基于铜桥构造的封装结构及构造方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于铜桥构造的封装结构及构造方法，其中包括基础框架、至少一个基岛和芯片，所述的基岛设置于所述的基础框架的背面且与基础框架相键合，且所述的基岛的正面向上，所述的芯片设置于所述的基础框架的正面，且所述的芯片贴设于所述的基岛的正面，其特征在于，所述的基岛为铜桥构造基岛或所述的基岛的背面贴设有铜条散热片；所述铜桥构造基岛是铜桥。采用该种基于铜桥构造的封装结构及构造方法，将Clip Bond技术与封装结构的基岛进行结合，将基岛改成铜桥形式的基岛，或在基岛的背面设置铜条散热片，用铜桥构造基岛的方式灵活多样，节约模具开发费用，用铜条构造的散热片能提高散热性能，具有更广泛的应用范围。
【专利说明】
基于铜桥构造的封装结构及构造方法
技术领域
[0001]本发明涉及芯片封装技术领域，尤其涉及封装中基岛构造技术领域，具体是指一种基于铜桥构造的封装结构及构造方法。
【背景技术】
[0002]现有技术的封装技术多是封装中用冲压的框架进行大生产，但封装框架的资源有限，寻找大的基岛困难;一般的封装厂家对某种封装型式只有固定的几种框架。框架改动就必须改冲压模具，投入费用高昂。
[0003]另一方面，有时遇到客户需要在封装产品中提高散热能力10%?25%。如果采用传统的全包封，散热能力不够;如果采用散热片外露的封装，散热能力是达到了，但封装价格高了，客户不愿承受。
[0004]在封装实践中，常常遇到由于前道工艺问题把芯片面积设计得过大，超出了基岛原有的承载芯片面积范围；又如，由于设计上没有把握，就多搞几个设计方案做验证试验，并去参加MPW/MLM(Multi_pro ject wafers/Mult1-layer mask，多项目晶圆/多层综合光罩)的流片，通常MPW/MLM的流片只产生40?50只芯片，这些芯片全部需要封装;而且前道在MPW/MLM加框时把多种芯片放入同一套版，会加入白边扩大芯片面积，也可能超出基岛原有的芯片面积范围。
[0005]现有的解决方案是用做少量大面积基岛的腐蚀框架;或者直接新开大面积基岛的冲压模具，等产品上量以后，封装厂和其客户逐步分摊新开框架模具的费用。
[0006]目前有一种ClipBond(条带键合)技术已经实现大量生产了。Clip Bond主要是用作芯片PAD(压焊块)键合，或者用作框架上Finger之间的联接、Finger与基岛的联接。
[0007]现有技术的缺点如下:
[0008]如果做少量大面积基岛的腐蚀框架，这种腐蚀框架只用一次，但同样需要设计、对版和加工等步骤，比较浪费时间；直接新开冲压模具，通常前期模具费用是由IC研发公司出，如果产品验证失败无法上量，此项费用只能打入开发成本，由研发公司自行承担。如果不进行MPW芯片封装和设计验证试验，根本无法知道设计设想是否可行，也就无法提高成功率，甚至无法做量产的光刻版。
[0009]另外，对散热要求高的产品，在设计验证阶段客户认为此散热程度可行了；但在封装型式已经确定、量产光刻版已经下线之后，客户希望提高散热能力，现有的封装技术对此缺乏应对的措施。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种用铜桥构造基岛的方式灵活多样、节约模具开发费用、用铜条构造的散热片能提高散热性能的基于铜桥构造的封装结构及构造方法。
[0011 ]为了实现上述目的，本发明的基于铜桥构造的封装结构及构造方法如下:
