CN112838015A - 一种半导体封装方法及半导体器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体封装方法及半导体器件，该方法包括步骤：将芯片粘接在基板上；对基板采用电镀金属铜或者焊接的方法，在基板表面的边缘形成碗杯；将所述芯片的电极通过键合线与基板的电极连接；将粘合剂均匀涂敷在所述碗杯的台阶处；将盖片放置在所述台阶处；在连片的基板上，对基板完成初步盖片封盖；将连片的基板放置到真空烘烤机内进行烘烤的同时，对封装腔进行抽真空处理；在粘合剂初步固化后，再转到烘烤箱进行长时间烘烤。本发明可以避免在烘烤时，由于封装腔内部与外部存在气压差而导致盖片移位，使得半导体器件具有更良好的气密性。
Description
技术领域
本发明属于半导体封装技术领域，具体涉及一种半导体封装方法及半导体器件。
背景技术
在现有技术中，半导体封装通常采用以下方式实现：在固晶、焊键合线后，点胶在金属/非金属碗杯台阶上，P&P盖板之后利用阶段式烘烤，实现对半导体芯片的气密性封装；由于胶水烘烤温度达不到终端客户回流焊接时的温度，而密闭封装内部气压与外部气压差，取决于胶水烘烤温度以及室温；现有的半无机封装普遍存在内部空气受热膨胀的问题，导致半导体的封装腔内部和外部产生气压差，在气压差的作用下，盖片容易移位，当粘合剂固化后，盖片难以复位，造成封装腔的封闭性能较差，所以采用上述方式进行封装的半导体，回流焊接在PCB后，盖板会有一定概率掉落，或者碎裂，原因就是密闭器件内存在一定量的空气，也就是说，现有的半导体封装工艺仍存在一定缺陷。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明提供了一种半导体封装方法及半导体器件，其能解决半导体器件内存在空气的问题。
为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：
一种半导体封装方法，包括步骤：
将芯片粘接在基板上，其中基板表面的边缘处有碗杯；
将所述芯片的电极通过键合线与基板的电极连接；
将粘合剂涂敷在所述碗杯的台阶处；
将盖片放置在所述台阶处；
在连片的基板上，对基板完成初步盖片封盖；
将连片的基板放置到真空烘烤机内进行烘烤的同时，对封装腔进行抽真空处理；
在粘合剂初步固化后，再转到烘烤箱进行长时间烘烤。
作为本发明的进一步改进，所述将连片的基板放置到真空烘烤机内进行真空烘烤的步骤，包括如下步骤：
选取粘合剂粘度较低的时间范围，且在该粘合剂粘度较低时对应的环境温度，对封装腔进行抽真空；
待真空烘烤机腔内的真空度达到预设条件时，将真空烘烤机的温度调高，使真空烘烤机内温度缓慢上升至粘合剂至初步固化的水平。
作为本发明的进一步改进，对封装腔进行抽真空时，真空烘烤机腔内的温度为0℃-120℃。
作为本发明的进一步改进，所述粘合剂至初步固化的水平时，粘合剂的硬度在Shore A25–Shore D100之间。
作为本发明的进一步改进，对封装腔进行抽真空处理包括步骤：
对真空烘烤机进行抽真空，直至所述真空烘烤机的内部气压达到10-103Pa。
作为本发明的进一步改进，将芯片粘接在基板上包括步骤：
采用共晶工艺或者点胶工艺，将所述芯片粘接在所述基板上。
作为本发明的进一步改进，将粘合剂均匀涂敷在所述碗杯的台阶处包括步骤：
通过连续吐胶的方式，将粘合剂均匀涂敷在所述碗杯的台阶处；
或通过断点喷涂的方式，将粘合剂涂敷在所述碗杯的台阶处。
作为本发明的进一步改进，将盖片放置在所述台阶处包括步骤：
利用带有吸取或者放置动作的机台，将盖片放置在所述台阶处。
