CN112117204B - 一种封装结构的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种封装结构的制作方法，包括以下步骤：步骤S1：将从晶圆厂出来的晶圆通过晶圆研磨设备进行背面研磨，来减薄晶圆达到封装需要的厚度；磨片时，需要在晶圆的正面贴胶带保护电路区域同时研磨背面；研磨之后，去除胶带，测量晶圆的厚度；减薄后的芯片贴在一个带有金属环的薄膜上，送到划片机进行划片；步骤S2：划片完成后，将晶圆安装粘贴在蓝膜上，使得晶圆即使被切割开后也不会散落；通过晶圆切割将整片晶圆切割成一个个独立的芯片；本发明，成本低廉，能够大大提高经济效益；同时，在封装的过程中，硅片打磨效果好，能够有效降低粉尘污染；而且，通过对封装结构进行了加工处理，能够大大提高封装结构整体质量。
Description
技术领域
本发明涉及芯片封装技术领域，具体为一种封装结构的制作方法。
背景技术
芯片在加工完成后，由于芯片体积小且薄，如果不在外施加保护，会被轻易的刮伤损坏，而且，因为芯片的尺寸微小，不易以人工安置在电路板上；封装是指将芯片上的电路管脚，用导线接引到外部接头处，以便与其它器件连接；封装后的产品叫做封装结构；现有技术中的封装结构的制作方法，在加工的过程中，生产成本较高，从而导致经济效益低；而且，封装结构的成品表面存在毛刺等瑕疵结构，容易对封装结构的整体质量造成影响；同时，硅片在打磨的过程中，会产生大量粉尘污染，清洁不便，因此，设计一种封装结构的制作方法是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种封装结构的制作方法，工艺简单，成本低廉，能够大大提高经济效益；同时，在封装的过程中，硅片打磨效果好，能够有效降低粉尘污染；而且，通过对封装结构进行了加工处理，能够大大提高封装结构整体质量。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种封装结构的制作方法，包括以下步骤：
步骤S1：将从晶圆厂出来的晶圆通过晶圆研磨设备进行背面研磨，来减薄晶圆达到封装需要的厚度；磨片时，需要在晶圆的正面贴胶带保护电路区域同时研磨背面；研磨之后，去除胶带，测量晶圆的厚度；减薄后的芯片贴在一个带有金属环的薄膜上，送到划片机进行划片；
步骤S2：划片完成后，将晶圆安装粘贴在蓝膜上，使得晶圆即使被切割开后也不会散落；通过晶圆切割将整片晶圆切割成一个个独立的芯片，并对晶圆进行水洗，晶圆水洗主要清洗切割时产生的各种粉尘，使得芯片被清洁；清洁完成后，在显微镜下进行芯片的外观检查，是否有出现废品；
步骤S3：将芯片固定于封装基板或引脚架芯片的承载座上，选择合适的玻璃胶粘接剂后，将玻璃胶粘接剂涂覆在引脚架芯片的承载座上的表面，在上玻璃胶时，应当加热至玻璃熔融温度，使得芯片粘结在引脚架芯片的承载座上，上胶完成后对芯片进行固化处理，通过固化设备加热到175-185℃，保温30-45min；
步骤S4：固化完成后，将半导体裸芯片焊区与微电子封装的I/O引线或基板上的金属布线焊区用金属细丝连接起来，采用热超声波键合的方法进行键合连接，键合完成后，将芯片进行成型处理，；
步骤S5：使得芯片与引线框架包装起来，将芯片放置于模具中，并对模具进行预成型块预加热处理，预加热完成后，将模具放入转移成型机，使得塑封料挤压到浇道，再注入模腔，通过固化、保压、顶杆顶出处理后，将成型后的封装结构放入固化炉固化；