[0012]该基于铜桥构造的封装结构，其主要特点是，所述的封装结构包括基础框架、至少一个基岛和芯片，所述的基岛设置于所述的基础框架的背面且与基础框架相键合，且所述的基岛的正面向上，所述的芯片设置于所述的基础框架的正面，且所述的芯片贴设于所述的基岛的正面，其特征在于，所述的基岛为铜桥构造基岛或所述的基岛的背面贴设有铜条散热片;所述铜桥构造基岛是铜桥。
[0013]较佳地，所述的基础框架为腐蚀框架或冲压框架。
[0014]较佳地，所述的封装结构通过塑封膜塑封形成塑封体。
[0015]较佳地，所述的芯片与基岛的数量相同，且所述的芯片与基岛的位置一一对应。
[0016]较佳地，在基础框架和基岛的整体的下方贴有一层薄膜，所述的薄膜为能承受键合温度的绝缘薄膜。
[0017]较佳地，所述的基础框架的外引脚数等于封装结构所需的外引脚数，所述的基础框架上设置有与所述的基岛键合的内引脚。
[0018]较佳地，所述的基础框架为切除原基岛的基础框架，所述的基岛通过原基岛的连筋固定于所述的基础框架的背面。
[0019]较佳地，所述的基础框架的外引脚数为封装结构所需的外引脚数的两倍，所述的铜桥键合于所述的基础框架的横向/纵向外引脚，所述的基础框架的纵向/横向引脚作为封装结构的外引脚。
[0020]本发明还涉及一种用于所述的基于铜桥构造的封装结构的构造方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤:
[0021](I)选择一个基础框架；
[0022](2)在所述的基础框架的背面设置至少一个基岛，且所述的基岛与基础框架键合，且所述的基岛的正面向上，所述的基岛为铜桥或所述的基岛的背面贴设有铜条散热片；
[0023](3)将所述的芯片设置于所述的基础框架的正面，且所述的芯片贴设于所述的基岛的正面；
[0024](4)对芯片进行封装。
[0025 ]较佳地，所述的封装结构为小型薄型封装、小外形晶体管、双列直插式封装或四面扁平封装。
[0026]较佳地，所述的步骤(I)具体为:
[0027]选择一具有基岛的基础框架，用冲压方式或激光切割方式对原基岛进行切除；
[0028]所述的步骤(2)具体为:
[0029]利用原基岛的连筋将至少一基岛固定至基础框架的背面，且所述的基岛与基础框架键合，所述的基岛的正面向上。
[0030]更佳地，所述的基础框架的外引脚数等于封装结构所需的外引脚数，所述的步骤
(I)和(2)之间，还包括以下步骤:
[0031](1-1)在基础框架上最大面积地设置内引脚；
[0032]所述的基岛与基础框架键合，具体为:
[0033]采用条带键合技术将至少一个基岛与所述的内引脚键合，所述的基岛为铜桥。
[0034]更佳地，所述的基础框架的外引脚数为封装结构所需的外引脚数的两倍，所述的基岛与基础框架键合，具体为:
[0035]利用所述的基础框架的横向/纵向外引脚，采用条带键合技术将至少一个基岛与基础框架相键合，所述的基础框架的纵向/横向引脚作为封装结构的外引脚，所述的基岛为铜桥。
[0036]更进一步地，所述的步骤(2)和(3)之间，还包括以下步骤:
[0037](2-A-1)使用平面冲头将键合在基础框架的背面的铜桥朝背离基础框架背面的方向压平，在所述的铜桥的正面形成一凹陷。
[0038]再进一步地，所述的步骤(2-A-1)和(3)之间，还包括以下步骤:
[0039](2-A-2)在基础框架和基岛的整体的下方贴一层薄膜，所述的薄膜为能承受键合温度的绝缘薄膜。
[0040]较佳地，各个所述的基岛的背面贴设有铜条散热片，所述的步骤(2)，包括以下步骤:
[0041](2-B-1)在所述的基础框架的背面设置基岛，且所述的基岛的正面向上；
[0042](2-B-2)采用条带键合技术在各个所述的基岛的背面贴上至少一根铜条散热片。
[0043]更佳地，所述的步骤(2-B-2)和步骤(3)之间，还包括以下步骤:
[0044](2-B-3)采用压平技术将各个基岛背面的铜条散热片在基岛的背面压平。
