二次先蝕後鍍金屬框減法埋晶片倒裝平腳結構及工藝方法

2023-10-10 23:05:09 1

二次先蝕後鍍金屬框減法埋晶片倒裝平腳結構及工藝方法
【專利摘要】本發明涉及一種二次先蝕後鍍金屬框減法埋晶片倒裝平腳結構及工藝方法，所述結構包括金屬基板框（1），所述金屬基板框（1）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）背面與引腳（3）的臺階面齊平，所述基島（2）背面與引腳（3）的臺階面上通過底部填充膠（5）倒裝有晶片（6），所述金屬基板框（1）內部區域填充有塑封料（7），所述塑封料（7）正面與引腳（3）臺階面齊平，所述塑封料（7）背面與金屬基板框（1）背面齊平，所述基島（2）正面、引腳（3）的正面和背面以及金屬基板框（1）的正面和背面設置有抗氧化層（4）。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】二次先蝕後鍍金屬框減法埋晶片倒裝平腳結構及工藝方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種二次先蝕後鍍金屬框減法埋晶片倒裝平腳結構及工藝方法，屬於半導體封裝【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14所示)；
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15所示)。
[0003]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晶片的封裝載體，本身不具備系統功能，從而限制了傳統金屬引線框封裝後的集成功能性與應用性能；
2、由於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晶片及組件的平鋪或者堆疊封裝，而功率器件與控制晶片封裝在同一封裝體內，功率器件的散熱會影響控制晶片信號的傳輸；
3、由於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晶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上所佔用的空間。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在於克服上述不足，提供一種二次先蝕後鍍金屬框減法埋晶片倒裝平腳結構及工藝方法，它能夠解決傳統金屬引線框缺乏系統功能的問題。
[0005]本發明的目的是這樣實現的:一種二次先蝕後鍍金屬框減法埋晶片倒裝平腳結構，它包括金屬基板框，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，所述基島背面和引腳的臺階面上通過底部填充膠倒裝有晶片，所述金屬基板框內部區域填充有塑封料，所述塑封料正面與引腳臺階面齊平，所述塑封料背面與金屬基板框背面齊平，所述基島正面、引腳的正面和背面以及金屬基板框的正面和背面設置有金屬抗氧化層或是披覆抗氧化劑(OSP)。
[0006]所述晶片與基島背面和引腳臺階面之間設置有金屬層。
[0007]—種二次先蝕後鍍金屬框減法埋晶片倒裝平腳結構的工藝方法，所述方法包括以下步驟:
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、金屬基板背面去除部分光阻膜
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後續需要進行蝕刻的區域；
步驟四、蝕刻
在步驟三中金屬基板背面去除部分光阻膜的區域進行化學蝕刻，完成化學蝕刻後即形成相應的基島與臺階形狀引腳；
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
在步驟四形成的基島背面和引腳臺階面將已完成表面有凸點的晶片進行倒裝，完成後並通過底部填充膠進行底部填充保護；
步驟七、環氧樹脂塑封
在完成裝片後的金屬基板背面蝕刻區域進行環氧樹脂塑封保護；
步驟八、貼光阻膜作業
在步驟七完成環氧樹脂塑封后的金屬基板正面及背面貼上可進行曝光顯影的光阻
膜；
步驟九、金屬基板正面去除部分光阻膜
利用曝光顯影設備將步驟八完成貼光阻膜作業的金屬基板正面進行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬基板正面後續需要進行蝕刻的區域；
