密節距小焊盤銅線鍵合雙ic晶片堆疊封裝件的製作方法

2024-01-29 15:40:15

專利名稱：密節距小焊盤銅線鍵合雙ic晶片堆疊封裝件的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電子信息自動化元器件製造技術領域，涉及一種IC晶片封裝件， 具體說是一種密節距小焊盤銅線鍵合雙IC晶片堆疊封裝件。
背景技術：
隨著電子信息產業的高速發展，晶片製造業邁入了納米時代，晶片製造的工藝尺寸從90nm縮小到45nm，再到30nm、13nm快速遞進。晶片的幾何尺寸也越來越小，由
1.OmmXl. Omm 至Ij 0. 8mmX0. 8mm、0. 5mmX0. 5mm、0. 3mmX0. 3mm,最小 0. 15mmX0. 15mm,相應地，晶片製造中使用的焊盤節距也由120 μ m逐步縮小到100μπι、70μπι、60μπι、50μπι和 45 μ m。劃道也由10(^111逐漸縮小到7(^111、6(^111、5(^111和454 111。使得焊盤尺寸也由最初的 100 μ mX 100 μ m 漸次縮小為 70 μ mX 70 μ m、55 μ mX 55 μ m、最小為 38μπιΧ38μπι。焊盤尺寸的變化給鍵合工藝帶來了難題和巨大的挑戰。正常的球焊鍵合工藝中，焊球的直徑大於/等於線徑的2倍，小於線徑的5倍為合格。一般金線焊球的直徑可控制在2 2.3(倍)線徑，銅線焊球的直徑可控制在
2.5 3 (倍)線徑。對於38 μ mX 38 μ m的焊盤，相鄰焊盤間距41 μ m 43 μ m，只能使用 Φ15μπι Φ 16 μ m的焊線，並且鍵合焊球的直徑必須控制在37 μ m以內。那麼金線無論 Φ 15 μ m (2. 3X15=34. 5 < 37)或取上限 16 (16X2. 3=36. 8 37)，還是 16 μ m (取上限 16X2. 5=40 > 37)， 都不符合壓焊要求。並且從壓焊質量檢驗的角度講，相鄰鍵合線間的空隙應等於2倍的焊線直徑。實際上，去除線徑，相鄰焊線間空隙1. 69 1. 86倍線徑，相鄰兩鍵合線間距也不能滿足一般質量要求。但是，實踐證明，隨著焊線質量的提高、線徑規格的增多，封裝技術的發展和高密度封裝形式及產品的增加，在保證塑封衝線率滿足工藝要求的前提下，焊線與焊線間不短路，相鄰引線間空隙大於1倍的線徑也被行業公認可以滿足焊線工藝要求。但對密節距小焊盤的鍵合而言，鍵合球的直徑很難控制，稍不注意，鍵合球會超出焊盤，造成相鄰焊點短路，導致產品報廢。另外，由於線間距過小，打第二根線時會碰到前一根線，造成前一根線的損傷。所以說，節距彡43 μ m的密節距小焊盤(38 μ mX38 μ m)產品鍵合的最大難度是鍵合點焊球直徑的控制和碰傷相鄰焊線的問題。

實用新型內容本實用新型為了解決現有節距彡43 μ m、38 μ mX 38 μ m的密節距小焊盤IC晶片銅線鍵合中存在相鄰焊點間短路和碰傷相鄰焊線的問題，提供一種相鄰焊點不易短路的密節距小焊盤銅線鍵合雙IC晶片堆疊封裝件。本實用新型的技術問題採用下述技術方案解決一種密節距小焊盤銅線鍵合雙IC晶片堆疊封裝件，包括塑封體，塑封體內設有引線框架載體和框架引線內引腳，引線框架載體的上面固接有第一 IC晶片，第一 IC晶片上堆疊有第二 IC晶片，所述第一 IC晶片和第二 IC晶片的上表面分別設置多個焊盤，所述多個焊盤組成平行設置的兩列焊盤組，分別為第一焊盤組和第二焊盤組，每個焊盤上植有金球，每個金球上接一第一銅鍵合球，所述第二 IC晶片與第一 IC晶片之間在對應的金球上拱絲拉弧形成第三銅鍵合線。所述第一焊盤組和第二焊盤組間隔的焊盤上分別焊接有一個金球，所述第一焊盤組中的金球與第二焊盤組中的金球交錯設置，每個金球上焊接一個第一銅鍵合球，每列焊盤組中未焊接金球的焊盤上分別焊接一個第二鍵合球，並在對應的框架引線內引腳上打一銅鍵合點，形成第二銅鍵合線。