帶雙凸點的四邊扁平無引腳三ic晶片封裝件及其生產方法

2023-09-11 00:22:05 4

專利名稱：帶雙凸點的四邊扁平無引腳三ic晶片封裝件及其生產方法
技術領域：
本發明涉及電子信息自動化元器件製造技術領域，特別是一種帶雙凸點的四邊扁平無引腳三IC晶片封裝件，本發明還包括該封裝件的生產方法。
背景技術：
近年來，移動通信和移動計算機領域的便捷式電子機器市場火爆，直接推動了小型封裝和高密度組裝技術的發展。同時，也對小型封裝技術提出了一系列嚴格要求，諸如，要求封裝外形尺寸儘量縮小，尤其是封裝高度小於1 mm ；封裝後的產品可靠性儘可能提高，為了保護環境適應無鉛化焊接，並力求降低成本等。QFN(Quad Flat Non-Leaded Package方形扁平無引腳封裝)由於具有良好的電和熱性能、體積小、重量輕、其應用正在快速增長。但是目前如QFN (0505X0. 75-0. 50) QFN (0909X0. 75-0. 50)載體較大，通常內引腳長度固定，靠近載體的內引腳底面已被蝕刻成凹坑，而當IC晶片較小時，從晶片焊盤到引腳部分的距離較大，由於靠近載體的引腳底面懸空，打線時會晃動，焊球打不牢，只能在靠近外露引腳部分打線，致使焊線長度長，造成焊線成本較高，制約了產品的利潤空間。

發明內容
本發明所要解決的技術問題就是針對上述QFN缺點，提供一種縮小了載體尺寸， 所有的內引腳向內延伸靠近載體，從晶片上的焊盤(PAD)到內引腳的距離縮短，從而縮短從晶片焊盤到內引腳的焊線長度，降低焊線成本，適合於小晶片的一種帶雙凸點的四邊扁平無引腳三IC晶片封裝件，本發明還提供該封裝件的生產方法。本發明的技術問題通過下述技術方案解決
一種帶雙凸點的四邊扁平無引腳三IC晶片封裝件，包括引線框架載體、粘片膠、IC晶片、內引腳、鍵合線及塑封體，所述的內引腳向內延伸靠近所述的載體，載體縮小，載體上粘接有第一 IC晶片，第一 IC晶片上端粘接第二 IC晶片，第二 IC晶片上端粘接第三IC晶片； 所述內引腳底部凹坑長度加長，每隻內引腳在靠近載體一側底面形成一外露的凸點，凹坑外側的底面是柱形外引腳，外露長度同普通QFN外引腳。所述外露凸點上面的內引腳上打接第一鍵合線、第三鍵合線及第五鍵合線，第一鍵合線另一端與第一 IC晶片焊接，第三鍵合線另一端與第二 IC晶片焊接，第五鍵合線另一端與所述第三IC晶片焊接。所述第一 IC晶片與第二 IC晶片之間連接有第二鍵合線；第二 IC晶片與第三IC 晶片之間連接有第四鍵合線。所述的內引腳向內延伸0. 2mm 0. 8mm。所述的載體縮小0. 4mm 1. 6mm。所述內引腳底部的凹坑長度加長0. 2mm 0. 5mm。上述帶雙凸點的四邊扁平無引腳三IC晶片封裝件的生產方法，其工藝步驟如下 a.減薄
下層的第一 IC晶片減薄厚度150 μ m，粗糙度Ra 0. 08mm,粗磨與細磨相結合工藝；上層的第二 IC晶片和第三IC晶片減薄厚度50 μ m 75 μ m，粗糙度Ra 0. 05mm,粗磨、細磨， 拋光防翹曲工藝； b劃片
8" 12"劃片機WD300TXB，下層第一 IC晶片採用普通QFN劃片工藝，上層第二 IC 晶片和第三IC晶片(10)採用防碎片劃片工藝； c上芯
粘片材料底層粘片採用膨脹係數80 195PPM/°C、低吸水率< 0. 15%的導電膠或絕緣膠，二層和三層晶片採用絕緣膠，引線框架選用帶雙凸點的四面扁平無引腳框架，粘好一層晶片後，在175°C下，使用粘片膠烘烤工藝烘烤1小時，然後分別粘完二層和三層晶片，再在175°C下，使用粘片膠烘烤工藝烘烤2小時； d.壓焊