作为本发明的进一步改进，在连片的基板上，对基板完成初步盖片封盖包括步骤：
在一个连片基板上，对单颗基板，逐颗完成初步盖片封盖；
或对整个连片，整片完成初步盖片封盖。
此外，本发明还提供了一种半导体器件，采用上述的半导体封装方法封装得到。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：在对基板进行烘烤的同时，对封装腔进行抽真空处理，避免了在烘烤时，由于封装腔内部与外部存在气压差而导致盖片移位，使得半导体器件具有更良好的气密性，此外，由于封装腔内相对于外界大气压为负值，有利于盖片与碗杯台阶的贴合，封装腔内空气少，有效降低了空气中的腐蚀元素侵蚀芯片，进而提高了半导体器件的整体可靠性，在SMT过程中，内外气压差导致盖片碎裂/掉落的情况改善。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1为实施例一所述半导体封装方法的流程图；
图2为实施例二所述半导体器件的结构示意图。
标记说明：1、基板；2、芯片；3、键合线；4、碗杯；5、粘合剂；6、盖片。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
本实施例提供了一种半导体封装方法，如图1所示，包括步骤：
S1、将芯片2粘接在基板1上，其中基板1表面的边缘处有碗杯4，若碗杯4为金属碗杯，则对基板1采用电镀金属铜或者焊接金属围坝的方法，在基板1上形成金属碗杯；若碗杯4为非金属碗杯，在制作基板1的过程中，通过模具热固成型得到非金属碗杯；
S2、将芯片2的电极通过键合线3与基板1的电极连接；
S3、将粘合剂5涂敷在碗杯4的台阶处；
S4、将盖片6放置在台阶处；
S5、在连片的基板1上，对基板1完成初步盖片封盖；
S6、将连片的基板1放置到真空烘烤机内进行烘烤的同时，对封装腔进行抽真空处理，封装腔指碗杯4与盖片6围成的空腔；
S7、在粘合剂5初步固化后，再转到烘烤箱进行长时间烘烤。
在上述实施例中，步骤S6包括如下步骤：
S61、选取粘合剂5粘度较低的时间范围，且在该粘合剂5粘度较低时对应的环境温度，对封装腔进行抽真空；
S62、将真空烘烤机的温度调高，使真空烘烤机内温度缓慢上升至粘合剂5至初步固化的水平。
在通过烘烤使得粘合剂5固化的过程中，选取粘合剂5粘度相对较低的时刻(相对较低的时刻可结合粘合剂的温粘曲线，根据实际条件确定)，此时，粘合剂5与盖片6的粘接力度最弱时，对封装腔进行抽真空处理，使得封装腔内空气排出，同时，即便是由于气压差的作用下使得盖片6移位，也能在对真空腔抽真空的作用下使得盖片6迅速复位，当粘合剂5固化后，盖片6也能保持在既定位置。
在上述实施例中，在对封装腔抽真空时，真空烘烤机腔内的温度为0℃-120℃，此温度为粘合剂5粘合度较低时的环境温度，该环境温度的选取应当由所选取的粘合剂5而定。
在上述实施例中，粘合剂5至初步固化的水平时，粘合剂5的硬度在Shore A25–Shore D100之间，具体的硬度由实际所使用的粘合剂5而决定。
在上述实施例中，步骤S6还包括步骤：
S63、对真空烘烤机进行抽真空，直至真空烘烤机的内部气压达到10-103Pa，10-103Pa同时也是真空烘烤机腔内真空度所达到的预设条件。
进一步的，步骤S1包括步骤：
S11、采用共晶工艺，将芯片2粘接在基板1上。
在上述实施例中，步骤S3包括步骤：
S31、通过连续吐胶的方式，将粘合剂5均匀涂敷在碗杯4的台阶处；
进一步的，步骤S4包括步骤：
S41、利用带有吸取或者放置动作的机台，将盖片6放置在台阶处。