步驟十、蝕刻
在步驟九中金屬基板正面去除部分光阻膜的區域進行化學蝕刻；
步驟十一、去除光阻膜 去除金屬基板表面的光阻膜；
步驟十二、電鍍抗氧化金屬層或披覆抗氧化劑(OSP)
在步驟十一中去除光阻膜後金屬基板表面裸露在外的金屬表面進行抗氧化金屬層電鍍。
[0008]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行抗氧化金屬層電鍍或披覆抗氧化劑(OSP)。
[0009]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，尤其是矽材晶片的埋入連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製作過程中可以埋入高功率器件，二次封裝再進行控制晶片的裝片，從而高功率器件與控制晶片分別裝在金屬減法技術引線框兩側，可以避免高功率器件因熱輻射而幹擾控制晶片的信號傳輸；
4、金屬減法技術引線框架本身內含埋入對象的功能，二次封裝後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上所佔用的空間也就比較少，從而也就降低了成本；
5、金屬減法技術引線框架的夾層在製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，如果不再進行後續第二次封裝的其況下，將金屬減法技術引線框依照每一格單元切開，本身就可成為一個超薄的封裝體；
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；
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。
[0010]9、二次先蝕後鍍金屬框減法技術引線框會在金屬引線框表麵塑封料正面呈現一定的高低斷差，其優點是在第二次塑封料塑封后可以牢牢的抓扣住金屬凸點，從而降低了塑封體與金屬引線框因為CTE (膨脹係數或是收縮率)的差距而產生分層的可靠性的不良。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖廣圖12為本發明一種二次先蝕後鍍金屬框減法埋晶片倒裝平腳結構工藝方法的各工序不意圖。
[0012]圖13為本發明一種二次先蝕後鍍金屬框減法埋晶片倒裝平腳結構的示意圖。
[0013]圖14為傳統四面扁平無引腳封裝(QFN)引線框結構的示意圖。
[0014]圖15為預包封四面扁平無引腳封裝(PQFN)引線框結構的示意圖。
[0015]其中:
金屬基板框I 基島2
引腳3 抗氧化層4 底部填充膠5 晶片6 塑封料7。
【具體實施方式】
[0016]參見圖13，本發明一種二次先蝕後鍍金屬框減法埋晶片倒裝平腳結構，它包括金屬基板框1，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，所述基島2背面與引腳3的臺階面上通過底部填充膠5倒裝有晶片6，所述金屬基板框I內部區域填充有塑封料7，所述塑封料7正面與引腳3臺階面齊平，所述塑封料7背面與金屬基板框I背面齊平，所述基島2正面、引腳3的正面和背面以及金屬基板框I的正面和背面設置有抗氧化層4。[0017]其工藝方法如下:
步驟一、取金屬基板
參見圖1，取一片厚度合適的金屬基板，金屬基板的材質可以是銅材、鐵材、鍍鋅材、不鏽鋼材、鋁材或可以達到導電功能的金屬物質或非金屬物質，厚度的選擇可依據產品特性進行選擇；
步驟二、貼光阻膜作業
參見圖2，在金屬基板正面及背面分別貼上可進行曝光顯影的光阻膜，光阻膜可以是乾式光阻膜也可以是溼式光阻膜；
步驟三、金屬基板背面去除部分光阻膜
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後續需要進行蝕刻的區域；
步驟四、蝕刻
參見圖4，在步驟三中金屬基板背面去除部分光阻膜的區域進行化學蝕刻，完成化學蝕刻後即形成相應的基島與臺階形狀引腳，化學蝕刻的技術可以採用氯化銅、氯化鐵或是可以進行腐蝕金屬材料的化學藥劑；
步驟五、去除光阻膜
參見圖5，去除金屬基板表面的光阻膜，去除光阻膜的方法採用化學藥水軟化並採用高壓水衝洗即可；
步驟六、裝片
