一种改善引脚溢胶的封装方法及封装结构与流程

1.本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种改善引脚溢胶的封装方法及封装结构。


背景技术：

2.扁平封装，是表面贴装型封装结构之一。封装结构内部引脚与焊盘之间的导电路径短，自感系数以及封装体内布线电阻很低，故其能提供卓越的电性能。封装结构中，引线框架的基岛与引脚的背面需要露出，以通过引线框架将芯片的电极引出。引线框架的背面一般需要粘贴一张胶膜，胶膜与引线框架粘合后用于防止在注塑的过程中树脂溢出遮盖引线框架的背面，完成塑封之后，再将胶膜去除，露出引线框架的背面。
3.现有的封装结构，为了提高封装结构的通用性，一般设计几种通用的引脚排布方式。在封装的过程中，不同产品的电路设计不同，有些封装结构中，会存在一个或多个引脚无需焊线的情况，此种引脚称为非功能脚，其无需与晶片的电极电连接，该非功能脚上无需焊接金属导线等电连接件。
4.但是，现有的封装结构中，会出现非功能脚与胶膜贴合不良的情况，在塑封时，塑封材料会流入非功能脚与胶膜之间的缝隙中，导致溢胶发生，塑封材料会遮盖非功能脚的背面，导致封装结构成品外观不良。


技术实现要素：

5.本发明实施例的目的之一在于：提供一种改善引脚溢胶的封装方法，其可有效改善引脚溢胶的情况，提高良品率。
6.本发明实施例的目的之二在于：提供一种封装结构，其可改善引脚溢胶的情况，外观美观。
7.为达上述目的之一，本发明采用以下技术方案：
8.一种改善引脚溢胶的封装方法，包括：
9.固晶步骤；提供引线框架与晶片，采用结合材料将晶片固定于引线框架的正面；
10.贴膜步骤：将胶膜贴覆于所述引线框架的背面；
11.焊线步骤：超声波焊线机将金属线的一端焊接于所述晶片，另一端焊接于所述引线框架的焊线脚的正面，以将所述晶片与所述焊线脚电连接；
12.补压步骤：超声波焊线机的焊针作用于所述引线框架的非功能脚的正面，以给所述非功能脚施加向所述胶膜方向的压力；
13.塑封步骤：采用封装材料包裹所述晶片以及所述引线框架。
14.作为优选，在所述补压步骤中，所述焊针内设置金属线，采用所述焊针在所述非功能脚的正面焊接一个以上的焊点。
15.作为优选，在所述补压步骤中，所述焊针内设置金属线，采用所述超声波焊线机的焊针在所述非功能脚的正面焊接一根或多根金属线。
16.作为优选，所述焊线步骤采用第一超声波焊线机执行，所述第一超声波焊线机的焊针内设有金属线；
17.所述补压步骤采用第二超声波焊线机执行，所述第二超声波焊线机的焊针内无金属线，所述焊针作用于所述非功能脚的正面，以给所述非功能脚施加向所述胶膜方向的压力。
18.作为优选，还包括铜桥框架焊接步骤：
19.在所述固晶步骤中：将至少两个所述晶片分别固定于引线框架；
20.在所述铜桥框架焊接步骤中：提供铜桥框架，将所述铜桥框架与至少两个所述晶片背离所述引线框架的一侧焊接；
21.在所述贴膜步骤中：将所述胶膜贴覆于所述引线框架的背面之后，采用压膜工具压于所述铜桥框架背离所述引线框架的一侧，以给所述引线框架施加向所述胶膜方向的压力。
22.为达上述目的之二，本发明采用以下技术方案：
23.一种封装结构，包括：
24.引线框架，其包括基岛以及引脚组件，所述引脚组件包括焊线脚以及非功能脚；
25.晶片，其与所述基岛的正面结合；所述晶片的电极通过金属线与所述焊线脚电连接；
26.焊接物，其固定于至少一所述非功能脚的正面；
27.封装体，其包裹所述引线框架以及所述晶片，所述引线框架的背面露出所述封装体。
28.作为优选，所述基岛包括相邻的第一侧部与第二侧部；在所述第一侧部的旁侧设有若干第一引脚，若干所述第一引脚均为所述焊线脚；
29.在所述第二侧部的旁侧设有若干第二引脚以及至少一第三引脚，若干所述第二引脚均为所述焊线脚，所述第三引脚为非功能脚；所述焊接物通过焊接的方式固定于所述第三引脚的正面。
30.作为优选，还包括铜桥框架，所述铜桥框架与所述至少一晶片背离所述引线框架的一面结合。
31.作为优选，所述焊接物为焊球，所述非功能脚的正面固定一个或多个所述焊球。
32.作为优选，所述焊接物为金属线，所述非功能脚的正面固定一根或多根所述金属线。
