专利名称：双面图形芯片直接置放单颗封装结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种双面图形芯片直接置放单颗封装结构。属于半导体封装技术 领域。
背景技术：
传统的芯片封装结构的制作方式是采用金属基板的正面进行化学蚀刻及表面电 镀层后，即完成引线框的制作(如图4所示)。而引线框的背面则在封装过程中再进行蚀 亥IJ。该法存在以下不足因为塑封前只在金属基板正面进行了半蚀刻工作，而在塑封过程中塑封料只有包 裹住引脚半只脚的高度，所以塑封体与引脚的束缚能力就变小了，如果塑封体贴片到PCB 板上不是很好时，再进行返工重贴，就容易产生掉脚的问题(如图5所示)。尤其塑封料的种 类是采用有填料时候，因为材料在生产过程的环境与后续表面贴装的应力变化关系，会造 成金属与塑封料产生垂直型的裂缝，其特性是填料比例越高则越硬越脆越容易产生裂缝。另外，由于芯片与引脚之间的距离较远，金属线的长度较长，如图6 7所示，金属 线成本较高(尤其是昂贵的纯金质的金属线)；同样由于金属线的长度较长，使得芯片的信 号输出速度较慢(尤其是存储类的产品以及需要大量数据的计算，更为突出)；也同样由于 金属线的长度较长，所以在金属线所存在的寄生电阻/寄生电容与寄生电杆对信号的干扰 也较高；再由于芯片与引脚之间的距离较远，使得封装的体积与面积较大，材料成本较高， 废弃物较多。为此，本申请人在先申请了一件名称为《芯片直接置放封装结构》的实用新型专 禾IJ，其申请号为=201020182528. 2。其主要技术特征是采用金属基板的背面先进行半蚀 亥IJ，在金属基板的背面形成凹陷的半蚀刻区域，同时相对形成基岛和引脚的背面，再在所述 半蚀刻区域，填涂上无填料的软性填缝剂，并同时进行烘烤，使无填料的软性填缝剂固化成 无填料的塑封料(环氧树脂)，以包裹住引脚的背面。然后再在金属基板的正面进行半蚀 亥IJ，同时相对形成基岛和引脚的正面。其有益效果主要有1)由于在所述金属基板的背面引脚与引脚间的区域嵌置有无填料的软性填缝剂， 该无填料的软性填缝剂与在塑封过程中的金属基板正面的常规有填料塑封料(环氧树脂) 一起包裹住整个引脚的高度，所以塑封体与引脚的束缚能力就变大了，不会再有产生掉脚 的问题，如图8 9。2)由于采用了引线框正面与背面分开蚀刻作业的方法，所以在蚀刻作业中可形成 背面引脚的尺寸稍小而正面引脚尺寸稍大的结构，而同个引脚的上下大小不同尺寸在被无 填料的塑封料(环氧树脂)所包裹的更紧更不容易产生滑动而掉脚。3)由于应用了引线框背面与正面分开蚀刻的技术，所以能够将引线框正面的引脚 尽可能的延伸到封装体的中心，促使芯片与引脚距离大幅的缩短，如图8 9，如此金属线 所使用的成本也可以大幅的降低(尤其是昂贵的纯金质的金属线)。4)也因为金属线的缩短使得芯片的信号输出速度也大幅的增速(尤其存储类的产品以及需要大量数据的计算，更为突出)，由于金属线的长度变短了，所以金属线所存在 的寄生电阻/寄生电容与寄生电杆对信号的干扰也大幅度的降低。 5)因运用了引脚的延伸技术，所以可以容易的制作出高脚数与高密度的脚之间的 距离，使得封装的体积与面积可以大幅度的缩小。6)因为将封装后的体积大幅度的缩小，更直接的体现出材料成本大幅度的下降与 因为材料用量的减少也大幅度的减少废弃物环保的困扰。但是，还是存在有以下的不足由于封装前先进行引线框背面无填料塑封料的包 裹引脚作业，再进行引线框正面的高温装片和打线作业时，因引线框和无填料塑封料两种 材料的物理性能不同，两种材料的膨胀系数也不同，在高温下受热形变不同，导致后续装片 时引线框产生扭曲。因此该种封装结构在装片时不能够耐超高温(200°C以上)。而以往是 通过把封装体体积做得很大来达到耐高温的要求，但现在要求封装体的体积越来越小而功 率是越来越大的情况下就耐不了超高温了。