焊線材料選用金線，壓焊採用低弧度壓焊工藝，高低弧正反打線方式，焊線溫度 150°C 210°C;先在金線鍵合機上給第三IC晶片和第二 IC晶片、第二 IC晶片和第一 IC晶片間焊線的焊盤上各植個金球，然後給IC晶片和第二 IC晶片、IC晶片和第一 IC晶片已植金球間打第四鍵合線和第二鍵合線，最後給第三IC晶片、第二 IC晶片、第一 IC晶片和對應的腳間打第一鍵合線、鍵合線第三和第五鍵合線13 ； e.塑封
採用通用QFN自動包封系統，模溫165°C 180°C，注塑壓力30 ;35Kgf/cm2 ；
f.電鍍和列印同普通QFN工藝；
g.切割
將矩陣式框架封裝產品按產品設計規格切割成單個電路，經檢查後，放入料盤。所述步驟c 二層和三層晶片採用膠膜片(DAF膜)上芯，引線框架選用帶雙凸點的四面扁平無引腳框架；先在粘片機上採用導電膠或絕緣膠粘完一層晶片，在175°C下採用防離層工藝烘烤1小時，然後採用膠膜片上芯，粘好二層和三層晶片，在150°C下採用防離層工藝烘烤2. 5小時。所述步驟d壓焊採用銅線鍵合工藝 設備金絲球焊機和銅絲球焊機；
工具與金線和銅線配套的劈刀線和銅線； 工藝
d. 1先在金絲球焊機上，給上下層晶片打線的焊盤上各植1個金球； d.2在銅絲球焊機上，給上下晶片已植金球的焊盤上打第二鍵合線和第四鍵合線； d.3最後從第一 IC晶片與內引腳間焊線開始，逐一焊線，直到打完最上層第三IC晶片與內引腳間的連線。本發明的特點是載體縮小，內引腳向內延伸載體，並且延伸部分的底部外露形成一個小凸點，引腳底部的凹坑較大，而柱形外露部分同普通引腳框架。這樣，載體縮小，提高了晶片和載體的匹配性，同時提高了產品封裝質量和可靠性。內引腳延伸並露出凸點，縮小了 IC晶片上的焊盤與內引腳間的距離，並且可以將焊線打在外露凸點上面的引腳上，此時引腳不懸空，減少了引線長度，不僅可以節約焊線成本，而且還可提高頻率特性。


圖1為本發明外露凸點的壓焊平面示意圖。圖2為本發明結構示意圖。圖3為本發明外露凸點底面示意圖。圖中標號說明1 一載體，2—粘片膠，3—第一 IC晶片，4一內引腳，5—第一鍵合線，6—塑封料，7—絕緣膠，8—第二 IC晶片，9一第二鍵合線，10—第三IC晶片，12—第三鍵合線，13—第四鍵合線，14 一第五鍵合線，15—外露凸點，16—凹坑，17—外引腳。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明進行詳細說明
本發明包括引線框架載體、粘片膠、IC晶片、內引腳、鍵合線、及塑封體，內引腳4向內延伸靠近載體1，載體1縮小，內引腳底部凹坑16長度加長，每隻內引腳4在靠近載體一側形成一外露的凸點15，凹坑外側的底面是柱形外引腳17，外露長度同普通QFN外引腳。外露凸點15上面的內引腳上打接第一鍵合線5，第一鍵合線5另一端與第一 IC晶片3焊接， 第一 IC晶片3上端通過絕緣膠7粘接第二 IC晶片8，第二 IC晶片8上端粘接第三IC晶片 10。第二 IC晶片8與第一 IC晶片3之間連接有第二鍵合線9 ；外露凸點15上面的內引腳上打接第三鍵合線12，第三鍵合線12另一端與第二 IC晶片8焊接。第二 IC晶片8與第三 IC晶片10之間連接有第四鍵合線14 ；外露凸點15上面的內引腳上打接第五鍵合線13，第五鍵合線13的另一端與第三IC晶片1焊接。塑封體6包圍了引線框架載體1，粘片膠(絕緣膠或導電膠)2，第一 IC晶片3，內引腳4，第一鍵合線5，絕緣膠7，第二 IC晶片8，第二鍵合線9，第三鍵合線12，第三IC晶片10，第四鍵合線14，第五鍵合線13，凸點15，凹坑16和外引腳17的上表面構成電路整體，並對其起到了保護作用。實施例1