步骤S6：将固化完成后的封装结构进行去毛刺处理，用介质去飞边毛刺时，是将颗粒状的塑料球研磨料与高压空气一起冲洗封装结构；在去飞边毛刺过程中，介质会将框架引脚的表面轻微擦磨，这将有助于焊料和金属框架的粘连；毛刺去除完成后，对引脚进行上焊锡处理，上焊锡处理完成后，对封装结构进行切筋成型处理，从而完成封装结构的制备。
作为本发明进一步的方案：所述步骤S1中，晶圆研磨设备包括工作台、防护板、机箱、转动组件、研磨组件、清洁组件和支撑架，所述工作台的顶部一侧以及两端边缘位置处均通过螺栓固定安装有防护板，所述工作台的底部端面通过螺栓固定安装有机箱，所述机箱的内部一侧设置有清洁组件，所述工作台的顶部端面一侧设置有研磨组件，所述工作台的顶部端面中央设置有转动组件，所述机箱的底部端面四周均通过焊接固定安装有支撑架；
所述研磨组件包括电动气缸、活塞推架、安装底板、研磨电机、研磨轴、研磨盘和研磨片，两个所述电动气缸分别通过螺钉固定安装在工作台的顶部端面一侧，所述电动气缸的顶部均通过活塞杆连接安装有活塞推架，所述活塞推架的一侧端面通过螺钉固定安装有安装底板，所述安装底板的端面中央固定通过螺栓固定安装有研磨电机，所述研磨电机的底部一端连接安装有研磨轴，所述研磨轴的底部一端穿过安装底板固定安装有研磨盘，所述研磨盘的底部端面中央固定安装有研磨片。
作为本发明进一步的方案：所述转动组件包括转动电机、转动轴、防尘罩、转动卡盘和硅片槽，所述转动电机通过螺栓固定安装在机箱的内部中央，所述转动电机的顶部一端连接安装有转动轴，且转动轴的一端穿过机箱、工作台插接安装有防尘罩，且防尘罩的底部与工作台固定连接，所述转动轴的一端穿过防尘罩固定安装有转动卡盘，且研磨盘和研磨片位于转动卡盘的顶部上方，所述转动卡盘的端面中央开设有若干个硅片槽。
作为本发明进一步的方案：所述清洁组件包括导流罩、吸尘管和吸尘器，所述导流罩设置在活塞推架之间，所述导流罩的底部两侧通过焊接安装有支撑杆，且支撑杆的底部端面与工作台固定连接，所述导流罩的一端插接安装有吸尘管，所述吸尘器通过螺钉固定安装在机箱的内部一侧，且吸尘管的一端穿过机箱与吸尘器的吸尘口固定连接。
作为本发明进一步的方案：所述步骤S3中，玻璃胶的加工步骤为：
a、选择起导电作用的金属粉，包括Ag、Ag-Pd、Au、Cu与低温玻璃粉和有机溶剂通过搅拌混合；
b、将混合后的物料投入到高温炉中进行过热熔化加入结晶水，再经过冷却和晒滤，从而将混合物挤出成膏状，从而制得玻璃胶。
作为本发明进一步的方案：所述步骤S4中，热超声波键合的步骤为：
①用高压电火花使金属丝端部熔成球；
②在芯片焊区上加热加压加超声，使接触面产生塑性变形并破坏界面的氧化膜，使其活性化；
③通过接触使两金属间扩散结合而完成球焊，即形成第一焊点；
④通过精细复杂的三维控制将焊头移动至封装底座引线的内引出端或基板上的焊区；
⑤加热加压加超声进行第二个点的焊接；
⑥完成楔焊，形成第二个焊点，完成一根线的连接。
⑦重复①-⑥过程，进行第二根、第三根以至全部线的连接。
作为本发明进一步的方案：所述步骤S5,中，预热温度为90-95℃；固化温度为170-175℃。
作为本发明进一步的方案：所述步骤S6中，上焊锡处理包括将引脚清洗后，在电镀槽中进行电镀，电镀完成后冲洗烘干，从而在框架引脚上行成保护层。
作为本发明进一步的方案：所述步骤S6中，切筋成型处理包括：
a、切除框架外引脚之间的堤坝以及在框架带上连在一起的地方；