33.本发明的有益效果为：该封装方法，通过焊针给引脚作用一定压力，可加强引线框架与胶膜之间的粘合紧密性，避免塑封时引脚与胶膜之间的缝隙溢入封装材料，在无需对原制程进行大改的情况下，改善引脚溢胶的情况，提高良品率；该封装结构，无引脚处溢胶的情况，封装良好，外观美观。
附图说明
34.下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
35.图1为本发明实施例所述封装方法的流程图；
36.图2为本发明实施例所述封装方法中固晶步骤的示意图；
37.图3为图2中的a-a截面图；
38.图4为本发明实施例所述封装方法中采用的引线框架的引脚分布示意图；
39.图5为本发明实施例所述封装方法中铜桥框架焊接步骤的示意图；
40.图6为图5中的b-b截面图；
41.图7为本发明实施例所述封装方法中贴膜步骤的示意图(截面图)；
42.图8为本发明实施例所述封装方法中焊线步骤的示意图；
43.图9为本发明实施例所述封装方法中补压步骤的实施方式一(焊点)的示意图；
44.图10为图9中的c-c截面图；
45.图11为图10中的a部放大图；
46.图12为本发明实施例所述封装方法中补压步骤的实施方式二(焊金属线)的示意图；
47.图13为图12中的b部放大图；
48.图14为图12中的d-d截面图；
49.图15为图14中的c部放大图；
50.图16为本发明实施例所述封装方法中封装步骤的示意图之一(补压步骤中采用焊点的方式进行补压)；
51.图17为本发明实施例的封装结构的实施方式之一；
52.图18为本发明实施例所述封装方法中封装步骤的示意图之二(补压步骤中采用焊金属线的方式进行补压)；
53.图19为本发明实施例的封装结构的实施方式之二；
54.图20为本发明实施例所述封装方法中封装步骤的示意图之三(补压步骤中采用焊针空压进行补压)；
55.图21本发明实施例的封装结构的实施方式之三；
56.图中：10、引线框架；11、基岛；12、引脚组件；121、焊线脚；122、非功能脚；1221、凹部；101、第一侧部；102、第二侧部；103、第三侧部；104、第四侧部；20、晶片；30、焊点；40、金属线；50、铜桥框架；60、胶膜；70、封装体。
具体实施方式
57.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
58.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
59.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它
们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
60.对于需要先贴膜后焊线的封装结构产品，一般在引线框架10的背面贴一层带粘性的胶膜60，胶膜60和引线框架10的背面结合后，用于在注塑时，防止封装材料溢至引线框架10的背面遮挡引脚背面，保证电极引出。对于晶片20背离引线框架10的一面与铜桥框架50结合，以实现晶片20间电连接或晶片20与引脚间电连接的封装结构，铜桥框架50起到保护晶片20的作用，如此，可以在贴膜时，采用压膜工具压紧于铜桥框架50上，被压的区域，引线框架10与胶膜60之间的粘合更紧，可避免此部分区域流入封装材料。
61.由于晶片20与引线框架10的一部分引脚需要通过焊金属线40进行电性连接，对于需要焊线的区域，需要避免受到污染或者刮蹭，压膜工具的形状要设计为避开焊线区域，因此，在采用压膜工具压紧的步骤中，焊线区域引线框架10与胶膜60之间未受到压膜工具作用的压力，粘合不够可靠。
62.在完成压膜之后，进行金属线40焊接，以将引线框架10的焊线脚121与晶片20电连接，由于焊线是利用超声波热压焊的原理实现的，所以此部分焊线脚121在焊线步骤中，在焊针的作用下，焊线脚121受到压力，可以促进引脚与胶膜60之间的可靠粘合，避免此部分区域出现注塑溢胶的情况。但是，当焊线区域内包括若干焊线脚121以及至少一非功能脚122时，由于非功能脚122是不需要与晶片20电连接不需要焊线的，因此，非功能脚122在压膜步骤、焊线步骤中，均不会受到压力，因此，存在非功能脚122与胶膜60贴合不良的问题，在塑封时，封装材料会流入胶膜60与非功能脚122背面的缝隙内，导致溢胶产生，去除胶膜60后，非功能脚122的背面出现溢胶覆盖的情况，导致封装结构外观不良。
