CN105895615A - 一种超薄封装元件及其制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超薄封装元件,包括塑封体以及封装在塑封体内的芯片、金属凸点、镀银层、镀NiPdAu层和铜连接层,芯片、金属凸点、镀银层、铜连接层和镀NiPdAu层构成了电路的电源和信号通道,所述的铜连接层有多个,每个铜连接层的上表面和下表面分别设置有镀银层和镀NiPdAu层,所述的多个镀银层相互独立,所述的芯片焊接面设置有多个金属凸点,芯片通过金属凸点与多个镀银层同时连接,由于可以免电镀、免贴膜,生产成本可以大幅降低,产品更有竞争力;还公开了上述封装元件的制作工艺,通过电镀银之后倒装上芯的方法,缩短了制作周期,更好地实现芯片与载体的互联,使I/O更加密集,成本更低。
Description
技术领域
本发明属于集成电路封装技术领域,具体涉及一种超薄封装元件及其制作工艺。
背景技术
集成电路的QFN(Quad Flat
No-leadPackage,方形扁平无引脚封装)和DFN(Dual
Flat Package,双侧引脚扁平封装)近几年随着通讯设备(如基站、交换机)、智能手机、便携式设备(如平板电脑)、可穿戴设备(如智能手表、智能眼镜、智能手环等)的普及而迅速发展,特别适用于有高频、高带宽、低噪声、高导热、小体积、高速度等电性需求的大规模集成电路的封装。
QFN/DFN有效地利用了引线脚的封装空间,从而大幅度地提高了封装效率。该封装由于引线短小、塑封体尺寸小、封装体薄,可以使CPU 体积缩小30%-50%,同时具有良好的散热性能。
传统的QFN/DFN主要存在以下不足:一是设计及制作周期长,成本比较高;二是凸点的排布以及I/O 的密集程度受到框架设计及框架制造工艺的限制;三是框架在腐蚀变薄后,在模具内有滑动的风险,封装可靠性得不到保障;四是传统的QFN/DFN产品厚度仍然比较大,无法满足当前的便携式设备对小体积、高密度封装的需求。
发明内容
本发明的目的之一是针对上述现有技术的不足,提供一种基于Flip-chip连接的免贴膜、免电镀的超薄的封装元件。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种超薄封装元件,包括塑封体以及封装在塑封体内的芯片、金属凸点、镀银层、镀NiPdAu层和铜连接层,芯片、金属凸点、镀银层、铜连接层和镀NiPdAu层构成了电路的电源和信号通道,所述的铜连接层有多个,每个铜连接层的上表面和下表面分别设置有镀银层和镀NiPdAu层,所述的多个镀银层相互独立,所述的芯片焊接面设置有多个金属凸点,芯片通过金属凸点与多个镀银层同时连接。
所述的一种超薄封装元件,其镀银层和镀NiPdAu层的厚度为3—5um。
所述的一种超薄封装元件,其塑封体的厚度小于0.35mm。
所述的一种超薄封装元件,其铜连接层下端的一组相对边设置有倒角。
所述的一种超薄封装元件,其倒角为直角倒角。
本发明的另一个目的是提供一种上述超薄的封装元件的制作工艺,该生产方法制作出来的封装元件制作周期短、成本较低、I/O的密集程度和封装可靠性更高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种超薄封装元件的制作工艺,按照如下步骤进行
a)、框架镀NiPdAu:在引线框架上镀一层3—5um厚度的NiPdAu;
b)、生长铜倒角连接层:在镀NiPdAu层上生长一层厚度为50—100um的铜连接层,并将铜连接层下端的一组相对边腐蚀成倒角形状;
c)、铜连接层镀银:在铜连接层上表面镀一层厚度为3—5um的镀银层;
d)、晶圆减薄:减薄至厚度为50μm—200μm,粗糙度Ra为0.10—0.05mm;
e)、划片:厚度在150μm以上晶圆与普通集成电路扁平封装件划片工艺相同,但厚度在150μm以下晶圆,使用双刀划片机划片;
