CN111816575A - 三芯片封装工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种三芯片封装工艺，包括如下步骤：a、备料；b、芯片粘接；c、银浆固化；d、引线焊接；e、注塑；f、激光打字；g、模后固化；h、去溢料；i、电镀；j、电镀退火；k、切筋成型。
Description
技术领域
本发明属于芯片技术领域，涉及一种封装工艺，特别是一种三芯片封装工艺。
背景技术
芯片制作的完整过程包括：芯片设计、晶片制作、封装制作、测试等几个环节；随着芯片的发展，封装密度不断提高，由此，出现了三芯片。
经检索，如中国专利文献公开了一种三芯片封装结构【申请号：201820125699.8；公开号：CN 207818567U】。这种三芯片封装结构，其特征在于，包括接线框架、基岛、引脚、第一芯片、第二芯片和第三芯片，所述基岛设置在所述接线框架的中心，若干个所述引脚对称设置在所述基岛的两侧，所述第一芯片设置在所述基岛的中上位置且位于所述引脚一侧，所述第一芯片与所述引脚相连；所述第二芯片设置在所述基岛的左下位置，所述第三芯片设置在所述基岛的右下位置，所述第二芯片、所述第三芯片分别与所述第一芯片相连。
该专利中公开的三芯片封装结构虽然实现了兼容芯片的数量集成和功能集成，但是，该三芯片封装结构没有相应的封装工艺，无法可靠的实现批量，因此，设计出一种三芯片封装工艺是很有必要的。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种三芯片封装工艺，该封装工艺具有封装可靠的特点。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：三芯片封装工艺，其特征在于，包括如下步骤：
a、备料：准备引线框架和晶圆；
b、芯片粘接：通过装片机将第一芯片、第二芯片和第三芯片粘接到引线框上，使用的材料为银浆；
c、银浆固化：将粘接好的半成品放入到固化箱中使银浆固化；
d、引线焊接：利用高纯度的金线、铜线或铝线对粘接好的半成品进行焊线；
e、注塑：通过塑封设备对焊接好的半成品进行塑封；
f、激光打字：通过激光打标机在半成品的正面进行刻字；
g、模后固化：将半成品放入到固化装置中进行二次固化，温度为170-180℃；
h、去溢料；通过弱酸浸泡的方式将将半成品上的多余胶料除去；
i、电镀：通过电镀装置对去溢料好的半成品进行电镀；
j、电镀退火：通过处理箱对电镀好的半成品进行退火，温度为145-150℃，时间100-120min；
k、切筋成型：通过切筋成型机将退火好的半成品进行切筋成型，制得成品。
所述步骤c中固化的条件为：在氮气环境下，温度控制在172-178℃，时间控制在40-70min。
所述步骤e中所用的材料为环氧树脂塑封料。
所述步骤i中采用的是无铅电镀，采用大于99.96％的高纯度锡。
所述装片机包括机架，机架上设置有上料机构，上料机构包括支撑台以及放置在传动带上的多个基板，所述支撑台固定在机架上，所述支撑台上固定安装有两个固定杆，两个所述固定杆之间固定安装有支撑杆以及隔离罩，且隔离罩的下端面固定粘贴有橡胶垫一，所述支撑杆上固定安装有气泵，所述气泵上连通有吸气主管、出气管，且出气管的下端贯穿隔离罩并固定安装有管座一，所述隔离罩远离的一侧固定安装有两个杆架，两个所述杆架之间通过安装结构安装有毛刷辊，两个所述杆架相互远离一侧的侧壁上还固定安装有一个稳定块，且稳定块的下表面固定粘贴有橡胶垫二，所述吸气主管与毛刷辊之间安装有吸尘结构。
所述出气管的下端连通有布袋。
