專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用浸錫銀銅合金法制作的單芯片封裝件及其制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于集成電路封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種利用浸錫銀銅合金法制作的單芯片封裝件及其制作工藝。
背景技術(shù)：
微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，集成電路復(fù)雜度的增加，一個(gè)電子系統(tǒng)的大部分功能都可能集成在一個(gè)單芯片內(nèi)(即片上系統(tǒng))，這就相應(yīng)地要求微電子封裝具有更高的性能、更多的引線、更密的內(nèi)連線、更小的尺寸或更大的芯片腔、更大的熱耗散功能、更好的電性能、更高的可靠性、更低的單個(gè)引線成本等。芯片封裝工藝由逐個(gè)芯片封裝向圓片級(jí)封裝轉(zhuǎn)變，晶圓片級(jí)芯片封裝技術(shù)——WLCSP正好滿足了這些要求，形成了引人注目的WLCSP工藝。晶圓片級(jí)芯片規(guī)模封裝(WaferLevel Chip Scale Packaging,簡(jiǎn)稱(chēng)WLCSP),即晶圓級(jí)芯片封裝方式，不同于傳統(tǒng)的芯片封裝方式(先切割再封測(cè)，而封裝后至少增加原芯片20%的體積)，此種最新技術(shù)是先在整片晶圓上進(jìn)行封裝和測(cè)試，然后才切割成一個(gè)個(gè)的IC顆粒，因此封裝后的體積即等同IC裸晶的原尺寸。WLCSP的封裝方式，不僅明顯地縮小內(nèi)存模塊尺寸，而符合行動(dòng)裝置對(duì)于機(jī)體空間的高密度需求；另一方面在效能的表現(xiàn)上，更提升了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣扰c穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的WLCSP工藝中，采用濺射、光刻、電鍍技術(shù)或絲網(wǎng)印刷在晶圓上進(jìn)行電路的刻印?，F(xiàn)有工藝在芯片PAD上刷錫膏，再在芯片載體上(框架或基板)鍍錫，然后回流焊形成有效連接。這種方法會(huì)產(chǎn)生較高的生產(chǎn)成本，并且制作周期較長(zhǎng)。不利于產(chǎn)品量產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針 對(duì)上述現(xiàn)有WLCSP工藝缺陷，提出的一種利用浸錫銀銅合金法制作的單芯片封裝件及其制作工藝，該生產(chǎn)方法使用錫銀銅合金，在芯片PAD上從而在芯片壓區(qū)金屬Al或Cu表面生成5 50um左右的高溫錫球，即金屬凸點(diǎn)層。不再采用傳統(tǒng)的濺射、光刻或絲網(wǎng)印刷，具有成本低、效率高的特點(diǎn)，同時(shí)在框架對(duì)應(yīng)區(qū)域電鍍一層2 50um左右的錫層，上芯時(shí)，通過(guò)Flip-Chip (倒裝芯片)的工藝將芯片在框架上裝配好，這里不使用DAF膜或焊料連接，而是直接將芯片壓區(qū)各金屬凸點(diǎn)與框架管腳相連，在相對(duì)低溫回流焊的過(guò)程中，凸點(diǎn)局部融錫從而形成有效連接。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種利用浸錫銀銅合金法制作的單芯片封裝件主要由框架內(nèi)引腳、錫層、金屬凸點(diǎn)、芯片和塑封體組成；所述金屬凸點(diǎn)由芯片的壓區(qū)表面采用浸錫銀銅合金法形成，所述框架內(nèi)引腳與金屬凸點(diǎn)的焊接區(qū)有一層電鍍的錫層，框架內(nèi)引腳上是錫層，錫層上是金屬凸點(diǎn)、金屬凸點(diǎn)上是芯片、所述塑封體包圍了框架內(nèi)引腳、錫層、金屬凸點(diǎn)、芯片，芯片、金屬凸點(diǎn)、錫層、框架內(nèi)引腳構(gòu)成了電路的電源和信號(hào)通道。所述制作工藝按照以下步驟進(jìn)行晶圓浸錫銀銅合金形成高溫錫球金屬凸點(diǎn)、晶圓減薄劃片、框架對(duì)應(yīng)區(qū)域鍍錫層、上芯、回流焊、塑封、后固化、錫化、打印、產(chǎn)品分離、檢驗(yàn)、包裝。
