一次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片倒裝凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)及工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種一次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片倒裝凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)及工藝方法，其特征在于所述結(jié)構(gòu)包括金屬基板框，在所述金屬基板框內(nèi)部設(shè)置有基島和引腳，所述基島的背面和引腳的臺(tái)階面通過底部填充膠設(shè)置有芯片，所述基島外圍的區(qū)域、基島和引腳之間的區(qū)域、引腳與引腳之間的區(qū)域、基島和引腳上部的區(qū)域、基島和引腳下部的區(qū)域以及芯片外均包封有塑封料，所述塑封料與金屬基板框的上下表面齊平，在所述基島正面、引腳的正面和背面以及金屬基板框的表面鍍有抗氧化層或被覆抗氧化劑（OSP），在所述引腳的背面設(shè)置有金屬球。本發(fā)明的有益效果是：它能夠解決傳統(tǒng)金屬引線框的板厚之中無法埋入物件而限制金屬引線框的功能性和應(yīng)用性能。
【專利說明】一次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片倒裝凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)及工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種一次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片倒裝凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)及工藝方法。屬于半導(dǎo)體封裝【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的四面扁平無引腳金屬引線框結(jié)構(gòu)主要有兩種:
一種是四面扁平無引腳封裝(QFN)引線框，這種結(jié)構(gòu)的引線框由銅材金屬框架與耐高溫膠膜組成(如圖11所示)。
[0003]一種是預(yù)包封四面扁平無引腳封裝(pQFN)引線框，這種結(jié)構(gòu)的引線框結(jié)構(gòu)包括引腳與基島，引腳與基島之間的蝕刻區(qū)域填充有塑封料(如圖12所示)。
[0004]上述傳統(tǒng)金屬引線框存在以下缺點(diǎn):
1、傳統(tǒng)金屬引線框作為裝載芯片的封裝載體，本身不具備系統(tǒng)功能，從而限制了傳統(tǒng)金屬引線框封裝后的集成功能性與應(yīng)用性能；
2、由于傳統(tǒng)金屬引線框本身不具備系統(tǒng)功能，只能在引線框正面進(jìn)行芯片及組件的平鋪或者堆疊封裝。而功率器件與控制芯片封裝在同一封裝體內(nèi)，功率器件的散熱會(huì)影響控制芯片信號的傳輸；
3、由于傳統(tǒng)金屬引線框本身不具備系統(tǒng)功能，所以多功能系統(tǒng)集成模塊只能在傳統(tǒng)金屬引線框正面通過多芯片及組件的平鋪或堆疊而實(shí)現(xiàn)，相應(yīng)地也就增大元器件模塊在PCB上所占用的空間。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種一次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片倒裝凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)及工藝方法，它能夠解決傳統(tǒng)金屬引線框缺乏系統(tǒng)功能的問題。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種一次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片倒裝凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的工藝方法，所述方法包括如下步驟:
一種芯片倒裝一次蝕刻復(fù)合式金屬凸點(diǎn)框架結(jié)構(gòu)的工藝方法，所述方法包括如下步
驟:
步驟一、取金屬基板 步驟二、貼光阻膜作業(yè)
在金屬基板的正面及背面分別貼上可進(jìn)行曝光顯影的光阻膜；
步驟三、金屬基板表面去除部分光阻膜
