晶片的封装方法与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶片的封装方法。

背景技术：

在现有的半导体封装技术中，通常包括以下步骤：对通过测试的晶圆(wafer)进行划片工艺，将晶圆切割为小的晶片(die)，然后将晶片用胶水贴装到相应的基板上，再形成连接至晶片的接触点(bondpad)的超细的金属引线，将所述金属引线与基板的相应引脚(lead)进行连接，从而构成需要的电路。其中，所述晶片又可以称为管芯。

然而，在现有技术的封装步骤中，需要采用机械手臂逐个抓取晶片放置到基板上，并且逐个完成胶水贴装的步骤，生产效率较低且需要采用封装设备和封装胶水完成，封装成本较高。

亟需一种降低晶片封装成本、提高晶片封装效率的方法。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供一种晶片的封装方法，可以提高晶片封装的效率，且降低封装成本。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种晶片的封装方法，提供基板，所述基板上具有多个与所述晶片的尺寸适配的凹槽；将所述晶片放置于液体中；利用所述液体形成水流并冲击所述基板，以使得所述晶片落入所述凹槽中；将所述晶片的接触点与金属引线电连接。

可选的，所述凹槽的剖面形状为梯形，且所述凹槽的底面面积小于开口处的面积。

可选的，在所述液体冲击所述基板的过程中，驱动所述基板震动。

可选的，驱动所述基板震动包括：驱动所述基板在平行于所述基板表面的平面内振动，和/或驱动所述基板在垂直于所述基板表面的方向上振动。

可选的，所述基板与水平面之间具有预设的倾斜角度。

可选的，所述液体为酯类溶液。

可选的，在所述晶片落入所述凹槽中之后，所述晶片的接触点背对所述凹槽，所述将所述晶片的接触点与金属引线电连接包括：形成覆盖层，所述覆盖层覆盖所述基板的表面；对所述覆盖层进行刻蚀，以暴露出所述接触点的至少一部分；设置金属引线，所述金属引线与所述接触点电连接，并且延伸至所述晶片之外的基板的表面；形成保护层，所述保护层覆盖所述晶片且暴露出所述金属引线的一部分。

可选的，所述覆盖层的材料包括聚酰亚胺。

可选的，所述保护层的材料选自：聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯以及聚丙烯。

可选的，所述晶片的接触点具有凸出部，所述基板的凹槽内设置有金属引线且所述金属引线延伸至凹槽以外的基板表面，所述将所述晶片的接触点与金属引线电连接包括：在所述晶片落入所述凹槽中之后，对所述晶片施加压力，以使所述凸出部与所述凹槽内的金属引线电连接。

可选的，所述凸出部的材料硬度大于所述金属引线的材料硬度。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

在本发明实施例中，提供基板，所述基板上具有多个与所述晶片的尺寸适配的凹槽；将所述晶片放置于液体中；利用所述液体形成水流并冲击所述基板，以使得所述晶片落入所述凹槽中；将所述晶片的接触点与金属引线电连接。采用上述方案，通过将所述基板放置于与所述基板相对运动的液体中，可以使得基板表面的晶片有机会被吸入所述基板上的凹槽中，有助于快速地使所述晶片的接触点与金属引线接触。相比于现有技术中采用机械手臂以及封装胶水，逐个将晶片固定至基板，采用本发明实施例的方案，可以在基板的表面投放大量晶片，通过流水封装在短时间内使大量晶片的接触点与金属引线接触，有利于提高晶片封装的效率，且降低封装成本。

进一步，在所述液体冲击所述基板的过程中，驱动所述基板震动。在本发明实施例中，可以通过设置基板震动，可以使位置不稳定或受到的涡流引力不足的晶片自动脱离凹槽，并且基板的震动有助于使晶片进行移动和翻转，从而有机会在合适的凹槽处稳定地落入。

进一步，在本发明实施例中，所述液体为酯类溶液，可以有效地避免不合适的液体导致在基板表面或晶片表面残留化学物质，影响晶片性能，还可以避免在不合适的液体中生长细菌及其他生物，还可以避免不合适的液体中含有的化学物质腐蚀晶片或基材表面。

进一步，在本发明实施例中，对于接触点背对凹槽的晶片，还可以在贴装有大量晶片的基板上，通过单轮操作暴露出多个接触点的至少一部分，进而通过单轮操作设置多根金属引线，且使金属引线与所述接触点电连接，相比于现有技术中，需要通过多次操作，采用机械手臂逐个形成与晶片的接触点电连接的金属引线，采用本发明实施例的方案，可以提高封装效率且降低封装成本。

