CN101694837A - 一种双排引脚的四面扁平无引脚封装件及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种双排引脚的四面扁平无引脚封装件及其生产方法,包括引线框架载体、IC芯片、焊盘、内引线脚、键合线及塑封体,其特征在于:所述内引线脚设为两排,为内引线脚和内引线脚,每对引线脚连在一起,相连引线脚的中间设一凹槽,所述焊盘分别与内引线脚和内引线脚通过键合线连接,载体底部设有防溢料凹槽,内引线脚底部设有凹槽。经过减薄、划片、上芯、压焊、塑封、电镀、切割等工艺程序加工生产。本发明载体缩小,内引线脚向内延伸设计成双排,封装的I/O数增加,不仅节约塑封料成本显著,而且可实现便携式产品薄型、小型化封装,适合于多引脚高密度封装,提高封装密度。
Description
技术领域
本发明涉及电子信息自动化元器件制造技术领域,尤其涉及到一种双排引脚的四面扁平无引脚封装件及其生产方法。
背景技术
近年来,移动通信和移动计算机领域的便捷式电子机器市场火爆,直接推动了小型封装和高密度组装技术的发展。同时,也对小型封装技术提出了一系列严格要求,诸如,要求封装外形尺寸尽量缩小,尤其是封装高度小于1mm;封装后的产品可靠性尽可能提高,为了保护环境适应无铅化焊接,及力图降低成本。小型化封装结构已有多种,如球栅阵列BGA封装等,但是,其内部的布线成本高,远不如QFP可实现低成本化。然而现行的QFP结构内部引出的引线呈羽翼状扇出,占用较大装配面积,而手机类产品内装面积十分有限,不能满足要求。2000年JEDEC制定出一种改进型规格,叫做QFN(Quad Flat Non-LeadedPackage),顾名思义,QFN把QFP扇出的引出线折回到封装底部,变成条状接触线,故可节省装配面积,进一步实现小型化。虽然QFN节省装配面积,实现小型化。但原来的QFN封装内部为单排引脚,所以引脚数较少,在80及其以下,不能满足80脚以上的产品封装,限制了封装技术的拓展。
发明内容
本发明的目的就是针对目前QFN封装单排内引脚,最多80PIN,不能代替PQFP100L/LQFP100L及其以上封装的现状,而提供一种适合于多引脚高密度封装,提高封装密度的双排引脚的四面扁平无引脚封装件,本发明还包括该封装件的生产方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现:
一种双排引脚的四面扁平无引脚封装件,包括引线框架载体、IC芯片、焊盘、内引线脚、键合线及塑封体,所述内引线脚设为两排,两两相对,每对引线脚连在一起,相连引线脚的中间设一凹槽,所述焊盘分别通过键合线与内引线脚连接,每个内引线脚底部设有凹槽。
所述内引线脚向框架内延伸,与载体的距离缩短,所述键合线的长度缩短。
所述内引线脚在每个边最外设单排1个脚。
所述双排引脚的四面扁平无引脚封装件的生产方法如下:
a、减薄
根据封装厚度确定晶圆减薄厚度在50μm~200μm,芯片厚度为180μm~200μm;
b、划片
c、上芯
d、压焊
e、塑封
f、电镀
g、切割
g1、先从切割线12处切开两个内引线脚之间的连接部分,切割深度为0.11μm+0.015μm;
g2、按正常工艺将矩阵式框架封装的单元产品切割成单个产品,机器自动检测合格后放入料盘。
所述封装工艺为芯片堆叠封装,底层芯片厚度为130μm~150μm,上层芯片厚度为70μm~100μm。
所述划片工艺当晶圆厚度在150μm以下时,使用双刀划片机及其工艺。所述芯片堆叠封装的上芯工序,底层粘片采用膨胀系数80~195PPM/℃、吸水率<0.15%的导电胶或绝缘胶,上层采用绝缘胶膜片或绝缘胶。
所述绝缘胶膜片上芯,使用胶膜片上芯机及其烘烤工艺。
所述芯片堆叠封装的压焊工序,根据焊线直径和芯片焊盘尺寸大小,选择相匹配规格的柱状劈刀,采用高低弧和低弧反打键合方式,防止上下焊线交叉短路或碰到下层焊线,内引线脚采用低弧焊线。