利用曝光顯影設(shè)備將步驟二完成貼光阻膜作業(yè)的金屬基板表面進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜；
步驟四、化學(xué)蝕刻
在步驟三中金屬基板表面去除部分光阻膜的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行化學(xué)蝕刻，化學(xué)蝕刻完成后即形成相應(yīng)的基島與臺(tái)階形引腳； 步驟五、去除光阻膜 去除金屬基板表面的光阻膜；
步驟六、裝片
在步驟五的基島背面和引腳臺(tái)階面將已完成表面有凸點(diǎn)的芯片進(jìn)行倒裝，完成后并通過底部填充膠進(jìn)行底部填充保護(hù)；
步驟七、包封
對步驟六的金屬基板內(nèi)部采用塑封料進(jìn)行塑封，塑封料與金屬基板的正面和背面均齊
平;
步驟八、電鍍抗氧化金屬層或是被覆抗氧化劑(OSP)
在完成步驟七后的金屬基板表面裸露在外的金屬進(jìn)行電鍍抗氧化金屬層(OSP)。
[0007]步驟九、植球
在完成步驟八的引腳背面植入金屬球。
[0008]一種一次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片倒裝凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，它包括金屬基板框，在所述金屬基板框內(nèi)部設(shè)置有基島和引腳，所述引腳呈臺(tái)階狀，所述基島和引腳的正面與金屬基板框正面齊平，所述引腳的背面與金屬基板框的背面齊平，所述基島背面與引腳的臺(tái)階面齊平，所述基島的背面通過底部填充膠倒裝有芯片，所述基島外圍的區(qū)域、基島和引腳之間的區(qū)域、引腳與引腳之間的區(qū)域、基島和引腳上部的區(qū)域、基島和引腳下部的區(qū)域以及芯片外均包封有塑封料，所述塑封料與金屬基板框的上下表面齊平，在所述基島正面、引腳的正面和背面以及金屬基板框的表面鍍有抗氧化層或被覆抗氧化劑(OSP)，在所述引腳的背面設(shè)置有金屬球。
[0009]在所述基島背面和引腳的臺(tái)階面上設(shè)置有金屬層。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
1、金屬框減法技術(shù)框架的夾層可以因?yàn)橄到y(tǒng)與功能的需要而在需要的位置或是區(qū)域內(nèi)埋入主動(dòng)元件或是組件或是被動(dòng)的組件，成為一個(gè)單層線路系統(tǒng)級的金屬引線框架；
2、從金屬框減法技術(shù)框架成品的外觀完全看不出來內(nèi)部夾層已埋入了因系統(tǒng)或是功能需要的對象，尤其是硅材芯片的埋入連X光都無法檢視，充分達(dá)到系統(tǒng)與功能的隱密性及保護(hù)性；
3、金屬框減法技術(shù)框架的夾層在制作過程中可以埋入高功率器件，二次封裝再進(jìn)行控制芯片的裝片，從而高功率器件與控制芯片分別裝在復(fù)合式金屬引線框兩側(cè)，可以避免高功率器件因散熱輻射而干擾控制芯片的信號傳輸。
[0011]4、金屬框減法技術(shù)框架本身內(nèi)含埋入對象的功能，二次封裝后可以充分實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的集成與整合，從而同樣功能的元器件模塊的體積尺寸要比傳統(tǒng)引線框封裝的模塊來的小，相應(yīng)在PCB上所占用的空間也就比較少，從而也就降低了成本。
[0012]5、金屬框減法技術(shù)框架的夾層在制作過程中可以因?yàn)閷?dǎo)熱或是散熱需要而在需要的位置或是區(qū)域內(nèi)埋入導(dǎo)熱或是散熱對象，從而改善整個(gè)封裝結(jié)構(gòu)的散熱效果；
6、金屬框減法技術(shù)框架成品本身就富含了各種的組件，如果不再進(jìn)行后續(xù)第二次封裝的情況下，將復(fù)合式金屬引線框架依照每一格單元切開，本身就可成為一個(gè)超薄的封裝體或是簡易型系統(tǒng)級封裝體；
7、金屬框減法技術(shù)框架除了本身內(nèi)含對象的埋入功能之外還可以在封裝體外圍再疊加不同的單元封裝或是系統(tǒng)級封裝，充分達(dá)到單層線路金屬引線框架的雙系統(tǒng)或是多系統(tǒng)級的封裝技術(shù)能力。
[0013]8、金屬框減法技術(shù)框架內(nèi)所埋入的物件或?qū)ο缶c金屬厚度齊平，充分的體現(xiàn)出超薄與高密度的填充在金屬框減法技術(shù)引線框內(nèi)的厚度空間之中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖廣圖9為本發(fā)明一次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片倒裝凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的工藝方法的各工序示意圖。
