CN113299565A - 一种芯片封装方法和芯片封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种芯片封装方法和芯片封装结构，属于集成电路封装领域。针对现有技术中贴菲林片导致的油墨偏移问题，本发明提供了一种芯片封装方法和芯片封装结构，包括在包封后形成的产品的基板背面刷油墨，抽真空，预烘烤，将显影药水覆盖在产品背面的油墨上，用UV光照射油墨，进行二次烘烤。它可以规避贴菲林片的步骤，实现快速显影将管脚表面多余的油墨去除，露出管脚，不会存在管脚漏缝的问题。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路封装领域，更具体地说，涉及一种芯片封装方法和芯片封装结构。
背景技术
数十年来，集成电路封装技术一直追随着集成电路的发展而发展，人们一直在小体积与高性能之间寻求最好的平衡点。集成电路封装就是把集成电路裸片放到一块起承载作用的框架基板上，再把管脚引出来，然后固定封装成为一个封装体，封装体可以起到保护芯片的作用，相当于是芯片的外壳，不仅能固定、密封芯片，还能增强其电热性能。为了避免封装芯片通过SMT（Surface Mounted Technology，表面贴装技术）连接上PCB（PrintedCircuit Board，印刷电路板）时发生短路，在裸片包封步骤后，一般对产品的基板背面的管脚上刷油墨进行相应的密封和防止短路。现有技术的油墨显影工艺包括：在基板背面贴菲林片，基板上管脚部分与菲林片不透光的部分重合，管脚部分上的油墨没有被曝光，在后续显影工艺中会被显影液洗掉，露出露出管脚，菲林片透光部分下的油墨被曝光，不会被显影液洗掉，防止产品后续SMT上PCB板时发生短路。
然而，现有技术中贴菲林片时需要进行定位，从而让基板上管脚部分与菲林片不透光的部分重合，定位部准确就会导致油墨偏移问题，会导致管脚出现漏缝，如漏缝严重需要返工，如果漏缝严重产品流出，产品SMT上PCB会有短路的风险。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的贴菲林片与产品存在定位不准导致的油墨偏移问题，本发明提供了一种芯片封装方法和芯片封装结构，它可以规避贴菲林片的步骤，实现快速显影将管脚表面多余的油墨去除，露出管脚，不会存在管脚漏缝的问题。
2.技术方案
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种芯片封装方法，包括：
在裸片封装后，在封装基板背面刷一层油墨，基板承载裸片的一面为正面，与外部电路连接的一面为背面。采用的油墨是一种对紫化线敏感、并且能通过紫外线固化的油墨，在喷洒显影，基板背面有凸出的管脚，刷油墨后，油墨完全覆盖基板背面凸出的管脚和凹陷的区域。
对封装产品进行预烘烤，使得刷的油墨不会脱落。
用喷嘴将显影药水喷洒在油墨表面，显影药水为碳酸钠，其中碳酸根离子的浓度为2g/L，油墨整体都被显影药水减薄，油墨减薄使得凸出的管脚露出，凹陷的区域依然被油墨覆盖，本方法不需要贴菲林片和曝光，而是通过整体减薄油墨，使得管脚自然露出，没有定位不准导致油墨偏移的问题，不会造成管脚漏缝。
用紫外灯照射油墨，油墨被紫外光固化，紫外光固化油墨是指在紫外线照射下，利用不同波长和能量的紫外光使油墨成膜固化。利用不同紫外光谱，可产生不同能量，将不同油墨连结料中的单体聚合成聚合物，所以固化后的油墨具有良好的机械和化学性能。紫外光固化油墨的主要优点有：(1)不用溶剂，(2)干燥速度快，耗能少，(3)耐水、耐溶剂，耐磨性能好。油墨中含有一种易受光激发的化合物成分，在吸收光照后激发成自由基，能量转移给感光性分子或光交联剂，使油墨发生光固化反应。所用紫外灯的辐照能量为1000mj/cm2-2000mj/cm2，照射时间持续10s-30s。
更进一步的，在封装基板背面刷一层油墨之后，将封装产品放入真空箱中进行抽真空，在刷油墨过程中会产生气泡，因此将刷油墨后的芯片放在真空箱中，进行抽真空，能有效防止产品内部气泡的产生，保证了产品的质量，防止引入新的缺陷；此外，抽真空的步骤也有效防止在后续预烘烤阶段，气泡导致烘烤时候油墨的碎裂和不平整，影响整体性能，也会防止油墨减薄时候的高度不一致。