所述安装结构由两个安装座一、两个安装块、两个螺杆、两个通孔以及两个螺纹槽组成，两个所述杆架的下端均开设有一个螺纹槽，所述毛刷辊的两端均转动安装有一个安装座一，两个所述安装座一上均开设有通孔，两个所述螺纹槽上均螺纹安装有一个安装块，且安装块的一端穿过相应的通孔。
所述吸尘结构由吸气支管、阀门以及管座二组成，所述吸气主管上连通有吸气支管，所述吸气支管的下端连通有管座二，且管座二的长度等于毛刷辊的长度，所述吸气主管上安装有阀门。
两个所述杆架上均固定安装有一个加强杆，且两加强杆相互靠近的一端均固定安装在吸气支管上。
本装片机中利用毛刷辊可对移动的基板表面进行一个清扫去尘操作，同时定期打开吸气支管上的阀门可利用气泵工作产生的吸力对毛刷辊上粘附的灰尘进行一定程度的吸除，同时毛刷辊可快速从杆架上拆卸下来，便于进行毛刷辊的更换或彻底清洗；气泵工作通过吸气主管、管座一可将基板上粘附的灰尘进行吸除，同时隔离罩的设置使得该吸尘操作并不会对基板的移动产生影响，确保正常的上料操作。
所述固化装置包括传送组件和固定架，所述固定架位于传送组件的上方，所述固定架的侧壁固定连接有驱动电机，所述驱动电机的输出轴固定连接有转盘，所述转盘远离驱动电机输出轴的侧壁转动连接有摆动杆，所述摆动杆远离转盘的一端转动连接有滑动座，所述滑动座的下端侧壁固定连接有紫外固化组件，所述固定架的侧壁固定连接有直线限位导轨，所述直线限位导轨上连接有与其匹配的运动件，所述运动件的侧壁固定连接有支杆，所述支杆远离运动件的一端与紫外固化组件的侧壁固定连接。
所述紫外固化组件的侧壁固定连接有异形杆，所述异形杆远离紫外固化组件的一端固定连接有齿条，所述固定架的侧壁固定连接有安装座二，所述安装座二的侧壁通过轴承转动连接有转杆，所述转杆上卡接套设有与齿条匹配的齿轮，所述转杆远离安装座二的一端固定连接有多个扇叶。
所述固定架的侧壁固定连接有与扇叶匹配的保护罩，所述保护罩的侧壁开设有多个倾斜设置的出气口，所述转杆贯穿保护罩的侧壁。
所述齿轮和所述齿条均经过防腐蚀处理，且齿轮和齿条均采用不锈钢制成。
所述保护罩的侧壁卡接连接有复位弹簧，所述复位弹簧远离保护罩的一端与异形杆的侧壁卡接连接。
所述异形杆的侧壁固定连接有倾斜设置的挡风板。
本固化装置中通过驱动电机带动转盘和摆动杆的一端转动，进而带动滑动座和紫外固化组件上下移动，这样当紫外固化组件下降时，靠近传送组件的半成品芯片可以更好地接受紫外固化组件的固化，提高固化的质量，而紫外固化组件向上移动时，逐渐远离传送组件，这样紫外固化组件的照射面积变大，进而能够使得紫外固化组件对传送组件上更多的半成品芯片进行固化，提高紫外固化的速度；当紫外固化组件升降时，带动异性杆升降，而异性杆带动齿条移动，进而带动齿轮转动，这样带动扇叶转动时，这样扇叶吹风时能够利用风能能够对传送组件上的半成品芯片进一步固化，提高了固化效果。
所述塑封设备包括底板，底板上安装有塑封压机，底板上设置有取放机构，取放机构包括立柱、升降座、放料架、取料架、气缸一、气缸二、辅助杆和转向电机，立柱固定在底板上，升降座设置在立柱上，升降座与一能带动其上下移动的驱动结构相连，气缸一固定在升降座上部，且气缸一的活塞杆水平设置，放料架固定在气缸一的活塞杆端部，放料架上具有能将封装托架夹住的若干电动夹一，气缸二固定在升降座下部，且气缸二的活塞杆水平设置，转向电机固定在气缸二的活塞杆端部，且转向电机的输出轴水平设置，转向电机的输出轴端部和辅助杆一端相连，取料架和辅助杆另一端相连，取料架上具有能将封装托架夹住的若干电动夹二。
