專利名稱：基島披覆錫共晶工藝及其裝片方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基島披覆錫共晶工藝及其裝片方法，屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在中大功率的半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，傳統(tǒng)的裝片技術(shù)主要由三種一是共晶裝片，二是導(dǎo)電膠裝片，三是鉛錫釬焊裝片，而鉛錫釬焊裝片又可細(xì)分為鉛錫絲裝片和鉛錫膠裝片，而目前這幾種裝片方法都存在各自的缺陷
1、共晶裝片
共晶裝片需要在芯片背面鍍上一層金或金砷合金或者銀合金，然后在基島裝片位置一般也鍍上一層銀，然后可以進(jìn)行共晶裝片。共晶裝片時(shí)需要控制裝片溫度達(dá)到上下金屬層能共晶的高溫(一般需要400°C以上)，然后在一定的壓力和震動(dòng)摩擦下，使芯片背面的金屬原子與基島鍍銀層的金屬原子進(jìn)行交換，達(dá)到兩者形成共晶結(jié)合的目的。共晶裝片的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能較好，但由于芯片和基島的熱膨脹系數(shù)差異較，金屬基島面積越大熱應(yīng)力也越大，而傳統(tǒng)共晶裝片芯片與基島之間僅有薄薄的一層金屬層，無法吸收芯片與基島之間的熱應(yīng)力變化，也無法吸收基島外露產(chǎn)品基島所受到的外力沖擊，一旦產(chǎn)品受到溫度變化的影響或受到外力沖擊時(shí)，由于熱應(yīng)力或外力的影響，非常容易造成芯片破裂導(dǎo)致產(chǎn)品失效;
2、導(dǎo)電膠裝片
導(dǎo)電膠裝片是利用導(dǎo)電膠內(nèi)含有的粘性膠狀物質(zhì)將芯片和基島粘結(jié)在一起，再通過導(dǎo)電膠內(nèi)部的金屬物質(zhì)將芯片背面的功能和熱量傳導(dǎo)到基島上，導(dǎo)電膠裝片能夠在一定程度上吸收芯片與基島之間的熱應(yīng)力變化和基島所受到的外力沖擊，但其導(dǎo)電和導(dǎo)熱特性相對(duì)較差，比較適用于對(duì)導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能要求不高而芯片面積較大的產(chǎn)品；
3、鉛錫釬焊裝片
目前的鉛錫釬焊裝片有兩種工藝可以實(shí)現(xiàn)，一種是先在基島上融化上一層鉛錫合金焊料，并在鉛錫合金焊料融化的情況下安裝上芯片，并在高溫下鉛錫焊料與基島和背面帶有金屬層的芯片結(jié)合，冷卻后形成鉛錫釬焊裝片效果；另一種是在常溫下基島上點(diǎn)上鉛錫膏后裝上背面帶有金屬層的芯片，然后將產(chǎn)品放入高溫爐經(jīng)過回流焊，使鉛錫膠充分融化并與基島和芯片結(jié)合，從而形成鉛錫釬焊裝片效果。鉛錫釬焊裝片可以兼具共晶裝片和導(dǎo)電膠裝片的優(yōu)點(diǎn)，這種裝片方法的主要缺陷是對(duì)芯片尺寸有要求，如果芯片尺寸過小，在裝片和回流焊時(shí)，芯片就會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)或扭動(dòng)，產(chǎn)生不良及報(bào)廢。隨著半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，對(duì)封裝體的各種安全可靠性，尤其是體積等方面的要求越來越嚴(yán)格，所以以上三種裝片方式已經(jīng)顯現(xiàn)出越來越多的缺陷
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種基島披覆錫共晶工藝及其裝片方法，它不存在鉛錫釬焊裝片的困擾，對(duì)芯片尺寸無要求；而且基島披覆上一層錫或錫合金以后，由于錫或錫合金的厚度可以控制，錫或錫合金層厚度可以有效吸收芯片與基島間不同的應(yīng)力，解決了傳統(tǒng)共晶芯片的分層和破裂問題。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種基島披覆錫共晶工藝及其裝片方法，所述方法包括以下工藝步驟
步驟一、 利用現(xiàn)有工藝制成引線框的金屬部分；
步驟二、將步驟一制作完成的引線框進(jìn)行球焊區(qū)域電鍍，以滿足球焊要求；
步驟三、在步驟二完成球焊區(qū)域電鍍的引線框的裝片位置進(jìn)行披覆錫或錫合金的工
作；
步驟四、將步驟三完成披覆工作的引線框進(jìn)行共晶裝片，使框架裝片位置與背金芯片或背銀芯片結(jié)合連接在一起，完成裝片；
所述方法的工藝實(shí)施順序?yàn)椴襟E一一步驟二一步驟三一步驟四或步驟一一步驟三一步驟二一步驟四。所述引線框通過沖壓或蝕刻方法制成。所述步驟二中引線框球焊區(qū)域的電鍍材料是銀、鎳鈀金、鎳金或銅。所述步驟二中引線框球焊區(qū)域的電鍍方式是濕膜電鍍、壓板電鍍或化學(xué)鍍。所述步驟三中引線框裝片位置的披覆方式是濕膜電鍍、壓板電鍍、化學(xué)鍍。所述步驟三中引線框裝片位置采用掩模板刷錫膏的方式進(jìn)行披覆錫或錫合金，然后再經(jīng)過回流焊使錫膏固化并對(duì)固化后的錫或錫合金表面進(jìn)行平整處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