[0045]较佳地，所述的芯片与基岛的数量相同，且所述的芯片与基岛的位置一一对应，所述的芯片贴设于所述的基岛的正面，具体为:
[0046]各个所述的芯片贴设于与该芯片对应的基岛的正面。
[0047]较佳地，所述的步骤(4)之后，还包括以下步骤:
[0048](5)对由基础框架、基岛和芯片组成的结构进行塑封，形成塑封体。
[0049]采用了该发明中的基于铜桥构造的封装结构及构造方法，通过使用铜桥构造基岛，具有如下有益效果:
[0050](I)开发阶段封装的MPW/MLM芯片，一般只有40?50只，为此开发大基岛的冲压模具显然不合算;对于需要2个以上基岛的框架，如果新开冲压模具同样经济上不合算；用铜桥构造基岛的方式灵活多样，相对来说大大节约了模具开发费用；
[0051](2)如果用腐蚀框架，同样需要一个制造周期，一般为2?3周的时间；对一个封装厂而言，如果一个月遇到10?20宗大基岛的封装本发明就用得上;为应对大基岛的封装，封装厂可以一次性预制适合做Clip Bond的基础框架，以便节约时间和费用；
[0052](3)由于构建这种特殊框架的主动权在封装厂手中，客户上量从几百只、几千只、几万只的过程中都能用此方法，需要用多少加工多少框架；
[0053]通过使用铜条制作的散热片贴设于基岛的背面，具有如下有益效果:
[0054]用铜条构造的散热片能提高散热性能，结构简单;与传统的封装工艺兼容；只要添置Clip Bond的设备、铜条材料、少量夹具就可以实现，工艺实现也简单。
【附图说明】
[0055]图1为本发明的一实施例中基础框架的结构示意图。
[0056]图2为本发明的一实施例中将三个固体铜桥联合起来作为基岛使用的示意图。
[0057]图3为本发明的一实施例中将三个固体铜桥联合起来作为基岛使用并贴上大面积芯片的不意图。
[0058]图4为本发明的一实施例中架设A铜桥和B铜桥的示意图。
[0059]图5为本发明的一实施例中三个固体铜桥分别作为三个单独基岛并分别放置三个芯片的不意图。
[0060]附图标记:
[0061 ] I?8 S0P8的基础框架的八个Pin脚
[0062]I’?16’ S0P16的基础框架的十六个Pin脚
【具体实施方式】
[0063]为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
[0064]本发明公开了一种在S0P(SmallOut-Line Package，小型薄型封装)、S0T(SmallOutline Transistor，小外形晶体管)、DIP(Dual in-line package，双列直插式封装)和QFP(Quad flat package，四面扁平封装)封装上，用铜桥做大基岛以及多个基岛的方法。具体地，本发明提供了一种基于铜桥构造的封装结构，其主要特点是，所述的封装结构包括基础框架、基岛和芯片，所述的基岛设置于所述的基础框架的背面，且所述的基岛的正面向上，所述的芯片设置于所述的基础框架的正面，且所述的芯片贴设于所述的基岛的正面，其特征在于，所述的基岛为铜桥基岛或所述的基岛的背面贴设有铜条散热片。
[0065]因此，本发明的核心在于将ClipBond与封装结构的基岛进行结合，将基岛改成铜桥形式的基岛，或在基岛的背面设置铜条散热片。
[0066]将基岛改成铜桥形式的基岛时，封装结构的构造方法主要原理如下:
[0067](I)先制作一个没有基岛的基础框架，空出一个大基岛的位置；
[0068](2)用基础框架的连筋或者Finger(内引脚)，在其框架的背面作多根铜条的键合；
[0069](3)将键合上的铜桥压平，在制作好的基础框架背面贴一层膜起保护作用；