发明内容本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种装片时可承受超高温且不会因不 同物质的不同物理性质而产生引线框扭曲，也不会再有产生掉脚的问题和能使金属线的长 度缩短的双面图形芯片直接置放单颗封装结构。本实用新型的目的是这样实现的一种双面图形芯片直接置放单颗封装结构，包 括引脚、无填料的塑封料(环氧树脂)、不导电粘结物质、芯片、金属线和有填料塑封料(环 氧树脂)，所述引脚正面尽可能的延伸到后续贴装芯片的区域下方，在所述引脚的正面设置 有第一金属层，在所述引脚的背面设置有第二金属层，在所述后续贴装芯片的区域下方的 引脚正面通过不导电粘结物质设置有芯片，芯片正面与引脚正面第一金属层之间用金属线 连接，在所述引脚的上部以及芯片和金属线外包封有填料塑封料(环氧树脂)。在所述引脚 外围的区域以及引脚与引脚之间的区域嵌置有无填料的塑封料(环氧树脂)，所述无填料 的塑封料(环氧树脂)将引脚下部外围以及引脚下部与引脚下部连接成一体，且使所述引 脚背面尺寸小于引脚正面尺寸，形成上大下小的引脚结构，所述有填料塑封料(环氧树脂) 将引脚正面局部单元进行包覆，在所述引脚背面设置有柱子，柱子根部埋入所述无填料的 塑封料(环氧树脂)内。本实用新型的有益效果是1、引线框耐超高温(200°C以上)由于采用了双面图形蚀刻引线框技术，一次完成引线框的正、背两面双面蚀刻，同 时封装时先进行引线框正面的高温装片打线再进行引线框背面的引脚包裹作业，使装片打 线时只有引线框一种材料，在使用超高温的制程过程中因没有多种材料膨胀系数不同所带 来的冲击，确保了引线框的耐超高温(一般是200°C以下)性能。2、能确保弓I线框装片强度因为不先做预包封，引线框装片时承受的压力大，装片时会使引线框产生振动，弓丨 线框会出现下陷现象。本实用新型通过在引线框背面留有柱子的设计，以增加装片时引线 框的强度。3、确保不会再有产生掉脚的问题[0021]由于采用了双面蚀刻的工艺技术，所以可以轻松的规划设计与制造出上大下小的 引脚结构，可以使上下层塑封料紧密的将上大下小的引脚结构一起包裹住，所以塑封体与 引脚的束缚能力就变大了，不会再有产生掉脚的问题。4、确保金属线的长度缩短 1)由于应用了引线框背面与正面同时且分开蚀刻的技术，所以能够将引线框正面 的引脚尽可能的延伸到封装体的中心，促使芯片与引脚距离大幅的缩短，如此金属线的长 度也缩短了，金属线的成本也可以大幅的降低(尤其是昂贵的纯金质的金属线)；2)也因为金属线的长度缩短使得芯片的信号输出速度也大幅的增速(尤其存储 类的产品以及需要大量数据的计算，更为突出)，由于金属线的长度变短了，所以金属线所 存在的寄生电阻/寄生电容与寄生电杆对信号的干扰也大幅度的降低。5、使封装的体积与面积可以大幅度的缩小因运用了引脚的延伸技术，所以可以容易的制作出高脚数与高密度的脚与脚之间 的距离，使得封装的体积与面积可以大幅度的缩小。