在上述实施例中，步骤S5包括步骤：
在一个连片基板1上，对单颗基板1，逐颗完成初步盖片6封盖。
实施例二
本实施例提供了另一种半导体封装方法，其与实施例一的区别在于：两者在步骤S1、S3和S5中，所采用的步骤步不相同。
具体的，本实施例的步骤S1包括步骤：
S12、通过点胶工艺，将芯片2粘接在基板1上。
步骤S3包括步骤：
S32、通过断点喷涂的方式，将粘合剂5均匀涂敷在碗杯4的台阶处。
步骤S5包括步骤：
S52、对整个连片，整片完成初步盖片6封盖。
本实施例的具体实施过程请参见实施一，在此不再赘述。
实施例三
本实施例提供了一种半导体器件，其采用实施例一或实施例二的半导体封装方法封装得到，如图2所示，包括：基板1、芯片2、碗杯4、粘合剂5和盖片6，基板1上设置有电极；芯片2粘接在基板1的表面上，且通过键合线3与电极连接；基板1表面的边缘处采用电镀金属铜或者焊接的方法，设置有碗杯4，粘合剂5设置在碗杯4的台阶处(即碗杯4的上表面)，盖片6通过粘合剂5粘在碗杯4的上表面。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种半导体封装方法，其特征在于，包括步骤：
将芯片粘接在基板上，其中基板表面的边缘处有碗杯；
将所述芯片的电极通过键合线与基板的电极连接；
将粘合剂涂敷在所述碗杯的台阶处；
将盖片放置在所述台阶处；
在连片的基板上，对基板完成初步盖片封盖；
将连片的基板放置到真空烘烤机内进行烘烤的同时，对封装腔进行抽真空处理；
在粘合剂初步固化后，再转到烘烤箱进行长时间烘烤。
2.根据权利要求1所述的半导体封装方法，其特征在于，所述将连片的基板放置到真空烘烤机内进行真空烘烤的步骤，包括如下步骤：
选取粘合剂粘度较低的时间范围，且在该粘合剂粘度较低时对应的环境温度，对封装腔进行抽真空；
待真空烘烤机腔内的真空度达到预设条件时，将真空烘烤机的温度调高，使真空烘烤机内温度缓慢上升至粘合剂至初步固化的水平。
3.根据权利要求2所述的半导体封装方法，其特征在于，对封装腔进行抽真空时，真空烘烤机腔内的温度为0℃-120℃。
4.根据权利要求2所述的半导体封装方法，其特征在于，所述粘合剂至初步固化的水平时，粘合剂的硬度在Shore A25–Shore D100之间。
5.根据权利要求2所述的半导体封装方法，其特征在于，对封装腔进行抽真空处理包括步骤：
对真空烘烤机进行抽真空，直至所述真空烘烤机的内部气压达到10-103Pa。
6.根据权利要求1所述的半导体封装方法，其特征在于，将芯片粘接在基板上包括步骤：
采用共晶工艺或者点胶工艺，将所述芯片粘接在所述基板上。
7.根据权利要求1所述的半导体封装方法，其特征在于，将粘合剂均匀涂敷在所述碗杯的台阶处包括步骤：
通过连续吐胶的方式，将粘合剂均匀涂敷在所述碗杯的台阶处；
或通过断点喷涂的方式，将粘合剂涂敷在所述碗杯的台阶处。
8.根据权利要求1所述的半导体封装方法，其特征在于，将盖片放置在所述台阶处包括步骤：
利用带有吸取或者放置动作的机台，将盖片放置在所述台阶处。
9.根据权利要求1所述的半导体封装方法，其特征在于，在连片的基板上，对基板完成初步盖片封盖包括步骤：
在一个连片基板上，对单颗基板，逐颗完成初步盖片封盖；
或对整个连片，整片完成初步盖片封盖。
10.一种半导体器件，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的半导体封装方法封装得到。
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