更进一步的，在用紫外灯照射油墨之后，对产品进行二次烘烤，二次烘烤使得油墨硬化，固定在基板上，二次固化烘烤温度在165℃±10℃，时间为4h±0.5h。
一种芯片封装结构，其特征在于，包括：框架基板、裸片和包封，框架基板的正面承载裸片，包封覆盖裸片和框架基板的正面，框架基板的背面设置有采用上述芯片封装方法所形成的油墨层。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：规避了贴菲林片的步骤，实现快速显影将管脚表面多余的油墨去除，露出管脚，本申请实施例节省了菲林片的材料成本、贴菲林片的机器成本，简化生产步骤节约了时间，提高了生产效率。而且因为没有贴菲林片，没有定位不准导致油墨偏移的问题，不会造成管脚漏缝，提高了良品率。
附图说明
图1为本发明刷油墨步骤后的产品结构示意图；
图2为本发明油墨减薄步骤后的产品结构示意图；
图中标号说明：1刷油墨步骤后的油墨层，2油墨减薄步骤后的油墨层。
具体实施方式
实施例
集成电路封装是指将集成电路裸片（Die）放到一块起承载作用的基板上，再把管脚引出来，然后固定包封成为封装产品。裸片是从晶圆上切割出来的一块具有完整功能的芯片，边缘有用于连接金属线的焊盘。它可以起到保护芯片的作用，相当于是芯片的外壳，不仅能固定、密封芯片，还能增强其电热性能。
封装的步骤如下：首先取一块金属基板，基板承载裸片的一面为正面，与外部电路连接的一面为背面；在金属基板的正面进行化学蚀刻及表面电镀层后，即完成框架的制作；在框架基板的正面进行裸片植入；使用金属丝进行打线，连接裸片的焊盘与框架基板，形成引线；用塑封料将打线后的半成品包封起来，并加热使得塑封料固化。
在包封步骤之后，还需要对基板背面进行蚀刻。蚀刻后，基板背面一部分区域凹陷，基板背面没有凹陷的区域相对于凹陷区域是凸出的，该凸出的区域即为管脚，管脚起到连接外部电路的作用。在封装芯片连接上PCB时，如果凹陷的区域接触到外部电路就会发生短路。为了避免短路，一般在基板背面设置一层油墨作为密封和防止短路，该油墨层需要覆盖凹陷的区域，不覆盖管脚，这样管脚能够与外部电路连接，而凹陷区域绝缘。
现有技术中设置油墨层的步骤是：在包封裸片形成的半成品的基板背面刷油墨；将半成品放入真空箱中进行抽真空；将半成品放入烤箱中进行预烘烤；在半成品的基板背面贴菲林片，此时需要对菲林片进行定位，使得基板上管脚的区域与菲林片不透光的区域重合；对基板背面曝光，透光区域的油墨被曝光固化，不透光区域，即管脚区域的油墨没有被曝光，在后续显影工艺中会被显影液洗掉，从而露出管脚，透光区域的油墨被固化，不会被显影液洗掉，起到密封和防止短路的作用。
现有技术设置油墨层的步骤比较繁琐，成本较高，并且在贴菲林片时需要进行定位，定位不准确就会导致油墨偏移，会导致管脚出现漏缝，如漏缝严重需要返工，否则产品通过SMT连接上PCB时会发生短路。
有鉴于此，本申请实施例提供了一种芯片封装方法，具体步骤包括：
在封装裸片形成的半成品的基板背面刷一层油墨，采用的油墨是一种对紫化线敏感、并且能通过紫外线固化的油墨。油墨主要是通过化学键和基板的结合作用，对基板具有优异的附着力，可以获得良好的覆盖率。油墨厚度主要通过油墨印刷的丝网目数决定，本发明实施例采用55T的丝网目数，油墨印刷完成后管脚表面油墨厚度为5-15um，使得油墨的厚度能够完全覆盖基板背面凸出的管脚，而基板背面凹陷的区域相比于管脚区域更加凹陷，凹陷的区域表面的油墨远厚于管脚表面的油墨。如图1所示，刷油墨步骤后的油墨层1完全覆盖基板背面凸出的管脚和凹陷的区域。
将产品放入真空箱中进行抽真空，在刷油墨过程中会产生气泡，因此将刷油墨后的芯片放在真空箱中，进行抽真空，能有效防止产品内部气泡的产生，保证了产品的质量，防止引入新的缺陷；此外，抽真空的步骤也有效防止在后续预烘烤阶段，气泡导致烘烤时候油墨的碎裂和不平整，影响整体性能，也会防止油墨减薄时候的高度不一致。预烘烤后管脚表面的油墨的厚度收缩至3-9um。
对封装产品进行预烘烤，预烘烤主要是蒸发油墨中的溶剂，将油墨固化在基板面上，以满足后续显影过程的要求，由于溶剂挥发，需要良好的通风条件，预烘烤温度在 75℃，时间为 45min。