63.本发明提出一种改善引脚溢胶的封装方法，其改善扁平封装时，焊线区域内或焊线区域旁侧的非功能脚122背面出现的溢胶的情况，保证封装结构的外观美观。
64.如图1-21所示，在本发明的改善引脚溢胶的封装方法的一实施例中，该封装方法包括：
65.固晶步骤；提供引线框架10与晶片20，引线框架10包括基岛11以及若干引脚，一部分引脚为用于与晶片20电连接的焊线脚121，另一部分引脚为不需要与晶片20电连接的非功能脚122；采用结合材料将晶片20固定于引线框架10的正面；
66.贴膜步骤：将胶膜60带有粘性的一面贴覆于引线框架10的背面；
67.等离子清洗步骤；通过等离子清洗，加强后续焊线的可靠性；
68.焊线步骤：采用超声波焊线机将金属线40的一端焊接于晶片20，另一端焊接于引线框架10的焊线脚121的正面，以通过金属线40将晶片20与焊线脚121电连接；
69.补压步骤：采用超声波焊线机的焊针作用于引线框架10的非功能脚122的正面，以给非功能脚122施加向胶膜60方向的压力；
70.塑封步骤：采用封装材料包裹晶片20以及引线框架10。
71.采用超声波焊线机焊接金属线40原理为：在焊针内添加金属线40，将超声振动能量转变为两种金属之间的摩擦，使金属有限的升温，产生塑性变形，在一定静压力下，使两种金属键合在一起，实现牢固焊接。
72.采用超声波焊线机的焊针作用于非功能脚122，以施加压力的原理为：利用超声频率的机械振动能量，在引线框架10作用一定压力。
73.其中，结合材料可以根据实际需求，选择导电的结合材料或绝缘的结合材料。结合材料可以为锡膏或其他材料。
74.本发明通过在贴膜步骤之后，采用超声波焊线机进行金属线40焊接，焊线是通过超声波热压焊的原理进行的，既可以实现焊线脚121与晶片20的电连接，焊接时焊针对焊线脚121的正面作用一定压力，可加强该区域以及附近区域引线框架10与胶膜60之间的粘合紧密性，避免溢胶。
75.相对于现有的封装方法，本发明增加了补压步骤，采用超声波焊线机的焊针，再对非功能脚122进行作用，以向非功能脚122施加一定压力，加强该区域以及附近区域影响框架与胶膜60之间的粘合紧密性，可有效避免在塑封时，封装材料溢至非功能脚122与胶膜60之间的间隙。
76.并且，本发明的封装方法，仅需要在原制程中增加补压步骤，对原有制程影响小，在现有设备的基础上便于改进，改进成本小，同时可提高良品率。
77.本发明的封装方法，可按照一定规范设计引脚数量以及布局，以提高封装结构的通用性，对于无需与晶片20电连接无需焊接金属线40的非功能脚122，采用焊针对其作用，解决了非功能脚122处溢胶的问题。本发明的封装方法封装得到的封装结构，兼具通用性以及美观性。
78.在本实施例中，焊线步骤在补压步骤之前执行。
79.在其他实施例中，焊线步骤也可以在补压步骤之后执行。
80.在本实施例中，金属线40为导电导热性能优秀的金线。
81.在其他实施例中，金属线40也可以为铜线或其他导电的金属线40。
82.在一实施例中，在补压步骤中，采用内置有金属线40的焊针，采用焊针在非功能脚122的正面焊接一个、两个或多个焊接物，以在焊接焊接物时，通过焊针对非功能脚122施加一定压力，使非功能脚122处的引线框架10与胶膜60贴合的更好。
83.本实施例的封装方法至少可以通过如下两种实施方式实施：
84.实施方式一：焊接物为焊点30，焊点30为类似球形的结构；也即，采用焊针在非功能脚122的正面植球。金属线40的端部在反正的带动下做高频振动，与非功能脚122的表面相互摩擦，表面氧化层破解，产生塑性变形，金属线40的端部变形后形成类似球形的结构，键合固定于非功能脚122。焊于非功能脚122正面的焊点30的数量可以为一个或多个。
85.实施方式二：焊接物为金属线40，金属线40的端部在超声振动的作用下与非功能脚122键合之后，焊针移动一定距离，接着通过剪切或熔融等方式断开金属线40，以在非功能脚122的正面焊接金属线40，金属线40可以为短线。焊于非功能脚122正面的金属线40的数量可以为一根或多根。
86.其中，实施方式二中，为了减少节约材料，降低成本，金属线40的一端与非功能脚122键合固定，另一端为自由端，
87.当然，在其他实施例中，当焊接物为金属线40时，也可以通过超声波焊线机，将金属线40的两端均焊接于非功能脚122。