[0070](4)将多根铜桥作为基岛使用，在其上进行贴片、键合正常的芯片，完成封装流程；[0071 ]在基岛的背面设置铜条散热片时，封装结构的构造方法主要原理如下:
[0072](I)用Clip Bond技术把铜条键合在基岛的背面；
[0073](2)可以键合一层铜条、也可以键合多层铜条；
[0074](3)将铜条冲压平整，在基岛正面进行正常的贴片、键合操作；
[0075](4)在整个封装体塑封后，Clip Bond的铜条可以全包封在封装体内，也可以铜条外露，通过焊料与客户的PCB上铜导线层联接，进一步提高散热能力；
[0076]在一个具体实施例中，将基岛改成铜桥形式的基岛时，封装结构的构造方法包括如下步骤:
[0077](I)原有的基岛不够大情况下，先将原基岛用冲压方式或激光切割方式进行切除，制作一个缺少基岛的基础框架;此处也可以用新开腐蚀框架或者新开冲压框架，完成同样的事项；
[0078](2)基础框架可以通过做一个专用的腐蚀框架产生，按照可该封装可能的最大面积设置周围的Finger，并设置做铜桥的专用Finger;如图1，中间六个为专门连接铜桥的Finger；
[0079](3)基础框架可以用冲压的框架产生，制作要求同(2)—致，一种封装型式制作一种即可；
[0080](4)基础框架也可以用Pin脚(外引脚)数更高的框架做，例如S0P8封装的用S0P16封装型式替代，利用其横向的Finger上键合铜桥(不做信号引脚，即封装结构的外引脚)，纵向的Finger做常规的信号引脚；
[0081](5)在基础框架的背面做适当的处理，以便适合于做铜桥；
[0082](6)利用上述基础框架的Finger，并且利用原有基岛的连筋，将多根铜桥键合在框架的背面；
[0083](7)用一个平面的冲头将所键合的铜桥向下压平，形成一个略带凹陷的新的基岛(或叫芯片座)，如图2;
[0084](8)在整个框架下面贴一层薄膜，作为上下两层框架之间的隔离，防止上下两层框架之间有物质掉落而污染芯片;该薄膜为能够承受键合温度的绝缘薄膜；
[0085](9)在框架的正面进行芯片的贴片，然后进行正常的封装键合、塑封;如图3;
[0086](10)由于基础框架上没有基岛，用“Finger+铜桥”的方式重新构建基岛就可以有灵活多样的方式；例如图4中，在S0P16的基础框架上用铜桥可以做出两个基岛，PIN5’和PINl2 ’之间架起A铜桥放置A芯片，PIN4，和PIN13 ’、PIN14 ’之间架起B铜桥放置B芯片;两个基岛可以分别放上高压和低压两个芯片，对低压控制高压的芯片而言，比两个芯片放置同一基岛更有优势；
[0087](11)每一根铜桥也可以作为一个基岛放置一个小芯片，例如在图5中可以在S0P8框架中放置3个小二极管芯片实现封装的集成;这种同样是应用在隔离性高的场合，或者高低压不同的场合。
[0088]在一个具体实施例中，在基岛的背面设置铜条散热片时，封装结构的构造方法包括如下步骤:
[0089](I)用Clip Bond技术把铜条构造成散热片；
[0090](2)用Clip Bond把铜条贴在基岛背面，正面贴芯片；此处可以用带散热片的封装完成同样的事项，但封装价格高了；
[0091](3)可以Clip Bond—层铜条，也可以用多层铜条进行叠层，视基岛下方的空间而定；
[0092](4)用压平技术把Clip Bond的铜条压平，再进行正常的封装工艺(贴片、键合、塑封)；
[0093](5)铜条可以被封装料全部包封，此条件下对铜条要求不高，可用现成的铜条加工；
[0094](6)也可以未被封装料包封，即把铜条露于塑封体之外；
[0095](7)客户在使用时，外露的铜条通过焊料与PCB相连接加快散热。
[0096]采用了该发明中的基于铜桥构造的封装结构及构造方法，通过使用铜桥构造基岛，具有如下有益效果:
