一次先鍍后蝕金屬框減法埋芯片正裝凸點結構及工藝方法
【專利摘要】本發明涉及一種一次先鍍后蝕金屬框減法埋芯片正裝凸點結構及工藝方法，其特征在于所述結構包括金屬基板框，在所述金屬基板框內部設置有基島和引腳，所述引腳呈臺階狀，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，所述引腳的臺階面上設置有金屬層，所述基島的背面通過導電或不導電粘結物質設置有芯片，所述芯片的正面與金屬層表面之間用金屬線相連接，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)，所述塑封料與金屬基板框上下表面的抗氧化層或被覆抗氧化劑(OSP)齊平,所述引腳的背面設置有金屬球。本發明的有益效果是：它能夠解決傳統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用性能。
【專利說明】一次先鍍后蝕金屬框減法埋芯片正裝凸點結構及工藝方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種一次先鍍后蝕金屬框減法埋芯片正裝凸點結構及其工藝方法。屬于半導體封裝【技術領域】。
【背景技術】
[0002]傳統的四面扁平無引腳金屬引線框結構主要有兩種:
一種是四面扁平無引腳封裝(QFN)引線框，這種結構的引線框由銅材金屬框架與耐高溫膠膜組成(如圖19所示)。
[0003]一種是預包封四面扁平無引腳封裝(pQFN)引線框，這種結構的引線框結構包括引腳與基島，引腳與基島之間的蝕刻區域填充有塑封料(如圖20所示)。
[0004]上述傳統金屬引線框存在以下缺點:
1、傳統金屬引線框作為裝載芯片的封裝載體，本身不具備系統功能，從而限制了傳統金屬引線框封裝后的集成功能性與應用性能；
2、由于傳統金屬引線框本身不具備系統功能，只能在引線框正面進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，功率器件的散熱會影響控制芯片信號的傳輸；
3、由于傳統金屬引線框本身不具備系統功能，所以多功能系統集成模塊只能在傳統金屬引線框正面通過多芯片及組件的平鋪或堆疊而實現，相應地也就增大元器件模塊在PCB上所占用的空間。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于克服上述不足，提供一種一次先鍍后蝕金屬框減法埋芯片正裝凸點結構及方法，它能夠解決傳統金屬引線框缺乏系統功能的問題。
[0006]本發明的目的是這樣實現的:一種一次先鍍后蝕金屬框減法埋芯片正裝凸點結構的制作方法，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
在金屬基板的正面及背面分別貼上可進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
利用曝光顯影設備將步驟二完成貼光阻膜作業的金屬基板表面進行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜；
步驟四、電鍍抗氧化金屬層或是被覆抗氧化劑(OSP)
在步驟三中金屬基板表面去除部分光阻膜的區域內進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);
步驟五、去除光阻膜 去除金屬基板表面的光阻膜； 步驟六、貼光阻膜作業
在金屬基板的表面貼上可進行曝光顯影的光阻膜；
步驟七、金屬基板表面去除部分光阻膜
利用曝光顯影設備將步驟六完成貼光阻膜作業的金屬基板表面進行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，具體是去除電鍍抗氧化金屬層以外的光阻膜，以露出金屬基板背面后續需要進行蝕刻的區域圖形；
步驟八、化學蝕刻
在步驟七中金屬基板表面去除部分光阻膜的區域內進行不同深度的化學蝕刻；
步驟九、去除光阻膜 去除金屬基板表面的光阻膜；
步驟十、貼光阻膜作業
在金屬基板的表面貼上可進行曝光顯影的光阻膜；
步驟十一、金屬基板背面去除部分光阻膜
利用曝光顯影設備將步驟十完成貼光阻膜作業的金屬基板背面進行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬基板背面后續需要進行電鍍的區域圖形；
步驟十二、電鍍金屬線路層
在步驟十一的金屬基板背面進行金屬線路層的電鍍工作，金屬線路層電鍍完成后即依據圖形在金屬基板上形成相應的基島和引腳；