1、引線框裝片位置上的錫層或錫合金層可以是采用電鍍的方法鍍上去的，也可以采用掩膜板刷錫膏后經(jīng)過回流焊固化，保證了錫層或錫合金層的厚度均勻，并且其厚度面積位置皆可得到控制，完美地解決了傳統(tǒng)鉛錫釬焊裝片對(duì)芯片尺寸的限制，使得再小的芯片也可以安全裝片，同時(shí)也避免了鉛錫銀膏裝片時(shí)會(huì)發(fā)生的一系列問題，例如錫膏的擴(kuò)散污染、芯片扭轉(zhuǎn)漂移等；
2、引線框基島上的鍍錫或錫合金的厚度可以控制，錫或錫合金層成本較低而且可以起到吸收應(yīng)力的作用，可以有效地避免分層，芯片破裂等情況，因此裝片質(zhì)量得到了大大的提高，封裝可靠性得到增強(qiáng)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明一種基島披覆錫共晶工藝及其裝片方法，它包括以下工藝步驟
步驟一、利用現(xiàn)有成熟工藝，通過沖壓或蝕刻等方法制成引線框的金屬部分；
步驟二、將步驟一制作完成的引線框進(jìn)行球焊區(qū)域電鍍，以滿足球焊要求，電鍍材料
可以是銀、鎳鈀金、鎳金或銅等，電鍍方式可以是濕膜電鍍、壓板電鍍、化學(xué)鍍或其他方式電鍍；
步驟三、在步驟二完成球焊區(qū)域電鍍的引線框的裝片位置進(jìn)行披覆錫或錫合金的工作，披覆方式可以是濕膜電鍍、壓板電鍍、化學(xué)鍍或采用掩模板刷錫膏等方式；
若引線框裝片位置采用掩模板刷錫膏的方式進(jìn)行披覆錫或錫合金，則還需要經(jīng)過回流焊使錫膏固化并對(duì)固化后的錫或錫合金表面進(jìn)行平整處理；
步驟四、將步驟三完成披覆工作的引線框進(jìn)行共晶裝片，使框架裝片位置與背金芯片或背銀芯片結(jié)合連接在一起。
所述步驟二與步驟三也可以交換順序?qū)嵤?，即可以先完成球焊區(qū)域電鍍，再完成裝片區(qū)域電鍍，也可以先完成裝片區(qū)域電鍍，再完成球焊區(qū)域電鍍。
權(quán)利要求
1.一種基島披覆錫共晶工藝及其裝片方法，其特征在于所述方法包括以下工藝步驟 步驟一、利用現(xiàn)有工藝制成引線框的金屬部分； 步驟二、將步驟一制作完成的引線框進(jìn)行球焊區(qū)域電鍍，以滿足球焊要求； 步驟三、在步驟二完成球焊區(qū)域電鍍的引線框的裝片位置進(jìn)行披覆錫或錫合金的工作； 步驟四、將步驟三完成披覆工作的引線框進(jìn)行共晶裝片，使框架裝片位置與背金芯片或背銀芯片結(jié)合連接在一起； 所述方法的工藝實(shí)施順序?yàn)椴襟E一一步驟二一步驟三一步驟四或步驟一一步驟三一步驟二一步驟四。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基島披覆錫共晶工藝及其裝片方法，其特征在于所述弓I線框通過沖壓或蝕刻方法制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基島披覆錫共晶工藝及其裝片方法，其特征在于所述步驟二中引線框球焊區(qū)域的電鍍材料是銀、鎳鈀金、鎳金或銅。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基島披覆錫共晶工藝及其裝片方法，其特征在于所述步驟二中引線框球焊區(qū)域的電鍍方式是濕膜電鍍、壓板電鍍或化學(xué)鍍。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基島披覆錫共晶工藝及其裝片方法，其特征在于所述步驟三中引線框裝片位置的披覆方式是濕膜電鍍、壓板電鍍、化學(xué)鍍。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基島披覆錫共晶工藝及其裝片方法，其特征在于所述步驟三中引線框裝片位置采用掩模板刷錫膏的方式進(jìn)行披覆錫或錫合金，然后再經(jīng)過回流焊使錫膏固化并對(duì)固化后的錫或錫合金表面進(jìn)行平整處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基島披覆錫共晶工藝及其裝片方法，所述方法包括以下工藝步驟步驟一、利用現(xiàn)有工藝制成引線框的金屬部分；步驟二、將步驟一制作完成的引線框進(jìn)行球焊區(qū)域電鍍，以滿足球焊要求；步驟三、在步驟二完成球焊區(qū)域電鍍的引線框的裝片位置進(jìn)行披覆錫或錫合金的工作；步驟四、將步驟三完成披覆工作的引線框進(jìn)行共晶裝片，使框架裝片位置與背金芯片或背銀芯片結(jié)合連接在一起；本發(fā)明一種基島披覆錫共晶工藝及其裝片方法，它對(duì)芯片尺寸無要求，而且基島披覆上一層錫或錫合金以后，由于錫或錫合金的厚度可以控制，錫或錫合金層厚度可以有效吸收芯片與基島間不同的應(yīng)力，解決了傳統(tǒng)共晶芯片的分層和破裂問題。
文檔編號(hào)H01L21/60GK102623364SQ20121005068
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月1日
發(fā)明者俞斌, 吳昊, 王新潮, 謝潔人 申請(qǐng)人:長電科技(滁州)有限公司