CN102005431B - 双面图形芯片倒装先镀后刻单颗封装方法 - Google Patents

双面图形芯片倒装先镀后刻单颗封装方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种双面图形芯片倒装先镀后刻单颗封装方法，所述方法包括以下工艺步骤：取金属基板；金属基板正面进行金属层电镀被覆；金属基板进行背面蚀刻作业；金属基板背面进行包封无填料的塑封料(环氧树脂)作业；金属基板正面蚀刻作业；蚀刻出引脚的正面，且使所述引脚的背面尺寸小于引脚的正面尺寸，形成上大下小的引脚结构，装片；包封有填料塑封料(环氧树脂)；引脚的背面以及正面进行金属层电镀被覆；切割成品。本发明方法制备的芯片封装结构不会再有产生掉脚的问题。

Description

双面图形芯片倒装先镀后刻单颗封装方法
(一)技术领域
本发明涉及一种双面图形芯片倒装先镀后刻单颗封装方法。属于半导体封装技术领域。
(二)背景技术
传统的芯片封装结构的制作方式是：采用金属基板的正面进行化学蚀刻及表面电镀层后，即完成引线框的制作(如图7所示)。而引线框的背面则在封装过程中再进行蚀刻。该法存在以下不足：
因为塑封前只在金属基板正面进行了半蚀刻工作，而在塑封过程中塑封料只有包裹住引脚半只脚的高度，所以塑封体与引脚的束缚能力就变小了，如果塑封体贴片到PCB板上不是很好时，再进行返工重贴，就容易产生掉脚的问题(如图8所示)。尤其塑封料的种类是采用有填料时候，因为材料在生产过程的环境与后续表面贴装的应力变化关系，会造成金属与塑封料产生垂直型的裂缝，其特性是填料比例越高则越硬越脆越容易产生裂缝。
另外，由于芯片与引脚之间的距离较远，金属线的长度较长，如图9～10所示，金属线成本较高(尤其是昂贵的纯金质的金属线)；同样由于金属线的长度较长，使得芯片的信号输出速度较慢(尤其是存储类的产品以及需要大量数据的计算，更为突出)；也同样由于金属线的长度较长，所以在金属线所存在的寄生电阻/寄生电容与寄生电杆对信号的干扰也较高；再由于芯片与引脚之间的距离较远，使得封装的体积与面积较大，材料成本较高，废弃物较多。
(三)发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种不会再有产生掉脚的问题的双面图形芯片倒装先镀后刻单颗封装方法。
本发明的目的是这样实现的：一种双面图形芯片倒装先镀后刻单颗封装方法，其特征在于所述方法包括以下工艺步骤：
步骤一、取金属基板
取一片厚度合适的金属基板，
步骤二、金属基板正面及背面被覆光阻胶膜
利用被覆设备在金属基板的正面及背面分别被覆可进行曝光显影的光阻胶膜，
步骤三、金属基板正面的光阻胶膜进行需要电镀金属层区域的曝光/显影以及开窗
利用曝光显影设备将步骤二完成光阻胶膜被覆作业的金属基板正面进行曝光显影去除部分光阻胶膜，以露出金属基板正面后续需要进行电镀金属层的区域，
步骤四、金属基板正面已开窗的区域进行金属层电镀被覆
对步骤三中金属基板正面已开窗的区域进行第一金属层电镀被覆，该第一金属层置于所述引脚的正面，
步骤五、金属基板正面及背面进行光阻胶膜去膜
将金属基板正面余下的光阻胶膜以及金属基板背面的光阻胶膜全部揭除，
步骤六、金属基板正面及背面被覆光阻胶膜
利用被覆设备在金属基板的正面及背面分别被覆可进行曝光显影的光阻胶膜，以保护后续的蚀刻工艺作业，
步骤七、金属基板背面的光阻胶膜进行需要蚀刻区域的曝光/显影以及开窗
利用曝光显影设备将步骤六完成光阻胶膜被覆作业的金属基板背面进行曝光显影去除部分光阻胶膜，以露出局部金属基板以备后续需要进行的金属基板背面蚀刻作业，