步驟十三、去除光阻膜 去除金屬基板表面的光阻膜；
步驟十四、裝片
在步驟十二的基島正面通過導電或不導電粘結物質植入芯片；
步驟十五、金屬線鍵合
在芯片正面與引腳臺階面之間進行鍵合金屬線作業；
步驟十六、包封
對步驟十五的金屬基板內部采用塑封料進行塑封，塑封料與金屬基板的正面和背面均齊平。
[0007]步驟十七、植球
在步驟十六的引腳背面植入金屬球。
[0008]當步驟四中的抗氧化金屬層為鎳金或鎳鈀金時，所述步驟六和步驟七可以省略。
[0009]一種一次先鍍后蝕金屬框減法埋芯片正裝凸點結構，它包括金屬基板框，在所述金屬基板框內部設置有基島和引腳，所述引腳呈臺階狀，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階面齊平，所述引腳的臺階面上設置有金屬層，所述基島的背面通過導電或不導電粘結物質設置有芯片，所述芯片的正面與引腳的臺階面上的金屬層表面之間用金屬線相連接，所述基島外圍的區域、基島和引腳之間的區域、引腳與引腳之間的區域、基島和引腳上部的區域、基島和引腳下部的區域以及芯片和金屬線外均包封有塑封料，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)，所述塑封料與金屬基板框上下表面的抗氧化層或被覆抗氧化劑(OSP)齊平，在所述引腳的背面設置有金屬球。
[0010]所述芯片與基島背面之間設置有金屬層。
[0011]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
1、金屬減法技術引線框架的夾層可以因為系統與功能的需要而在需要的位置或是區域內埋入主動元件或是組件或是被動的組件，成為一個單層線路系統級的金屬引線框架；
2、從金屬減法技術引線框架成品的外觀完全看不出來內部夾層已埋入了因系統或是功能需要的對象，尤其是硅材的芯片的埋入連X光都無法檢視，充分達到系統與功能的隱密性及保護性；
3、金屬減法技術引線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合式金屬引線框兩側，可以避免高功率器件因熱輻射而干擾控制芯片的信號傳輸。
[0012]4、金屬減法技術引線框架本身內含埋入對象的功能，二次封裝后可以充分實現系統功能的集成與整合，從而同樣功能的元器件模塊的體積尺寸要比傳統引線框封裝的模塊來的小，相應在PCB上所占用的空間也就比較少，從而也就降低了成本。
[0013]5、金屬減法技術引線框架的夾層在制作過程中可以因為導熱或是散熱需要而在需要的位置或是區域內埋入導熱或是散熱對象，從而改善整個封裝結構的散熱效果；
6、金屬減法技術引線框架成品本身就富含了各種的組件，如果不再進行后續第二次封裝的情況下，將金屬減法技術引線框架依照每一格單元切開，本身就可成為一個超薄的封裝體或是簡易型系統級封裝體；
7、金屬減法技術引線框架除了本身內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級封裝，充分達到單層線路金屬引線框架的雙系統或是多系統級的封裝技術能力。
[0014]8、金屬減法技術引線框架內所埋入的物件或對象均與金屬厚度齊平，充分的體現出超薄與高密度的填充在金屬減法技術引線框內的厚度空間之中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖廣圖17為本發明一次先鍍后蝕金屬框減法埋芯片正裝凸點結構的工藝方法的各工序示意圖。
[0016]圖18為本發明一次先鍍后蝕金屬框減法埋芯片正裝凸點結構的示意圖。
[0017]圖19為傳統四面扁平無引腳封裝(QFN)引線框結構的示意圖。
[0018]圖20為預包封四面扁平無引腳封裝(pQFN)引線框結構的示意圖。
[0019]其中:
金屬基板框I 基島2
引腳3
導電或不導電粘結物質4 芯片5 金屬線6 塑封料7 抗氧化金屬層或被覆抗氧化劑8 金屬球9 金屬層10。
【具體實施方式】
[0020]本發明一種一次先鍍后蝕金屬框減法埋芯片正裝凸點結構的工藝方法如下: 步驟一、取金屬基板
參見圖1，取一片厚度合適的金屬基板，此板材的材質主要是以金屬材料為主，而金屬材料的材質可以是銅材、鐵材、鍍鋅材、不銹鋼材、鋁材或可以達到導電功能的金屬物質或非全金屬物質等，厚度的選擇可依據產品特性進行選擇。
[0021]步驟二、貼光阻膜作業
參見圖2，在金屬基板的正面及背面分別貼上可進行曝光顯影的光阻膜，以保護后續的蝕刻工藝作業，光阻膜可以是干式光阻膜也可以是濕式光阻膜。
