CN106684004A - 一种功率器件的整体封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种功率器件的整体封装方法，属于功率器件处理技术领域。为了解决现有的稳定性和散热性差的问题，提供一种功率器件的整体封装方法，包括将芯片焊接在铜框架的焊盘上进行上芯；再经过压焊、塑封固化、电镀和切筋成型，得到功率器件，上芯具体在氢氮混合气体的保护下，使铜框架进行预加热处理；再进行点焊处理，在焊盘上形成锡球；再对锡球进行整形，使锡球铺开在焊盘上；然后进入焊接区将芯片放置在相应的焊盘锡球上进行焊接，使芯片的背面焊接在焊盘上；再进入后加热区进行加热处理后，冷却后，完成功率器件芯片的上芯。本发明能够提高操作的稳定性，且能够有效防止焊锡出现体积收缩现象，实现保证低空洞率和倾斜度低的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种功率器件的整体封装方法，属于功率器件处理技术领域。
背景技术
随着科学技术的发展，越来越多的电子设备朝着小型化、集成化方向发展，而功率器件作为电子设备产品的主要器件，也在致力于小型化和集成化。其中，功率器件小型化的方向之一是采用封装结构，其结构形式是将功率器件集成在一个封装体内，内嵌印制电路板或其它基板。如对于DC/DC电源、晶振等功耗比较大的功率器件，由于封装结构的功率密度越来越高。因此，如何提高功率器件的散热成为功率器件设计需要解决的技术问题之一；另一方面，由于集成化程度的要求越来越高，对于芯片的加工过程中如何有效防止击穿的要求也越来越高。一般是通过封装加工过程的控制来提高产品的稳化性和散热效果；对于芯片的击穿一般是在划片过程中出现的缺陷。
具体来说，对于功率器件封装通常包括将晶圆放置在具有粘性的粘膜(如蓝膜)上，再依次经过划片(切片)、上芯(粘片)、压焊、塑封固化、管脚上锡(电镀)、老化、切盘、测试、检测和包装等工序过程。然而，由于器件集成度不断增加，芯片的尺寸也相应减少，线沟宽度不断缩小，而由于晶圆中切割的尺寸一般比较小，在切割的过程中很容易造成芯片正面和背面的崩边损坏或出现微损伤和裂痕，因此，传统的切割方法其合格率只能达到70％左右，不既影响封装后芯片的质量，又间接的增加了生产的成本；同时，由于切割过程中切刀的转速非常快，容易产生静电，而导致芯片出现击穿等现象；另一方面，现有的上芯工艺中普遍存在的几个问题为：1.芯片空洞率大，芯片空洞率指得就是芯片与焊锡料结合面有未完全结合的区域，此区域面积过大会导致功率器件在正常工作状态下散热能力变差，热量集中，导致器件失效。2.芯片焊锡厚度不均匀，芯片倾斜度较大，焊锡厚度同样影响器件散热能力，焊锡厚度太厚增加该区域导通电阻大小，增加能耗；焊锡厚度不均匀导致芯片倾斜度偏大，影响下一工序焊线的稳定性。3.焊锡易氧化，熔化不开：由于现有的上芯工艺中轨道温度都保持在360℃～390℃之间，温度较高且生产速度较快，极易造成框架和焊锡氧化，引起焊锡化不开，无法全部覆盖芯片底面，造成芯片与框架表面接触不良，最后表现为散热能力差，热阻偏大，极易在工作状态下引起炸管，从而使功率器件的整体稳定性较差。
发明内容
本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，提供一种功率器件的整体封装方法，解决的问题是如何提高封装的稳定性及功率器件的整体散热性能。
本发明的目的是通过以下技术方案得以实现的，一种功率器件的整体封装方法，该方法包括将芯片焊接在铜框架的焊盘上进行上芯工序处理；然后，再经过压焊工序、塑封固化工序、电镀工序和切筋成型，得到相应的功率器件，其特征在于，所述上芯工序处理具体包括以下步骤：
A、在氢氮混合气体的保护下，使需要上芯的铜框架先经过上芯工序加热轨道中的预热区进行预加热处理，使铜框架经过预热区后的温度升温至320℃～350℃；
B、经过预热区后，再使铜框架进入点焊区进行点焊处理，使在铜框架的焊盘上形成锡球；
C、点焊完成后，再使铜框架进入压模区对锡球进行整形，使锡球铺开在铜框架的焊盘上；