采用该结构，通过电动夹一将放有待塑封半成品的封装托架夹住，控制气缸一的活塞杆和气缸二的活塞杆伸出，使放料架和取料架靠近塑封压机，通过电动夹二将塑封压机上的封装托架夹住，通过转动电机带动辅助杆转动，辅助杆带动取料架转动，电动夹二使封装托架与塑封压机脱离，控制气缸二的活塞杆缩回，气缸二的活塞杆使取料架远离塑封压机，通过驱动结构带动升降座向下移动，电动夹一将封装托架放入到塑封压机处，即电动夹一完成封装托架的放料作业而电动夹二完成封装托架的取料作业，取放简便。
所述驱动结构包括驱动气缸、导轨、滑块和连接架，导轨竖直固定在立柱上，滑块设置在导轨上，驱动气缸固定在立柱上，且驱动气缸的活塞杆竖直向下，驱动气缸的活塞杆端部和滑块相连，连接架一端和滑块相连，连接架另一端和升降座相连。
采用该结构，通过驱动气缸带动滑块沿着导轨上下移动，滑块带动连接架上下移动，连接架带动升降座上下移动，从而可使升降座上下移动。
所述导轨两端固定有具有弹性的限位块。
所述底板上还固定有支架，且支架位于塑封压机与立柱之间，支架上安装有用于封装托架输出的不锈钢传输带。
采用该结构，通过不锈钢传输带可将电动夹二取下来的封装托架输送到所需的工位上。
所述塑封压机具有上模板和下模板，下模板上还具有用于对封装托架限位的两个L形限位块。
采用该结构，通过将L形限位块可对封装托架进行有效限位。
与现有技术相比，本三芯片封装工艺具有以下优点：
本发明中通过备料、芯片粘接、银浆固化、引线焊接、注塑、激光打字、模后固化、去溢料、电镀、电镀退火和切筋成型等操作，就可实现三芯片的封装作业，封装可靠。
附图说明
图1是本封装工艺的步骤示意图。
图2是装片机的平面结构示意图；
图3是图2中A部分的结构放大示意图。
图4是图2中B部分的结构放大示意图。
图5是固化装置的平面结构示意图。
图6为固化装置中拆去部分的平面结构示意图。
图7是塑封设备的平面结构示意图。
图8是塑封设备中拆去部分的立体结构示意图。
图中，1、支撑台；2、传动带；3、基板；4、固定杆；5、支撑杆；6、气泵；7、吸气主管；8、出气管；9、布袋；10、管座一；11、吸气支管；12、杆架；13、安装座一；14、毛刷辊；15、加强杆；16、稳定块；17、传送组件；18、固定架；19、驱动电机；20、转盘；21、摆动杆；22、滑动座；23、紫外固化组件；24、直线限位导轨；25、运动件；26、支杆；27、异形杆；28、齿条；29、安装座二；30、转杆；31、齿轮；32、扇叶；33、保护罩；34、挡风板；35、底板；36、塑封压机；36a、上模板；36b、下模板；37、不锈钢传输带；38、支架；39、立柱；40、限位块；41、导轨；42、气缸二；43、滑块；44、气缸一；45、驱动气缸；46、升降座；47、放料架；48、电动夹一；49、电动夹二；50、取料架；51、辅助杆；52、转向电机；53、封装托架。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，本三芯片封装工艺，包括如下步骤：
a、备料：准备引线框架和晶圆；
b、芯片粘接：通过装片机将第一芯片、第二芯片和第三芯片粘接到引线框上，使用的材料为银浆；
c、银浆固化：将粘接好的半成品放入到固化箱中使银浆固化；
d、引线焊接：利用高纯度的金线、铜线或铝线对粘接好的半成品进行焊线；在本实施例中，使用的是高纯度的金线；
e、注塑：通过塑封设备对焊接好的半成品进行塑封；
f、激光打字：通过激光打标机在半成品的正面进行刻字；
g、模后固化：将半成品放入到固化装置中进行二次固化，温度为170-180℃；在本实施例中，温度为180℃；