[0022]步驟三、金屬基板表面去除部分光阻膜
參見圖3，利用曝光顯影設備將步驟二完成貼光阻膜作業的金屬基板表面(正面和背面)進行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬基板表面后續需要進行電鍍的區域圖形。
[0023]步驟四、電鍍抗氧化金屬層或是被覆抗氧化劑(OSP)
參見圖4，在步驟三中金屬基板表面去除部分光阻膜的區域內進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)。
[0024]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藥水軟化并采用高壓水沖洗的方式去除光阻膜。
[0025]步驟六、貼光阻膜作業
參見圖6，在金屬基板的表面貼上可進行曝光顯影的光阻膜，以保護后續的蝕刻工藝作業，光阻膜可以是干式光阻膜也可以是濕式光阻膜。
[0026]步驟七、金屬基板表面去除部分光阻膜
參見圖7，利用曝光顯影設備將步驟六完成貼光阻膜作業的金屬基板表面進行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，具體是去除電鍍抗氧化金屬層以外的光阻膜，以露出金屬基板背面后續需要進行蝕刻的區域圖形。
[0027]步驟八、化學蝕刻
參見圖8，在步驟七中金屬基板表面去除部分光阻膜的區域內進行不同深度的化學蝕亥IJ，蝕刻藥水可以采用氯化銅或是氯化鐵或是可以進行金屬材質化學蝕刻的藥水或技術。
[0028]步驟九、去除光阻膜
參見圖9，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藥水軟化并采用高壓水沖洗的方式去除光阻膜。
[0029]步驟十、貼光阻膜作業
參見圖10，在金屬基板的表面貼上可進行曝光顯影的光阻膜，以保護后續的電鍍工藝作業，光阻膜可以是干式光阻膜也可以是濕式光阻膜。[0030]步驟十一、金屬基板背面去除部分光阻膜
參見圖11，利用曝光顯影設備將步驟十完成貼光阻膜作業的金屬基板背面進行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬基板背面后續需要進行電鍍的區域圖形。
[0031]步驟十二、電鍍金屬線路層
參見圖12，在步驟十一的金屬基板背面進行金屬線路層的電鍍工作，金屬線路層電鍍完成后即在金屬基板上形成相應的基島和引腳，金屬線路層的材質可以是銅、鎳金、鎳鈀金、銀、金，電鍍方式可以是純電解電鍍方式或是化學沉積加電解電鍍或是全部使用化學沉積方式鍍出需要的厚度。
[0032]步驟十三、去除光阻膜
參見圖13，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藥水軟化并采用高壓水沖洗的方式去除光阻膜。
[0033]步驟十四、裝片
參見圖14，在步驟十二的基島正面通過導電或不導電粘結物質植入芯片，植入芯片的方式可以根據產品特性靈活選擇，可以采用基島正面點膠裝片、芯片背面覆蓋膠層或DAF(Die Attach Film)膜的方式進行裝片。
[0034]步驟十五、金屬線鍵合
參見圖15，在芯片正面與引腳臺階面之間進行鍵合金屬線作業，所述金屬線的材料采用金、銀、銅、鋁或是合金的材料，金屬絲的形狀可以是絲狀也可以是帶狀。
[0035]步驟十六、包封
參見圖16，對步驟十五的金屬基板內部采用塑封料進行塑封，塑封料與金屬基板上下表面的抗氧化層或被覆抗氧化劑(OSP)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或是無填料物質的環氧樹脂。
[0036]步驟十七、植球
參見圖17，在步驟十六的引腳背面植入金屬球，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，再經過高溫回流而行成金屬球。
[0037]參見圖18，為本發明一種一次先鍍后蝕金屬框減法埋芯片正裝凸點結構的結構示意圖，它包括金屬基板框1，在所述金屬基板框I內部設置有基島2和引腳3，所述引腳3呈臺階狀，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的臺階面齊平，所述引腳3和基島2的臺階面上設置有金屬層10，所述基島2的背面通過導電或不導電粘結物質4設置有芯片5，所述芯片5的正面與引腳3和基島2的臺階面上金屬層10表面之間用金屬線6相連接，所述基島2外圍的區域、基島2和引腳3之間的區域、引腳3與引腳3之間的區域、基島2和引腳3上部的區域、基島2和引腳3下部的區域以及芯片5和金屬線6外均包封有塑封料7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) 8，所述塑封料7與金屬基板框I上下表面的抗氧化層或被覆抗氧化劑(OSP)S齊平，在所述引腳3的背面設置有金屬球9。
