铝线焊点表面二次装片的焊接结构及其工艺方法与流程

本发明涉及一种铝线焊点表面二次装片的焊接结构及其工艺方法，属于半导体封装技术领域。

背景技术：

随着社会的不断发展，在电信服务器电源、感应加热应用、不间断电源、手机、汽车电子、等离子电视、液晶电视等领域，能承载较大功率的功率半导体器件得到了广泛的应用。功率MOS、绝缘栅双极晶体管以及功率集成电路为主的器件得到飞速的发展，随着功率器件向大功率、高频率、集成化方向发展，器件结构日趋复杂。然而现有的键合设备均采用传统深V型劈刀进行铝线键合，键合后在芯片表面和框架管脚形成焊接结合点处的铝线外形呈不规则倒V形。为追求更大的导通电流，功率器件在铝线的选择上会在产品规格范围内尽可能选择线径较粗的铝线。然而这样形成的铝线焊接结合点在单颗产品中所占用芯片上和框架管脚上的有效空间就越大。这就限制了功率器件封装集成化和结构复杂化的发展。

现有技术有通过增大引线框架上基岛和管脚的尺寸来提供进行二次装片的位置，以提高功率器件封装的集成度。现有半导体封装工艺中在引线框架基岛表面二次装片的结构如下，参见图9，它包括引线框架1，所述引线框架1正面设置有基岛2、第一引脚11和第二引脚12，所述基岛2正面通过焊接材料31将第一颗芯片41固定在基岛表面一侧，所述基岛2正面通过焊接材料71将第二颗芯片81固定在基岛表面另一侧；其基本制作工艺方法为以下方式：

步骤一、选取引线框架

步骤二、框架基岛点附焊接材料

装片设备轨道中在引线框架基岛表面一侧点附焊接材料；

步骤三、粘附芯片

在圆片上吸取第一颗芯片，固定到熔化的焊接材料液体上，引线框架随轨道步进到载料盒，焊接材料冷却固化后，第一颗芯片装片完成；

步骤四、框架基岛点附焊接材料

在装片设备轨道中在引线框架基岛表面另一侧点附焊接材料，

步骤五、粘附芯片

在圆片上吸取第二颗芯片，固定到熔化的焊接材料液体上，引线框架随轨道步进到载料盒，焊接材料冷却固化后，第二颗芯片装片完成；

步骤六、焊接材料固化

如焊接材料需要烧结或烘烤后固化，可将两颗芯片粘附完成后一起烧结或烘烤，完成芯片焊接；

技术难点在于为保证产品性能，引线框架基岛面积需要满足两颗芯片尺寸，且两颗芯片的间距要足够大，最终导致产品的封装体积过大，无法满足封装小型化的发展。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种铝线焊点表面二次装片的焊接结构及其工艺方法，它可以解决传统二次装片工艺封装体积过大的问题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种铝线焊点表面二次装片的焊接结构，它包括引线框架，所述引线框架正面设置有基岛，第一引脚和第二引脚，所述基岛正面通过第一焊接材料设置有第一芯片，所述第一芯片与第一引脚之间通过铝线相连接，并在第一芯片表面形成第一焊接结合点，在第一引脚表面形成第二焊接结合点，所述第一焊接结合点表面通过第二焊接材料设置有的第二芯片。

一种铝线焊点表面二次装片的焊接结构的工艺方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一、选取引线框架；

步骤二、框架基岛点附焊接材料

在装片设备轨道中在引线框架基岛表面点附焊接材料；

步骤三、粘附第一芯片

在圆片上吸取第一芯片，固定到熔化的焊接材料液体上，焊接材料冷却固化后，完成第一芯片装片；

步骤四、铝线焊接

在键合设备中使用接触铝线端有梯形键合凹槽的劈刀完成第一芯片的电性连接，第一芯片电极和引线框架管脚由铝线形成连接桥梁，两个部位的焊接结合点上表面上形成可进行二次装片的平面；