步骤八、金属基板进行背面蚀刻作业
完成步骤七的曝光/显影以及开窗作业后，即在金属基板的背面进行各图形的蚀刻作业，蚀刻出引脚的背面，同时将引脚正面延伸到后续贴装芯片的下方，
步骤九、金属基板正面及背面进行光阻胶膜去膜
将金属基板正面和背面余下的光阻胶膜全部揭除，
步骤十、包封无填料的塑封料(环氧树脂)
将已完成步骤九所述去膜作业的金属基板背面进行包封无填料的塑封料(环氧树脂)作业，并进行塑封料包封后的固化作业，使引脚外围的区域以及引脚与引脚之间的区域均嵌置无填料的塑封料(环氧树脂)，该无填料的塑封料将引脚下部外围以及引脚下部与引脚下部连接成一体，
步骤十一、被覆光阻胶膜
利用被覆设备在将已完成包封无填料塑封料作业的金属基板的正面及背面分别被覆可进行曝光显影的光阻胶膜，以保护后续的蚀刻工艺作业，
步骤十二、已完成包封无填料塑封料作业的金属基板的正面进行需要蚀刻区域的曝光/显影以及开窗
利用曝光显影设备将步骤十一完成光阻胶膜被覆作业的已完成包封无填料塑封料作业的金属基板正面进行曝光显影去除部分光阻胶膜，以备后续需要进行金属基板正面蚀刻作业，
步骤十三、金属基板正面蚀刻作业
完成步骤十二的曝光/显影以及开窗作业后，即在完成包封无填料塑封料作业的金属基板正面进行各图形的蚀刻作业，蚀刻出引脚的正面，且使所述引脚的背面尺寸小于引脚的正面尺寸，形成上大下小的引脚结构，
步骤十四、金属基板正面及背面进行光阻胶膜去膜
将完成步骤十三蚀刻作业的金属基板正面余下的光阻胶膜以及金属基板背面的光阻胶膜全部揭除，制成引线框，
步骤十五、装片
在所述后续贴装芯片的下方的引脚正面第一金属层上通过锡金属的粘结物质进行芯片的植入，
步骤十六、包封有填料塑封料(环氧树脂)
将已打线完成的半成品正面进行局部单元包封有填料塑封料(环氧树脂)作业，使引脚正面局部单元区域露出有填料塑封料(环氧树脂)，并进行塑封料包封后的固化作业，使引脚的上部以及芯片外均被有填料塑封料(环氧树脂)包封，
步骤十七、引脚的背面以及正面进行金属层电镀被覆
对已完成步骤十七包封有填料塑封料(环氧树脂)作业的所述引脚的背面以及步骤十六所述露出有填料塑封料(环氧树脂)的引脚正面局部单元区域分别进行第二金属层和第一金属层电镀被覆作业，
步骤十八、切割成品
将已完成步骤十八第二金属层电镀被覆的半成品进行切割作业，使原本以列阵式集合体方式连在一起的芯片一颗颗独立开来，制得双面图形芯片倒装单颗封装结构成品。
本发明的有益效果是：
1、确保不会再有产生掉脚的问题
由于引线框采用了双面蚀刻的工艺技术，所以可以轻松的规划设计与制造出上大下小的引脚结构，可以使上下层塑封料紧密的将上大下小的引脚结构一起包裹住，所以塑封体与引脚的束缚能力就变大了，不会再有产生掉脚的问题。
2、由于应用了引线框背面与正面分开蚀刻的技术，所以能够将引线框正面的引脚尽可能的延伸到封装体的中心，促使芯片与引脚位置能够与芯片键合的位置相同，如图6所示，如此电性的传输将可大幅度提升(尤其存储类的产品以及需要大量数据的计算，更为突出)。
3、使封装的体积与面积可以大幅度的缩小
因运用了引脚的延伸技术，所以可以容易的制作出高脚数与高密度的脚与脚之间的距离，使得封装的体积与面积可以大幅度的缩小。
4、材料成本和材料用量减少
因为将封装后的体积大幅度的缩小，更直接的体现出材料成本大幅度的下降与因为材料用量的减少也大幅度的减少废弃物环保的困扰。
5、采用局部单元的单颗封装的优点有：
1)在不同的应用中可以将塑封体边缘的引脚伸出塑封体。
2)塑封体边缘的引脚伸出塑封体外可以清楚的检查出焊接在PCB板上的情况。