1.減薄
下層晶片減薄厚度150 μ m，粗糙度Ra 0. IOmm ；上層晶片減薄厚度75 μ m，粗糙度Ra 0. 05mm,粗磨、細磨，拋光防翹曲工藝。8" 12"晶圓厚度減薄貼片機用DR3000 III /NITIO, 8" 12"減薄機:PG300RM/TSN.測厚儀 DH151/TSK ；
2.劃片
8" 12"劃片機:WD300TXB,貼片用 DR3000 III /TSK, 下層晶片減薄厚度150 μ m,採用普通QFN劃片工藝上層第二 IC晶片和第三IC晶片減薄厚度75 μ m,採用防碎片工藝劃片； 3.上芯
8" 12"選用DB-700FC/粘片機；
粘片材料底層粘片採用膨脹係數80 195ΡΡΜ/ 、低吸水率< 0. 15%的導電膠或絕緣膠，二層和三層晶片採用絕緣膠QMI538NB，引線框架選用帶雙凸點的四面扁平無引腳框架，粘好一層晶片後，在175°C下，使用粘片膠烘烤工藝烘烤1小時。然後分別粘完二層和三層晶片，再在175°C下，使用粘片膠烘烤工藝烘烤2小時；4、壓焊
壓焊選用fegle60鍵合機，焊線材料選用金線，壓焊採用超低弧度壓焊工藝，高低弧正反打線方式，避免交絲和斷絲現象，焊線溫度210°C ；
先在金線鍵合機上，給IC晶片10和IC晶片8、IC晶片8和IC晶片3間焊線的焊盤上各植1個金球，然後給IC晶片10和IC晶片8、IC晶片8和IC晶片3已植金球間打鍵合線9和鍵合線14，最後給IC晶片10、IC晶片8和IC晶片3和對應在的腳間打鍵合線5、鍵合線12和鍵合線13 ；
5.塑封
塑封設備採用通用QFN自動包封系統，塑封料選用低應力、低吸水率的CEL9220系列環保塑封料，模溫180°C，注塑壓力3^(gf/C Hf，並使用自動包封系統的多段注塑程序， 調整控制塑封過程，防止衝線和晶片表面等分層；
後固化時，使用帶螺旋加壓裝置的專用防翹曲固化夾具；
6.電鍍和列印同普通QFN工藝；
7、切割
切割機選擇DAD3350，清洗機DCS1440，QFN雙焊點切割夾具； 按正常工藝將矩陣式框架封裝的單元產品切割成單個產品，機器自動檢測合格後放入料盤。 實施例2
1.減薄
下層晶片減薄厚度150 μ m，粗糙度Ra 0. IOmm ；上層晶片減薄厚度50 μ m，粗糙度Ra 0. 05mm，粗磨、細磨，拋光防翹曲工藝；
8" 12"晶圓厚度減薄貼片機用DR3000 III /NITIO, 8" 12"減薄機:PG300RM/TSN.測厚儀 DH151/TSK ；
2.劃片
8" 12"劃片機:WD300TXB,貼片用 DR3000 III /TSK, 下層晶片減薄厚度150 μ m,採用普通QFN劃片工藝上層晶片減薄厚度50μπι，採用防離層，防碎片劃片工藝；
3.上芯
8" 12"選用DB-700FC/粘片機；
粘片材料底層粘片採用膨脹係數80 195PPM/°C、低吸水率< 0. 15%的8200系列或8352系列導電膠或84-3J絕緣膠，二層和三層晶片採用膠膜片(DAF膜)上芯，引線框架選用帶雙凸點的四面扁平無引腳框架，使用粘片膠烘烤工藝；
先在DB-700FC粘片機上採用8200系列或8352系列導電膠或84-3J絕緣膠粘完一層晶片，在175°C下採用防離層工藝烘烤1小時。然後採用膠膜片(DAF膜)上芯工藝粘完二層和三層晶片後，在150°C下採用防離層工藝烘烤2. 5小時；