【權利要求】
1.一種一次先鍍后蝕金屬框減法埋芯片正裝凸點結構的工藝方法，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 在金屬基板的正面及背面分別貼上可進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 利用曝光顯影設備將步驟二完成貼光阻膜作業的金屬基板表面進行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜； 步驟四、電鍍抗氧化金屬層或是被覆抗氧化劑(OSP) 在步驟三中金屬基板表面去除部分光阻膜的區域內進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)； 步驟五、去除光阻膜 去除金屬基板表面的光阻膜； 步驟六、貼光阻膜作業 在金屬基板的表面貼上可進行曝光顯影的光阻膜； 步驟七、金屬基板表面去除部分光阻膜 利用曝光顯影設備將步驟六完成貼光阻膜作業的金屬基板表面進行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，具體是去除電鍍抗氧化金屬層以外的光阻膜，以露出金屬基板背面后續需要進行蝕刻的區域圖形； 步驟八、化學蝕刻 在步驟七中金屬基板表面去除部分光阻膜的區域內進行不同深度的化學蝕刻； 步驟九、去除光阻膜 去除金屬基板表面的光阻膜； 步驟十、貼光阻膜作業 在金屬基板的表面貼上可進行曝光顯影的光阻膜； 步驟十一、金屬基板背面去除部分光阻膜 利用曝光顯影設備將步驟十完成貼光阻膜作業的金屬基板背面進行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬基板背面后續需要進行電鍍的區域圖形； 步驟十二、電鍍金屬線路層 在步驟十一的金屬基板背面進行金屬線路層的電鍍工作，金屬線路層電鍍完成后即依據圖形在金屬基板上形成相應的基島和引腳； 步驟十三、去除光阻膜 去除金屬基板表面的光阻膜； 步驟十四、裝片 在步驟十二的基島正面通過導電或不導電粘結物質植入芯片； 步驟十五、金屬線鍵合 在芯片正面與引腳臺階面之間進行鍵合金屬線作業； 步驟十六、包封 對步驟十五的金屬基板內部采用塑封料進行塑封，塑封料與金屬基板上下表面的抗氧化層或被覆抗氧化劑(OSP)齊平； 步驟十七、植球 在步驟十六的引腳背面植入金屬球。
2.根據權利要求1所述的一次先鍍后蝕金屬框減法埋芯片正裝平腳結構的工藝方法，其特征在于當步驟四中的抗氧化金屬層為鎳金或鎳鈀金時，所述步驟六和步驟七可以省略。
3.由權利要求1或2所制得的一種一次先鍍后蝕金屬框減法埋芯片正裝凸點結構，其特征在于它包括金屬基板框(1)，在所述金屬基板框(I)內部設置有基島(2)和引腳(3)，所述引腳(3)呈臺階狀，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)的臺階面齊平，所述引腳(3)的臺階面上設置有金屬層(9)，所述基島(2)的背面通過導電或不導電粘結物質(4)設置有芯片(5)，所述芯片(5)的正面與引腳(3)的臺階面上金屬層(9)表面之間用金屬線(6)相連接，所述基島(2)外圍的區域、基島(2)和引腳(3)之間的區域、引腳(3)與引腳(3)之間的區域、基島(2)和引腳(3)上部的區域、基島(2)和引腳(3)下部的區域以及芯片(5)和金屬線(6)外均包封有塑封料(7)，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) (8)，所述塑封料(7)與金屬基板框(I)上下表面的抗氧化層或被覆抗氧化劑(OSP) (8)齊平，在所述引腳(3)的背面設置有金屬球(9)。
【文檔編號】H01L21/56GK103646932SQ201310642122
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月5日 優先權日:2013年12月5日
【發明者】王新潮, 梁志忠, 章春燕 申請人:江蘇長電科技股份有限公司