3)模块型的面积较大会容易因为多种不同的材料结构所产生收缩率不同的应立变形，而局部单元的单颗封装就可以完全分散多种不同的材料结构所产生收缩率不同的应立变形。
4)单颗封装在进行塑封体切割分离时，因为要切割的厚度只有引脚的厚度，所以切割的速度可以比模块型的封装结构要来得快很多，且切割用的刀片因为切割的厚度便薄了所以切割刀片的寿命相对的也就变的更长了。
(四)附图说明
图1(A)～图1(Q)为本发明双面图形芯片倒装先镀后刻单颗封装方法实施例1各工序示意图。
图2为本发明双面图形芯片倒装单颗封装结构实施例1结构示意图。
图3为图2的俯视图。
图4(A)～图4(Q)为本发明双面图形芯片倒装先镀后刻单颗封装方法实施例2各工序示意图。
图5为本发明双面图形芯片倒装单颗封装结构实施例2结构示意图。
图6为图5的俯视图。
图7为以往采用金属基板的正面进行化学蚀刻及表面电镀层作业图。
图8为以往形成的掉脚图。
图9为以往的封装结构一示意图。
图10为图9的俯视图。
图中附图标记：
引脚2、无填料的塑封料(环氧树脂)3、第一金属层4、第-6-二金属层5、锡金属的粘结物质6、芯片7、有填料塑封料(环氧树脂)9、金属基板10、光阻胶膜11、光阻胶膜12、光阻胶膜13、光阻胶膜14、光阻胶膜15、光阻胶膜16。
(五)具体实施方式
本发明双面图形芯片倒装先镀后刻单颗封装方法如下：
实施例1：单芯片单圈引脚
参见图2和图3，图2为本发明双面图形芯片倒装单颗封装结构实施例1结构示意图。图3为图2的俯视图。由图2和图3可以看出，本发明双面图形芯片倒装单颗封装结构，包括引脚2、无填料的塑封料(环氧树脂)3、锡金属的粘结物质6、芯片7有填料塑封料(环氧树脂)9，所述引脚2正面尽可能的延伸到后续贴装芯片的下方，在所述引脚2的正面设置有第一金属层4，在所述引脚2的背面设置有第二金属层5，在所述后续贴装芯片的下方的引脚2正面第一金属层4上通过锡金属的粘结物质6设置有芯片7，在所述引脚2的上部以及芯片7外包封有填料塑封料(环氧树脂)9，该有填料塑封料(环氧树脂)9将引脚2正面局部单元进行包覆，在所述引脚2外围的区域以及引脚2与引脚2之间的区域嵌置有无填料的塑封料(环氧树脂)3，所述无填料的塑封料3将引脚下部外围以及引脚2下部与引脚2下部连接成一体，且使所述引脚背面尺寸小于引脚正面尺寸，形成上大下小的引脚结构。
其封装方法如下：
步骤一、取金属基板
参见图1(A)，取一片厚度合适的金属基板10。金属基板的材质可以依据芯片的功能与特性进行变换，例如：铜、铝、铁、铜合金或镍铁合金等。
步骤二、金属基板正面及背面被覆光阻胶膜
参见图1(B)，利用被覆设备在金属基板的正面及背面分别被覆可进行曝光显影的光阻胶膜11和12，以保护后续的电镀金属层工艺作业。而此光阻胶膜可以是干式光阻薄胶膜也可以是湿式光阻胶膜。
步骤三、金属基板正面的光阻胶膜进行需要电镀金属层区域的曝光/显影以及开窗
参见图1(C)，利用曝光显影设备将步骤二完成光阻胶膜被覆作业的金属基板正面进行曝光显影去除部分光阻胶膜，以露出金属基板正面后续需要进行电镀金属层的区域。
步骤四、金属基板正面已开窗的区域进行金属层电镀被覆
参见图1(D)，对步骤三中金属基板正面已开窗的区域进行第一金属层4电镀被覆，该第一金属层4置于所述引脚2的正面。
步骤五、金属基板正面及背面进行光阻胶膜去膜
参见图1(E)，将金属基板正面余下的光阻胶膜以及金属基板背面的光阻胶膜全部揭除。
步骤六、金属基板正面及背面被覆光阻胶膜
参见图1(F)，利用被覆设备在金属基板的正面及背面分别被覆可进行曝光显影的光阻胶膜13和14，以保护后续的蚀刻工艺作业。而此光阻胶膜可以是干式光阻薄胶膜也可以是湿式光阻胶膜。