所述芯片堆叠封装的塑封工序,选择膨胀系数:α1≤1,α2≤3.5的低应力、吸水率:0.40%的塑封料,并使用自动包封系统的多段注塑程序,调整控制塑封过程,防止冲线和芯片表面分层。
本发明与普通QFN不同之处是:在切割分离前,引线框架上的每对内引线脚相连。并且在引线制造时,已在每对内引线脚表面间的连接处蚀刻出深度max:0.10mm凹槽,凹槽下剩0.10mm厚度的引脚。凹槽底下部分在切割分离前,采用切割或腐蚀很容易将内引线脚与内引线脚分离开来。这样的设计和制造,既保证了芯片与内引脚间的焊线最短,内引线脚平整焊线牢固。并且载体下面有防溢料凹槽,接收溢料,避免溢料流向载体。同时,每只内引线脚下面有凹槽,增强了塑封料和框架的结合力,有利于防分层。更重要的是载体缩小,内引线脚向内延伸设计成双排,封装的I/O数增加。本发明的特点是载体缩小,不仅节约塑封料成本显著,而且可实现便携式产品薄型(1.0mm以下)、小型化封装,增加封装I/O的数量。这样变化的结果是封装体积不变,不仅I/O数由原来48个变为88个,增加了83%,而且产品的技术含量大大提高。
附图说明
图1为本发明切割前的剖视图;
图2为本发明切割后的剖视图;
图3为本发明仰视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明:
一种双排引脚的四面扁平无引脚封装件,包括引线框架载体1、IC芯片3、IC芯片焊盘7、内引线脚4和5、键合线6及塑封体9,内引线脚设计为内引线脚4和内引线脚5两排,两两相对,但在每个边的最外仍设1个引线脚14。每对引线脚连在一起,相连引线脚的中间有一凹槽8,焊盘7通过键合线6分别与内引线脚4、5连接,构成了电路的电流和信号通道。内引线脚4底部设有凹槽10,内引线脚5底部设有凹槽11。塑封体9包围了引线框架载体1,粘片胶2,IC芯片3,焊盘7,内引线脚4和或内引线脚5,键合线6及内引线脚4上表面及内引线脚5上表面之间的凹槽8,内引脚4下面的凹槽10和内引脚5下面的凹槽11,构成电路整体,对IC芯片3和键合线6起到了支撑和保护作用。内引线脚4和内引线脚5底部有裸露部分,供组装PCB板焊盘焊接。本发明的内引线脚4和内引线脚5都向框架内延伸,并且内引线脚4和内引线脚5连在一起,和现有技术相比,内引线脚与载体1的距间缩短,键合线6的长度也相应缩短,降低了成本。载体1下部的一圈防溢料槽13接收流出的溢料,可避免溢料继续向载体1背面扩散。内引线脚4与内引线脚5之间的凹槽8、内引线脚4下面的凹槽10和内引脚5面的凹槽11加强了塑封体9与框架的结合力,起到防离层作用。
本发明的生产方法如下:
a、减薄
根据封装厚度确定晶圆减薄厚度在50μm~200μm,底层芯片厚度为130μm-150μm,上层芯片厚度为70μm~100μm;对70μm~150μm减薄,采用本公司开发的先粗磨、后细磨、抛光的超薄型、防裂片、防翘曲减薄工艺。
b、划片
同普通QFN划片工艺,但厚度在150μm以下晶圆,使用双刀划片机及其工艺。
c、上芯、粘片
d、压焊
e、塑封
f、电镀
g、切割
g1、先从切割线12处切开内引线脚4和内引线脚5间的连接部分,精密对准切割深度为0.11μm+0.015μm;
g 2、按正常工艺将矩阵式框架封装的单元产品切割成单个产品,机器自动检测合格后放入料盘。
实施例1
1、减薄、划片
减薄厚度50μm,堆叠封装,粗糙度Ra 0.10mm。
8″晶圆厚度减薄:贴片机用DR3000III/NITIO,
8″减薄机:PG300RM/TSN.测厚仪DH151/TSK;
8″划片机:使用双刀划片机,采用防离层,防碎片工艺划片。
2.上芯
8″选用AD829上芯机;
粘片材料采用粘接胶膜片,引线框架选用双排引脚的四面扁平无引脚框架,采用ESPEC烘箱,氮气流量25~35L/min。
3.压焊
选用ESEC3100和Eagle60键合机,焊线材料选用金线,由于封装厚度0.75,压焊采用超低线弧压焊工艺,高低弧正反打线方式,避免交丝和断丝现象,焊线温度180℃。里面一排内引脚采用低弧焊线,外面一排内引脚采用较高弧度焊线。