h、去溢料；通过弱酸浸泡的方式将将半成品上的多余胶料除去；
i、电镀：通过电镀装置对去溢料好的半成品进行电镀；
j、电镀退火：通过处理箱对电镀好的半成品进行退火，温度为145-150℃，时间100-120min；在本实施例中，温度为145℃，时间105min。
k、切筋成型：通过切筋成型机将退火好的半成品进行切筋成型，制得成品。
步骤c中固化的条件为：在氮气环境下，温度控制在172-178℃，时间控制在40-70min；在本实施例中，温度控制在175℃，时间控制在60min。
步骤e中所用的材料为环氧树脂塑封料，环氧树脂塑封料采用市场上可以买到的现有材料。
步骤i中采用的是无铅电镀，采用大于99.96％的高纯度锡。
如图2-图4所示，装片机包括机架，机架上设置有上料机构，上料机构包括支撑台1以及放置在传动带2上的多个基板3，支撑台1固定在机架上，支撑台1上固定安装有两个固定杆4，两个固定杆4之间固定安装有支撑杆5以及隔离罩，支撑杆5上固定安装有气泵6，气泵6上连通有吸气主管7、出气管8，且出气管8的下端贯穿隔离罩并固定安装有管座一10；
上述值得注意的有以下几点：
1、出气管8的下端连通有布袋9，布袋9可采用无机纤维材料制成，通过出气管8流出的气体可直接通过布袋9向外扩散，但是其内混杂的灰尘杂质会被截留在布袋9内。
2、气泵6具体可采用XGB型旋涡气泵。
3、隔离罩的下端面固定粘贴有橡胶垫一，橡胶垫一的下表面与相应基板3的上表面相接触。
隔离罩远离8的一侧固定安装有两个杆架12，两个杆架12之间通过安装结构安装有毛刷辊14；
上述值得注意的有以下两点：
1、安装结构由两个安装座一13、两个安装块、两个螺杆、两个通孔以及两个螺纹槽组成，两个杆架12的下端均开设有一个螺纹槽，毛刷辊14的两端均转动安装有一个安装座一13，两个安装座一13上均开设有通孔，两个螺纹槽上均螺纹安装有一个安装块，且安装块的一端穿过相应的通孔。
2、安装块与基板3之间的直线距离大于螺纹槽的槽深，从而确保可将毛刷辊14从上拆卸下来进行更换或彻底清洗。
两个杆架12相互远离一侧的侧壁上还固定安装有一个稳定块16，且稳定块16的下表面固定粘贴有橡胶垫二，吸气主管7与毛刷辊14之间安装有吸尘结构。
上述值得注意的有以下几点：
1、吸尘结构由吸气支管11、阀门以及管座二组成，吸气主管7上连通有吸气支管11，吸气支管11的下端连通有管座二，且管座二的长度等于毛刷辊14的长度，吸气主管7上安装有阀门。
2、两个杆架12上均固定安装有一个加强杆15，且两加强杆15相互靠近的一端均固定安装在吸气支管11上；加强杆15设置的目的是提高吸气支管11的稳定性。
3、也可在吸气主管7上安装一个用于控制其是否畅通的阀门。
进一步说明，上述固定连接，除非另有明确的规定和限定，否则应做广义理解，例如，可以是焊接，也可以是胶合，或者一体成型设置等本领域技术人员熟知的惯用手段。
传动带2工作时可带动基板3进行移动，移动过程中会与毛刷辊14接触并带动毛刷辊14进行转动，毛刷辊14转动可将基板3上粘附的灰尘进行清扫，基板3移动同时打开气泵6，气泵6工作使得吸气主管7产生一个吸力，从而将毛刷辊14清扫后的灰尘进行吸除，从而确保了上料时基板3的洁净度，可定期打开吸气支管11上的阀门，使得吸气支管11产生一个吸力，将毛刷辊14上粘附的灰尘进行一定程度的吸除。