6、材料成本和材料用量减少因为将封装后的体积大幅度的缩小，更直接的体现出材料成本大幅度的下降与因 为材料用量的减少也大幅度的减少废弃物环保的困扰。7、采用局部單元的单颗封装的优点有1)在不同的应用中可以将塑封体边缘的引脚伸出塑封体。2)塑封体边缘的引脚伸出塑封体外可以清楚的检查出焊接在PCB板上的情况。3)模块型的面积较大会容易因为多种不同的材料结构所产生收缩率不同的应立 变形，而局部单元的单颗封装就可以完全分散多种不同的材料结构所产生收缩率不同的应 立变形。4)单颗封装在进行塑封体切割分离时，因为要切割的厚度只有引脚的厚度，所以 切割的速度可以比模块型的封装结构要来得快很多，且切割用的刀片因为切割的厚度便薄 了所以切割刀片的寿命相对的也就变的更长了。
图1 (A) 图1 (R)为本实用新型双面图形芯片直接置放单颗封装结构各生产工序 示意图。图2为本实用新型双面图形芯片直接置放单颗封装结构示意图。图3为图2的俯视图。图4为以往采用金属基板的正面进行化学蚀刻及表面电镀层作业图。图5为以往形成的掉脚图。图6为以往的封装结构一示意图。图7为6的俯视图。图8为以往的封装结构二示意图。图9为8的俯视图。图中附图标记引脚2、无填料的塑封料(环氧树脂)3、第一金属层4、第二金属层5、不导电粘结物质6、芯片7、金属线8、有填料塑封料(环氧树脂)9、柱子10、金属基板11、光阻胶膜12、 光阻胶膜13、光阻胶膜14、光阻胶膜15、连筋16、光阻胶膜17、光阻胶膜18 。
具体实施方式
参见图2和图3，图2为本实用新型双面图形芯片直接置放单颗封装结构示意图。 图3为图2的俯视图。由图2和图3可以看出，本实用新型双面图形芯片直接置放单颗封 装结构，包括引脚2、无填料的塑封料(环氧树脂)3、不导电粘结物质6、芯片7、金属线8和 有填料塑封料(环氧树脂)9，所述引脚2正面尽可能的延伸到后续贴装芯片的区域下方，在 所述引脚2的正面设置有第一金属层4，在所述引脚2的背面设置有第二金属层5，在所述 后续贴装芯片的区域下方的引脚2正面通过不导电粘结物质6设置有芯片7，芯片7正面与 引脚2正面第一金属层4之间用金属线8连接，在所述引脚2的上部以及芯片7和金属线 8外包封有填料塑封料(环氧树脂)9，该有填料塑封料(环氧树脂)9将引脚2正面局部单 元进行包覆，在所述引脚2外围的区域以及引脚2与引脚2之间的区域嵌置有无填料的塑 封料3，所述无填料的塑封料(环氧树脂)3将引脚2下部外围以及引脚2下部与引脚2下 部连接成一体，且使所述引脚2背面尺寸小于引脚2正面尺寸，形成上大下小的引脚结构， 在所述引脚2背面设置有柱子10，柱子10根部埋入所述无填料的塑封料(环氧树脂)3内。其封装方法如下步骤一、取金属基板参见图1(A)，取一片厚度合适的金属基板11。金属基板的材质可以依据芯片的功 能与特性进行变换，例如铜、铝、铁、铜合金或镍铁合金等。步骤二、金属基板正面及背面被覆光阻胶膜参见图1 (B)，利用被覆设备在金属基板的正面及背面分别被覆可进行曝光显影的 光阻胶膜12和13，以保护后续的电镀金属层工艺作业。而此光阻胶膜可以是干式光阻薄胶 膜也可以是湿式光阻胶膜。步骤三、金属基板正面的光阻胶膜进行需要电镀金属层区域的曝光/显影以及开 窗参见图1 (C)，利用曝光显影设备将步骤二完成光阻胶膜被覆作业的金属基板正面 进行曝光显影去除部分光阻胶膜，以露出金属基板正面后续需要进行电镀金属层的区域。