进一步，在本发明实施例中，对于接触点面对凹槽的晶片，还可以通过设置所述接触点的表面具有凸出部，并且所述基板的凹槽内提前设置有金属引线，可以在晶片落入所述凹槽中之后，通过单轮操作对多个晶片一起施加压力，同时使多个晶片的凸出部与金属引线电连接，相比于现有技术中，需要通过多次操作，采用机械手臂逐个形成与晶片的接触点电连接的金属引线，采用本发明实施例的方案，可以提高封装效率且降低封装成本。

附图说明

图1是本发明实施例中一种晶片的封装方法的流程图；

图2是本发明实施例中一种晶片的封装方法中晶片未落入凹槽时的剖面结构示意图；

图3是本发明实施例中一种晶片的封装方法的工作场景示意图；

图4是本发明实施例中另一种晶片的封装方法的工作场景示意图；

图5是本发明实施例中一种晶片的封装方法中晶片落入凹槽时的剖面结构示意图；

图6至图9是本发明实施例中另一种晶片的封装方法中各步骤对应的晶片剖面结构示意图；

图10至图11是本发明实施例中又一种晶片的封装方法中各步骤对应的晶片剖面结构示意图。

具体实施方式

在现有的半导体封装技术中，通常先将晶片用胶水贴装到相应的基板上，再形成连接至晶片的接触点的超细的金属引线，将所述金属引线与基板的相应引脚进行连接，从而构成需要的电路。然而，在现有技术的封装步骤中，晶片封装成本较高，晶片封装效率较低。

本发明的发明人经过研究发现，在现有的封装步骤中，需要采用机械手臂逐个抓取晶片放置到基板上，并且逐个完成胶水贴装的步骤，生产效率较低且需要采用封装设备和封装胶水完成，封装成本较高。

特别是对于采用射频识别技术(radiofrequencyidentification，rfid)设计的晶片，由于尺寸非常小、数量非常大，采用机械手臂逐个抓取晶片放置到基板上，并且逐个完成胶水贴装的步骤产生的成本在整个封装过程中占据的比例更大。具体而言，射频识别技术已经在全球范围内在服饰零售、物流管理、生产制造、仓库管理、智能交通、智慧城市等实现大规模量产应用，且需求量增长极快。随着市场的不断扩大和技术的不断进步，为了降低成本，晶片的面积越来越小，封装成本在rfid标签中所占的成本比例也越来越大，几乎与晶片成本接近。

在本发明实施例中，提供基板，所述基板上具有多个与所述晶片的尺寸适配的凹槽；将所述晶片放置于液体中；利用所述液体形成水流并冲击所述基板，以使得所述晶片落入所述凹槽中；将所述晶片的接触点与金属引线电连接。采用上述方案，可以通过将所述基板放置于与所述基板相对运动的液体中，使得基板表面的晶片有机会被吸入所述基板上的凹槽中，将所述晶片的接触点与金属引线电连接，从而实现晶片封装。相比于现有技术中采用机械手臂以及封装胶水对晶片进行固定，进而将所述晶片的接触点与金属引线电连接，采用本发明实施例的方案，可以在基板的表面投放大量晶片，以在短时间内完成大量晶片的封装，提高晶片封装的效率，且降低封装成本。

为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参照图1，图1是本发明实施例中一种晶片的封装方法的流程图。所述晶片的封装方法可以包括步骤s11至步骤s14：

步骤s11：提供基板，所述基板上具有多个与所述晶片的尺寸适配的凹槽；

步骤s12：将所述晶片放置于液体中；

步骤s13：利用所述液体形成水流并冲击所述基板，以使得所述晶片落入所述凹槽中；

步骤s14：将所述晶片的接触点与金属引线电连接。

下面结合图2至图5对上述各个步骤进行说明。

参照图2，图2是本发明实施例中一种晶片的封装方法中晶片未落入凹槽时的剖面结构示意图。提供基板100，所述基板100上具有多个与晶片110的尺寸适配的凹槽102。

具体地，对通过测试的晶圆进行划片工艺，将晶圆切割为小的晶片。在切割过程中，晶片110通常会被蚀刻为梯形或者倒梯形的结构。

具体地，所述凹槽102的剖面形状可以为梯形，且所述凹槽102的底面面积小于开口处的面积，有助于使晶片110落入凹槽102中。

进一步地，所述凹槽102与所述晶片110的尺寸适配，用于指示所述凹槽102与所述晶片110的大小、形状适配，从而使晶片110可以放置在所述凹槽102中。具体地，所述凹槽102与所述晶片110的尺寸适配可以是指所述晶片100的宽度占所述凹槽102的80％至100％，还可以是所述晶片100的高度占所述凹槽102的深度的80％至120％。