D、然后进入焊接区将芯片放置在相应的锡球上进行焊接，使芯片的背面焊接在焊盘上；
E、焊接完成后进入后加热区进行加热处理后，且使后加热区的温度设定在180℃～200℃，然后再进入冷却区进行冷却处理后，完成芯片的上芯。
本功率器件的整体封装方法，通过先使铜框架经过预热区进行预加热目的是为了使铜框架在经过预热区能够被均匀的加热，避免铜框架因急剧加热膨胀而导致轨道中卡料的现象，从而使更有利于稳定化操作使能够实现高效散热的效果；同时，通过采用预热区加热处理后，不会出现因膨胀而导致卡料现象，从而使后续的操作不会因为卡料而使每次操作的误差过大，提高了操作的稳定性，保证减小出现空洞等现象，达到高散热的效果。另一方面，通过在氮氢气体保护下，氮气的加入目的是为了防止后续的焊锡氧化，氢气的加入目的是为了将有部分氧化的铜框架进行还原，能够减少出现空洞率和提高产品的稳定性。但是由于在焊接区焊接完成后直接冷却出样，由于温度的急剧变化容易出现热胀冷缩现象，使焊锡体积收缩，而导致焊锡的厚度变的不均匀，易出现空洞率现象，也会使芯片的倾斜角度增大，影响性能，本发明通过在焊接完成之后，先进行加热区处理使温度在180℃～200℃处理一般时间后，再进行冷却处理，很好的解决了因焊锡收缩而出现的空洞率过高和倾斜角度过大的问题，实现减小空洞率和减小倾斜度的效果，从而提高了散热的性能和产品的稳定性。
在上述功率器件的整体封装方法中，作为优选，步骤A中所述预热区依次包括第一预热区、第二预热区和第三预热区，且所述第一预热区的温度设定为220℃～240℃；所述第二预热区的温度设定为260℃～280℃；所述第三预热区的温度设定为320℃～340℃。通过设定三个预热区，且使三个预热区的温度呈一定的梯度设定，能够使铜框架经过整个预热区时温度均匀的升高，从而进一步保证不会出现膨胀现象，使不会出现卡料现象，提高封装过程中上芯的稳定性。
在上述功率器件的整体封装方法中，作为优选，步骤D中所述芯片的边长延长线与焊盘上相对应的边形成的夹角角度为10゜～15゜。本发明人发现通过使芯片与焊盘之间形成一定的夹角有利于减小空洞率和提高芯片的平整度，使减小芯片的倾斜，使具有高的散热效果；另一方面，通过使芯片倾斜一定角度能够使后续焊接引线过程中使引线的长度基本一致，从而不会出现因引线长度不同而导致的电阻不同的问题，同样能够提高功率器件在使用时的整体稳定性。作为进一步的优选，所述芯片正面上最高点与焊盘表面之间的距离和芯片正面上的最低点与焊盘表面之间的距离差≤50μm。通过控制芯片的水平倾斜度能够减少出现空洞率，实现提高功率器件的整体散热效果。
在上述功率器件的整体封装方法中，作为优选，步聚E中所述冷却区依次包括第一冷却区、第二冷却区和第三冷却区，且所述第一冷却区的温度设定为155℃～165℃；所述第二冷却区的温度设定为135℃～145℃；所述第三冷却区的温度设定为100℃～120℃。通过设定三个冷却区目的是为了使呈逐步降温的方式，防止焊锡因冷却过快而导致收缩现象，保证实现低空洞率和低倾斜度的效果，从而使功率器件整体具有较好的散热性能并提高了稳定性。
在上述功率器件的整体封装方法中，作为优选，步骤B中所述点焊区的温度设定为360℃～390℃。有利于提高点焊的稳定化，使形成的锡球均匀，有利于后续的芯片焊接。步骤C中所述压模区的温度设定为360℃～390℃。使锡球能够更均匀的铺展开，使焊接后厚度更均匀，保证芯片的倾斜角度，提高上芯的稳定性。步骤D中所述焊接区的温度设定为360℃～390℃。有利于焊接的稳定性，使芯片更好的焊接的焊盘上，保证空洞率和具有较小的倾斜度，提高产品上芯后的性能。
在上述功率器件的整体封装方法中，作为优选，所述芯片通过以下方法制备得到：