說(shuō)明書(shū)附圖


圖1IC芯片俯視 圖2IC芯片上單個(gè)PAD剖視 圖3PAD鍍金屬凸點(diǎn)后剖視 圖4框架剖面 圖5框架正面PAD對(duì)應(yīng)區(qū)域鍍錫層；
圖6單芯片封裝上芯后產(chǎn)品剖面 圖7單芯片封裝塑封后產(chǎn)品剖面 圖中，I為框架內(nèi)引腳、2和3為錫層、4為金屬凸點(diǎn)、5為芯片、6為塑封體、7為金屬Al或Cu、8為錫銀銅合金。
具體實(shí)施方式
如圖所示，一種利用浸錫銀銅合金法制作的單芯片封裝件主要由框架內(nèi)引腳1、錫層2、金屬凸點(diǎn)4、芯片5和塑封體6組成；所述金屬凸點(diǎn)4由芯片5的壓區(qū)表面采用浸錫銀銅合金法形成，所述框架內(nèi)引腳I與金屬凸點(diǎn)4的焊接區(qū)有一層電鍍的錫層2，框架內(nèi)引腳I上是錫層2，錫層2上是金屬凸點(diǎn)4，金屬凸點(diǎn)4上是芯片5，所述塑封體6包圍了框架內(nèi)引腳1、錫層2、金屬凸點(diǎn)4、芯片5，并一起構(gòu)成了電路的整體，塑封體6對(duì)芯片5起到了支撐和保護(hù)作用，芯片5、金屬凸點(diǎn)4、錫層2、框架內(nèi)引腳I構(gòu)成了電路的電源和信號(hào)通道。所述錫層2和錫層3等同。如圖所示，一種利用浸錫銀銅合金法制作的單芯片封裝件的制作工藝，按照如下步驟進(jìn)行
第一步、浸錫銀銅合金形成高溫錫球金屬凸點(diǎn)芯片PAD浸入錫銀銅合金8中，所述的錫銀銅合金8比例為錫——90%,銀——8%，Cu——2%，從而在芯片5壓區(qū)金屬Al或Cu7表面生成5 50um左右的金屬凸點(diǎn)4層，它取代了傳統(tǒng)的濺射、光刻或絲網(wǎng)印刷工藝，具有低成本、高效率的特點(diǎn)；
第二步、減薄減薄厚度到50 μ m 200 μ m,粗糙度為Ra O.1Omm O. 05mm ；
第三步、劃片150 μ m以上晶圓同普通劃片工藝，但厚度在150 μ m以下晶圓，使用雙刀劃片機(jī)及其工藝；
第四步、框架對(duì)應(yīng)區(qū)域鍍錫層在框架內(nèi)引腳I上PAD對(duì)應(yīng)區(qū)域電鍍一層2 50um的錫層2，在芯片5壓區(qū)上金屬凸點(diǎn)4厚度足夠的情況下，可以選擇不在框架內(nèi)引腳I上鍍錫；第五步、上芯上芯時(shí)，把芯片5倒過(guò)來(lái)，采用Flip-Chip的工藝，將芯片5上的金屬凸點(diǎn)4焊在框架上，這里不使用DAF膜或焊料連接，而是直接將芯片5壓區(qū)各金屬凸點(diǎn)4與框架管腳相連；壓焊時(shí)，不用打線，在上芯中就已經(jīng)完成了芯片4與管腳間的導(dǎo)通、互連；第六步、回流焊融錫，目的是把芯片5壓區(qū)上的金屬凸點(diǎn)4很好的與框架內(nèi)引腳I焊接在一起；
第七步、塑封、后固化、打印、產(chǎn)品分離、檢驗(yàn)、包裝等均與常規(guī)工藝相同；
第八步、錫化，若為鎳鈀金框架則不用做錫化。
權(quán)利要求