[0015]圖10為本發(fā)明一次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片倒裝凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0016]圖11為傳統(tǒng)四面扁平無引腳封裝(QFN)引線框結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0017]圖12為預(yù)包封四面扁平無引腳封裝(pQFN)引線框結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0018]其中:
金屬基板框I 基島2
引腳3
底部填充膠4 芯片5 塑封料6
抗氧化層或被覆抗氧化劑7 金屬球8。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明一種一次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片倒裝凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的工藝方法如下: 步驟一、取金屬基板
參見圖1，取一片厚度合適的金屬基板，此板材的材質(zhì)主要是以金屬材料為主，而金屬材料的材質(zhì)可以是銅材、鐵材、鍍鋅材、不銹鋼材、鋁材或可以達(dá)到導(dǎo)電功能的金屬物質(zhì)或非全金屬物質(zhì)等，厚度的選擇可依據(jù)產(chǎn)品特性進(jìn)行選擇。
[0020]步驟二、貼光阻膜作業(yè)
參見圖2，在金屬基板的正面及背面分別貼上可進(jìn)行曝光顯影的光阻膜，以保護(hù)后續(xù)的蝕刻工藝作業(yè)，光阻膜可以是干式光阻膜也可以是濕式光阻膜。
[0021]步驟三、金屬基板表面去除部分光阻膜
參見圖3，利用曝光顯影設(shè)備將步驟二完成貼光阻膜作業(yè)的金屬基板表面(正面和背面)進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬基板表面后續(xù)需要進(jìn)行蝕刻的區(qū)域圖形。
[0022]步驟四、化學(xué)蝕刻
參見圖4，在步驟三中金屬基板表面去除部分光阻膜的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行化學(xué)蝕刻，化學(xué)蝕刻完成后即可形成相應(yīng)的基島和臺(tái)階形引腳，蝕刻藥水可以采用氯化銅或是氯化鐵或是可以進(jìn)行金屬材質(zhì)化學(xué)蝕刻的藥水。
[0023]步驟五、去除光阻膜 參見圖5，去除金屬基板表面的光阻膜，去除光阻膜的方法可采用化學(xué)藥水軟化并采用高壓水沖洗的方式去除光阻膜。
[0024]步驟六、裝片
參見圖6，在步驟五的基島背面和引腳臺(tái)階面將已完成表面有凸點(diǎn)的芯片進(jìn)行倒裝，完成后并通過底部填充膠進(jìn)行底部填充保護(hù)。
[0025]為了防止金屬基板氧化影響芯片與基板之間的電性互聯(lián)以及倒裝時(shí)的錫擴(kuò)散，因此在步驟六裝片之前可先在金屬基板表面裸露的金屬表面進(jìn)行抗氧化金屬層電鍍或抗氧化劑披覆。
[0026]步驟七、包封
參見圖7，對步驟六的金屬基板內(nèi)部采用塑封料進(jìn)行塑封，塑封料與金屬基板的正面和背面均齊平，塑封方式可以采用模具灌膠方式、噴涂方式、刷膠方式或是貼膜方式，所述塑封料可以采用有填料物質(zhì)或是無填料物質(zhì)的環(huán)氧樹脂。
[0027]步驟八、電鍍抗氧化金屬層或是被覆抗氧化劑(OSP)
參見圖8，在完成步驟七后的金屬基板表面裸露在外的金屬進(jìn)行電鍍抗氧化金屬層，防止金屬氧化，如金、鎳金、鎳鈀金、錫或是被覆抗氧化劑(OSP)。
[0028]步驟九、植球
參見圖9，在完成步驟八的引腳背面(即金屬基板的背面)植入金屬球，植球的方式可以是直接植入金屬球也可以是采用掩模板(MASK)刷入金屬膏，再經(jīng)過高溫回流而行成金屬球。