b、将引脚弯成一定形状，从而适合装配的需要。
本发明的有益效果：
1、本发明，在封装的过程中，通过使用晶圆研磨设备对硅片进行打磨，在打磨的过程中，打磨厚度调节方便，硅片打磨平整，受力均匀，有效提高硅片的打磨效果，进而能够提高芯片的表面质量；同时，通过清洁组件能够将硅片打磨过程中产生的粉尘进行吸收清洁，从而能够有效降低粉尘污染。
2、本发明，工艺简单，通过选用玻璃胶作为粘接剂，能够有效降低生产成本，成本低廉，能够大大提高经济效益，而且，玻璃胶具有无缝隙、热稳定性优良、低接合应力与低湿气含量的封装优点，大大提高封装质量；同时，通过对封装结构进行了加工处理，有效去除封装结构表面的毛刺以及多余的结构，从而能够大大提高封装结构整体质量。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明晶圆研磨设备的整体结构示意图；
图2为本发明晶圆研磨设备的整体剖视图；
图3为本发明晶圆研磨设备研磨组件的结构示意图；
图中：1、工作台；2、防护板；3、机箱；4、转动组件；5、研磨组件；6、清洁组件；7、支撑架；41、转动电机；42、转动轴；43、防尘罩；44、转动卡盘；45、硅片槽；51、电动气缸；52、活塞推架；53、安装底板；54、研磨电机；55、研磨轴；56、研磨盘；57、研磨片；61、导流罩；62、吸尘管；63、吸尘器。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，一种封装结构的制作方法，包括以下步骤：
步骤S1：将从晶圆厂出来的晶圆通过晶圆研磨设备进行背面研磨，来减薄晶圆达到封装需要的厚度；磨片时，需要在晶圆的正面贴胶带保护电路区域同时研磨背面；研磨之后，去除胶带，测量晶圆的厚度；减薄后的芯片贴在一个带有金属环的薄膜上，送到划片机进行划片；
其中，晶圆研磨设备包括工作台1、防护板2、机箱3、转动组件4、研磨组件5、清洁组件6和支撑架7，工作台1的顶部一侧以及两端边缘位置处均通过螺栓固定安装有防护板2，工作台1的底部端面通过螺栓固定安装有机箱3，机箱3的内部一侧设置有清洁组件6，清洁组件6包括导流罩61、吸尘管62和吸尘器63，导流罩61设置在活塞推架52之间，导流罩61的底部两侧通过焊接安装有支撑杆，且支撑杆的底部端面与工作台1固定连接，导流罩61的一端插接安装有吸尘管62，吸尘器63通过螺钉固定安装在机箱3的内部一侧，且吸尘管62的一端穿过机箱3与吸尘器63的吸尘口固定连接，能够对硅片打磨时产生的粉尘进行清洁；工作台1的顶部端面一侧设置有研磨组件5，研磨组件5包括电动气缸51、活塞推架52、安装底板53、研磨电机54、研磨轴55、研磨盘56和研磨片57，两个电动气缸51分别通过螺钉固定安装在工作台1的顶部端面一侧，电动气缸51的顶部均通过活塞杆连接安装有活塞推架52，活塞推架52的一侧端面通过螺钉固定安装有安装底板53，安装底板53的端面中央固定通过螺栓固定安装有研磨电机54，研磨电机54的底部一端连接安装有研磨轴55，研磨轴55的底部一端穿过安装底板53固定安装有研磨盘56，研磨盘56的底部端面中央固定安装有研磨片57；工作台1的顶部端面中央设置有转动组件4，转动组件4包括转动电机41、转动轴42、防尘罩43、转动卡盘44和硅片槽45，转动电机41通过螺栓固定安装在机箱3的内部中央，转动电机41的顶部一端连接安装有转动轴42，且转动轴42的一端穿过机箱3、工作台1插接安装有防尘罩43，且防尘罩43的底部与工作台1固定连接，转动轴42的一端穿过防尘罩43固定安装有转动卡盘44，且研磨盘56和研磨片57位于转动卡盘44的顶部上方，转动卡盘44的端面中央开设有若干个硅片槽45，方便将硅片转动；机箱3的底部端面四周均通过焊接固定安装有支撑架7；
