一种半导体封装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体封装方法，确切的说是一种桥接工艺的半导体封装方法。
【背景技术】
[0002]在半导体的封装过程中，焊接技术核心是将芯片的门极和圆区与金属框架通过焊线或是植球的工艺焊接，构成电路的连通。特别是在应用于大功率产品的封装件中，焊接工艺的可靠性及电热性能尤为重要。附图1和附图2示出了现有技术中两种传统的焊接形式，其中图1为现有技术中焊线焊接封装的示意图，附图2为现有技术中植球焊接封装的示意图，其中I是金属框架，3是芯片，4是焊线，7是植球。传统的焊线焊接和植球焊接技术对工艺的实现有较高要求，其中，在大功率、高能耗的产品生产过程中，焊线焊接后产生的塌丝、断丝、短路现象较多，直接影响产品的可靠性。在植球焊接中，由于植球的形态较难控制，植球的大小、高度等因素都会直接影响产品的成品率，其中，植球形状过大会造成电路短路，形状过小会造成电路接触不良。
[0003]为了不断适应市场对于大功率产品的需求，封装件的可靠性、功率等性能要求也需逐渐提高，封装件的金属片桥接封装技术更显得尤为重要。金属片材质通常为铜或铝，表层布有电路，连接芯片和金属框架的引脚，构成电路的连通，采用金属片代替焊线或植球焊接的技术为桥接焊接技术。金属片桥接封装技术相较焊线焊接以及植球焊接更能满足产品的大功率、高能耗要求。此外，使用金属片桥接技术更可以有效得降低产品的厚度，缩小产品体积，适用于电子产品更小、更薄的发展趋势。
[0004]而现有的金属片桥接技术，也存在一定缺陷。例如，芯片的每一个焊门极和圆区如果只使用一个金属片桥接，就会造成芯片电源短路，芯片功能失效。若使用两个金属片桥接，就需要分别制作不同尺寸及大小的两个或多个金属片，一个金属片焊接芯片正面的门极和框架的第一引脚，另一个金属片焊接芯片正面的圆区和框架的其他引脚。并且以每颗产品为单位桥接，焊接工艺难度较大，产品生产周期较长。若使用焊线焊接和金属片桥接结合的焊接方法，由于金属片位置在焊线的上方，且金属片与金属框架的相对位置固定，而焊线是有一定弧度的细线，焊线的高度必须与金属片保持一定的距离，而焊线的线型及弧高较难控制，若与金属片触碰，就会造成电路短路，芯片功能失效。如图3所示，图3为传统焊线焊接工艺示意图，在传统的焊线焊接工艺中，芯片上的a焊点为第一焊点，金属框架上的b焊点为第二焊点。传统的焊接工艺顺序为先焊接a焊点，然后拉出线段①后打弯，拉出线段②后打弯，再拉出线段③后打弯，焊接b点。焊线在不断拉线与打弯的过程中，形成有一个最高点的流线型的线弧形状。为了使线弧具有一定的弧度，传统焊线焊接工艺形成的弧线往往弧高很高，在金属片桥接的工序中，焊线会和金属片接触造成短路。而金属片在焊接时必须保持一定的形状及角度，如图4所示，图4为传统的金属片桥接工艺剖面图，2是助焊剂，6是金属片。由于金属片的形状为特制，也就需要制作特殊的模具制作金属片，也需要控制金属片的形状以及高度，增加了产品的成本，给产品的量产带来困难。
[0005]综上所述，传统的金属片桥接技术不能在提高产品封装良率、降低生产成本的同时满足大功率、高能耗产品的性能要求。
【发明内容】
[0006]为克服现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种半导体封装方法，包括以下步骤:制作高引脚的金属框架；芯片背面与所述金属框架粘接；芯片正面与所述金属框架的第一引脚连接；金属片与芯片和金属框架的其他引脚桥接。
[0007]优选地，高引脚金属框架指引脚高度大于芯片高度的金属框架，金属框架材质为铜、招、银或合金等金属。
[0008]进一步，在所述芯片面与所述金属框架粘接的步骤中，粘接方式有在芯片金属框架上刷助焊剂再进行回流焊，和在金属框架上刷粘片胶再烘烤等方式进行粘接。