4.壓焊
壓焊選用fegle60鍵合機，焊線材料選用金線，壓焊採用超低弧度壓焊工藝，高低弧正反打線方式，避免交絲和斷絲現象，焊線溫度150°C ；先在金線鍵合機上，給第三IC晶片10和第二 IC晶片8、第二 IC晶片8和第一 IC晶片 3間焊線的焊盤上各植1個金球，然後給第三IC晶片10和第二 IC晶片8、第二 IC晶片8 和IC晶片3已植金球間打鍵合線9和鍵合線14，最後給IC晶片10、IC晶片8和IC晶片3 和對應在的腳間打鍵合線5、鍵合線12和鍵合線13 ；
5.塑封
塑封設備採用通用QFN自動包封系統，塑封料選用低應力、低吸水率的CEL9220系列環保塑封料，模溫180°C，注塑壓力3^(gf/C m2，並使用自動包封系統的多段注塑程序， 調整控制塑封過程，防止衝線和晶片表面等分層；
後固化時，使用帶螺旋加壓裝置的專用防翹曲固化夾具；
6.電鍍和列印同普通QFN工藝；
7.切割
切割機選擇DAD3350，清洗機DCS1440，QFN雙凸點切割夾具； 按正常工藝將矩陣式框架封裝的單元產品切割成單個產品，機器自動檢測合格後放入料盤。 實施例3
多晶片堆疊封裝銅線鍵合
1.減薄、劃片、上芯、塑封、電鍍、列印、切割同實施例1和實施例2；
2.壓焊
設備金絲球焊機和銅絲球焊機工具與金線和銅線配套的劈刀壓焊材料金線和銅線工藝
a先在金絲球焊機上，給上下層晶片打線的焊盤上各植1項個金球(打上金鍵合球)； b在銅絲球焊機上，給上下晶片已植金球的焊盤上打銅線鍵合線(9)和鍵合線(14)； c最後從第一層晶片與內引腳間焊線開始，逐一焊線，直到打完最上層晶片與內引腳間的連線。
權利要求
1.一種帶雙凸點的四邊扁平無引腳三IC晶片封裝件，包括引線框架載體、粘片膠、IC 晶片、內引腳、鍵合線及塑封體，其特徵在於所述的內引腳(4)向內延伸靠近所述的載體 (1)，載體(1)縮小，載體(1)上粘接有第一 IC晶片(3)，第一 IC晶片(3)上端粘接第二 IC晶片(8)，第二 IC晶片(8)上端粘接第三IC晶片(10);所述內引腳(4)底部凹坑(16)長度加長，每隻內引腳(4)在靠近載體一側底部形成一外露的凸點(15)，凹坑(16)的外側底部是柱形外引腳(17)，所述外露凸點(15)上面的內引腳(4)上打接第一鍵合線(5)、第三鍵合線 (12)及第五鍵合線(13)，第一鍵合線(5)另一端與第一 IC晶片(3)焊接，第三鍵合線(12) 另一端與第二 IC晶片(8)焊接，第五鍵合線(13)另一端與所述第三IC晶片(10)焊接。
2.根據權利要求1所述的一種帶雙凸點的四邊扁平無引腳三IC晶片封裝件，其特徵在於所述第一 IC晶片(3)與第二 IC晶片(8)之間連接有第二鍵合線(9);第二 IC晶片(8) 與第三IC晶片(10)之間連接有第四鍵合線(14)。
3.根據權利要求1或2所述的一種帶雙凸點的四邊扁平無引腳雙IC晶片封裝件，其特徵在於所述的內引腳(4)向內延伸0. 2mm 0. 8mm。
4.根據權利要求1或2所述的一種帶雙凸點的四邊扁平無引腳封裝件，其特徵在於所述的載體(1)縮小0. 4mm 1. 6mm。
5.根據權利要求1或2所述的一種帶雙凸點的四邊扁平無引腳封裝件，其特徵在於所述內引腳底部的凹坑(16)長度加長0. 2mm 0. 5mm。