步骤五、焊接结合点表面点附焊接材料

在装片设备中，对焊接结合点上表面点附焊接材料；

步骤六、粘附第二芯片

在圆片上吸取第二芯片，固定到焊接结合点上表面的焊接材料上，焊接材料冷却固化后，完成第二芯片焊接。

所述第二芯片可装在第一芯片上表面的第一焊接结合点上，也可以装在引线框架管脚上的第二焊接结合点上，也可在第一焊接结合点和第二焊接接合点上都装上芯片。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明一种铝线焊点表面二次装片的焊接结构及其工艺方法，它将二次装片的位置从基岛表面转移到另一个水平面，不占用引线框架基岛表面面积，可在更小的封装体积上实现复杂和多样化的封装结构，并放宽引线框架基岛表面材质要求，节约了制造成本，能够解决传统二次装片工艺在引线框架基岛表面占用封装面积过大，无法实现封装小型化发展的问题。

附图说明

图1~图7为本发明一种铝线焊点表面二次装片的焊接结构工艺方法的各工序流程图。

图8为本发明一种铝线焊点表面二次装片的焊接结构的示意图。

图9为传统半导体封装工艺中芯片二次焊接结构的示意图。

图10为本发明一种铝线焊点表面二次装片的焊接结构工艺方法所用劈刀的结构示意图。

图11为图10的B部的放大图。

图12为本发明一种用于键合机器上的铝线劈刀的焊接结合点形成示意图。

其中：

引线框架1

基岛2

第一引脚11

第二引脚12

第一焊接材料3

第一芯片4

第一焊接结合点5

第二焊接结合点6

第二焊接材料7

第二芯片8。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图7、图8所示，本实施例中的一种铝线焊点表面二次装片的焊接结构，它包括引线框架1，所述引线框架1正面设置有基岛2，第一引脚11和第二引脚12，所述基岛2正面通过第一焊接材料3设置有第一芯片4，所述第一芯片4与第一引脚11之间通过铝线相连接，并在第一芯片4表面形成第一焊接结合点5，在第一引脚11表面形成第二焊接结合点6，所述第一焊接结合点5表面通过第二焊接材料7设置有的第二芯片8；

其工艺方法包括以下步骤：

步骤一、选取引线框架；

参见图1，引线框架的材质可以是铜材、铁材、镀锌材、不锈钢材、铝材或或可以达到导电功能的金属物质或非金属物质，厚度的选择可依据产品特性进行选择；

步骤二、框架基岛点附焊接材料

参加图2，在高温密封轨道中在引线框架基岛表面点附焊接材料；

步骤三、粘附第一芯片

参见图3、图4，在装片设备中将第一芯片固定到熔化压膜后的焊接材料液体上，焊接材料冷却固化后，完成第一芯片装片；

步骤四、铝线焊接

参见图5，在键合设备中使用接触铝线端有梯形键合凹槽的劈刀（参见图10、图11）进行铝线键合，使第一芯片电极和引线框架管脚实现电性连接。当使用接触铝线端有梯形键合凹槽的劈刀进行铝线键合时，劈刀直接摩擦挤压铝线到芯片表面或电子元器件上，将电能转换为机械能，通过劈刀上的接触铝线端传递到铝线上，使铝线与芯片两者间结合在一起，并形成与劈刀上的接触铝线端形状相同的梯形焊接结合点（参见图12）。梯形焊接结合点上表面形成规则的可进行二次或多次装片平面区域；

步骤五、焊接结合点表面点附焊接材料

参见图6，在装片设备中，在焊接结合点上表面点附焊接材料；

步骤六、粘附第二芯片

参见图7，在圆片上吸取第二芯片，固定到焊接结合点上表面的焊接材料上，焊接材料冷却固化或烧结烘烤冷却固化后，完成第二芯片焊接。

所述第二芯片可装在第一芯片上表面的第一焊接结合点上，也可以装在引线框架管脚上的第二焊接结合点上，也可在第一焊接结合点和第二焊接接合点上都装上芯片。

除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。