需要指出的是，本发明实施例中的封装方法对于尺寸非常小、数量非常大的晶片，可以显著地提高封装效率。其中，所述晶片的尺寸可以为10μm至2mm。

所述晶片110的表面可以具有接触点112，所述接触点112的作用可以为从内部电路引出的与外围电路的接线端头。在图2示出的晶片中，所述接触点112的位置可以位于梯形的长边，在本发明实施例的另一种具体应用中，所述接触点112的位置还可以位于梯形的短边。

参照图3，图3是本发明实施例中一种晶片的封装方法的工作场景示意图。

具体地，将所述晶片110放置于液体120中，利用所述液体120形成水流并冲击基板100，以使得所述晶片110落入凹槽102中。

具体而言，可以将多个晶片110放置于液体120中，进行加压等操作后，通过管状器件引流至基板100的上方，形成水流并冲击所述基板100。根据物理学流体特性，在晶片110落入凹槽102中之后，晶片110周围的液体120可以形成涡流引力，从而产生将晶片110压在凹槽102的底面的压力，特别是当晶片110落入凹槽102中且与凹槽102的形状相吻合时，该涡流引力形成的压力大于晶片110与凹槽102的形状不吻合的情况下涡流引力形成的压力。

其中，所述液体120可以是根据具体的晶片110进行配置的，例如可以为化学溶液或纯水。

进一步地，所述液体120可以为具有一定粘稠度的化学溶液，较高的粘稠度有助于提高涡流引力。作为一个非限制性的例子，所述粘度可以设置为1x10^-3pa·s至2pa·s。

优选地，所述液体120可以为酯类溶液。采用酯类溶液可以有效地避免不合适的液体导致在基板100的表面或晶片110的表面残留化学物质，影响晶片110性能，还可以避免在不合适的液体中生长细菌及其他生物，还可以避免不合适的液体中含有的化学物质腐蚀晶片110或基材100表面。

更优选地，所述液体120可以为油脂、树脂，其中，所述油脂可以是高级脂肪酸与甘油形成的酯类物质。

在具体实施中，在所述液体120冲击所述基板100的过程中，可以驱动所述基板100震动，从而有助于使晶片110进行移动和翻转，进而有机会在合适的凹槽102处稳定地落入。

具体地，驱动所述基板100震动可以包括：驱动所述基板100在平行于所述基板100表面的平面内振动，和/或驱动所述基板100在垂直于所述基板100表面的方向上振动。

更具体地，可以通过连接震动马达，驱动所述基板100震动。所述震动马达还可以是步进式的马达，从而可以根据不同芯片选择不同的震动幅度。

优选地，可以驱动所述基板100在平行于所述基板100表面的平面内振动。相比于驱动所述基板100在垂直于所述基板100表面的方向上振动，在平行于所述基板100表面的平面内振动较难使已落入凹槽102的晶片110脱离，从而保持晶片110稳定地位于凹槽102中。

可以理解的是，所述基板100的震动频率不能太大，否则晶片110难以准确地落入凹槽102中，所述基板100的震动频率不能太小，否则晶片110容易堆叠在一起，难以在基板100的表面移动，也就难以均匀落入凹槽102中。作为一个非限制性的例子，所述基板100的震动频率可以为50hz至1000hz。

在本发明实施例中，通过设置基板100震动，可以使位置不稳定或受到的涡流引力不足的晶片110自动脱离凹槽102，并且基板100的震动有助于使晶片110进行移动和翻转，从而有机会在合适的凹槽102处稳定地落入。

在具体实施中，所述基板100与水平面之间可以具有预设的倾斜角度，从而有助于晶片110分散性地均匀落入凹槽102中。

可以理解的是，所述预设的倾斜角度不能太大，否则晶片110下落过快，难以落入凹槽102中，所述预设的倾斜角度不能太小，否则晶片110容易堆叠在一起，难以在基板100的表面移动，也就难以均匀落入凹槽102中。作为一个非限制性的例子，所述预设的倾斜角度可以为与水平面夹角1度至45度。