88.在一实施例中，由于在焊线步骤以及补压步骤中，超声波焊线机的焊针内均需设
置金属线40，为了减少占地面积，采用同一台超声波焊线机执行焊线步骤以及补压步骤，如此，可通过同一台超声波焊线机实现两个步骤的加工，节约设备占地面积。
89.在其他实施例中，也可以采用不同的超声波焊线机分别执行焊线步骤以及补压步骤。
90.在一实施例中，为了节约材料，降低成本，在补压步骤中，采用空的焊针对非功能脚122进行空压，以给非功能脚122施加压力。
91.其中，空的焊针即，内部未设置金属线40的焊针，将超声波焊线机的焊针对准非功能脚122，在超声波振动的作用下，焊针空压非功能脚122的正面；如此，既加强非功能脚122与胶膜60的结合强度，又不会浪费金属线40，节约材料，尤其是在金线价格较高的情况下，可降低成本。
92.本实施例中，当采用内部无金属线40的焊针对非功能脚122进行空压时，在非功能脚122的正面产生一定塑性变形，形成凹部1221。
93.在其他实施例中，采用内部无金属线40的焊针对非功能脚122进行空压时，非功能脚122的正面也可能保持平整，不产生塑性变形、不形成凹部1221。
94.本实施例中，由于焊线步骤中焊针内需要设置金属线40，而在补压步骤中，焊针内无金属线40，为了便于流水线生产，提高封装效率，采用两台超声波焊线机分别执行焊线步骤以及补压步骤。
95.采用第一超声波焊线机执行焊线步骤，采用第二超声波焊线机执行补压步骤；第一超声波焊线机的焊针内通过人工或机器添加金属线40材料，在第二超声波焊线机的焊针内无需添加金属线40材料。
96.采用此种封装方法，仅需在原生产线增加一台超声波焊线机，即可通过不同焊线机分别执行焊线步骤以及补压步骤，无需人工值守于同一台超声波焊线机旁，反复执行向焊针内加金属线40、去除焊针内金属线40这两个操作，可极大提高封装效率，降低封装成本，避免反复加线、去线造成机器损耗或封装不良。
97.在一实施例中，该封装方法还包括铜桥框架50焊接步骤以及压膜步骤；
98.在固晶步骤中：将至少两个晶片20分别固定于引线框架10，不同晶片20焊接于引线框架10内的不同基岛11；
99.在焊接步骤中：提供铜桥框架50，将铜桥框架50与至少两个晶片20背离引线框架10的一侧焊接；
100.在压膜步骤中：将压膜工具压于铜桥框架50背离引线框架10的一侧，以给晶片20施加向胶膜60方向的压力，从而给引线框架10施加向胶膜60方向的压力，以增加此区域引线框架10与胶膜60之间的贴合强度。
101.在一实施例中，对于方形的引线框架10，引线框架10的四侧均分别形成若干引脚，当引线框架10的某一侧的若干引脚中，一部分引脚为焊线脚121，另一部分引脚为非功能脚122时，在补压步骤中，采用焊针对这一侧的非功能引脚进行补压；当引线框架10的某一侧的若干引脚中，全部为非功能引脚，由于非功能引脚无需焊线，在贴膜步骤中，此侧的所有非功能脚122均可采用压膜工具压紧，既可保证此侧的非功能引脚与胶膜60的可靠贴合，也不会污染焊线区域。
102.在一实施例中，在塑封步骤中，采用的封装材料为环氧树脂。
103.在其他实施例中，在塑封步骤中，也可以采用其他封装材料。
104.在一实施例中，在焊线步骤以及补压步骤中，工作温度为180度至220度。
105.本发明还提出一种封装结构，其由上述封装方法封装形成，该封装结构的非功能引脚露出的部分无封装材料遮挡，外观美观，并且封装过程中也会划伤晶片20，不会污染焊线区域，保证封装结构的可靠性能。
106.如图2-图21所示，在本发明的封装结构的一实施例中，该封装结构包括：
107.引线框架10，其包括基岛11以及引脚组件12，引脚组件12包括形成于引线框架10四周的若干引脚，一部分引脚为焊线脚121，另一部分引脚为非功能脚122；非功能脚122的数量可以为一个或多个；
108.晶片20，其与基岛11的正面结合，晶片20的电极通过金属线40与焊线脚121电连接，以通过焊线脚121将晶片20的电极引出；
109.焊接物，其通过超声波焊线机将焊接材料与非功能脚122的正面键合形成；
110.封装体70，其由封装材料固化形成，其包裹引线框架10、晶片20以及用于将引线框架10与晶片20电连接的电连接件，以对元器件进行电气保护，引线框架10的背面由封装体70露出。