[0009]更进一步，在芯片正面与金属框架的第一引脚连接时，采用倒打线的工艺。传统打线工艺为焊线由芯片打线到金属框架的引脚，本发明的倒打线工艺中，焊线从金属框架的引脚打线到芯片。
[0010]优选地，在金属片与芯片正面的圆区和金属框架其他引脚桥接之前还包括以下步骤:制作平板状的金属片，在金属片的下方(即与芯片连接的一面)涂覆强介电材质，根据金属片需要涂强介电材质的位置，做带有图形的模具，模具上的开口即为需要涂强介电材质的区域。将模具盖在金属片上方，然后刷一层强介电材料，即在金属片表面形成介电层，金属片的材质为铜、铝等金属。
[0011]更进一步，在金属片与芯片正面的圆区和金属框架的其他引脚焊接的步骤中，在芯片的上面和金属框架的其他引脚上面刷一层助焊剂，然后把金属片盖在芯片上面和金属框架的其他引脚上面，然后进行回流焊，金属片、芯片和金属框架即构成桥接结构。
[0012]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明能带来以下有益效果:使用高引脚的金属框架，与平板状的金属片配合，实现芯片尺寸不同的情况下使用同样尺寸的金属片，节省了生产成本，简化了生产流程。芯片与引脚通过倒打线的方式焊接，与传统打线方式相比，可以有效降低焊线的弧高，同时金属片下面涂高介电材料，解决了焊线焊接与金属片桥接相结合产品高度较大的工艺难题，避免了产品焊接后焊线与金属片触碰发生的短路，提高产品的良率，保证产品的可靠性，也进一步降低金属片桥接的工艺难度、降低了金属片的生产成本以及产品生产周期。使用焊线焊接和金属片桥接结合的焊接方法，芯片与金属框架之间的连接更为紧密，避免了以往焊线焊接或植球焊接造成的开路以及短路情况，由于金属片桥接后产品的导热、导电、以及可靠性大幅提高，本发明相比传统的打线以及植球焊接工艺，在提高产品封装良率、降低生产成本的同时满足了大功率、高能耗产品的性能要求。
【附图说明】
[0013]图1为现有技术中焊线焊接封装的示意图
[0014]图2为现有技术中植球焊接封装的示意图
[0015]图3为传统焊线焊接工艺示意图
[0016]图4为传统的金属片桥接工艺剖面图
[0017]图5为高引脚的金属框架
[0018]图6为芯片与金属框架粘接后剖面示意图
[0019]图7为门极与引脚连接后剖面示意图
[0020]图8为图4中单独引脚焊线焊接部分放大图
[0021]图9倒打线焊接工艺单独引脚焊接顺序图
[0022]图10为粘接金属片后的产品剖面图
[0023]图11为芯片与金属框架粘接后示意图
[0024]图12为产品成品剖面图
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]在本发明的第一实施方式中，提供了一种半导体封装方法。该方法包括以下步骤:
[0027]步骤1:制作高引脚的金属框架。
[0028]步骤2:将芯片背面与金属框架粘接；
[0029]步骤3:将芯片与金属框架焊接；
[0030]步骤4:将金属片与芯片圆区和金属框架引脚桥接。
[0031]在上述步骤I中，制作高引脚的金属框架1，如图5所示，该金属框架I的引脚高度明显高于传统引脚的高度，本实施例中引脚高度大于芯片的厚度，金属框架I材质为铜、铝、银或合金等金属。本发明的高引脚金属框架I设计并不限于本实施例。
[0032]在上述步骤2中，将芯片3的背面与金属框架I粘接。如附图6所示，图6为芯片3背面与金属框架I粘接后剖面示意图，I为高引脚设计的金属框架，2是助焊剂，3是芯片。在金属框架I上粘接芯片3，金属框架I与芯片3的背面通过助焊剂2粘接。具体地，先在金属框架I表面刷一层助焊剂2，然后将芯片3置于金属框架I上，经过回流焊，芯片3背面即与金属框架I粘接。
[0033]在上述步骤3中，将芯片3正面的门极与金属框架I的引脚焊接。芯片表面的压区