所述每列焊盤組中相鄰兩焊盤之間留有空隙，焊盤的外形尺寸為38μπιΧ38μπι， 焊盤的節距為43 μ m。所述第一銅鍵合球採用Φ 15 μ m銅線製成，其直徑為35 μ m 38 μ m。所述第二銅鍵合球採用01511111銅線製成，其直徑為3411111 3711111。所述金球的直徑為30μπι 36. 8μπι。本實用新型封裝件採用多重球焊結構，即在IC晶片焊盤上先植金球，並在金球上焊接銅鍵合球以及在其餘的焊盤上直接焊接銅鍵合球的結構，避免了焊盤上產生彈坑和相鄰焊點短路，既解決了密節距小焊盤高密度鍵合時容易碰傷前一根線而造成的塑封衝線開路的問題，又避免鍵合球直徑過大造成相鄰焊點短路的難題，結構簡單合理，能用於多引腳封裝。本實用新型還可以推廣到其它高端封裝形式，實現銅線代替金線鍵合，其鍵合強度優於金線，從而減少了塑封衝線率，提高了產品質量，節約了焊線成本，具有良好的經濟效益和社會效益，本實用新型對於載體外露或載體不外露形式均可適用。

圖1為本實用新型結構示意圖；圖2為每個焊盤上植金球平面示意圖；圖3為間隔焊盤上植金球平面示意圖；圖4為間隔焊盤上植金球剖面示意圖；圖5為本實用新型載體不外露示意圖；圖6為本實用新型的晶片焊盤尺寸間距示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細說明。一種密節距小焊盤銅線鍵合雙IC晶片堆疊封裝件，包括塑封體11，塑封體11內設有引線框架載體ι和框架引線內引腳7，引線框架載體1的上面通過粘片膠2固接有第一 IC晶片3，第一 IC晶片3上通過絕緣膠12堆疊有第二 IC晶片13，第一 IC晶片3和第二 IC晶片13的上表面分別設置多個焊盤4，組成平行設置的兩列焊盤組，分別為第一焊盤組
和第二焊盤組。本實用新型的第一種實施方式為每個焊盤4上植有金球5，每個金球5上焊接一個第一銅鍵合球6。第二 IC晶片13與第一 IC晶片3之間在對應的金球5上拱絲拉弧形成第三銅鍵合線15。本實用新型的第二種實施方式為第一焊盤組和第二焊盤組在間隔的焊盤4上分別焊接有一個金球5，第一焊盤組中的金球5與第二焊盤組中的金球5交錯設置，每個金球 5上焊接一個第一銅鍵合球6，每列焊盤組中未焊接金球5的焊盤4上分別焊接一個第二鍵合球8，並在對應的框架引線內引腳7上打一銅焊點10，形成第二銅鍵合線14。上述各組件封裝於封裝體11內，形成電路整體，並對金球5、第一銅鍵合球6、第二銅鍵合球8、第二鍵合線14、第三銅鍵合線15和月牙形的銅焊點10起到保護作用。本實用新型的金球5採用直徑為15 μ m 16 μ m的金線製成。第一銅鍵合球6和第二銅鍵合球8採用直徑為15 μ m的銅線製成。第一銅鍵合球6的直徑為35 μ m 37 μ m， 第二銅鍵合球8的直徑為36 μ m 38 μ m。實施例11.上芯(1)減薄、劃片採用相關封裝形式減薄通用設備和工藝，將晶圓減薄到210μπι並劃片；(2) 一次上芯採用載體外露的eSOP、eMSOP、eTSSOP、eL/TQFP、QFN、DFN引線框架，將已減薄 210 μ m並劃片的第一 IC晶片3用粘片膠2固定在引線框架載體1上，依次粘完所有第一 IC晶片3後收料到傳遞盒；(3) 二次上芯將粘完所有第一 IC晶片3的傳遞盒送到上芯機進料處，自動升降到設定位置，並送一條進軌道傳遞到機臺中央，由軌道壓板固定.在第一 IC晶片3上點上絕緣膠12後，上芯機自動吸嘴吸附第二 IC晶片(晶片厚210 μ m)放置在絕緣膠12上。依次粘完所有第二 IC晶片後收料到傳遞盒，上芯設備和工藝同相關封裝形式常規產品生產；(4)烘烤使用ESPEC烘箱，採用N2氣流量彡25ml/min烘烤3小時，烘烤溫度150°C。2.壓焊(1)步驟1安裝的第一 IC晶片3的上表面平行設置兩列焊盤組，該兩列焊盤組分別由數量相同的焊盤4組成，且兩列焊盤組中的各焊盤4之間互不接觸，一列焊盤組中的焊盤4與另一列焊盤組中的焊盤4為一一對應，如圖3所示，控制焊盤4的各條邊a的邊長為 38μπιΧ38μπι，焊盤4之間的節距b為43μπι，相鄰兩焊盤4之間的空隙c為5μπι。