如图5-图6所示，固化装置包括传送组件17和固定架18，固定架18的侧壁固定连接有与扇叶32匹配的保护罩33，保护罩33的侧壁卡接连接有复位弹簧，复位弹簧远离保护罩33的一端与异形杆27的侧壁卡接连接，这样在复位弹簧的作用下，能够保证异性杆在升降时更加稳定，通过保护罩33能够有效地保护扇叶32，避免扇叶32在转动时误伤工作人员，具有良好的保护作用，保护罩33的侧壁开设有多个倾斜设置的出气口，扇叶32转动吹出的风经过出气口能够稳定地吹向传送组件17上，以便对芯片上的胶水固化，转杆30贯穿保护罩33的侧壁，固定架18位于传送组件17的上方，固定架18的侧壁固定连接有驱动电机19，驱动电机19的输出轴固定连接有转盘20，转盘20远离驱动电机19输出轴的侧壁转动连接有摆动杆21，摆动杆21远离转盘20的一端转动连接有滑动座22，滑动座22的下端侧壁固定连接有紫外固化组件23，紫外固化组件23属于现有技术中常用的技术手段，在此不加赘述；
紫外固化组件23的侧壁固定连接有异形杆27，异形杆27的侧壁固定连接有倾斜设置的挡风板34，这样在挡风板34的作用下，能够使得扇叶32吹出的风更加顺利地吹到传送组件17上，异形杆27远离紫外固化组件23的一端固定连接有齿条28，固定架18的侧壁固定连接有安装座二29，安装座二29的侧壁通过轴承转动连接有转杆30，转杆30上卡接套设有与齿条28匹配的齿轮31，齿轮31和齿条28均经过防腐蚀处理，且齿轮31和齿条28均采用不锈钢制成，使用寿命长，不以损坏，减少检修的负担，转杆30远离安装座二29的一端固定连接有多个扇叶32，当紫外固化组件23升降时，带动异性杆升降，而异性杆带动齿条28移动，进而带动齿轮31转动，这样带动扇叶32转动时，这样扇叶32吹风时能够利用风能能够对传送组件17上的半成品芯片进一步固化，提高了固化效果，固定架18的侧壁固定连接有直线限位导轨24，直线限位导轨24上连接有与其匹配的运动件25，运动件25的侧壁固定连接有支杆26，支杆26远离运动件25的一端与紫外固化组件23的侧壁固定连接。
在利用传送组件17传送芯片时，利用驱动电机19带动转盘20转动，转盘20带动摆动杆21的一端转动，摆动杆21的另一端带动滑动座22升降，并且在直线限位导轨24和运动件25已经支杆26的配合作用下，能够保证紫外固化组件23稳定地升降，不会倾斜摆动，这样当紫外固化组件23下降时，靠近传送组件17的半成品芯片可以更好地接受紫外固化组件23的固化，提高固化的质量，而紫外固化组件23向上移动时，逐渐远离传送组件17，这样紫外固化组件23的照射面积变大，进而能够使得紫外固化组件23对传送组件17上更多的半成品芯片进行固化，提高紫外固化的速度。
如图7-图8所示，塑封设备包括底板35，底板35上安装有塑封压机36，在本实施例中，塑封压机36采用的是现有结构；底板35上设置有取放机构，取放机构包括立柱39、升降座46、放料架47、取料架50、气缸一44、气缸二42、辅助杆51和转向电机52，立柱39固定在底板35上，在本实施例中，立柱39通过螺栓连接的方式固定在底板35上；升降座46设置在立柱39上，升降座46与一能带动其上下移动的驱动结构相连，气缸一44固定在升降座46上部，且气缸一44的活塞杆水平设置，放料架47固定在气缸一44的活塞杆端部，放料架47上具有能将封装托架53夹住的若干电动夹一48，在本实施例中，电动夹一48的数量为两个；气缸二42固定在升降座46下部，且气缸二42的活塞杆水平设置，转向电机52固定在气缸二42的活塞杆端部，且转向电机52的输出轴水平设置，转向电机52的输出轴端部和辅助杆51一端相连，取料架50和辅助杆51另一端相连，取料架50上具有能将封装托架53夹住的若干电动夹二49，在本实施例中，电动夹二49的数量为两个。