f)、芯片上做金属凸点以及上芯:在芯片上用植球的方式做出金属凸点,
倒装上芯后直接和引线框架连通;
g)、塑封:塑封料填充满铜连接层下端的倒角凹槽,形成有效的防拖
拉结构;
h)、框架腐蚀:用化学溶液腐蚀掉全部引线框架,直至露出镀NiPdAu层;
i)、切割,包装。
所述的一种超薄封装元件的制作工艺,其步骤b)中的铜连接层采用A194。
本发明的有益效果是:封装元件将镀NiPdAu层作为与外部电路的信号连接通道,相当于普通封装的“管脚”,可以省去电镀环节,增加了一层铜连接层,塑封之后,塑封料填充满铜倒角层的凹槽,形成有效的防拖拉结构,同时降低了塑封料压力,增加了塑封料与金属框架的接合面积,提高了封装的可靠性。
本发明通过电镀银之后倒装上芯的方法,实现了框架图形设计可在框架制作时期就完成,缩短了制作周期,更好地实现芯片与载体的互联,使I/O 更加密集,成本更低。
附图说明
图1为引线框架的剖面图;
图2为引线框架镀NiPdAu后的剖面图;
图3为引线框架的镀NiPdAu层上生长出铜连接层并腐蚀出倒角后的剖面图;
图4为铜连接层上镀银后的剖面图;
图5为芯片减薄划片后的剖面图;
图6为芯片植金属凸点后的剖面图;
图7为倒装上芯后的剖面图;
图8为产品塑封后的剖面图;
图9为产品腐蚀框架后的产品成品的剖面图。
各附图标记为:1—引线框架,2—金属凸点,3—芯片,4—塑封体,5—镀银层,6—镀NiPdAu层,7—铜连接层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图9所示,本发明公开了一种超薄封装元件,包括塑封体4以及封装在塑封体4内的芯片3、金属凸点2、镀银层5、镀NiPdAu层6和铜连接层7,芯片3、金属凸点2、镀银层5、铜连接层7和镀NiPdAu层6构成了电路的电源和信号通道,所述的铜连接层7有多个,每个铜连接层7的上表面和下表面分别设置有镀银层5和镀NiPdAu层6,所述的多个镀银层5相互独立,所述的芯片3焊接面设置有多个金属凸点2,芯片3通过金属凸点2与多个镀银层5同时连接。
进一步,所述的镀银层5和镀NiPdAu层6的厚度为3—5um,大大降低了QFN/DFN封装产品的厚度,可将塑封体4的厚度设置为小于0.35mm,而传统的QFN/DFN封装体厚度在0.7mm以上,本发明提供的技术可使封装体厚度减小100%。
更进一步,铜连接层7下端的一组相对边设置有倒角,作为一种优选的实施例,还可以将倒角设置成直角倒角,不仅形成有效的防拖拉结构,塑封之后塑封料填充满铜倒角层的凹槽,形成有效的防拖拉结构,极大地降低了框架在腐蚀变薄后,在模具内滑动的风险,还大大方便了铜连接层7的加工,同时,降低了塑封料压力,增加了塑封料与金属框架的接合面积,封装可靠性大幅提升。
一种超薄封装元件的制作工艺,按照如下步骤进行:
第一步、框架镀NiPdAu
如图1所示,在引线框架1上镀一层3—5um厚度的NiPdAu,从而得到如图2所示的镀NiPdAu层6。
第二步、生长铜倒角连接层
如图3所示,在镀NiPdAu层6上生长一层厚度为50—100um的铜连接层7,并将铜连接层7下端的一组相对边腐蚀成倒角形状,作为一种具体的实施例,铜连接层7采用牌号为A194的铜。
第三步、铜连接层7镀银
如图4所示,在铜连接层7上表面镀一层厚度为3—5um的镀银层5。
第四步、晶圆减薄
减薄至厚度为50μm—200μm,粗糙度Ra为0.10—0.05mm。
第五步、划片
厚度在150μm以上晶圆与普通集成电路扁平封装元件划片工艺相同,但厚度在150μm以下晶圆,使用双刀划片机划片。
第六步、芯片3上做金属凸点2以及上芯
如图5、图6所示,在芯片3上用植球的方式做出金属凸点2,倒装上芯后直接和引线框架1连通,得到如图7所示产品。