步骤七、金属基板背面的光阻胶膜进行需要蚀刻区域的曝光/显影以及开窗
参见图1(G)，利用曝光显影设备将步骤六完成光阻胶膜被覆作业的金属基板背面进行曝光显影去除部分光阻胶膜，以露出局部金属基板以备后续需要进行的金属基板背面蚀刻作业。
步骤八、金属基板进行背面蚀刻作业
参见图1(H)，完成步骤七的曝光/显影以及开窗作业后，即在金属基板的背面进行各图形的蚀刻作业，蚀刻出引脚2的背面，同时将引脚正面尽可能的延伸到后续贴装芯片的下方。
步骤九、金属基板正面及背面进行光阻胶膜去膜
参见图1(I)，将金属基板正面和背面余下的光阻胶膜全部揭除。
步骤十、包封无填料的塑封料(环氧树脂)
参见图1(J)，将已完成步骤九所述去膜作业的金属基板背面进行包封无填料的塑封料(环氧树脂)作业，并进行塑封料包封后的固化作业，使引脚2外围的区域以及引脚2与引脚2之间的区域均嵌置无填料的塑封料(环氧树脂)3，该无填料的塑封料(环氧树脂)3将引脚下部外围以及引脚2下部与引脚2下部连接成一体。
步骤十一、被覆光阻胶膜
参见图1(K)，利用被覆设备在将已完成包封无填料塑封料作业的金属基板的正面及背面分别被覆可进行曝光显影的光阻胶膜15和16，以保护后续的蚀刻工艺作业。而此光阻胶膜可以是干式光阻薄胶膜也可以是湿式光阻胶膜。
步骤十二、已完成包封无填料塑封料作业的金属基板的正面进行需要蚀刻区域的曝光/显影以及开窗
参见图1(L)，利用曝光显影设备将步骤十一完成光阻胶膜被覆作业的已完成包封无填料塑封料作业的金属基板正面进行曝光显影去除部分光阻胶膜，以备后续需要进行金属基板正面蚀刻作业。
步骤十三、金属基板正面蚀刻作业
参见图1(M)，完成步骤十二的曝光/显影以及开窗作业后，即在完成包封无填料塑封料作业的金属基板正面进行各图形的蚀刻作业，蚀刻出引脚2的正面，且使所述引脚2的背面尺寸小于引脚2的正面尺寸，形成上大下小的引脚2结构。
步骤十四、金属基板正面及背面进行光阻胶膜去膜
参见图1(N)，将完成步骤十三蚀刻作业的金属基板正面余下的光阻胶膜以及金属基板背面的光阻胶膜全部揭除，制成引线框。
步骤十五、装片
参见图1(O)，在所述后续贴装芯片的下方的引脚2正面第一金属层4上通过锡金属的粘结物质6进行芯片7的植入。
步骤十六、包封有填料塑封料(环氧树脂)
参见图1(P)，将已打线完成的半成品正面进行局部单元包封有填料塑封料(环氧树脂)9作业，使引脚2正面局部单元区域露出有填料塑封料(环氧树脂)9，并进行塑封料包封后的固化作业，使引脚的上部以及芯片外均被有填料塑封料(环氧树脂)包封。
步骤十七、引脚的背面以及正面进行金属层电镀被覆
参见图1(Q)，对已完成步骤十七包封有填料塑封料(环氧树脂)作业的所述引脚的背面以及步骤十六所述露出有填料塑封料(环氧树脂)9的引脚2正面局部单元区域分别进行第二金属层5和第一金属层4电镀被覆
作业，而电镀的材料可以是锡、镍金、镍钯金....等金属材质。
步骤十八、切割成品
参见图2和图3，将已完成步骤十八第二金属层电镀被覆的半成品进行切割作业，使原本以列阵式集合体方式连在一起的芯片一颗颗独立开来，制得双面图形芯片倒装单颗封装结构成品。
实施例2：多芯片单圈引脚
图4(A)～图4(Q)为本发明双面图形芯片倒装先镀后刻单颗封装方法实施例2各工序示意图。图5为本发明双面图形芯片倒装单颗封装结构实施例2结构示意图。图6为图5的俯视图。由图4、图5和图6可以看出，实施例2与实施例1的不同之处仅在于：所述芯片7设置有多颗。

Claims (1)

1.一种双面图形芯片倒装先镀后刻单颗封装方法，其特征在于所述方法包括以下工艺步骤：
