一种锡球包裹的焊丝键合工艺及芯片封装方法与流程

本发明涉及芯片封测制造领域，更具体地说，涉及一种锡球包裹的焊丝键合工艺及芯片封装方法。

背景技术：

MOS(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)管，即金属氧化物半导体型场效应管，属于场效应管中的绝缘栅型。在电子电路中，MOS管通常被用于放大电路或开关电路。高清、液晶、等离子电视中广泛的应用了MOS管，以取代过去的大功率晶体三极管，大大提高了整机的效率、可靠性、降低了整机的故障率。

MOS芯片通常以硅为衬底，经过氧化、光刻、多晶硅沉积、杂质扩散、淀积氧化层、蒸铝等工艺制作形成。MOS芯片中至少包含一个MOS管。通常，MOS芯片在制作完成之后，加上一个外壳，即MOS管封装。

芯片制造过程中，几乎所有半导体制造商都在开展焊丝键合研制工作，但由于成品率的问题和铜线本身的一些局限性，他们都没能进入大批量IC制造业中。目前经过焊丝键合工艺地优化和在焊丝及支持设备上的重要改进，已在低档和简单线路设计的IC芯片封装中得以批量生产。现有技术中存在的CUP芯片以及压区薄弱的MOS芯片在焊丝键合过程容易导致压区受损，产品存在质量及可靠性隐患制约了一些压区薄弱的芯片实现量产。

中国专利申请，申请号200910117274.8，公开日2010年1月13日，公开了一种铜线键合IC芯片封装件的生产方法，在IC芯片的焊盘上设一个金球，在金球上堆叠铜键合球，拱丝拉弧在引线框架内引脚上打一个铜焊点，使IC芯片的焊盘与引线框架引脚相连。塑封体覆盖IC芯片、焊盘上的金球、堆叠金球上的铜球、拱丝拉弧在引线框架内引脚上的铜焊点及引线框架部分引脚，构成电路的整体。该发明的生产方法包括晶圆减薄、划片、上芯、压焊、塑封、后固化、打印、冲切分离、检验、包装、入库。此发明能避免产生弹坑、简单易行，而且焊点强度加强，铜焊线的拉力和焊点的剪切力要比直接打线的铜(金)键，但并不能针对键合过程容易导致压区受损进行改进，且使用金球，由于流动性以及控制性不足，包裹性不强，焊点容易脱落，且成本较高。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的CUP芯片以及压区薄弱的MOS芯片在焊丝键合过程容易导致压区受损，产品存在质量及可靠性隐患，制约了一些压区薄弱的芯片不能实现量产的问题，本发明提供了一种锡球包裹的焊丝键合工艺及芯片封装方法。它可以实现避免芯片压区受损的效果，焊丝键合工艺成本低。

2.技术方案

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种锡球包裹的焊丝键合工艺，步骤如下：

a、植锡球：使用球焊机将锡丝进行加热，在芯片每个需要焊线的压区，预植一个锡球；

b、叠球：使用球焊机将焊丝进行加热，在锡球上堆叠键合球；

c、拱丝打点：堆叠键合球后，向上拱丝拉弧到框架管脚，形成线弧，同时线弧不接触芯片，框架管脚形成月牙形焊点；

d、回流焊：将步骤c芯片放入回流焊机，进行回流焊，完成焊丝键合工艺。

更进一步的，所述的步骤a中球焊机温度为100-250℃，步骤b中球焊机温度为150-250℃，两步骤中温度先均匀上升至250℃后，快速下降至100℃和150℃。

更进一步的，步骤d中，回流焊温度为100-260℃，温度曲线为，回流焊温度在0-400s之间均匀上升至260℃，后400-480s之间均匀下降至100℃。

更进一步的，步骤d后，检测锡球是否熔化后将键合球四周包裹，完成球焊，如未完成包裹，需要除去焊点锡球，重新进行植球工艺。

更进一步的，芯片通过胶安装于框架基岛上，芯片通过锡球上堆叠键合球线弧与框架管脚连接。

一种基于锡球包裹的焊丝键合工艺的芯片封装方法，包括晶圆减薄、划片、装片、球焊、塑封、后固化、去飞边电镀、冲切分离、测试打印编带、检验、包装、入库工艺。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案通过在球焊前芯片压区预先植入锡球，再打线，由于锡球较软，对比与现有技术的金球以及其他方案，对于芯片压区起到缓冲保护的作用；