通过支撑架7对机箱3进行支撑，使得机箱3能够对工作台1进行支撑，将需要打磨的硅片通过转动组件4放置，将硅片放置在转动卡盘44端面的硅片槽45内后，通过研磨组件5对硅片进行打磨，电动气缸51工作，从而能够调节活塞推架52的高度，使得安装底板53和研磨电机54的高度被调整，直到研磨盘56底部的研磨片57与硅片的顶部端面贴合时，研磨电机54工作，通过研磨轴55带动研磨盘56和研磨片57转动，从而能够对硅片的顶部端面打磨，转动电机41带动转动轴42转动，从而能够通过转动轴42带动转动卡盘44转动，转动电机41工作时，应使得转动轴42的转动方向与研磨轴55的转动相反，从而通过不同的转向，能够使得硅片被打磨；在打磨的过程中，防护板2能够避免灰尘发生溅射的情况，防尘罩43能够避免粉尘堆积经防尘罩43与工作台1之间的空隙飘散到机箱3的内部，影响转动电机41正常工作；同时，通过清洁组件6进行除尘，机箱3内部的吸尘器63工作时，通过吸尘管62能够将硅片产生的粉末经导流罩61被吸入，从而通过吸尘器63被清洁，避免粉尘飘散，提高清洁的方便性；
步骤S2：划片完成后，将晶圆安装粘贴在蓝膜上，使得晶圆即使被切割开后也不会散落；通过晶圆切割将整片晶圆切割成一个个独立的芯片，并对晶圆进行水洗，晶圆水洗主要清洗切割时产生的各种粉尘，使得芯片被清洁；清洁完成后，在显微镜下进行芯片的外观检查，是否有出现废品；
步骤S3：将芯片固定于封装基板或引脚架芯片的承载座上，选择合适的玻璃胶粘接剂后，将玻璃胶粘接剂涂覆在引脚架芯片的承载座上的表面，在上玻璃胶时，应当加热至玻璃熔融温度，使得芯片粘结在引脚架芯片的承载座上，上胶完成后对芯片进行固化处理，通过固化设备加热到175-185℃，保温30-45min；
其中，玻璃胶的加工步骤为：
a、选择起导电作用的金属粉，包括Ag、Ag-Pd、Au、Cu与低温玻璃粉和有机溶剂通过搅拌混合；
b、将混合后的物料投入到高温炉中进行过热熔化加入结晶水，再经过冷却和晒滤，从而将混合物挤出成膏状，从而制得玻璃胶；
通过选用玻璃胶，具有低成本的优点，而且也具有无缝隙、热稳定性优良、低接合应力与低湿气含量的封装优点；
步骤S4：固化完成后，将半导体裸芯片焊区与微电子封装的I/O引线或基板上的金属布线焊区用金属细丝连接起来，采用热超声波键合的方法进行键合连接，键合完成后，将芯片进行成型处理；
其中，热超声波键合的步骤为：
①用高压电火花使金属丝端部熔成球；
②在芯片焊区上加热加压加超声，使接触面产生塑性变形并破坏界面的氧化膜，使其活性化；
③通过接触使两金属间扩散结合而完成球焊，即形成第一焊点；
④通过精细复杂的三维控制将焊头移动至封装底座引线的内引出端或基板上的焊区；
⑤加热加压加超声进行第二个点的焊接；
⑥完成楔焊，形成第二个焊点，完成一根线的连接。
⑦重复①-⑥过程，进行第二根、第三根以至全部线的连接；
步骤S5：使得芯片与引线框架包装起来，将芯片放置于模具中，并对模具进行预成型块预加热处理，预加热完成后，将模具放入转移成型机，使得塑封料挤压到浇道，再注入模腔，通过固化、保压、顶杆顶出处理后，将成型后的封装结构放入固化炉固化；