步骤四、金属基板正面已开窗的区域进行金属层电镀被覆参见图1(D)，对步骤三中金属基板正面已开窗的区域进行第一金属层4电镀被 覆，该第一金属层4置于所述引脚2的正面。步骤五、金属基板正面及背面进行光阻胶膜去膜参见图1 (E)，将金属基板正面余下的光阻胶膜以及金属基板背面的光阻胶膜全部 揭除。步骤六、金属基板正面及背面被覆光阻胶膜参见图1 (F)，利用被覆设备在金属基板的正面及背面分别被覆可进行曝光显影的 光阻胶膜14和15，以保护后续的蚀刻工艺作业。而此光阻胶膜可以是干式光阻薄胶膜也可 以是湿式光阻胶膜。步骤七、金属基板的光阻胶膜进行需要双面蚀刻区域的曝光/显影以及开窗[0060]参见图1 (G)，利用曝光显影设备将步骤六完成光阻胶膜被覆作业的金属基板正面 及背面进行曝光显影去除部分光阻胶膜，以露出局部金属基板以备后续需要进行的金属基 板双面蚀刻作业。 步骤八、金属基板进行双面蚀刻作业参见图1 (H)，完成步骤七的曝光/显影以及开窗作业后，即在金属基板的正面及 背面进行各图形的蚀刻作业，蚀刻出引脚2的正面和背面，同时将引脚正面尽可能的延伸 到后续贴装芯片的区域下方，且使所述引脚2的背面尺寸小于引脚2的正面尺寸，形成上大 下小的引脚2结构；以及在引脚2背面形成柱子10，并在引脚2与引脚2之间留有连筋16。步骤九、金属基板正面及背面进行光阻胶膜去膜参见图1(1)，将金属基板正面和背面余下的光阻胶膜全部揭除，制成引线框，步骤十、装片参见图1 (J)，在所述后续贴装芯片的区域下方的引脚2正面通过不导电粘结物质 6进行芯片7的贴装。步骤^^一、打金属线参见图I(K)，将已完成芯片贴装作业的半成品进行芯片正面与引脚正面第一金属 层之间打金属线8作业。步骤十二、包封有填料塑封料(环氧树脂)参见图1 (L)，将已打线完成的半成品正面进行局部单元包封有填料塑封料(环氧 树脂)9作业，使引脚2正面局部单元区域露出有填料塑封料(环氧树脂)9，并进行塑封料 包封后的固化作业，使引脚的上部以及芯片和金属线外均被有填料塑封料(环氧树脂)包 封。步骤十三、被覆光阻胶膜参见图1 (M)，利用被覆设备在将已完成包封有填料塑封料(环氧树脂)作业的半 成品的正面及背面分别被覆可进行曝光显影的光阻胶膜17和18，以保护后续的蚀刻工艺 作业。而此光阻胶膜可以是干式光阻薄胶膜也可以是湿式光阻胶膜。步骤十四、已完成包封有填料塑封料(环氧树脂)作业的半成品的背面进行需要 蚀刻区域的曝光/显影以及开窗参见图1 (N)，利用曝光显影设备将步骤十三完成光阻胶膜被覆作业的已完成包封 有填料塑封料(环氧树脂)作业的半成品背面进行曝光显影去除部分光阻胶膜，以露出步 骤八金属基板双面蚀刻作业后留有的连筋16以及在引脚2背面形成的柱子10，以备后续需 要进行柱子根部和连筋蚀刻作业。步骤十五、第二次蚀刻作业参见图1 (0)，完成步骤十四的曝光/显影以及开窗作业后，即在完成包封有填料 塑封料(环氧树脂)作业的半成品背面进行各图形的蚀刻作业，将步骤八金属基板双面蚀 刻作业后留有的连筋16全部蚀刻掉，在这个过程中所述柱子10的根部也会同时的蚀刻掉 相对的厚度，使柱子根部不露出包封后的封装结构背面，避免产生断路。步骤十六、半成品正面及背面进行光阻胶膜去膜参见图1 (P)，将完成步骤十五蚀刻作业的半成品背面余下的光阻胶膜以及半成品 正面的光阻胶膜全部揭除。