[發(fā)明專利]芯片背面披覆錫共晶工藝及其裝片方法

無效

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• 申請日: 2012-03-01
• 公開（公告）號: CN102593010A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝潔人;王新潮;俞斌;吳昊
• 申請（專利權(quán)）人: 長電科技（滁州）有限公司
• 主分類號: H01L21/48
• 分類號: H01L21/48;H01L21/60
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務(wù)所 32210
• 代理人: 唐紉蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種芯片背面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，然后可以進行共晶裝片。共晶裝片時需要控制裝片溫度達到上下金屬層能共晶的高溫（一般需要400℃以上），然后在一定的壓力和震動摩擦下，使芯片背面的金屬原子與基島鍍銀層的金屬原子進行交換，達到兩者形成共晶結(jié)合的目的。共晶裝片的優(yōu)點是導(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，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)熱特性相對較差，比較適用于對導(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，這種裝片方法的主要缺陷是對芯片尺寸有要求，如果芯片尺寸過小，在裝片和回流焊時，芯片就會發(fā)生旋轉(zhuǎn)或扭動，產(chǎn)生不良及報廢。

隨著半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，對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，提供一種芯片背面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，對芯片尺寸無要求；而且芯片背面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)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種芯片背面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、將芯片背面進行背銀或背金處理；

步驟二、將步驟一完成背銀或背金處理的芯片的背銀或背金面上進行披覆錫或錫合金作業(yè)；

步驟三、將步驟二背銀或背金面完成鍍錫或錫合金作業(yè)的芯片進行切割；

步驟四、將步驟三切割完后的芯片采用共晶工藝安裝到基島上，完成裝片。

所述步驟二中芯片放置于工裝夾具上進行背銀或背金面的鍍錫或鍍錫合金作業(yè)，工裝夾具連同芯片一起進行鍍錫或錫合金作業(yè)。

所述工裝夾具包括夾具本體，所述夾具本體呈圓環(huán)狀，所述圓環(huán)狀的夾具本體的外緣上均布有多個電鍍引腳，所述電鍍引腳上連接有導(dǎo)線，所述芯片正面朝上放置于夾具本體上。

所述步驟二還可采用掩模板刷錫膏的方式對芯片背銀或背金面進行披覆錫或錫合金作業(yè)，然后經(jīng)過回流焊使錫膏固化并對固化后的錫或錫合金表面進行平整處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、芯片背面的錫層或錫合金層可以是采用電鍍的方法鍍上去的，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厚度均勻并可控制，并且在切割后鍍層的面積大小與芯片完全一致，完美地解決了傳統(tǒng)鉛錫釬焊裝片對芯片尺寸的限制，使得再小的芯片也可以安全裝片，同時也避免了鉛錫銀膏裝片時會發(fā)生的一系列問題，例如錫膏的擴散污染、芯片扭轉(zhuǎn)漂移等；

2、芯片背面的鍍錫或錫合金的厚度可以控制，錫或錫合金層可以起到吸收應(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。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中芯片放置于工裝夾具上的示意圖。

其中：