1.一種利用浸錫銀銅合金法制作的單芯片封裝件，其特征在于主要由框架內(nèi)引腳 (1)、錫層(2)、金屬凸點(diǎn)(4)、芯片(5)和塑封體(6)組成；所述金屬凸點(diǎn)(4)由芯片(5)的壓區(qū)表面采用浸錫銀銅合金法形成，所述框架內(nèi)引腳(1)與金屬凸點(diǎn)(4)的焊接區(qū)有一層電鍍的錫層(2)，框架內(nèi)引腳(1)上是錫層(2)，錫層(2)上是金屬凸點(diǎn)(4)，金屬凸點(diǎn)(4)上是芯片(5)，所述塑封體(6)包圍了框架內(nèi)引腳(1)、錫層(2)、金屬凸點(diǎn)(4)、芯片(5)，芯片(5)、金屬凸點(diǎn)(4)、錫層(2)、框架內(nèi)引腳(1)構(gòu)成了電路的電源和信號(hào)通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用浸錫銀銅合金法制作的單芯片封裝件，其特征在于所述的錫銀銅合金(8)比例為錫——87% 98%，銀——0. 1% 10%，Cu——0. 1% 3%。
3.一種利用浸錫銀銅合金法制作的單芯片封裝件的制作工藝，其特征在于按照如下步驟進(jìn)行第一步、浸錫銀銅合金形成高溫錫球金屬凸點(diǎn)芯片PAD浸入錫銀銅合金(8)中，所述的錫銀銅合金(8)比例為錫——87% 98%，銀——0. 1% 10%，Cu——0. 1% 3%，在芯片(5)壓區(qū)金屬Al或Cu表面生成5 50um左右的金屬凸點(diǎn)(4)層；第二步、減薄減薄厚度到50 μ m 200 μ m,粗糙度為Ra 0.10mm 0. 05mm ；第三步、劃片150 μ m以上晶圓同普通劃片工藝，但厚度在150 μ m以下晶圓，使用雙刀劃片機(jī)及其工藝；第四步、框架對(duì)應(yīng)區(qū)域鍍錫層在框架內(nèi)引腳(1)上芯片PAD對(duì)應(yīng)區(qū)域電鍍一層2 50um的錫層(2)，在芯片(5)壓區(qū)上金屬凸點(diǎn)(4)厚度足夠的情況下，可以選擇不在框架內(nèi)引腳(1)上鍍錫；第五步、上芯上芯時(shí)，把芯片(5)倒過(guò)來(lái)，采用Fl1p-Ch1p的工藝，將芯片(5)上的金屬凸點(diǎn)(4 )焊在框架上，這里不使用DAF膜或焊料連接，而是直接將芯片(5 )壓區(qū)各金屬凸點(diǎn)(4)與框架管腳相連；壓焊時(shí)，不用打線，在上芯中就已經(jīng)完成了芯片(4)與管腳間的導(dǎo)通、互連；第六步、回流焊融錫；第七步、塑封、后固化、打印、產(chǎn)品分離、檢驗(yàn)、包裝等均與常規(guī)工藝相同；第八步、錫化，若為鎳鈀金框架則不用做錫化。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用浸錫銀銅合金法制作的單芯片封裝件及其制作工藝，所述封裝件主要由框架內(nèi)引腳、錫層、金屬凸點(diǎn)、芯片和塑封體組成；所述金屬凸點(diǎn)由芯片的壓區(qū)表面采用浸錫銀銅合金法形成，所述框架內(nèi)引腳與金屬凸點(diǎn)的焊接區(qū)有一層電鍍的錫層，框架內(nèi)引腳上是錫層，錫層上是金屬凸點(diǎn)、金屬凸點(diǎn)上是芯片、所述塑封體包圍了框架內(nèi)引腳、錫層、金屬凸點(diǎn)、芯片，芯片、金屬凸點(diǎn)、錫層、框架內(nèi)引腳構(gòu)成了電路的電源和信號(hào)通道。所述制作工藝按照以下步驟進(jìn)行晶圓浸錫銀銅合金形成高溫錫球金屬凸點(diǎn)、晶圓減薄劃片、框架對(duì)應(yīng)區(qū)域鍍錫層、上芯、回流焊、塑封、后固化、錫化、打印、產(chǎn)品分離、檢驗(yàn)、包裝。本發(fā)明具有成本低、效率高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L21/60GK103050471SQ20121058255
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者郭小偉, 蒲鴻鳴, 崔夢(mèng), 諶世廣, 劉建軍 申請(qǐng)人:華天科技(西安)有限公司