4.塑封
塑封采用QFN自动包封系统,塑封料选用低应力、低吸水率的CEL9220系列环保塑封料,模温165℃,注塑压力30Kgf/C m2,使用自动包封系统中多段注塑程序调整控制塑封过程,防止冲线和芯片表面分层。塑封后固化过程中,使用带螺旋加压装置的专用防翘曲固化夹具。
5.电镀
选用自动电镀线无铅防离层电镀工艺去溢料,控制电流大小120A~130A和酸洗时间40s,镀层厚度11.5μm,镀层均匀,无氧化、无残余溢料,符合检验标准,电镀后烘烤同普通QFN。
6、切割
(1)切割引线
切割机选用DAD3350,清洗机选用DCS1440,手工贴膜机选用QFN双焊点切割夹具。UV照射机UV-956。
先将半成品引线框架的塑封体朝上,引脚朝下贴上UV胶膜,然后把贴好胶的半成品框架引脚朝上,固定在切割机的工作台上,调整夹具角度,校准对正每排左右端两个产品的切割位置,再旋转调整左右两端上下产品切割位置。最后让机器自动快速检测整条产品的切割位置,确定无误后,设定切割速度在50μm/s,每次进刀深度在40μm,切割深度为0.11μm,即切透引脚厚度为准,防止引脚和引脚连在一起,造成短路。
(2)分离产品
在已切割开引脚的产品上,将矩阵式框架封装产品按产品设计规格切割成单个电路,经检查UV照射后,放入料盘。
实施例2
1、减薄、划片
减薄厚度200μm堆叠封装,粗糙度Ra 0.05mm,
12″晶圆厚度减薄:贴片机用DR3000III/NITI0,
12″减薄机:PG300RM/TSN.测厚仪DH151/TSK,
12″划片机:WD300TXB,贴片用DR3000III/TSK,
采用防离层,防碎片工艺划片。
2.上芯
12″选用DB-700FC/巨沛粘片机。
粘片材料:采用粘接胶膜片或绝缘胶,引线框架选用双排引脚的四面扁平无引脚框架,采用ESPEC烘箱,氮气流量(25~35)L/min。
3.压焊
压焊选用Eagle60键合机,焊线材料选用铜线,压焊采用超低线弧压焊工艺,高低弧正反打线方式,避免交丝和断丝现象,焊线温度210℃,里面一排内引脚采用低弧焊线,外面一排内引脚采用较高弧度焊线。
4.塑封
塑封设备采用通用QFN自动包封系统,塑封料选用低应力、α1≤3.5)低吸水率的CEL9220系列环保塑封料,模温180℃,注塑压力35Kgf/C m2,采用多段注塑防离层工艺及防离层后固化工艺,后固化时,使用带螺旋加压装置的防翘曲固化夹具,起加压、矫平作用,防止框架在长时间高温情况下进一步变形翘曲。
5.电镀
选用自动电镀线无铅防离层电镀工艺,电流大小(125A)和酸洗时间(38s),镀层厚度控制在14.5μm,镀层均匀,无氧化、无残余溢料,符合检验标准,电镀后烘烤同普通QFN。
6、切割
(1)切割引线:
切割机选择:DAD3350,清洗机:DCS1440,手工贴膜机QFN双焊点切割夹具,UV照射机UV-956。
先将半成品引线框架的塑封体朝上,引脚朝下贴上UV胶膜,然后把贴好胶的半成品框架引脚朝上,固定在切割机的工作台上,调整夹具角度,校准对正每排左右端两个产品的切割位置,再旋转调整左右两端上下产品切割位置。最后让机器自动快速检测整条产品的切割位置,确定无误后,设定切割速度和切割深度。切割速度70μm/s,切割深度0.10mm,每刀切割深度0.015μm,总切割深度0.11mm,即切透引脚厚度为准。
(2)分离产品
按正常工艺将矩阵式框架封装的单元产品切割成单个产品,机器自动检测合格后放入料盘。
实施例3
1.减薄、划片
根据封装产品厚度确定减薄厚度150μm,粗糙度Ra 0.08mm,
贴片机用DR3000III/NITI0,
6″晶圆片使用:VG502MKII 8B。
减薄机:PG300RM/TSN.测厚仪DH151/TSK;
6″片划片机:DAD3350。
划片按照产品划道宽度选择划片刀具,采用防离层,防碎片工艺。
2.上芯
选用AD89上芯机;
粘片材料:选用8200系列材料,引线框架选用双排引脚的四面扁平无引脚用框架,应用采用ESPEC烘箱,氮气流量(25~35)L/min。