其中，预热温度为90-95℃；固化温度为170-175℃；
步骤S6：将固化完成后的封装结构进行去毛刺处理，用介质去飞边毛刺时，是将颗粒状的塑料球研磨料与高压空气一起冲洗封装结构；在去飞边毛刺过程中，介质会将框架引脚的表面轻微擦磨，这将有助于焊料和金属框架的粘连；毛刺去除完成后，对引脚进行上焊锡处理，上焊锡处理完成后，对封装结构进行切筋成型处理，从而完成封装结构的制备；
其中，上焊锡处理包括将引脚清洗后，在电镀槽中进行电镀，电镀完成后冲洗烘干，从而在框架引脚上行成保护层；
其中，切筋成型处理包括：
a、切除框架外引脚之间的堤坝以及在框架带上连在一起的地方；
b、将引脚弯成一定形状，从而适合装配的需要。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.一种封装结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：将从晶圆厂出来的晶圆通过晶圆研磨设备进行背面研磨，来减薄晶圆达到封装需要的厚度；磨片时，需要在晶圆的正面贴胶带保护电路区域同时研磨背面；研磨之后，去除胶带，测量晶圆的厚度；减薄后的芯片贴在一个带有金属环的薄膜上，送到划片机进行划片；
步骤S2：划片完成后，将晶圆安装粘贴在蓝膜上，使得晶圆即使被切割开后也不会散落；通过晶圆切割将整片晶圆切割成一个个独立的芯片，并对晶圆进行水洗，晶圆水洗主要清洗切割时产生的各种粉尘，使得芯片被清洁；清洁完成后，在显微镜下进行芯片的外观检查，是否有出现废品；
步骤S3：将芯片固定于封装基板或引脚架芯片的承载座上，选择合适的玻璃胶粘接剂后，将玻璃胶粘接剂涂覆在引脚架芯片的承载座上的表面，在上玻璃胶时，应当加热至玻璃熔融温度，使得芯片粘结在引脚架芯片的承载座上，上胶完成后对芯片进行固化处理，通过固化设备加热到175-185℃，保温30-45min；
步骤S4：固化完成后，将半导体裸芯片焊区与微电子封装的I/O引线或基板上的金属布线焊区用金属细丝连接起来，采用热超声波键合的方法进行键合连接，键合完成后，将芯片进行成型处理；
步骤S5：使得芯片与引线框架包装起来，将芯片放置于模具中，并对模具进行预成型块预加热处理，预加热完成后，将模具放入转移成型机，使得塑封料挤压到浇道，再注入模腔，通过固化、保压、顶杆顶出处理后，将成型后的封装结构放入固化炉固化；
步骤S6：将固化完成后的封装结构进行去毛刺处理，用介质去飞边毛刺时，是将颗粒状的塑料球研磨料与高压空气一起冲洗封装结构；在去飞边毛刺过程中，介质会将框架引脚的表面轻微擦磨，这将有助于焊料和金属框架的粘连；毛刺去除完成后，对引脚进行上焊锡处理，上焊锡处理完成后，对封装结构进行切筋成型处理，从而完成封装结构的制备；
所述步骤S1中，晶圆研磨设备包括工作台(1)、防护板(2)、机箱(3)、转动组件(4)、研磨组件(5)、清洁组件(6)和支撑架(7)，所述工作台(1)的顶部一侧以及两端边缘位置处均通过螺栓固定安装有防护板(2)，所述工作台(1)的底部端面通过螺栓固定安装有机箱(3)，所述机箱(3)的内部一侧设置有清洁组件(6)，所述工作台(1)的顶部端面一侧设置有研磨组件(5)，所述工作台(1)的顶部端面中央设置有转动组件(4)，所述机箱(3)的底部端面四周均通过焊接固定安装有支撑架(7)；