參見圖6，在步驟四形成的基島背面和引腳臺階面將已完成表面有凸點的晶片進行倒裝，完成後並通過底部填充膠進行底部填充保護；
為了防止金屬基板氧化影響晶片與基板之間的電性互聯以及倒裝時的錫擴散，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行抗氧化金屬層電鍍或抗氧化劑披覆。
[0018]步驟七、環氧樹脂塑封
參見圖7，在完成裝片後的金屬基板背面蝕刻區域進行環氧樹脂塑封保護，環氧樹脂材料可以依據產品特性選擇有填料或是沒有填料的種類；
步驟八、貼光阻膜作業
參見圖8，在步驟七完成環氧樹脂塑封后的金屬基板正面及背面貼上可進行曝光顯影的光阻膜；
步驟九、金屬基板正面去除部分光阻膜
參見圖9，利用曝光顯影設備將步驟八完成貼光阻膜作業的金屬基板正面進行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬基板正面後續需要進行蝕刻的區域；
步驟十、蝕刻
參見圖10，在步驟九中金屬基板正面去除部分光阻膜的區域進行化學蝕刻，化學蝕刻的技術可以採用氯化銅、氯化鐵或是可以進行腐蝕金屬材料的化學藥劑；
步驟十一、去除光阻膜
參見圖11，去除金屬基板表面的光阻膜，去除光阻膜的方法採用化學藥水軟化並採用高壓水衝洗即可； 步驟十二、電鍍抗氧化金屬層或披覆抗氧化劑(OSP)
參見圖12，在步驟十一中去除光阻膜後金屬基板表面裸露在外的金屬表面進行抗氧化金屬層電鍍，如金、鎳金、鎳鈀金、錫或是被覆抗氧化劑(0SP)。
【權利要求】
1.一種二次先蝕後鍍金屬框減法埋晶片倒裝平腳結構，其特徵在於:它包括金屬基板框(1)，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，所述基島(2)背面與引腳(3)的臺階面上通過底部填充膠(5 )倒裝有晶片(6 )，所述金屬基板框(I)內部區域填充有塑封料(7 )，所述塑封料(7 )正面與引腳(3 )臺階面齊平，所述塑封料(7 )背面與金屬基板框(I)背面齊平，所述基島(2)正面、引腳(3)的正面和背面以及金屬基板框(I)的正面和背面設置有抗氧化層(4)。
2.根據權利要求1所述的一種二次先蝕後鍍金屬框減法埋晶片倒裝平腳結構，其特徵在於:所述晶片(6)與基島(2)背面和引腳(3)臺階面之間設置有金屬層。
3.一種二次先蝕後鍍金屬框減法埋晶片倒裝平腳結構的工藝方法，其特徵在於所述方法包括以下步驟: 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、金屬基板背面去除部分光阻膜 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後續需要進行蝕刻的區域； 步驟四、蝕刻 在步驟三中金屬基板背面去除部分光阻膜的區域進行化學蝕刻，完成化學蝕刻後即形成相應的基島與臺階形狀引腳； 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 在步驟四形成的基島背面和引腳臺階面將已完成表面有凸點的晶片進行倒裝，完成後並通過底部填充膠進行底部填充保護； 步驟七、環氧樹脂塑封 在完成裝片後的金屬基板背面蝕刻區域進行環氧樹脂塑封保護； 步驟八、貼光阻膜作業 在步驟七完成環氧樹脂塑封后的金屬基板正面及背面貼上可進行曝光顯影的光阻膜； 步驟九、金屬基板正面去除部分光阻膜 利用曝光顯影設備將步驟八完成貼光阻膜作業的金屬基板正面進行圖形曝光、顯影與去除部分圖形光阻膜，以露出金屬基板正面後續需要進行蝕刻的區域； 步驟十、蝕刻 在步驟九中金屬基板正面去除部分光阻膜的區域進行化學蝕刻； 步驟十一、去除光阻膜 去除金屬基板表面的光阻膜； 步驟十二、電鍍抗氧化金屬層或披覆抗氧化劑(OSP)在步驟十一中去除光阻膜後金屬基板表面裸露在外的金屬表面進行抗氧化金屬層電鍍或披覆抗氧化劑(OSP)。
4.根據權利要求3所述的一種二次先蝕後鍍金屬框減法埋晶片倒裝平腳結構的工藝方法，其特徵在於: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行抗氧化金屬層電鍍 或抗氧化劑披覆。
【文檔編號】H01L23/495GK103646930SQ201310642044
【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】梁新夫, 梁志忠, 王孫豔 申請人:江蘇長電科技股份有限公司