的區(qū)域； 步驟十五、蝕刻 在步驟十四中金屬基板正面去除部分光阻膜的區(qū)域進(jìn)行化學(xué)蝕刻； 步驟十六、去除光阻膜 去除金屬基板表面的光阻膜； 步驟十七、電鍍抗氧化金屬層或披覆抗氧化劑(OSP) 在步驟十六中去除光阻膜后金屬基板表面裸露在外的金屬表面進(jìn)行抗氧化金屬層電鍍或是披覆抗氧化劑(OSP)``。
【文檔編號(hào)】H01L21/60GK103681579SQ201310642041
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】梁志忠, 梁新夫, 王亞琴 申請(qǐng)人:江蘇長(zhǎng)電科技股份有限公司