[0029]參見圖10，為本發(fā)明一種一次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片倒裝凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，它包括金屬基板框1，在所述金屬基板框I內(nèi)部設(shè)置有基島2和引腳3，所述引腳3呈臺(tái)階狀，所述基島2和引腳3的正面與金屬基板框I正面齊平，所述引腳3的背面與金屬基板框I的背面齊平，所述基島2背面與引腳3的臺(tái)階面齊平，所述基島2的背面通過底部填充膠4倒裝有芯片5，所述基島2外圍的區(qū)域、基島2和引腳3之間的區(qū)域、引腳3與引腳3之間的區(qū)域、基島2和引腳3上部的區(qū)域、基島2和引腳3下部的區(qū)域以及芯片外均包封有塑封料6，所述塑封料6與金屬基板框I的上下表面齊平，在所述基島2正面、引腳3的正面和背面以及金屬基板框I的表面鍍有抗氧化層或被覆抗氧化劑(0SP)7，在所述引腳2的背面設(shè)置有金屬球8。
【權(quán)利要求】
1.一種一次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片倒裝凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的工藝方法，所述方法包括如下步驟: 步驟一、取金屬基板 步驟二、貼光阻膜作業(yè) 在金屬基板的正面及背面分別貼上可進(jìn)行曝光顯影的光阻膜； 步驟三、金屬基板表面去除部分光阻膜 利用曝光顯影設(shè)備將步驟二完成貼光阻膜作業(yè)的金屬基板表面進(jìn)行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜； 步驟四、化學(xué)蝕刻 在步驟三中金屬基板表面去除部分光阻膜的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行化學(xué)蝕刻，化學(xué)蝕刻完成后即形成相應(yīng)的基島與臺(tái)階形引腳； 步驟五、去除光阻膜 去除金屬基板表面的光阻膜； 步驟六、裝片 在步驟五的基島背面和引腳臺(tái)階面將已完成表面有凸點(diǎn)的芯片進(jìn)行倒裝，完成后并通過底部填充膠進(jìn)行底部填充保護(hù)； 步驟七、包封 對步驟六的金屬基板內(nèi)部采用塑封料進(jìn)行塑封，塑封料與金屬基板的正面和背面均齊平; 步驟八、電鍍抗氧化金屬層或是被覆抗氧化劑(OSP) 在完成步驟七后的金屬基板表面裸露在外的金屬進(jìn)行電鍍抗氧化金屬層(OSP); 步驟九、植球 在完成步驟八的引腳背面植入金屬球。
2.由權(quán)利要求1所制得的一種一次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片倒裝凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于它包括金屬基板框(1)，在所述金屬基板框(I)內(nèi)部設(shè)置有基島(2)和引腳(3)，所述引腳(3)呈臺(tái)階狀，所述基島(2)和引腳(3)的正面與金屬基板框(I)正面齊平，所述引腳3的背面與金屬基板框(I)的背面齊平，所述基島(2)背面與引腳(3)的臺(tái)階面齊平，所述引腳(3)所述基島(2)的背面通過底部填充膠(4)倒裝有芯片(5)所述基島(2)外圍的區(qū)域、基島(2)和引腳(3)之間的區(qū)域、引腳(3)與引腳(3)之間的區(qū)域、基島(2)和引腳(3)上部的區(qū)域、基島(2)和引腳(3)下部的區(qū)域以及芯片(5)外均包封有塑封料(6)，所述塑封料(6)與金屬基板框(I)的上下表面齊平，在所述基島(2)正面、引腳(3)的正面和背面以及金屬基板框(I)的表面鍍有抗氧化層或被覆抗氧化劑(OSP) (7)，在所述引腳(3)的背面設(shè)置有金屬球(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片倒裝凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于:在所述基島(2)背面和引腳(3)的臺(tái)階面上設(shè)置有金屬層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種一次先蝕后鍍金屬框減法埋芯片倒裝平腳結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于:在步驟五去除光阻膜和步驟六裝片之間在金屬基板表面裸露的金屬表面進(jìn)行抗氧化金屬層電鍍或抗氧化劑披覆(OSP)。
【文檔編號】H01L23/495GK103681580SQ201310642043
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】梁志忠, 梁新夫, 王亞琴 申請人:江蘇長電科技股份有限公司