第七步、塑封
塑封料填充满铜连接层7下端的倒角凹槽,形成有效的防拖拉结构,
得到如图8所示产品。
h)、框架腐蚀
用化学溶液腐蚀掉全部引线框架1,直至露出镀NiPdAu层6,得到如图9
所示产品。
i)、切割,包装。
此步骤同常规方法。
本发明采用普通框架即可完成产品制作流程,无需过多加工框架载体,缩短设计周期,降低成本;在凸点排布及I/O数不受框架设计及制作限制的前提下,实现了凸点排布可任意定义,更好地实现芯片与载体的互连;在图形镀银层和框架基板之间增加一层铜倒角互连层,塑封之后形成有效的防拖拉结构,极大地降低了框架在腐蚀变薄后,在模具内滑动的风险;同时降低了塑封料压力,增加了塑封料与金属框架的接合面积,封装可靠性大幅提升。
传统的QFN/DFN框架,为了防止塑封时发生“溢胶”,在框架背面贴有一层膜,而本发明由于框架上面镀了一层NiPdAu,可以起到隔离塑封料的作用,塑封后腐蚀掉框架,同样可以起到防止“溢胶”的作用,这样就可以省去框架厂商“贴膜”的过程。
由于本发明提供的封装元件可以免电镀、免贴膜,生产成本可以大幅降低,产品更有竞争力。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,以及部分运用的实施例,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种超薄封装元件,其特征在于:包括塑封体(4)以及封装在塑封体(4)内的芯片(3)、金属凸点(2)、镀银层(5)、镀NiPdAu层(6)和铜连接层(7),芯片(3)、金属凸点(2)、镀银层(5)、铜连接层(7)和镀NiPdAu层(6)构成了电路的电源和信号通道,所述的铜连接层(7)有多个,每个铜连接层(7)的上表面和下表面分别设置有镀银层(5)和镀NiPdAu层(6),所述的多个镀银层(5)相互独立,所述的芯片(3)焊接面设置有多个金属凸点(2),芯片(3)通过金属凸点(2)与多个镀银层(5)同时连接。
2.根据权利要求1所述的一种超薄封装元件,其特征在于,所述的镀银层(5)和镀NiPdAu层(6)的厚度为3—5um。
3.根据权利要求2所述的一种超薄封装元件,其特征在于,所述的塑封体(4)的厚度小于0.35mm。
4.根据权利要求3所述的一种超薄封装元件,其特征在于,所述的铜连接层(7)下端的一组相对边设置有倒角。
5.根据权利要求4所述的一种超薄封装元件,其特征在于,所述的倒角为直角倒角。
6.一种如根据权利要求1所述超薄的封装元件的制作工艺,其特征在于,按照如下步骤进行:
a)、框架镀NiPdAu
在引线框架(1)上镀一层3—5um厚度的NiPdAu;
b)、生长铜倒角连接层
在镀NiPdAu层(6)上生长一层厚度为50—100um的铜连接层(7),并将铜连接层(7)下端的一组相对边腐蚀成倒角形状;
c)、铜连接层(7)镀银
在铜连接层(7)上表面镀一层厚度为3—5um的镀银层(5);
d)、晶圆减薄
减薄至厚度为50μm—200μm,粗糙度Ra为0.10—0.05mm;
e)、划片
厚度在150μm以上晶圆与普通集成电路扁平封装元件划片工艺相同,但厚度在150μm以下晶圆,使用双刀划片机划片;
f)、芯片(3)上做金属凸点(2)以及上芯
在芯片(3)上用植球的方式做出金属凸点(2),倒装上芯后直接和引线框架(1)连通;
g)、塑封
塑封料填充满铜连接层(7)下端的倒角凹槽,形成有效的防拖拉结构;
h)、框架腐蚀
用化学溶液腐蚀掉全部引线框架(1),直至露出镀NiPdAu层(6);
i)、切割,包装
根据权利要求6所述的一种超薄封装元件的制作工艺,其特征在于,所述步骤b)中的铜连接层(7)采用A194。
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