(2)植金球將直徑15 μ m的金線軸固定於壓焊臺上，穿好線後，將已粘IC晶片3的引線框架載體1自動傳送到軌道上，預熱至200°C後傳送到壓焊臺，由軌道壓板固定，在上層IC晶片和IC晶片3間焊線的焊盤4上分別植金球5後，收料到傳遞盒；(3)疊銅球及拱絲打點將已植金球5的堆疊封裝半成品及傳遞盒送到銅線球焊鍵合臺上，在壓焊臺上固定直徑為15 μ m的銅線軸，穿好線後，將已植金球5的引線框架載體1自動傳送到軌道上， 預熱至200°C後傳送到壓焊夾具上，通過軌道壓板進行固定，在IC13上的金球5上堆疊一個第一銅鍵合球6，向上拱絲拉弧到IC3已植金球5的焊盤4上堆疊一個第一銅鍵合球6，形成第三銅鍵合線15 ；⑷不植金球的焊盤直接銅線鍵合[0042]接著在上層IC晶片和IC晶片3上焊盤組中未植金球的每個焊盤4上直接打第二銅鍵合球8，並拱絲拉弧到與該焊盤4相對應的引線框架內引腳7上打一個月牙形的銅焊點 10，形成第二銅鍵合線14。(5)重複動作依次將第二 IC晶片13和第一 IC晶片3上不植被金球5的每個焊盤4上直接打一個第二銅鍵合球8，並拱絲拉弧到與該焊盤4相對應的引線框架內引腳7上打一個月牙形的銅焊點10，形成第二銅鍵合線14。3、對壓焊後形成的半成品框架進行塑封，通過環保、普通各3組組合DOE對比試驗，優選出環保、普通料和粘接膠組合方案，採用多段注塑防衝絲(衝絲小於8%)防離層工藝，然後按相關封裝形式常規方法後固化、列印和衝切分離或切割分離(QFN/QFN)，製得密節距小焊盤銅線鍵合IC晶片封裝產品。實施例21、上芯(1)減薄、劃片採用相關封裝形式減薄通用設備和工藝，將下層晶圓減薄到210 μ m，上層晶圓減薄到150 μ m並劃片；(2) 一次上芯採用載體外露的eSOP、eMSOP、eTSSOP、eL/TQFP、QFN、DFN引線框架，將已減薄 210 μ m並劃片的第一 IC晶片3用導電膠2固定在上述引線框架載體1上，依次粘完所有第一 IC晶片3後收料到傳遞盒；(3) 二次上芯將粘完所有第一 IC晶片3的傳遞盒送到上芯機進料處，自動升降到設定位置，並送一條進軌道傳遞到機臺中央，由軌道壓板固定.在第一 IC晶片3上點上絕緣膠12後，設備自動吸嘴吸附第二 IC晶片13 (晶片厚150 μ m)放置在絕緣膠12上。依次粘完所有第二 IC晶片13後收料到傳遞盒，上芯設備和工藝同相關封裝形式常規產品生產；(4)烘烤使用ESPEC烘箱，採用N2氣流量彡25ml/min烘烤3小時，烘烤溫度150°C。2.壓焊(1)步驟1安裝的第一 IC晶片3的上表面已平行設置兩列焊盤組(晶片製造)，該兩列焊盤組分別由數量不同的焊盤4組成，且兩列焊盤組中的各焊盤4之間互不接觸，一列焊盤組中的焊盤4與另一列焊盤組中的焊盤4為一一對應，如圖3所示，控制焊盤4的各條邊a的邊長為38 μ mX 38 μ m，輝盤4之間的節距b為43 μ m，相鄰兩焊盤4之間的空隙c為 5 μ m0(2)植金球將直徑15 μ m的金線軸固定於壓焊臺上，穿好線後，將已粘第一 IC晶片3的引線框架載體1自動傳送到軌道上，預熱至200°C後傳送到壓焊臺，由軌道壓板固定，在第二 IC 晶片13和第一 IC晶片3間焊線的焊盤4上分別植金球5後，收料到傳遞盒；(3)疊銅球及拱絲打點將已植金球5的堆疊封裝半成品及傳遞盒送到銅線球焊鍵合臺上，在壓焊臺上固