使划片机的切刀沿着晶圆中对应的切道进行切割处理，切割过程中使含有碳酸氢根的去离子水流过切割处，经过若干次横向切割和纵向切割之后，使晶圆中的每一个芯片均被切割分离出来，得到相应的单一芯片。由于采用刀具切割过程中，切刀是在高转速的情况下运转，很容易发热和产生静电；同时，由于晶圆中切道的实际宽度一般仅在30μm～60μm之间，切割过程中产生的硅渣(废渣)很容易碰撞到周围的芯片，从而使芯片产生崩边、损坏等问题。而通过在切割过程上采用含有碳酸氢根的去离子水进行冲淋，一方面能够起到冷却的作用，而采用冲淋的目的则是为了更好的起到清洗切割过程中产生的硅渣，使能够及时去除硅渣等颗粒物，使不会因为废渣的存在而导致芯片崩边和损坏的现象。另一方面，更重要的是通过使去离子水中含有HCO3 -，能够去除切割过程中产生的静电，起到了释放静电的效果，从而起到防止静电击穿的效果，实现封装后功率器件的整体稳定性。
在上述功率器件的整体封装方法中，作为优选，所述含有碳酸氢根的去离子水的导电率为0.5us/cm～1.5us/cm。能够更有效有起到导电能力，从而导出切割过程中产生的静电的效果，实现防止静电击穿的效果。
在上述功率器件的整体封装方法中，作为优选，所述含有碳酸氢根的去离子水通过向去离子水中通入二氧化碳得到。产生的碳酸是一种弱酸性物质，并不会对芯片产生腐蚀现象，既能够实现较好的导电能力。
在上述功率器件的整体封装方法中，作为优选，所述切割处理的切割速度为60mm/s～90mm/s；且所述切割处理时采用的切刀的转速为30千转/秒～35千转/秒。通过有效的调整切割速度和切割过程中切刀自身的转速，能够使切割过程中不会产生崩边或出现裂痕，保证了芯片的合格率。
在上述功率器件的整体封装方法中，作为优选，所述切刀的刀刃长度为600μm～720μm；且所述切刀的刀片厚度为15μm～20μm。由于切刀厚度太薄，刀刃长度相应就短；而刀刃长度长，则切刀的厚度相应会变厚，则容易造成崩边现象。通过采用上述切刀进行切割能够有效控制崩边的产生，又能够提高生产效率，以上切刀能够持续生产1800～2400米左右，在保证芯片不会产生崩边或裂痕的基础上，又大大节约了换刀时间，提高了生产的效率。
在上述功率器件的整体封装方法中，作为优选，所述塑封固化工序具体为：
将经过焊接工序扣的产品放入模具内，然后，再控制温度在170℃～185℃的条件下使环氧树脂熔融并完全覆盖在芯片上进行塑封固化处理80s～100s；然后，再将塑封固化处理后的产品从模具中转移至烘箱内并控制温度在160℃～185℃的条件下进行后固化处理。通过缩短在模具内的塑封固化时间，能够有效的提高功率器件封装过程的整体效率，但是，由于缩短了时间，不能使环氧树脂内有成分达到完全的转化，因此，通过另外在烘箱内进行高温处理使环氧树脂内的成分完全达到转化，从而实现完全固化的效果，提高封装的稳定性和生产效率。作为进一步的优选，所述后固化处理的时间为6小时以上。
综上所述，本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1.本功率器件的整体封装方法，通过在上芯工序过程中设定预热区，能够有效防止因出现膨胀现象而导致卡料现象，提高封装的稳定性；通过设定后加热区能够有效防止焊锡出现体积收缩现象，使具有低空洞率和倾斜度的效果，从而达到高散热的效果。
2.本功率器件的整体封装方法，通过使芯片与焊盘之间形成一定的夹角有利于减小空洞率和提高芯片的平整度，使减小芯片的倾斜，能够提高芯片的稳定性。
3.本功率器件的整体封装方法，通过在划片工序过程中通过使去离子水中含有HCO3 -根能够有效去除切割过程中产生的静电，从而实现防止芯片被静电击穿的效果，使芯片的合格率能够达到100％；且通过调整切割速度的切刀的转速，以及控制控制切刀结构，能够提高切割的合格率，使保证不会出现崩边或裂痕现象。
4.本功率器件的整体封装方法，通过使在塑封固化模具内的固化时间缩短，能够提高生产效率；而通过增加后固化处理过程，能够使环氧树脂内的成分达到完全的转化过程，使具有较好的固化效果，从而使功率器件的整体稳定性得到提高。
附图说明
图1是本发明上芯工序中所用铜框架的单个结构示意图。
图2是本发明上芯工序中所用铜框架的焊盘放置焊接芯片的结构示意图。
图3是本发明划片工序中所用晶圆的结构示意图。
图4是本明中划片工序中所用晶圆的另一种结构示意图。