更进一步地，所述基带100可以具有真空吸盘，有助于在水流中保持位置。

参照图4，图4是本发明实施例中另一种晶片的封装方法的工作场景示意图。

如图所示，所述基板100可以是具有凹槽102的柔性卷带基板，且可以采用滚轴104对基板100的运动方向进行限制。其中，所述基板100的运动方向可以如虚线箭头的方向所示。所述基板100可以放置于箱体105中，未落入凹槽102中的晶片100可以在落至箱体105底部后，被水泵吸出并且从基板100的上方释放。

具体地，将所述晶片110放置于液体120中，利用所述液体120形成水流并冲击基板100，以使得所述晶片110落入凹槽102中。

进一步地，在所述液体120冲击所述基板100的过程中，可以驱动所述基板100震动。

具体地，驱动所述基板100震动可以包括：驱动所述基板100在平行于所述基板100表面的平面内振动，和/或驱动所述基板100在垂直于所述基板100表面的方向上振动。

进一步地，所述基板100与水平面之间可以具有预设的倾斜角度。

进一步地，所述液体120可以为酯类溶液，优选为油脂、树脂。

在具体实施中，有关图4中的晶片的封装原理、具体实现和有益效果等更多详细内容请参照图3中的描述进行执行，此处不再赘述。

参照图5，图5是本发明实施例中一种晶片的封装方法中晶片落入凹槽时的剖面结构示意图。所述晶片110落入所述凹槽102中。

在本发明实施例中，通过将所述基板100放置于与所述基板100相对运动的液体120(参照图3)中，可以使得基板100表面的晶片110有机会被吸入所述基板100上的凹槽102中，有助于快速地使所述晶片110的接触点112与金属引线接触。相比于现有技术中采用机械手臂以及封装胶水，逐个将晶片固定至基板，采用本发明实施例的方案，可以在基板的表面投放大量晶片，通过流水封装在短时间内使大量晶片110的接触点112与金属引线接触，有利于提高晶片封装的效率，且降低封装成本。

进一步地，由于凹槽102的附近会产生涡流引力，有助于吸引晶片110靠近，且当晶片110位置正确时，涡流引力还可以将晶片110压在基板100上，并且在基板100震动和液体120冲击的过程中使晶片110不容易脱落；当晶片110位置不正确时，则晶片110会脱离凹槽102附近的涡流引力的吸引，继续移动以及翻转，从而有机会在合适的凹槽102处稳定地落入。

图6至图9是本发明实施例中另一种晶片的封装方法中各步骤对应的晶片剖面结构示意图。所述另一种晶片的封装方法可以包括图2至图5示出的晶片110落入所述凹槽102中的步骤，还可以包括将所述晶片110的接触点112与金属引线电连接的步骤。

参照图6，在所述晶片110落入所述凹槽102中之后，所述晶片110的接触点112背对所述凹槽102，形成覆盖层130，所述覆盖层130覆盖所述基板100的表面。

具体地，所述覆盖层130覆盖所述晶片110，以及覆盖所述接触点112。

其中，所述覆盖层130用于保护所述基板100、所述晶片110，所述覆盖层130的材料可以包括聚酰亚胺(polyimide，pi)。

作为一个非限制性的例子，所述覆盖层130的厚度可以设置为5μm至300μm。

参照图7，对所述覆盖层130进行刻蚀，以暴露出所述接触点112的至少一部分。

其中，对所述覆盖层130进行刻蚀的步骤可以包括：形成图形化的掩膜层(图未示)，所述图形化的掩膜层暴露出所述接触点112的表面，以所述图形化的掩膜层为掩膜刻蚀所述覆盖层130，以暴露出所述接触点112的表面的至少一部分。

需要指出的是，对所述覆盖层130进行刻蚀时，应当避免采用会伤害到接触点112的刻蚀液。

参照图8，设置金属引线140，所述金属引线140与所述接触点112电连接，并且延伸至所述晶片110之外的基板100的表面。

在具体实施中，设置金属引线140的步骤可以包括：形成金属层；在所述金属层的表面形成图形化的掩膜层(图未示)；以所述图形化的掩膜层为掩膜刻蚀所述金属层，以形成所述金属引线140。

优选地，可以设置暴露出所述接触点112的全部表面，还可以设置所述金属引线140覆盖所述接触点112，从而有助于提高金属引线140与所述接触点112的接触面积，增强器件的电性能。