采用该结构，通过电动夹一48将放有待塑封半成品的封装托架53夹住，控制气缸一44的活塞杆和气缸二42的活塞杆伸出，使放料架47和取料架50靠近塑封压机36，通过电动夹二49将塑封压机36上的封装托架53夹住，通过转动电机带动辅助杆51转动，辅助杆51带动取料架50转动，电动夹二49使封装托架53与塑封压机36脱离，控制气缸二42的活塞杆缩回，气缸二42的活塞杆使取料架50远离塑封压机36，通过驱动结构带动升降座46向下移动，电动夹一48将封装托架53放入到塑封压机36处，即电动夹一48完成封装托架53的放料作业而电动夹二49完成封装托架53的取料作业，取放简便。
驱动结构包括驱动气缸45、导轨41、滑块43和连接架，导轨41竖直固定在立柱39上，滑块43设置在导轨41上，驱动气缸45固定在立柱39上，且驱动气缸45的活塞杆竖直向下，驱动气缸45的活塞杆端部和滑块43相连，连接架一端和滑块43相连，连接架另一端和升降座46相连。
采用该结构，通过驱动气缸45带动滑块43沿着导轨41上下移动，滑块43带动连接架上下移动，连接架带动升降座46上下移动，从而可使升降座46上下移动。
导轨41两端固定有具有弹性的限位块40，在本实施例中，限位块40采用市场上可以买到的现有产品。
底板35上还固定有支架38，且支架38位于塑封压机36与立柱39之间，支架38上安装有用于封装托架53输出的不锈钢传输带37。
采用该结构，通过不锈钢传输带37可将电动夹二49取下来的封装托架53输送到所需的工位上。
塑封压机36具有上模板36a和下模板36b，在本实施例中，上模板36a和下模板36b均采用市场上可以买到的现有产品；下模板36b上还具有用于对封装托架53限位的两个L形限位块。
采用该结构，通过将L形限位块可对封装托架53进行有效限位。
以上部件均为通用标准件或本技术领域人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
本文中所描述的具体实施例仅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。
Claims (4)
1.三芯片封装工艺，其特征在于，包括如下步骤：
a、备料：准备引线框架和晶圆；
b、芯片粘接：通过装片机将第一芯片、第二芯片和第三芯片粘接到引线框上，使用的材料为银浆；
c、银浆固化：将粘接好的半成品放入到固化箱中使银浆固化；
d、引线焊接：利用高纯度的金线、铜线或铝线对粘接好的半成品进行焊线；
e、注塑：通过塑封设备对焊接好的半成品进行塑封；
f、激光打字：通过激光打标机在半成品的正面进行刻字；
g、模后固化：将半成品放入到固化装置中进行二次固化，温度为170-180℃；
h、去溢料；通过弱酸浸泡的方式将将半成品上的多余胶料除去；
i、电镀：通过电镀装置对去溢料好的半成品进行电镀；
j、电镀退火：通过处理箱对电镀好的半成品进行退火，温度为145-150℃，时间100-120min；
k、切筋成型：通过切筋成型机将退火好的半成品进行切筋成型，制得成品。
2.根据权利要求1所述的三芯片封装工艺，其特征在于，所述步骤c中固化的条件为：在氮气环境下，温度控制在172-178℃，时间控制在40-70min。
3.根据权利要求1所述的三芯片封装工艺，其特征在于，所述步骤e中所用的材料为环氧树脂塑封料。
4.根据权利要求1所述的三芯片封装工艺，其特征在于，所述步骤i中采用的是无铅电镀，采用大于99.96％的高纯度锡。
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