图5是本发明图4中D处的放大结构示意图。
图6是本发明的功率器件的整体封装方法中上芯工序的工序流程图。
图中，1、铜框架；12、焊盘；2、晶圆；21、芯片；22、切道；221、横向切道；222、纵向切道。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，但是本发明并不限于这些实施例。
实施例1
本实施例中功率器件的整体封装方法如下：
在10wt％～15wt％的氢氮混合气体的保护下，使需要上芯的铜框架1先经过上芯机加热轨道中的预热区进行预加热处理，该预热区包括第一预热区、第二预热区和第三预热区，使设定第一预热区的温度为220℃，第二预热区的温度为设定为260℃，第三预热区的温度为设定为330℃，使铜框架1经过整体预热区后的温度升温至320℃，使铜框架1经过整个预热区的时间为500ms，其中，铜框架1的温度可以通过在铜框架1上贴热电偶进行跟踪测量；经过预热区后，再使铜框架1通过加热轨道输送到点焊区进行点焊处理，使在铜框架1的焊盘12上形成锡球；点焊区的温度设定为370℃；焊完锡球后，再使铜框架1通过加热轨道输送到压模区对锡球进行整形，使锡球铺开在铜框架1的焊盘12上，整形过程中采用压模头进行整形，且使压模头的大小与芯片21的大小相匹配，压模区的温度设定为360℃；整形完成后，使输送到焊接区将预先划片好的芯片21放置在相应的焊盘12对应的锡球上进行焊接，使芯片21的背面焊接在焊盘12上，焊接区的温度设定为370℃；焊接完成后输送进入后加热区进行加热处理后，且使后加热区的温度设定在180℃，使铜框架1经过后加热区的时间为300ms，然后再依次经过冷却区进行冷却处理后，完成芯片21的上芯工序处理；进行相应的测试，其中，空洞率低于0.5％，且芯片21相对于焊盘12表面的倾斜度小于50μm；
然后，再采用铝线进行压焊工序处理，使芯片21的电路外接点与铜框架1上的引线相焊接在一起，可以采用全自动铝线焊线机进行压焊焊接，经过压焊工序处理后，将相应的半成品放入塑封固化工序中的模具中，然后，再将环氧树脂原料经过170℃的高温条件下使其熔化开并流入到模具中，使从模具有底部开始逐渐覆盖整个芯片21，同时保温90s使环氧树脂固化，然后，再将经过塑封固化处理后的半成品转移至烘箱内，并控制温度为165℃进行后固化处理6小时，使环氧树脂内的成分能够达到较完全的转化，同时，使塑封过程中产生的内应力有效的去除；然后，再进入电镀工序对外露的铜框架1表面进行电镀一层镀层，能够防止外界环境对铜框架1的腐蚀、受潮等影响，可以采用高纯度(99.95％)的锡进行电镀，也可以采用铅锡合金进行电镀，且使锡点85％，铅占15％；再经过切筋处理，将一条框架冲切成独立的单元，再按照客户的要求冲切成型放置料管或载盘中，再经过测试合格后进行打标如采用激光打标，可以在产品的正面或背面激光刻字，如产品名称、生产日期、生产批号等等，最终按照客户提供的包装要求包装完成，得到相应的功率器件。对功率器件的整体散热性能进行测试，其导通电阻在20mΩ，说明具有较好的散热性能。
实施例2
本实施例中功率器件的整体封装方法如下：
在10wt％～15wt％的氢氮混合气体的保护下，使需要上芯的铜框架1先经过上芯机加热轨道中的预热区进行预加热处理，该预热区包括第一预热区、第二预热区和第三预热区，使设定第一预热区的温度为240℃，第二预热区的温度为设定为280℃，第三预热区的温度为设定为340℃，使铜框架1经过整体预热区后的温度升温至330℃，使铜框架1经过整个预热区的时间为450ms，其中，铜框架1的温度可以采用常规的方法通过在铜框架1上贴热电偶进行跟踪测量；经过预热区后，再使铜框架1通过加热轨道输送到点焊区进行点焊处理，使在铜框架1的焊盘12上形成锡球，点焊区的温度设定为390℃；焊完锡球后，再使铜框架1通过加热轨道输送到压模区对锡球进行整形，压模区的温度设定为360℃；使锡球铺开在铜框架1的焊盘12上，整形过程中采用压模头进行整形，且使压模头的大小与芯片21的大小相匹配；整形完成后，使输送到焊接区将芯片21放置在相应的焊盘12对应的锡球上进行焊接，使芯片21的背面焊接在焊盘12上，焊接区的温度设定为390℃，焊接完成后输送进入后加热区进行加热处理后，且使后加热区的温度设定在200℃，使铜框架1经过后加热区的时间为300ms，然后再依次经过第一冷却区、第二冷却区和第三冷却区进行冷却处理后，其中，第一冷却区的温度设定为165℃，第二冷却区的温度设定为135℃，第三冷却区的温度设定为100℃，冷却结束后，完成芯片21的上芯工序处理；进行相关性能的测试，其中，空洞率低于0.5％，且芯片21相对于焊盘12表面的倾斜度小于50μm；