[0079]步骤十七、包封无填料的塑封料(环氧树脂) 参见图1 (Q)，将已完成步骤十六所述去膜作业的半成品背面进行包封无填料的塑 封料(环氧树脂)作业，并进行塑封料包封后的固化作业，使引脚2外围的区域以及引脚 2与引脚2之间的区域均嵌置无填料的塑封料(环氧树脂)3，该无填料的塑封料(环氧树 脂)3将引脚下部外围以及引脚2下部与引脚2下部连接成一体，且使所述柱子10根部埋 入该无填料的塑封料(环氧树脂)3内。特别说明但也因为多了所述柱子10在封装体内，反而在封装体内的结构更为强 壮了(好比混泥土中增加了钢筋又有强度又有韧性)。步骤十八、引脚的背面进行金属层电镀被覆参见图1 (R)，对已完成步骤十七包封无填料塑封料作业的所述引脚的背面以及步 骤十二所述露出有填料塑封料(环氧树脂)的引脚2正面局部单元区域分别进行第二金属 层5和第一金属层4的电镀被覆作业，而电镀的材料可以是锡、镍金、镍钯金....等金属材 质。步骤十九、切割成品参见图2和图3，将已完成步骤十八第二金属层电镀被覆的半成品进行切割作业， 使原本以列阵式集合体方式连在一起的芯片一颗颗独立开来，制得双面图形芯片直接置放 单颗封装结构成品。所述引脚2可以设置有单圈，如图1 3所示，也可以设置有多圈。
权利要求1. 一种双面图形芯片直接置放单颗封装结构，包括引脚(2)、无填料的塑封料(3)、不 导电粘结物质(6)、芯片(7)、金属线⑶和有填料塑封料(9)，所述引脚⑵正面尽可能的 延伸到后续贴装芯片的区域下方，在所述引脚(2)的正面设置有第一金属层(4)，在所述引 脚(2)的背面设置有第二金属层(5)，在所述后续贴装芯片的区域下方的引脚(2)正面通过 不导电粘结物质(6)设置有芯片(7)，芯片(7)正面与引脚(2)正面第一金属层(4)之间用 金属线⑶连接，在所述引脚⑵的上部以及芯片(7)和金属线⑶外包封有填料塑封料 (9)，在所述引脚(2)外围的区域以及引脚(2)与引脚(2)之间的区域嵌置有无填料的塑封 料(3)，所述无填料的塑封料(3)将引脚⑵下部外围以及引脚(2)下部与引脚(2)下部连 接成一体，且使所述引脚(2)背面尺寸小于引脚(2)正面尺寸，形成上大下小的引脚结构， 其特征在于所述有填料塑封料(9)将引脚(2)正面局部单元进行包覆，在所述引脚(1)背 面设置有柱子(10)，柱子(10)根部埋入所述无填料的塑封料(3)内。
专利摘要本实用新型涉及一种双面图形芯片直接置放单颗封装结构，所述结构包括引脚(2)、无填料的塑封料(环氧树脂)(3)、不导电粘结物质(6)、芯片(7)、金属线(8)和有填料塑封料(环氧树脂)(9)，引脚(2)正面尽可能的延伸到后续贴装芯片的区域下方，在引脚(2)的上部以及芯片(7)和金属线(8)外包封有填料塑封料(环氧树脂)(9)，在所述引脚(2)外围的区域以及引脚(2)与引脚(2)之间的区域嵌置有无填料的塑封料(环氧树脂)(3)，且使所述引脚(2)背面尺寸小于引脚(2)正面尺寸，有填料塑封料(9)将引脚(2)正面局部单元进行包覆，在引脚(1)背面设置有柱子(10)，柱子(10)根部埋入所述无填料的塑封料(3)内。本实用新型装片时可承受超高温且不会因不同物质的不同物理性质而产生引线框扭曲，也不会再有产生掉脚的问题。
文档编号H01L21/48GK201838576SQ201020517848
公开日2011年5月18日 申请日期2010年9月4日 优先权日2010年9月4日
发明者梁志忠, 王新潮 申请人:江苏长电科技股份有限公司