(2)产品经过高温回流焊后，锡球熔化将第一焊点部分包裹，提高产品第一焊点牢固度；

(3)针对锡球与键合球相互键合的特性，调整了回流焊的温度曲线，在回流焊温度下快速进行键合，且可以保证焊点进行包裹，迅速固定；

(4)本方案通过键合工艺，使得焊线焊点均匀包裹于焊点，保证了焊点间电子的顺利通过，且各个方向的电子通过一致，电特性的优秀，增大了电子通过阈值，在芯片进行工作时候，一定程度上提高了芯片的通讯效率，整体芯片功能提升；

(5)本方案避免了球焊打线过程容易导致芯片出现裂缝，产品可靠性良率提高，提高产品可靠性及良率，可以提升10％以上，提高芯片效率5％左右。

附图说明

图1为本发明植锡球后的芯片结构示意图；

图2为本发明拱丝打点后的芯片结构示意图；

图3为本发明回流焊后的芯片结构示意图；

图4为本发明回流焊后焊接区的放大示意图。

图中标号说明：

1、框架基岛；2、胶；3、芯片；4、锡球；5、键合球；6、框架管脚。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。

实施例1

如图1-4所示，本方案，针对MOS及CUP芯片压区较薄弱，目前使用的焊丝，金丝或铜丝由于硬度较大，球焊过程容易导致压区受损，产品产生弹坑，影响产品良率，且焊点的焊接不完善，电特性不好，本方案提供一种锡球包裹的焊丝键合工艺，步骤如下：

a、植锡球：使用球焊机将锡丝进行加热，在芯片3每个需要焊线的压区，预植一个锡球4，球焊机温度为100-250℃，温度先均匀上升至250℃后，快速下降至100℃；

b、叠球：使用球焊机将焊丝进行加热，在锡球4上堆叠键合球5，球焊机温度为150-250℃，温度先均匀上升至250℃后，快速下降至150℃；键合球为焊球，焊球可以为

c、拱丝打点：堆叠键合球5后，向上拱丝拉弧到框架管脚6，形成线弧，同时线弧不接触芯片，框架管脚6形成月牙形焊点；

d、回流焊：将步骤c芯片放入回流焊机，进行回流焊，完成焊丝键合工艺，回流焊温度为100-260℃，温度曲线为，回流焊温度在0-400s之间均匀上升至260℃，后400-480s之间均匀下降至100℃，由于此处回流焊需要对焊丝进行键合，温度曲线的选择尤其重要，经过对锡球和焊球的分析，设定此温度曲线，保证在此温度下锡球可以很好的融化，且使得焊球被融化后的锡球均匀包围，防止融化不充分和某一方向缺少，焊后的结构牢固，且电特性好。

芯片3通过胶2安装于框架基岛1上，芯片3通过锡球4上堆叠键合球5线弧与框架管脚6连接。

实施例2

实施例2与实施例1基本相同，不同之处在于，步骤d后，加入检测步骤，检测锡球4是否熔化后将键合球四周包裹，完成球焊，如未完成包裹，需要除去焊点锡球，重新进行植锡球工艺。可以避免芯片进入下一步骤造成后续工艺的浪费，成本降低。

实施例3

一种包括所述的锡球包裹的焊丝键合工艺的芯片封装方法，包括晶圆减薄、划片、装片、球焊、塑封、后固化、去飞边电镀、冲切分离、测试打印编带、检验、包装、入库工艺。经过上述工艺完成对整体芯片进行封装，封装后的芯片稳固，电特性好，不良品率下降，成本降低。

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。此外，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。