然后，再采用铝线进行压焊工序处理，使芯片21的电路外接点与铜框架1上的引线相焊接在一起，可以采用全自动铝线焊线机进行压焊焊接，经过压焊工序处理后，将相应的半成品放入塑封固化工序中的模具中，然后，再将环氧树脂原料经过185℃的高温条件下使其熔化开并流入到模具中，使从模具有底部开始逐渐覆盖整个芯片21，同时保温100s使环氧树脂固化，然后，再将经过塑封固化处理后的半成品转移至烘箱内，并控制温度为170℃进行后固化处理7小时，使环氧树脂内的成分能够达到较完全的转化，同时，使塑封过程中产生的内应力有效的去除；然后，再进入电镀工序对外露的铜框架1表面进行电镀一层镀层，能够防止外界环境对铜框架1的腐蚀、受潮等影响，可以采用高纯度(99.95％)的锡进行电镀，也可以采用铅锡合金进行电镀，且使锡点85％，铅占15％；再经过切筋处理，将一条框架冲切成独立的单元，再按照客户的要求冲切成型放置料管或载盘中，再经过测试合格后进行打标如采用激光打标，可以在产品的正面或背面激光刻字，如产品名称、生产日期、生产批号等等，最终按照客户提供的包装要求包装完成，得到相应的功率器件。对该成品功率器件的散热性能进行分析，其导通电阻为19.5mΩ。
实施例3
本实施例中的功率器件的整体封装方法基本上与实施例2一致，区别仅在于其中的上芯工序处理不同，且具体的上芯工序处理如下：
在10wt％～15wt％的氢氮混合气体的保护下，使需要上芯的铜框架1先经过上芯机加热轨道中的预热区进行预加热处理，该预热区包括第一预热区、第二预热区和第三预热区，使设定第一预热区的温度为230℃，第二预热区的温度为设定为270℃，第三预热区的温度为设定为320℃，使铜框架1经过整体预热区后的温度升温至310℃，使铜框架1经过整个预热区的时间为550ms，其中，铜框架1的温度可以采用常规的方法通过在铜框架1上贴热电偶进行跟踪测量；经过整个预热区后，再使铜框架1通过加热轨道输送到点焊区进行点焊处理，使在铜框架1的焊盘12上形成锡球，点焊区的温度设定为370℃；焊完锡球后，再使铜框架1通过加热轨道输送到压模区对锡球进行整形，压模区的温度设定为380℃；使锡球铺开在铜框架1的焊盘12上，整形过程中采用压模头进行整形，且使压模头的大小与芯片21的大小相匹配；整形完成后，使输送到焊接区将芯片21放置在相应的焊盘12对应的经过整形后的锡球上进行焊接，使芯片21的背面焊接在焊盘12上，焊接区的温度设定为360℃，使芯片21的一边边长延长线与相应的焊盘12边形成的夹角角度为10゜，且使芯片21正面上最高点与焊盘12表面之间的距离和芯片21正面上的最低点与焊盘12表面之间的距离差≤50μm；焊接完成后输送进入后加热区进行加热处理后，且使后加热区的温度设定在190℃，使铜框架1经过后加热区的时间为400ms，然后再依次经过第一冷却区、第二冷却区和第三冷却区进行冷却处理后，其中，第一冷却区的温度设定为155℃，第二冷却区的温度设定为145℃，第三冷却区的温度设定为120℃，冷却结束后，完成芯片21的上芯工序处理，上芯完成后，对相应的性能进行测试，其中，空洞率低于0.4％，且芯片21相对于焊盘12表面的倾斜度小于40μm。
同时，对最终的成品功率器件的散热性能进行分析，其导通电阻为19.1mΩ。
实施例4
本实施例中的功率器件的整体封装方法基本上与实施例2一致，区别仅在于其中的上芯工序处理不同，且具体的上芯工序处理如下：