步骤一、取金属基板
取一片厚度合适的金属基板，
步骤二、金属基板正面及背面被覆光阻胶膜
利用被覆设备在金属基板的正面及背面分别被覆可进行曝光显影的光阻胶膜，
步骤三、金属基板正面的光阻胶膜进行需要电镀金属层区域的曝光/显影以及开窗
利用曝光显影设备将步骤二完成光阻胶膜被覆作业的金属基板正面进行曝光显影去除部分光阻胶膜，以露出金属基板正面后续需要进行电镀金属层的区域，
步骤四、金属基板正面已开窗的区域进行金属层电镀被覆
对步骤三中金属基板正面已开窗的区域进行第一金属层电镀被覆，该第一金属层置于引脚的正面，
步骤五、金属基板正面及背面进行光阻胶膜去膜
将金属基板正面余下的光阻胶膜以及金属基板背面的光阻胶膜全部揭除，
步骤六、金属基板正面及背面被覆光阻胶膜
利用被覆设备在金属基板的正面及背面分别被覆可进行曝光显影的光阻胶膜，以保护后续的蚀刻工艺作业，
步骤七、金属基板背面的光阻胶膜进行需要蚀刻区域的曝光/显影以及开窗
利用曝光显影设备将步骤六完成光阻胶膜被覆作业的金属基板背面进行曝光显影去除部分光阻胶膜，以露出局部金属基板以备后续需要进行的金属基板背面蚀刻作业，
步骤八、金属基板进行背面蚀刻作业
完成步骤七的曝光/显影以及开窗作业后，即在金属基板的背面进行各图形的蚀刻作业，蚀刻出引脚的背面，同时将引脚正面延伸到后续贴装芯片的下方，
步骤九、金属基板正面及背面进行光阻胶膜去膜
将金属基板正面和背面余下的光阻胶膜全部揭除，
步骤十、包封无填料的塑封料
将已完成步骤九所述去膜作业的金属基板背面进行包封无填料的塑封料作业，并进行塑封料包封后的固化作业，使引脚外围的区域以及引脚与引脚之间的区域均嵌置无填料的塑封料，该无填料的塑封料将引脚下部外围以及引脚下部与引脚下部连接成一体，
步骤十一、被覆光阻胶膜
利用被覆设备在将已完成包封无填料塑封料作业的金属基板的正面及背面分别被覆可进行曝光显影的光阻胶膜，以保护后续的蚀刻工艺作业，
步骤十二、已完成包封无填料塑封料作业的金属基板的正面进行需要蚀刻区域的曝光/显影以及开窗
利用曝光显影设备将步骤十一完成光阻胶膜被覆作业的已完成包封无填料塑封料作业的金属基板正面进行曝光显影去除部分光阻胶膜，以备后续需要进行金属基板正面蚀刻作业，
步骤十三、金属基板正面蚀刻作业
完成步骤十二的曝光/显影以及开窗作业后，即在完成包封无填料塑封料作业的金属基板正面进行各图形的蚀刻作业，蚀刻出引脚的正面，且使所述引脚的背面尺寸小于引脚的正面尺寸，形成上大下小的引脚结构，
步骤十四、金属基板正面及背面进行光阻胶膜去膜
将完成步骤十三蚀刻作业的金属基板正面余下的光阻胶膜以及金属基板背面的光阻胶膜全部揭除，制成引线框，
步骤十五、装片
在所述后续贴装芯片的下方的引脚正面第一金属层上通过锡金属的粘结物质进行芯片的植入，
步骤十六、包封有填料塑封料
将已打线完成的半成品正面进行局部单元包封有填料塑封料作业，使引脚正面局部单元区域露出有填料塑封料，并进行塑封料包封后的固化作业，使引脚的上部以及芯片外均被有填料塑封料包封，
步骤十七、引脚的背面以及正面进行金属层电镀被覆
对已完成步骤十七包封有填料塑封料作业的所述引脚的背面以及步骤十六所述露出有填料塑封料的引脚正面局部单元区域分别进行第二金属层和第一金属层电镀被覆作业，
步骤十八、切割成品
将已完成步骤十八第二金属层电镀被覆的半成品进行切割作业，使原本以列阵式集合体方式连在一起的芯片一颗颗独立开来，制得双面图形芯片倒装单颗封装结构成品。
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