由上，可以设置所述金属引线140的宽度大于接触点112的宽度。作为一个非限制性的例子，所述晶片110的接触点112的尺寸可以为10μm至100μm。

参照图9，形成保护层150，所述保护层150覆盖所述晶片110且暴露出所述金属引线140的一部分。

具体地，所述保护层150用于保护晶片110以及接触点112，所述保护层的材料可以为塑料，优选为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(poly-ethyleneterephthalate，pet)或者聚丙烯(polypropylene，pp)。

作为一个非限制性的例子，所述保护层150的厚度可以设置为5μm至300μm。

进一步地，所述接触点112的材料可以选自：金、银、铜、铝、镍以及钴。优选地，可以设置所述接触点112的材料为金或铜。

所述金属引线140的材料可以选自：铝、金、银、铜、镍以及钴。优选地，可以设置所述金属引线140的材料为铝。

在本发明实施例中，对于接触点112背对凹槽102的晶片110，可以在贴装有大量晶片110的基板100上，通过单轮操作暴露出多个接触点112的至少一部分，进而通过单轮操作设置多根金属引线140，且使金属引线140与所述接触点112电连接，相比于现有技术中，需要通过多次操作，采用机械手臂逐个形成与晶片的接触点电连接的金属引线，采用本发明实施例的方案，可以提高封装效率且降低封装成本。

在本发明实施例中，采用可以大量放置晶片110的基板100，可以在单轮步骤中，将多个晶片110的接触点112与金属引线140电连接，从而实现多个晶片110封装。相比于现有技术中采用机械手臂将所述晶片的接触点与金属引线电连接，采用本发明实施例的方案，可以在基板100的表面对大量晶片110进行封装，从而在短时间内完成大量晶片110的封装，有效地提高晶片封装的效率，且降低封装成本。

图10至图11是本发明实施例中又一种晶片的封装方法中各步骤对应的晶片剖面结构示意图。所述又一种晶片的封装方法可以包括图2至图5示出的晶片落入所述凹槽中的步骤，还可以包括将所述晶片的接触点与金属引线电连接的步骤。

参照图10，提供基板200，所述基板200上具有多个与所述晶片210的尺寸适配的凹槽202，所述晶片210的接触点212具有凸出部214，所述基板200的凹槽202内设置有金属引线240且所述金属引线240延伸至凹槽202以外的基板200表面。

进一步地，可以将所述晶片210放置于液体(图未示)中，然后利用所述液体形成水流并冲击所述基板200，以使得所述晶片210落入所述凹槽202中。

具体地，可以采用图3或图4示出的晶片的封装方法，使晶片210落入所述凹槽202中，此处不再赘述。

参照图11，在所述晶片210落入所述凹槽202中之后，对所述晶片210施加压力，以使所述凸出部214与所述凹槽202内的金属引线240电连接。

进一步地，所述接触点212的材料可以选自：金、银、铜、铝、镍以及钴。

所述金属引线240的材料可以选自：铝、金、银、铜、镍以及钴。

优选地，所述凸出部214的材料硬度大于所述金属引线240的材料硬度。从而可以在承受所述压力时，使凸出部214扎入所述金属引线240中，有助于使金属引线240与所述接触点212接触地更紧密，增强器件的电性能。

更优选地，可以设置所述凸出部214的顶端为尖锐状，从而更容易使凸出部214扎入所述金属引线240。

所述接触点212的材料可以为金或铜，所述金属引线240的材料可以为铝。

在本发明实施例中，对于接触点212面对凹槽202的晶片210，还可以通过设置所述接触点212的表面具有凸出部214，并且所述基板200的凹槽202内提前设置有金属引线240，可以在晶片210落入所述凹槽202中之后，通过单轮操作对多个晶片210一起施加压力，同时使多个晶片210的凸出部214与金属引线240电连接，相比于现有技术中，需要通过多次操作，采用机械手臂逐个形成与晶片的接触点电连接的金属引线，采用本发明实施例的方案，可以提高封装效率且降低封装成本。

在本发明实施例中，采用可以大量放置晶片210的基板200，可以在单轮步骤中，将多个晶片210的接触点212与金属引线240电连接，从而实现多个晶片210封装。相比于现有技术中采用机械手臂将所述晶片的接触点与金属引线电连接，采用本发明实施例的方案，可以在基板200的表面对大量晶片210进行封装，从而在短时间内完成大量晶片210的封装，有效地提高晶片封装的效率，且降低封装成本。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。