用喷嘴将显影药水喷洒在油墨表面，显影药水为碳酸钠，现有技术中使用的显影药水的碳酸根离子浓度为10g/L，本发明实施例提供的显影药水的碳酸根离子浓度为2g/L，显影药水温度是24℃，显影速度是1米/分钟，喷洒显影药水的压力是20-25psi，在显影之前没有贴菲林片，也没有曝光，因此油墨整体都被显影药水减薄，管脚表面的油墨减薄的厚度是10-15um，以确保管脚表面油墨被显影干净。而基板背面凹陷的区域表面的油墨远厚于管脚表面的油墨，在减薄之后基板背面凹陷的区域依然被油墨覆盖。如图2所示，油墨减薄步骤后的油墨层2只覆盖基板背面凹陷的区域，管脚表面没有被油墨覆盖。
相比于现有技术，本申请实施例省略了贴菲林片的步骤，而是通过整体减薄油墨，使得管脚自然露出，本申请实施例节省了菲林片的材料成本、贴菲林片的机器成本，简化生产步骤节约了时间，提高了生产效率。而且因为没有贴菲林片，没有定位不准导致油墨偏移的问题，不会造成管脚漏缝，提高了良品率。
用紫外灯照射油墨，油墨被紫外光固化，紫外光固化油墨是指在紫外线照射下，利用不同波长和能量的紫外光使油墨成膜固化。利用不同紫外光谱，可产生不同能量，将不同油墨连结料中的单体聚合成聚合物，所以固化后的油墨具有良好的机械和化学性能。紫外光固化油墨的主要优点有：(1)不用溶剂；(2)干燥速度快，耗能少；(3)耐水、耐溶剂，耐磨性能好。油墨中含有一种易受光激发的化合物成分，在吸收光照后激发成自由基，能量转移给感光性分子或光交联剂，使油墨发生光固化反应。本发明实施例所用紫外灯的辐照能量为1000mj/cm2-2000mj/cm2，照射时间持续10s-30s。
对产品进行二次烘烤，二次烘烤使得油墨硬化，固定在基板上，在165℃±10℃，时间为4h±0.5h。二次烘烤还可以快速地将产品内部的水分去除，避免产品受潮在后续SMT工序因为管脚潮湿导致焊接不良。
下面对采用本申请实施例提供的芯片封装方法形成芯片封装结构进行描述，下文描述的芯片封装结构可与上文描述的芯片封装方法相互对应参照。相对应的，本申请实施例还提供了一种芯片封装结构，包括：框架基板、裸片和包封，框架基板的正面承载裸片，包封覆盖裸片和框架基板的正面，框架基板的背面设置有采用上述芯片封装方法所形成的油墨层。
以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。此外，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
Claims (9)
1.一种芯片封装方法，其特征在于，包括：
在裸片封装后，在封装基板背面刷一层油墨；
对封装产品进行预烘烤；
将显影药水覆盖在封装产品背面的油墨上，显影药水将油墨整体减薄，从而露出基板背面的管脚；
用紫外灯照射油墨，油墨被紫外光固化。
2.如权利要求1所述的一种芯片封装方法，其特征在于，在封装基板背面刷一层油墨之后、对封装产品进行预烘烤之前，将封装产品放入真空箱中进行抽真空。
3.如权利要求1所述的一种芯片封装方法，其特征在于，在用紫外灯照射油墨之后，对产品进行二次烘烤，二次烘烤温度在165℃±10℃，时间为4h±0.5h。
4.如权利要求1所述的一种芯片封装方法，其特征在于，所述油墨是一种感光性油墨，对紫外光敏感。
5.如权利要求1所述的一种芯片封装方法，其特征在于，预烘烤温度在 75℃±10℃，时间为 45min±10min。
6.如权利要求1所述的一种芯片封装方法，其特征在于，所述显影药水为碳酸钠溶液。
7.如权利要求6所述的一种芯片封装方法，其特征在于，显影药水中碳酸根离子的浓度为2g/L。
8.如权利要求1所述的一种芯片封装方法，其特征在于，所用紫外灯的辐照能量为1000mj/cm2-2000mj/cm2，照射时间持续10s-30s。
9.一种芯片封装结构，其特征在于，包括：框架基板、裸片和包封，框架基板的正面承载裸片，包封覆盖裸片和框架基板的正面，框架基板的背面设置有采用权利要求1-8任一所述的一种芯片封装方法所形成的油墨层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210824 |