3.压焊
压焊选用Eagle60键合机,焊线材料选用金线,由于封装厚度0.75,采用低弧度压焊工艺,高低弧正反打线方式,避免交丝和断丝现象,焊线温度200℃。里面一排内引脚采用100μm及以下低弧焊线,外面一排内引脚采用较高的130μm~140μm弧度焊线。
4.塑封
塑封设备采用通用QFN自动包封系统,塑封料选用低应力、低吸水率的CEL9220系列环保塑封料,模温175℃,注塑压力35Kgf/C m2,采用防离层塑封工艺及防离层后固化工艺,后固化使用防翘曲固化夹具,起加压、矫平作用,防止框架在长时间高温情况下进一步变形翘曲。
5.电镀
选用自动电镀线无铅防离层电镀工艺生产,严格控制电流大小(130A)和酸洗时间(40s),镀层厚度13.5μm,镀层均匀,无氧化、无残余溢料,符合检验标准,电镀后烘烤同普通QFN。
6、切割
(1)切割引线
采用蚀刻方法,需要蚀刻模板,用刮刀印刷保护膜,保护不蚀刻部分,烘干后放入蚀刻槽中,控制腐蚀液温度和腐蚀时间,将每对连在一起的引脚分开,最后去除保护膜清洗干净。
(2)分离产品
先在塑封体一面贴上UV膜,然后在已蚀刻开引脚的产品上,将矩阵式框架产品按产品设计规格切割成单个电路,经检查UV照射后,放入料盘。
Claims (9)
1.一种双排引脚的四面扁平无引脚封装件,包括引线框架载体、IC芯片、焊盘、内引线脚、键合线及塑封体,其特征在于:所述内引线脚设为内引线脚(4)和内引线脚(5)两排,两两相对,每对引线脚连在一起,相连引线脚的中间设一凹槽(8),所述焊盘(7)分别与内引线脚(4)、(5)通过键合线(6)连接,内引线脚(4)底部设有凹槽(10),内引线脚(5)底部设有凹槽(11)。
2.根据权利要求1所述的一种双排引脚的四面扁平无引脚封装件,其特征在于所述内引线脚(4)和内引线脚(5)向框架内延伸,与载体(1)的间距缩短,所述键合线(6)的长度相应缩短。
3.根据权利要求1所述的一种双排引脚的四面扁平无引脚封装件,其特征在于所述内引线脚在每个边最外设为单排1个脚。
4.如权利要求1所述一种双排引脚的四面扁平无引脚封装件的生产方法,工艺流程如下:
a、减薄
根据封装厚度确定晶圆减薄厚度在50μm~200μm,芯片堆叠封装,底层芯片厚度为130μm~150μm,上层芯片厚度为70μm~100μm,采用先粗磨、后细磨、抛光的超薄型、防裂片、防翘曲减薄工艺;
b、划片
同普通QFN划片工艺,厚度在150μm以下晶圆,使用双刀划片机及其操作方法;
c、上芯、粘片
d、压焊
e、塑封
f、电镀
g、切割
g1、先从切割线12处切开内引线脚(4)和内引线脚(5)间的连接部分,切割深度为0.11μm+0.015μm;
g2、按正常工艺将矩阵式框架封装的单元产品切割成单个产品,机器自动检测合格后放入料盘。
5.根据权利要求4所述的生产方法,其特征在于所述封装工艺为芯片堆叠封装,底层芯片厚度为130μm~150μm,上层芯片厚度为70μm~100μm。
6.根据权利要求4或5所述的生产方法,其特征在于所述芯片堆叠封装的上芯工序,底层粘片采用膨胀系数80~195PPM/℃、吸水率<0.15%的导电胶或绝缘胶,上层采用绝缘胶膜片或绝缘胶。
7.根据权利要求6所述的生产方法,其特征在于所述绝缘胶膜片上芯,使用胶膜片上芯机及其烘烤工艺。
8.根据权利要求4或5所述的生产方法,其特征在于所述芯片堆叠封装的压焊工序,根据焊线直径和芯片焊盘尺寸大小,选择相匹配规格的柱状劈刀,采用高低弧和低弧反打键合方式,防止上下焊线交叉短路或碰到下层焊线,内引线脚采用低弧焊线。
9.根据权利要求4或5所述的生产方法,其特征在于所述芯片堆叠封装的塑封工序,选择膨胀系数:α1≤1,α2≤3.5的低应力、吸水率:0.40%的塑封料,并使用自动包封系统的多段注塑程序,调整控制塑封过程,防止冲线和芯片表面分层。
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