[0097](I)开发阶段封装的MPW/MLM芯片，一般只有40?50只，为此开发大基岛的冲压模具显然不合算;对于需要2个以上基岛的框架，如果新开冲压模具同样经济上不合算；用铜桥构造基岛的方式灵活多样，相对来说大大节约了模具开发费用；
[0098](2)如果用腐蚀框架，同样需要一个制造周期，一般为2?3周的时间；对一个封装厂而言，如果一个月遇到10?20宗大基岛的封装本发明就用得上;为应对大基岛的封装，封装厂可以一次性预制适合做Clip Bond的基础框架，以便节约时间和费用；
[0099](3)由于构建这种特殊框架的主动权在封装厂手中，客户上量从几百只、几千只、几万只的过程中都能用此方法，需要用多少加工多少框架；
[0100]通过使用铜条制作的散热片贴设于基岛的背面，具有如下有益效果:
[0101 ]用铜条构造的散热片能提高散热性能，结构简单;与传统的封装工艺兼容；只要添置Clip Bond的设备、铜条材料、少量夹具就可以实现，工艺实现也简单。
[0102]在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
【主权项】
1.一种基于铜桥构造的封装结构，所述的封装结构包括基础框架、至少一个基岛和芯片，所述的基岛设置于所述的基础框架的背面且与基础框架相键合，且所述的基岛的正面向上，所述的芯片设置于所述的基础框架的正面，且所述的芯片贴设于所述的基岛的正面，其特征在于，所述的基岛为铜桥或所述的基岛的背面贴设有铜条散热片。2.根据权利要求1所述的基于铜桥构造的封装结构，其特征在于，所述的基础框架为腐蚀框架或冲压框架。3.根据权利要求1所述的基于铜桥构造的封装结构，其特征在于，所述的封装结构通过塑封膜塑封形成塑封体。4.根据权利要求1所述的基于铜桥构造的封装结构，其特征在于，所述的芯片与基岛的数量相同，且所述的芯片与基岛的位置一一对应。5.根据权利要求1所述的基于铜桥构造的封装结构，其特征在于，在基础框架和基岛的整体的下方贴有一层薄膜，所述的薄膜为能承受键合温度的绝缘薄膜。6.根据权利要求1所述的基于铜桥构造的封装结构，其特征在于，所述的基础框架的外引脚数等于封装结构所需的外引脚数，所述的基础框架上设置有与所述的基岛键合的内引脚。7.根据权利要求1所述的基于铜桥构造的封装结构，其特征在于，所述的基础框架为切除原基岛的基础框架，所述的基岛通过原基岛的连筋固定于所述的基础框架的背面。8.根据权利要求1所述的基于铜桥构造的封装结构，其特征在于，所述的基础框架的外引脚数为封装结构所需的外引脚数的两倍，所述的铜桥键合于所述的基础框架的横向/纵向外引脚，所述的基础框架的纵向/横向引脚作为封装结构的外引脚。9.一种根据权利要求1至8中任一项所述的基于铜桥构造的封装结构的构造方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤: (1)选择一个基础框架； (2)在所述的基础框架的背面设置至少一个基岛，且所述的基岛与基础框架键合，且所述的基岛的正面向上，所述的基岛为铜桥或所述的基岛的背面贴设有铜条散热片； (3)将所述的芯片设置于所述的基础框架的正面，且所述的芯片贴设于所述的基岛的正面； (4)对芯片进行封装。10.根据权利要求9所述的基于铜桥构造的封装结构的构造方法，其特征在于，所述的封装结构为小型薄型封装、小外形晶体管、双列直插式封装或四面扁平封装。
【文档编号】H01L21/48GK105914198SQ201610452658
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】石心, 石一心
【申请人】无锡华润矽科微电子有限公司