111.本实施例中，引线框架10的引脚的背面由封装体70露出，引脚露出的部分用于与其他电子元器件电连接；引线框架10的基岛11的背面由封装体70露出，以实现良好散热，保证可靠运行。
112.需要说明的是，本实施例的封装结构为扁平封装结构，可以为但不限于qfn(quadflatno-leadspackage，方形扁平无引脚封装)、dfn(双边扁平无引脚封装)封装产品，只要是采用先贴膜后焊线工艺的封装方法封装得到的封装结构均为本发明要求保护的客体。
113.在一实施例中，引线框架10中的基岛11以及引线的分布采用图4、图8中的方式布置，其中，为了便于描述，在图4中，在引脚组件12内的引脚的旁侧对引脚进行标号；引线框架10包括四个侧部，四个侧部依次为第一侧部101、第二侧部102、第三侧部103以及第四侧部104。
114.本实施例中，第一侧部101内的若干引脚中，一部分为焊线脚121，一部分为非功能脚122，932号脚至939号脚均为功能引脚，正面均需要焊线，931号脚为非功能脚122，其正面无需焊线；如此由于931号脚与需要焊线的932号脚位于同一侧并且间距小，压膜工具很难做到只压在931号脚上而不污染刮花932号脚，在现有的封装结构中，常出现931号脚的背面溢胶的情况，出现不良品。因此，本实施例中，对931号脚进行补压操作，在封装结构中，留下补压操作后产生的附加结构(如焊点30、金属线40或由于空压产生的凹部1221)。
115.本实施例中，第二侧部102的91号脚至96号脚为焊线脚121，此部分引脚在焊线步骤中被焊针压紧；97号脚至99号脚为非功能脚122，此部分引脚被铜桥框架50覆盖并被压膜工具压紧。
116.本实施例中，第三侧部103以及第四侧部104的引脚在贴膜步骤中直接被压膜工具压紧。
117.在其他实施例中，也可以只有两侧设置引脚组件12。
118.在一实施例中，当同一封装结构内封装有两个以上的晶片20时，为了满足晶片20
间互连的需求，并且减小连接电阻，提高散热性能，封装结构还包括铜桥框架50，晶片20间通过铜桥框架50进行电连接。
119.本实施例中，铜桥框架50覆盖于需要互连的两颗晶片20背离引线框架10的一侧，并且，铜桥框架50覆盖晶片20无需焊线的部分，铜桥框架50分别与两颗晶片20的电极电连接，从而实现晶片20间互连。
120.本实施例中，铜桥框架50还与一部分引脚电连接。
121.在一实施例中，通过超声波焊线机在非功能脚122进行补压操作时，在非功能脚122形成的补压附加结构为焊接物。
122.其中，形成于非功能引脚的正面的焊接物的数量可以为一个、两个或多个；形成于非功能引脚的正面的焊接物可以仅为焊球、也可以仅为金属线40、也可以同时包括焊球与金属线40。
123.焊接物通过超声波焊线机将焊接材料与非功能脚122的正面键合形成。
124.在一实施例中，通过超声波焊线机在非功能脚122进行补压操作时，在非功能脚122形成的补压附加结构为凹部1221。在封装的补压步骤中，当采用内部无金属线40的焊针对非功能脚122进行空压时，会在非功能引脚的正面产生一定塑性变形，形成凹部1221。
125.在一实施例中，封装结构包括三颗晶片20，第一颗晶片和第二颗晶片可以为晶体管晶片，第三颗晶片可以为控制晶片，控制晶片通过金属线40与晶体管电连接。
126.在一实施例中，用于将晶片20与焊线脚121电连接的金属线40为金线，金线导电导热性能更佳。
127.在一实施例中，焊接于非功能脚122的正面的金属线40为铜线，由于此部分的金属线40无需导电，故而可采用成本更低的铜线。
128.于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左、”“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
129.在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
130.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
131.以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。