在10wt％～15wt％的氢氮混合气体的保护下，使需要上芯的铜框架1先经过上芯工序中上芯机加热轨道中的预热区进行预加热处理，该预热区包括第一预热区、第二预热区和第三预热区，使设定第一预热区的温度为240℃，第二预热区的温度为设定为280℃，第三预热区的温度为设定为340℃，使铜框架1经过整体预热区后的温度升温至320℃，使铜框架1经过整个预热区的时间为450ms，其中，铜框架1的温度可以采用常规的方法通过在铜框架1上贴热电偶进行跟踪测量；经过整个预热区后，再使铜框架1通过上芯机的加热轨道输送到点焊区进行点焊处理，使在铜框架1的焊盘12上形成锡球，点焊区的温度设定为380℃；焊完锡球后，再使铜框架1通过加热轨道输送到压模区对锡球进行整形，压模区的温度设定为370℃；使锡球铺开在铜框架1的焊盘12上，整形过程中采用压模头进行整形，且使压模头的大小与芯片21的大小相匹配；整形完成后，使输送到焊接区将芯片21放置在相应的焊盘12对应的经过整形后的锡球上进行焊接，使芯片21的背面焊接在焊盘12上，焊接区的温度设定为360℃，使芯片21的一边边长延长线与焊盘12边相交形成的夹角角度为15゜，且使芯片21正面上最高点与焊盘12表面之间的距离和芯片21正面上的最低点与焊盘12表面之间的距离差≤50μm；焊接完成后输送进入后加热区进行加热处理后，且使后加热区的温度设定在180℃，使铜框架1经过后加热区的时间为350ms，然后再依次经过第一冷却区、第二冷却区和第三冷却区进行冷却处理后，其中，第一冷却区的温度设定为160℃，第二冷却区的温度设定为140℃，第三冷却区的温度设定为100℃，冷却结束后，完成芯片21的上芯工序处理。对相应的性能进行测试，其中，空洞率低于0.4％，且芯片21相对于焊盘12表面的倾斜度为40μm。
同时，对最终的成品功率器件的散热性能进行分析，其导通电阻为19.4mΩ。
实施例5
本实施例中的功率器件的整体封装方法基本上与实施例2一致，区别仅在于其中的芯片21通过以下方法处理得到：
将已经加工成整片的晶圆2先粘着在具有一定粘性的粘膜层上，也有称相应的粘膜层为蓝膜，使晶圆2的背面粘着在粘膜层上，晶圆2是由若干个芯片21排列组成，晶圆2的大小可以根据实际芯片21的大小和加工生产线的规模进行调整，然后，从晶圆2的正面采用划片机对晶圆2进行切割处理，即使划片机中的切刀沿着晶圆2中对应的切道22进行切割处理，切割过程中使含有碳酸氢根的去离子水流过切割处，流量控制在2.0m/min左右，使切割处理的切割速度为60mm/s(毫米/秒)；且使切割处理时切刀的转速为30千转/秒，切刀的刀刃长度为600μm；且切刀的刀片厚度为15μm；切割过程中直接依次按相邻的切道22进行切割即可，经过若干次横向切割和纵向切割之后，使晶圆2中的每一个芯片21均被切割分离出来，经过整理、检测合格后，得到相应的单一芯片21，得到的芯片21用于下一步的上芯工序。经过测试，芯片21的合格率达到100％，不仅没有机械力作用产生的崩边、损坏和裂痕出现，也没因静电击穿而产生的损坏。
对最终的成品功率器件的散热性能进行分析，其导通电阻为19.12mΩ。
实施例6
本实施例中的功率器件的整体封装方法基本上与实施例2一致，区别仅在于其中的芯片21通过以下方法处理得到：
将已经加工成整片的晶圆2先粘着在具有一定粘性的粘膜层上，也有称相应的粘膜层为蓝膜，使晶圆2的背面粘着在粘膜层上，晶圆2是由若干个芯片21排列组成，晶圆2的大小可以根据实际芯片21的大小和加工生产线的规模进行调整，然后，从晶圆2的正面采用划片机对晶圆2进行切割处理，即使划片机中的切刀沿着晶圆2中对应的切道22进行切割处理，切割过程中使去离子水流过切割处，流量控制在50mL/min左右，同时向去离子水中通入二氧化碳气体，从而使去离子水中含有HCO3 -,且使含有HCO3 -的去离子水的导电率为0.5us/cm，使切割处理的切割速度为90mm/s(毫米/秒)；且使切割处理时切刀的转速为35千转/秒，切刀的刀刃长度为720μm；且切刀的刀片厚度为20μm；切割过程中先按照横向切道221进行若干次切割将横向完全切割完成后，再将晶圆2旋转90度，再按照纵向切道222进行若干次切割将纵向也完全切割完成后，从而使晶圆2中的每一个芯片21均被切割分离出来，粘着在粘膜层上，也是由于有粘膜层的存在使切割出来的芯片21不会出现散落现象，再经过整理、检测合格后，得到相应的单一芯片21，得到的芯片21用于下一步的上芯工序。芯片21的合格率达到100％，不仅没有机械力作用产生的崩边、损坏和裂痕出现，也没因静电击穿而产生的损坏。
