一种基于陶瓷基板的小尺寸集成电路封装工艺的制作方法

本发明涉及集成电路封装领域，具体为一种基于陶瓷基板的小尺寸集成电路封装工艺。

背景技术：

对于使用陶瓷基板的集成电路，其常规封装过程为：来自前道工艺的晶圆通过划片工艺后被切割为小的芯片（划片），然后切割好的裸芯片从圆片上取下来贴装到相应的陶瓷基板的小岛上（粘片），再利用超细的金属导线将裸芯片的接合焊盘连接到陶瓷基板的相应引脚上（键合），并构成所要求的电路；然后再对裸芯片和超细的金属导线用黑胶加以封装保护（涂覆）；涂覆后使用划片机将陶瓷基板按预定大小分为单个电路（裂片）；然后进行引线框焊接、清洗电路、引线框切筋等一系列操作，完成后进行成品测试，通常经过入检和包装等工序，最后入库出货。

在涂覆工序中，通常都是直接使用点胶设备对电路进行上黑胶，但常规的点胶设备只适用于尺寸在3mm*3mm以上的芯片的上胶，而对于小于上述尺寸的小尺寸芯片（如2mm*2mm甚至更小），由于黑胶液体的特性会有渗透现象，而小尺寸芯片周围可以涂覆黑胶的空间很小，要求的点胶量很小，常规点胶设备则无法控制如此小的点胶量，导致无法涂覆，因此目前对基于陶瓷基板的小尺寸集成电路的封装还没有合适的工艺。

技术实现要素：

针对目前对基于陶瓷基板的小尺寸集成电路的封装还没有合适的工艺的技术问题，本发明提供了一种基于陶瓷基板的小尺寸集成电路封装工艺，其能对尺寸小于3mm*3mm的芯片进行顺利上胶涂覆，并实现小尺寸集成电路的封装。

其技术方案是这样的：一种基于陶瓷基板的小尺寸集成电路封装工艺，其包括以下步骤：划片→粘片→键合→涂覆→裂片→引线框焊接→清洗电路→引线框切筋，粘片步骤中使用的是陶瓷基板；其特征在于：在涂覆和裂片步骤之间还包括磨片步骤；涂覆步骤的操作如下：将已芯片键合的陶瓷基板置于第一热板上，向芯片上手动点少量的环氧胶粘剂，再用细小干净的金属丝将环氧胶粘剂扩展到工艺要求的涂覆范围内，重复上述操作，直至环氧胶粘剂将芯片和键合用金属导线完全盖住，然后将涂覆好的陶瓷基板移到第二热板上加热，所述第二热板的温度高于所述第一热板，待环氧胶粘剂达到七至八成干燥后，再把陶瓷基板移回第一热板，用牙签把超出涂覆范围的环氧胶粘剂刮掉，至此完成环氧胶粘剂的涂覆，最后将涂覆完成的陶瓷基板放到烘箱中固化；磨片步骤的操作如下：用磨片机对环氧胶粘剂层进行打磨，直至将环氧胶粘剂层打磨到产品要求的厚度。

其进一步特征在于：

所述粘片步骤的操作如下：在自动粘片机上，使用84-3不导电环氧胶粘剂将芯片粘到陶瓷基板的小岛上，然后将粘片完成的陶瓷基板放到烘箱中固化，固化温度为150℃，固化时间为1h。

所述键合步骤的操作如下：键合用金属导线使用直径为1mil的铝丝，配合使用铝线劈刀在键合机上进行芯片键合，键合后铝丝和芯片边缘的距离为铝丝直径的1.5~2.0倍。

所述涂覆步骤中使用的环氧胶粘剂为roartisiqbond2517；所述金属丝在使用前用酒精清洗干净并确保笔直。

所述第一热板的温度为40℃±5℃，所述第二热板的温度为80℃±10℃，陶瓷基板在第二热板上的加热时间为40min。

所述涂覆步骤中固化的参数为：固化温度为150℃，固化时间为2h。

所述裂片步骤的操作如下：首先用手裂去陶瓷基板的四条白边，将陶瓷基板裂成条，然后将裂成条状的陶瓷基板放入裂片夹具中，沿陶瓷基板上的分割线方向轻轻用力掰动，使陶瓷基板按预定大小分为单个电路。

所述裂片夹具为矩形块体结构，所述矩形块体的表面上沿长度方向开有至少一个用于定位所述陶瓷基板的定位槽。

所述引线框焊接是使用电路板与引线框焊接装置自动完成，并且在焊接过程中使用显微镜对产品进行镜检；所述引线框切筋是使用引线框冲切装置自动完成。

所述清洗电路步骤的操作如下：在一卷引线框焊接结束后，剪断引线带，在清洗机中用助焊剂残留清洗剂超声清洗5min，然后再放入离子水清洗机中在60℃的不含矿物质的水中清洗10min，轻轻的抖掉过多的水；然后放入120℃的烘箱中烘20min，最后把产品卷到一个圆盘上。