6定直徑為15μπι的銅線軸，穿好線後，將已植金球5的引線框架載體1自動傳送到軌道上， 預熱至200°C後傳送到壓焊夾具上，通過軌道壓板進行固定，在IC13上的金球5上堆疊一個第一銅鍵合球6，向上拱絲拉弧到IC3已植金球5的焊盤4上堆疊一個第一銅鍵合球6，形成第三銅鍵合線15 ；⑷不植金球的焊盤直接銅線鍵合接著在第二 IC晶片13和第一 IC晶片3上的焊盤組中未植金球的每個焊盤4上直接打第二銅鍵合球8，並拱絲拉弧到與該焊盤4相對應的引線框架內引腳7上打一個月牙形的銅焊點10，形成第二銅鍵合線14。(5)重複動作第二銅鍵合球8，並拱絲拉弧到與該焊盤4相對應的引線框架內引腳7上打一個月牙形的銅焊點10，形成第二銅鍵合線14。3、對壓焊後形成的半成品框架進行塑封，通過環保、普通各3組組合DOE對比試驗，優選出環保、普通料和粘接膠組合方案，採用多段注塑防衝絲(衝絲小於8%)防離層工藝，然後按相關封裝形式常規方法後固化、列印和衝切分離或切割分離(QFN/QFN)，製得密節距小焊盤銅線鍵合IC晶片封裝產品。雖然結合優選實施例已經示出並描述了本實用新型，本領域技術人員可以人理解，在不違背所附權利要求限定的本實用新型的精神和範圍的前提下可以進行修改和變換。
權利要求1.一種密節距小焊盤銅線鍵合雙IC晶片堆疊封裝件，包括塑封體(11)，塑封體(11)內設有引線框架載體(1)和框架引線內引腳(7)，引線框架載體(1)的上面固接有第一 IC晶片(3)，第一 IC晶片(3)上堆疊有第二 IC晶片(13)，其特徵在於所述第一 IC晶片(3)和第二 IC晶片(13)的上表面分別設置多個焊盤(4)，所述多個焊盤(4)組成平行設置的兩列焊盤組，分別為第一焊盤組和第二焊盤組，每個焊盤(4)上植有金球(5)，每個金球(5)上接一第一銅鍵合球(6)，所述第二 IC晶片(13)與第一 IC晶片(3)之間在對應的金球(5)上拱絲拉弧形成第三銅鍵合線(15)。
2.如權利要求1所述的一種密節距小焊盤銅線鍵合雙IC晶片堆疊封裝件，其特徵在於所述第一焊盤組和第二焊盤組在間隔的焊盤(4)上分別焊接有一個金球(5)，所述第一焊盤組中的金球(5 )與第二焊盤組中的金球(5 )交錯設置，每個金球(5 )上焊接一個第一銅鍵合球(6)，每列焊盤組中未焊接金球(5)的焊盤(4)上分別焊接一個第二鍵合球(8)，並在對應的框架引線內引腳(7)上打一銅鍵合點(10)，形成第二銅鍵合線(14)。
3.如權利要求1或2所述的密節距小焊盤銅線鍵合雙IC晶片堆疊封裝件，其特徵在於所述每列焊盤組中相鄰兩焊盤(4)之間留有空隙，所述焊盤(4)的外形尺寸為 38 μ mX 38 μ m，焊盤(4)的節距為43 μ m。
4.如權利要求1或2所述的一種密節距小焊盤銅線鍵合雙IC晶片堆疊封裝件，其特徵在於所述第一銅鍵合球(6)採用Φ 15 μ m銅線製成，第一銅鍵合球(6)直徑為35 μ m 38 μ m0
5.如權利要求1或2所述一種密節距小焊盤銅線鍵合雙IC晶片堆疊封裝件，其特徵在於所述金球(5)的直徑為30μπι 36. 8μπι。
6.如權利要求1或2所述密節距小焊盤銅線鍵合雙IC晶片堆疊封裝件，其特徵在於所述第二銅鍵合球(8)採用φ 15 μ m銅線製成，第二銅鍵合球(8)直徑為34 μ m 37 μ m。
專利摘要一種密節距小焊盤銅線鍵合雙IC晶片堆疊封裝件，包括塑封體，塑封體內設有引線框架載體和框架引線內引腳，引線框架載體的上面固接有第一IC晶片，第一IC晶片上堆疊有第二IC晶片，第一IC晶片和第二IC晶片的上表面分別設置多個焊盤，所述多個焊盤組成平行設置的兩列焊盤組，分別為第一焊盤組和第二焊盤組，焊盤上植有金球，每個金球上接一第一銅鍵合球，所述第二IC晶片與第一IC晶片之間在對應的金球上拱絲拉弧形成第三銅鍵合線。本實用新型封裝件採用多重球焊結構，避免了焊盤上產生彈坑和相鄰焊點短路，既解決了密節距小焊盤高密度鍵合時容易碰傷前一根線而造成的塑封衝線開路的問題，又避免鍵合球直徑過大造成相鄰焊點短路的難題。
文檔編號H01L23/498GK202339914SQ201120511850
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月9日 優先權日2011年12月9日
發明者慕蔚, 李習周, 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