所述研磨组件(5)包括电动气缸(51)、活塞推架(52)、安装底板(53)、研磨电机(54)、研磨轴(55)、研磨盘(56)和研磨片(57)，两个所述电动气缸(51)分别通过螺钉固定安装在工作台(1)的顶部端面一侧，所述电动气缸(51)的顶部均通过活塞杆连接安装有活塞推架(52)，所述活塞推架(52)的一侧端面通过螺钉固定安装有安装底板(53)，所述安装底板(53)的端面中央固定通过螺栓固定安装有研磨电机(54)，所述研磨电机(54)的底部一端连接安装有研磨轴(55)，所述研磨轴(55)的底部一端穿过安装底板(53)固定安装有研磨盘(56)，所述研磨盘(56)的底部端面中央固定安装有研磨片(57)；
所述转动组件(4)包括转动电机(41)、转动轴(42)、防尘罩(43)、转动卡盘(44)和硅片槽(45)，所述转动电机(41)通过螺栓固定安装在机箱(3)的内部中央，所述转动电机(41)的顶部一端连接安装有转动轴(42)，且转动轴(42)的一端穿过机箱(3)、工作台(1)插接安装有防尘罩(43)，且防尘罩(43)的底部与工作台(1)固定连接，所述转动轴(42)的一端穿过防尘罩(43)固定安装有转动卡盘(44)，且研磨盘(56)和研磨片(57)位于转动卡盘(44)的顶部上方，所述转动卡盘(44)的端面中央开设有若干个硅片槽(45)；
所述清洁组件(6)包括导流罩(61)、吸尘管(62)和吸尘器(63)，所述导流罩(61)设置在活塞推架(52)之间，所述导流罩(61)的底部两侧通过焊接安装有支撑杆，且支撑杆的底部端面与工作台(1)固定连接，所述导流罩(61)的一端插接安装有吸尘管(62)，所述吸尘器(63)通过螺钉固定安装在机箱(3)的内部一侧，且吸尘管(62)的一端穿过机箱(3)与吸尘器(63)的吸尘口固定连接。
2.根据权利要求1所述的封装结构的制作方法，其特征在于，所述步骤S3中，玻璃胶的加工步骤为：
a、选择起导电作用的金属粉，包括Ag、Ag-Pd、Au、Cu与低温玻璃粉和有机溶剂通过搅拌混合；
b、将混合后的物料投入到高温炉中进行过热熔化加入结晶水，再经过冷却和晒滤，从而将混合物挤出成膏状，从而制得玻璃胶。
3.根据权利要求1所述的封装结构的制作方法，其特征在于，所述步骤S4中，热超声波键合的步骤为：
①用高压电火花使金属丝端部熔成球；
②在芯片焊区上加热加压加超声，使接触面产生塑性变形并破坏界面的氧化膜，使其活性化；
③通过接触使两金属间扩散结合而完成球焊，即形成第一焊点；
④通过精细复杂的三维控制将焊头移动至封装底座引线的内引出端或基板上的焊区；
⑤加热加压加超声进行第二个点的焊接；
⑥完成楔焊，形成第二个焊点，完成一根线的连接；
⑦重复①-⑥过程，进行第二根、第三根以至全部线的连接。
4.根据权利要求1所述的封装结构的制作方法，其特征在于，所述步骤S5,中，预热温度为90-95℃；固化温度为170-175℃。
5.根据权利要求1所述的封装结构的制作方法，其特征在于，所述步骤S6中，上焊锡处理包括将引脚清洗后，在电镀槽中进行电镀，电镀完成后冲洗烘干，从而在框架引脚上行成保护层。
6.根据权利要求1所述的封装结构的制作方法，其特征在于，所述步骤S6中，切筋成型处理包括：
a、切除框架外引脚之间的堤坝以及在框架带上连在一起的地方；
b、将引脚弯成一定形状，从而适合装配的需要。
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