[發明專利]一種QFN封裝器件的制造方法

有效

• 申請號: 201210550154.9
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN103021890A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 秦飛;夏國峰;安彤;劉程艷;武偉;朱文輝
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L21/56
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及半導體元器件制造技術領域，尤其涉及到高I/O密度的四邊扁平無引腳封裝件的制造方法。

背景技術

隨著電子產品如手機、筆記本電腦等朝著小型化，便攜式，超薄化，多媒體化以及滿足大眾化所需要的低成本方向發展，高密度、高性能、高可靠性和低成本的封裝形式及其組裝技術得到了快速的發展。與價格昂貴的BGA等封裝形式相比，近年來快速發展的新型封裝技術，即四邊扁平無引腳QFN（Quad?Flat?Non—lead?Package）封裝，由于具有良好的熱性能和電性能、尺寸小、成本低以及高生產率等眾多優點，引發了微電子封裝技術領域的一場新的革命。

圖1A和圖1B分別為傳統無臺階式結構設計的QFN封裝結構的背面示意圖和沿I-í剖面的剖面示意圖，該QFN封裝結構包括引線框架11，塑封材料12，粘貼材料13，IC芯片14，金屬導線15，其中引線框架11包括芯片載體111和圍繞芯片載體111四周排列的引腳112，IC芯片14通過粘片材料13固定在芯片載體111上，IC芯片14與四周排列的引腳112通過金屬導線15實現電氣連接，塑封材料12對IC芯片14、金屬導線15和引線框架11進行包封以達到保護和支撐的作用，引腳112裸露在塑封材料12的底面，通過焊料焊接在PCB等電路板上以實現與外界的電氣連接。底面裸露的芯片載體111通過焊料焊接在PCB等電路板上，具有直接散熱通道，可以有效釋放IC芯片14產生的熱量。與傳統的TSOP和SOIC封裝相比，QFN封裝不具有鷗翼狀引線，導電路徑短，自感系數及阻抗低，從而可提供良好的電性能，可滿足高速或者微波的應用。裸露的芯片載體提供了卓越的散熱性能。

隨著IC集成度的提高和功能的不斷增強，IC的I/O數隨之增加，相應的電子封裝的I/O引腳數也相應增加，但是傳統的四邊扁平無引腳封裝件，單圈的引腳圍繞芯片載體呈周邊排列，限制了I/O數量的提高，滿足不了高密度、具有更多I/O數的IC的需要。傳統的無臺階式結構設計的QFN封裝即使具有多圈排列的引腳，由于無法有效的鎖住塑封材料，導致引線框架與塑封材料結合強度低，易于引起引線框架與塑封材料的分層甚至引腳或芯片載體的脫落，而且無法有效的阻止濕氣沿著引線框架與塑封材料結合界面擴散到電子封裝內部，嚴重影響了封裝體的可靠性。即使傳統的QFN封裝具有臺階式結構設計，只能是基于單圈引腳或者交錯的多圈引腳實現的，所有引腳的每一個外端都必須延伸至封裝體一側，暴露在外部環境中，導致濕氣極易擴散至封裝內部，影響產品的可靠性，而且由于空間的限制，根本無法實現更高密度的封裝。傳統QFN封裝的芯片載荷和引腳必須基于事先制作成型的引線框架結構，否則芯片載荷和引腳由于缺乏機械支撐和連接而無法完成所有的封裝工藝過程。傳統QFN封裝在塑封工藝時需要預先在引線框架背面粘貼膠帶以防止溢料現象，待塑封后還需進行去除膠帶、塑封料飛邊等清洗工藝，增加了封裝成本增高。傳統QFN封裝僅采用單一封膠體進行包覆密封，如果臺階式結構存在，極易因包封不完全產生氣泡、空洞等缺陷，從而影響封裝的可靠性。因此，為了突破傳統QFN封裝的低I/O數量的瓶頸，解決傳統QFN封裝的上述可靠性和降低封裝成本，急需研發一種高可靠性、低成本、高I/O密度的QFN封裝器件及其制造方法。

發明內容

本發明提供了一種QFN封裝器件的制造方法，以達到突破傳統QFN封裝的低I/O數量、高封裝成本的瓶頸和提高封裝體的可靠性的目的。

為了實現上述目的，本發明采用下述技術方案，包括以下步驟：

步驟1：采用曝光顯影方法，在金屬基材下表面形成具有窗口的掩膜材料層。

步驟2：采用電鍍方法在金屬基材下表面掩膜材料層的窗口中制作外芯片載體和外引腳。

步驟3：采用電鍍或者化學鍍方法在外芯片載體和外引腳的表面制作第一金屬材料層。

步驟4：移除金屬基材下表面的掩膜材料層，形成凹槽。

步驟5：采用注塑或者絲網印刷方法在外芯片載體與外引腳之間、外引腳與外引腳之間的凹槽中填充絕緣材料。

步驟6：采用機械磨削方法減薄金屬基材的厚度。

步驟7：采用電鍍或化學鍍方法在減薄后的金屬基材上表面制作第二金屬材料層。

步驟8：采用刀片切割、激光切割或者水刀切割方法選擇性切割減薄后的金屬基材，形成具有臺階結構的芯片載體和引腳，芯片載體包括內芯片載體和外芯片載體，引腳包括內引腳和外引腳。

步驟9：通過粘貼材料將IC芯片配置于內芯片載體或內引腳表面的第二金屬材料層上。