对最终的成品功率器件的散热性能进行分析，其导通电阻为19.2mΩ。
实施例7
本实施例中的功率器件的整体封装方法基本上与实施例2一致，区别仅在于其中的芯片21通过以下方法处理得到：
将已经加工成整片的晶圆2先粘着在具有一定粘性的粘膜层上，也有称相应的粘膜层为蓝膜，使晶圆2的背面粘着在粘膜层上，晶圆2是由若干个芯片21排列组成，晶圆2的大小可以根据实际芯片21的大小和加工生产线的规模进行调整，然后，从晶圆2的正面采用划片机对晶圆2进行切割处理，即使划片机中的切刀沿着晶圆2中对应的切道22进行切割处理，切割过程中使去离子水流过切割处，流量控制在50mL/min左右，同时向去离子水中通入二氧化碳气体，从而使去离子水中含有HCO3 -,且使含有HCO3 -的去离子水的导电率为1.0us/cm，使切割处理的切割速度为70mm/s(毫米/秒)；且使切割处理时切刀的转速为32千转/秒，切刀的刀刃长度为650μm；且切刀的刀片厚度为18μm；切割过程中先按照横向切道221进行若干次切割将横向完全切割完成后，再将晶圆2旋转90度，再按照纵向切道222进行若干次切割将纵向也完全切割完成后，从而使晶圆2中的每一个芯片21均被切割分离出来，粘着在粘膜层上，也是由于有粘膜层的存在使切割出来的芯片21不会出现散落现象，再经过整理、检测合格后，得到相应的单一芯片21，得到的芯片21用于下一步的上芯工序。芯片21的合格率达到100％，不仅没有机械力作用产生的崩边、损坏和裂痕出现，也没因静电击穿而产生的损坏。
对最终的成品功率器件的散热性能进行分析，其导通电阻为19.3mΩ。
实施例8
本实施例中的功率器件的整体封装方法基本上与实施例7一致，区别仅在于切割处理之前先对切道22进行定位设置，选取要切割的相应切道22，具体如图4所示，如先对横向切道221进行切割处理，则先在同一横向切道221上选取三个点A、B和C点，且使三个点A、B和C点均与两边的芯片21等距离，然后切割时沿着A、B和C点相连所确认的直线进行切割处理即可；对于纵向切道222上切割方法同样可以采用切割横向切道221时的方法处理。从而实现精确定位的效果，提高切割的精度。得到的芯片21的合格率达到100％，不仅没有机械力作用产生的崩边、损坏和裂痕出现，也没因静电击穿而产生的损坏。
对最终的成品功率器件的散热性能进行分析，其导通电阻为19.5mΩ。
实施例9
本实施例中的功率器件的整体封装方法基本上与实施例6一致，区别仅在于其中塑封固化工序通过以下方法处理得到：
将经过压焊工序后的半成品放入塑封模具内，然后，再控制温度在180℃的条件下使环氧树脂熔融并完全覆盖在芯片21上进行塑封固化处理80s；然后，再将塑封固化处理后的半成品从模具中拿出转移至烘箱内并控制温度在185℃的条件下进行后固化处理8小时后，再进入下一道工序处理。
对最终的成品功率器件的散热性能进行分析，其导通电阻为19.3mΩ。
实施例10
本实施例中的功率器件的整体封装方法基本上与实施例6一致，区别仅在于其中塑封固化工序通过以下方法处理得到：
将经过压焊工序后的半成品放入塑封模具内，然后，再控制温度在175℃的条件下使环氧树脂熔融并完全覆盖在芯片21上进行塑封固化处理90s；然后，再将塑封固化处理后的半成品从模具中拿出转移至烘箱内并控制温度在165℃的条件下进行后固化处理10小时后，再进入下一道工序处理。
对最终的成品功率器件的散热性能进行分析，其导通电阻为19.4mΩ。
实施例11