本发明的有益效果是：

本发明的小尺寸集成电路封装工艺，其涂覆步骤不使用塑封设备，而是通过手动控制点胶量，将已芯片键合的陶瓷基板置于第一热板上后手动点胶，再用细小干净的金属丝将环氧胶粘剂扩展到工艺要求的涂覆范围内，重复上述操作，直至环氧胶粘剂将芯片和键合用金属导线完全盖住，然后将涂覆好的陶瓷基板移到第二热板上加热，待环氧胶粘剂快干燥后，再把陶瓷基板移回第一热板，用牙签把超出涂覆范围的环氧胶粘剂刮掉，至此完成环氧胶粘剂的涂覆，最后将涂覆完成的陶瓷基板放到烘箱中固化；由于是手动上胶，因此点胶量可以控制到很小，非常适合小尺寸芯片的上胶，保证小尺寸集成电路的顺利涂覆；最后再通过磨片步骤将环氧胶粘剂层打磨到到产品要求的厚度，确保产品顺利封装，本发明的封装工艺操作简单、点胶量易控制、成本低。

附图说明

图1为本发明的铝丝、芯片、陶瓷基板的键合示意图；

图2为图1中a区域的放大图；

图3为本发明的裂片夹具的结构示意图。

具体实施方式

见图1至图3，本发明的一种基于陶瓷基板的小尺寸集成电路封装工艺，其包括以下步骤：划片→粘片→键合→涂覆→磨片→裂片→引线框焊接→清洗电路→引线框切筋，其中：

划片步骤采用常规工艺，即将来自前道工艺的晶圆通过划片工艺后被切割为小的芯片；

粘片步骤的操作如下：在自动粘片机上，使用84-3不导电环氧胶粘剂将芯片粘到陶瓷基板的小岛上，然后检验环氧胶粘剂，要求环氧胶粘剂至少三面溢出，芯片必须贴紧陶瓷基板，使芯片下面没有空气；然后将粘片完成的陶瓷基板放到烘箱中使环氧胶粘剂固化，固化温度为150℃，固化时间为1h；

键合步骤的操作如下：使用直径为1mil（即25.4μm）的铝丝和gaiser邦定钢咀2130-1820-l铝线劈刀在asm559键合机上进行芯片键合，键合后铝丝1和芯片2边缘的距离a为铝丝1直径的1.5~2.0倍（如图1和图2所示），图1和图2中3代表陶瓷基板；由于芯片尺寸小，体积小，通过控制铝丝和芯片边缘的距离为铝丝直径的1.5~2.0倍，可确保铝丝不碰到芯片边缘，进而避免发生短路；

涂覆步骤的操作如下：将已芯片键合的陶瓷基板置于第一热板上，第一热板的温度为40℃±5℃，向芯片上手动点少量的roartisiqbond2517环氧胶粘剂，再用细小干净的金属丝将环氧胶粘剂扩展到工艺要求的涂覆范围内，金属丝在使用前用酒精清洗干净并确保笔直，金属丝不能用手指接触；重复上述操作，直至环氧胶粘剂将芯片和铝丝完全盖住，然后将涂覆好的陶瓷基板移到第二热板上加热，第二热板的温度为80℃±10℃，陶瓷基板在第二热板上的加热时间为30min~50min，使环氧胶粘剂达到七至八成干燥，再把陶瓷基板移回第一热板，用牙签把超出涂覆范围的环氧胶粘剂刮掉，牙签在刮的时候要规则，且不能用手指接触；至此完成环氧胶粘剂的涂覆，最后将涂覆完成的陶瓷基板放到烘箱中使环氧胶粘剂固化，固化温度为150℃，固化时间为2h；

磨片步骤的操作如下：用磨片机对环氧胶粘剂层进行打磨，直至将环氧胶粘剂层打磨到到产品要求的厚度；

裂片步骤的操作如下：首先用手裂去陶瓷基板的四条白边，将陶瓷基板3裂成条，然后将裂成条状的陶瓷基板3放入裂片夹具中，沿陶瓷基板3上的分割线6方向轻轻用力掰动，使陶瓷基板按预定大小分为单个电路；裂片夹具为矩形块体结构，矩形块体4的表面上沿长度方向开有至少一个用于定位陶瓷基板3的定位槽5（如图3所示）；常规裂片都是使用划片机，但是其不适用于小尺寸集成电路的裂片，本申请设计了裂片夹具，通过将陶瓷基板插入裂片夹具内再进行裂片，可确保小尺寸集成电路的顺利裂片；

引线框焊接是使用电路板与引线框焊接装置自动完成，电路板与引线框焊接装置可参见专利号为201822222084x的实用新型专利公开的一种电路板与引线框焊接装置，并且在焊接过程中使用显微镜对产品进行镜检；

清洗电路步骤的操作如下：在一卷引线框焊接结束后，剪断引线带，在清洗机中用助焊剂残留清洗剂（如上海圣希电子科技发展有限公司生产的zestronlp+25ltr助焊剂残留清洗剂）超声清洗5min，然后再放入离子水清洗机中在60℃的不含矿物质的水中清洗10min，轻轻的抖掉过多的水；然后放入120℃的烘箱中烘20min，最后把产品卷到一个圆盘上；

引线框切筋是使用引线框冲切装置自动完成，引线框冲切装置可参见专利号为2018208087280的实用新型专利公开的一种引线框冲切装置。