6.一種根據權利要求1所述的帶雙凸點的四邊扁平無引腳三IC晶片封裝件的生產方法，其工藝步驟如下a.減薄下層的第一 IC晶片(3)減薄厚度150 μ m，粗糙度Ra 0. 08mm,粗磨與細磨相結合工藝； 上層的第二 IC晶片(8)和第三IC晶片(10)減薄厚度50 μ m 75 μ m，粗糙度fei 0. 05mm, 粗磨、細磨，拋光防翹曲工藝；b劃片8" 12"劃片機WD300TXB，下層第一 IC晶片(3)採用普通QFN劃片工藝，上層第二 IC晶片(8)和第三IC晶片(10)採用防碎片劃片工藝； c上芯粘片材料底層粘片採用膨脹係數80 195PPM/°C、低吸水率< 0. 15%的導電膠或絕緣膠，二層和三層晶片採用絕緣膠，引線框架選用帶雙凸點的四面扁平無引腳框架，粘好一層晶片後，在175°C下，使用粘片膠烘烤工藝烘烤1小時，然後分別粘完二層和三層晶片，再在175°C下，使用粘片膠烘烤工藝烘烤2小時；d.壓焊焊線材料選用金線，壓焊採用低弧度壓焊工藝，高低弧正反打線方式，焊線溫度 150°C 210°C ；先在金線鍵合機上給第三IC晶片(10)和第二 IC晶片(8)、第二 IC晶片 (8)和第一 IC晶片3間焊線的焊盤上各植1個金球，然後給第三IC晶片(10)和第二 IC 晶片(8)、第二 IC晶片⑶和第一 IC晶片(3)已植金球間打第四鍵合線(14)和第二鍵合線(9)，最後給IC晶片(10)、IC晶片(8)、IC晶片(3)和對應的腳間打第一鍵合線(5)、鍵合線第三(12)和第五鍵合線(13)； e.塑封採用通用QFN自動包封系統，模溫165°C 180°C，注塑壓力30 3^(gf/C m2 ；f.電鍍和列印同普通QFN工藝；g.切割將矩陣式框架封裝產品按產品設計規格切割成單個電路，經檢查後，放入料盤。
7.根據權利要求6所述的帶雙凸點的四邊扁平無引腳雙IC晶片封裝件的生產方法，其特徵在於所述步驟c 二層和三層晶片採用膠膜片(DAF膜)上芯，引線框架選用帶雙凸點的四面扁平無引腳框架；先在粘片機上採用導電膠或絕緣膠粘完一層晶片，在175°C下採用防離層工藝烘烤1小時，然後採用膠膜片上芯，粘好二層和三層晶片，在150°C下採用防離層工藝烘烤2. 5小時。
8.根據權利要求6所述的帶雙凸點的四邊扁平無引腳雙IC晶片封裝件的生產方法，其特徵在於所述步驟d壓焊採用銅線鍵合工藝設備金絲球焊機和銅絲球焊機；工具與金線和銅線配套的劈刀線和銅線工藝d. 1先在金絲球焊機上，給上下層晶片打線的焊盤上各植1個金球；d.2在銅絲球焊機上，給上下晶片已植金球的焊盤上打第二鍵合線(9)和第四鍵合線 (14)；d. 3最後從第一 IC晶片(3)與內引腳間焊線開始，逐一焊線，直到打完最上層第三IC 晶片(10)與內引腳間的連線。
全文摘要
本發明涉及電子信息自動化元器件製造技術領域，特別是一種帶雙凸點的四邊扁平無引腳三IC晶片封裝件，本發明還包括該封裝件的生產方法。其工藝步驟如下a.減薄；b.劃片；c.上芯；d.壓焊；e.塑封；f.電鍍和列印；g.切割。本發明的特點是載體縮小，內引腳向內延伸載體，並且延伸部分的底部外露形成一個小凸點，引腳底部的凹坑較大，而柱形外露部分同普通引腳框架。這樣，載體縮小，提高了晶片和載體的匹配性，同時提高了產品封裝質量和可靠性。內引腳延伸並露出凸點，縮小了IC晶片上的焊盤與內引腳間的距離，並且可以將焊線打在外露凸點上面的引腳上，此時引腳不懸空，減少了引線長度，不僅可以節約焊線成本，而且還可提高頻率特性。
文檔編號H01L21/60GK102263080SQ20111021586
公開日2011年11月30日 申請日期2011年7月29日 優先權日2011年7月29日
發明者何文海, 慕蔚, 郭小偉 申請人:華天科技(西安)有限公司, 天水華天科技股份有限公司