本实施例中的功率器件的整体封装方法基本上与实施例6一致，区别仅在于其中压焊工序中具体为采用全自动铝线焊线机进行压焊焊接，焊接时采用的铝线直径为5mi l时，在铝线与芯片21上的外接点接触时的压力为80g，可以在误差范围内有所偏差；开始焊接时的压力为90g，焊接过程中压力为95g；另一端，铝线与铜框架1上的引线接角时的压力为85g，可以在误差范围内有所偏差；开始焊接时的压力为95g，焊接过程中压力为100g。当然，可以根据选用的铝线直径的不同，对压焊工序中的相应条件进行调整。对最终的成品功率器件的散热性能进行分析，其导通电阻为19.3mΩ。
本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
Claims (10)
1.一种功率器件的整体封装方法，该方法包括将芯片(21)焊接在铜框架(1)的焊盘(12)上进行上芯工序处理；然后，再经过压焊工序、塑封固化工序、电镀工序和切筋成型，得到相应的功率器件，其特征在于，所述上芯工序处理具体包括以下步骤：
A、在氢氮混合气体的保护下，使需要上芯的铜框架(1)先经过上芯工序加热轨道中的预热区进行预加热处理，使铜框架(1)经过预热区后的温度升温至320℃～350℃；
B、经过预热区后，再使铜框架(1)进入点焊区进行点焊处理，使在铜框架(1)的焊盘(12)上形成锡球；
C、点焊完成后，再使铜框架(1)进入压模区对锡球进行整形，使锡球铺开在铜框架(1)的焊盘(12)上；
D、然后进入焊接区将芯片(21)放置在相应的锡球上进行焊接，使芯片(21)的背面焊接在焊盘(12)上；
E、焊接完成后进入后加热区进行加热处理后，且使后加热区的温度设定在180℃～200℃，然后再进入冷却区进行冷却处理后，完成芯片(21)的上芯。
2.根据权利要求1所述功率器件的整体封装方法，其特征在于，步骤A中所述预热区依次包括第一预热区、第二预热区和第三预热区，且所述第一预热区的温度设定为220℃～240℃；所述第二预热区的温度设定为260℃～280℃；所述第三预热区的温度设定为320℃～340℃。
3.根据权利要求1所述功率器件的整体封装方法，其特征在于，步骤D中所述芯片(21)的边长延长线与焊盘(12)上相对应的边形成的夹角角度为10゜～15゜。
4.根据权利要求1所述功率器件的整体封装方法，其特征在于，步聚E中所述冷却区依次包括第一冷却区、第二冷却区和第三冷却区，且所述第一冷却区的温度设定为155℃～165℃；所述第二冷却区的温度设定为135℃～145℃；所述第三冷却区的温度设定为100℃～120℃。
5.根据权利要求1-4任意一项所述功率器件的整体封装方法，其特征在于，所述芯片(21)通过以下方法制备得到：
使划片机的切刀沿着晶圆(2)中对应的切道(22)进行切割处理，切割过程中使含有碳酸氢根的去离子水流过切割处，经过若干次横向切割和纵向切割之后，使晶圆(2)中的每一个芯片(21)均被切割分离出来，得到相应的单一芯片(21)。
6.根据权利要求5所述功率器件的整体封装方法，其特征在于，所述含有碳酸氢根的去离子水的导电率为0.5us/cm～1.5us/cm。
7.根据权利要求5所述功率器件的整体封装方法，其特征在于，所述含有碳酸氢根的去离子水通过向去离子水中通入二氧化碳得到。
8.根据权利要求5所述功率器件的整体封装方法，其特征在于，所述切割处理的切割速度为60mm/s～90mm/s；且所述切割处理时采用的切刀的转速为30千转/秒～35千转/秒。
9.根据权利要求8所述功率器件的整体封装方法，其特征在于，所述切刀的刀刃长度为600μm～720μm；且所述切刀的刀片厚度为15μm～20μm。
10.根据权利要求1所述功率器件的整体封装方法，其特征在于，所述塑封固化工序具体为：
将经过压焊工序后的半成品放入塑封模具内，然后，再控制温度在170℃～185℃的条件下使环氧树脂熔融并完全覆盖在芯片(21)上进行塑封固化处理80s～100s；然后，再将塑封固化处理后的产品从模具中转移至烘箱内并控制温度在160℃～185℃的条件下进行后固化处理。
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