[發明專利]一種利用浸錫銀銅合金法制作的單芯片封裝件及其制作工藝

在審

• 申請號: 201210582557.1
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103050471A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 郭小偉;蒲鴻鳴;崔夢;諶世廣;劉建軍
• 申請（專利權）人: 華天科技（西安）有限公司
• 主分類號: H01L23/495
• 分類號: H01L23/495;H01L23/31;H01L21/60
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技術領域

本發明屬于集成電路封裝技術領域，具體是一種利用浸錫銀銅合金法制作的單芯片封裝件及其制作工藝。

背景技術

??微電子技術的迅猛發展，集成電路復雜度的增加，一個電子系統的大部分功能都可能集成在一個單芯片內（即片上系統），這就相應地要求微電子封裝具有更高的性能、更多的引線、更密的內連線、更小的尺寸或更大的芯片腔、更大的熱耗散功能、更好的電性能、更高的可靠性、更低的單個引線成本等。芯片封裝工藝由逐個芯片封裝向圓片級封裝轉變，晶圓片級芯片封裝技術——WLCSP正好滿足了這些要求，形成了引人注目的WLCSP工藝。

晶圓片級芯片規模封裝（Wafer?Level?Chip?Scale?Packaging，簡稱WLCSP)，即晶圓級芯片封裝方式，不同于傳統的芯片封裝方式（先切割再封測，而封裝后至少增加原芯片20%的體積），此種最新技術是先在整片晶圓上進行封裝和測試，然后才切割成一個個的IC顆粒，因此封裝后的體積即等同IC裸晶的原尺寸。WLCSP的封裝方式，不僅明顯地縮小內存模塊尺寸，而符合行動裝置對于機體空間的高密度需求；另一方面在效能的表現上，更提升了數據傳輸的速度與穩定性。傳統的WLCSP工藝中，采用濺射、光刻、電鍍技術或絲網印刷在晶圓上進行電路的刻印。現有工藝在芯片PAD上刷錫膏，再在芯片載體上（框架或基板）鍍錫，然后回流焊形成有效連接。這種方法會產生較高的生產成本，并且制作周期較長。不利于產品量產的實現。

發明內容

本發明是針對上述現有WLCSP工藝缺陷，提出的一種利用浸錫銀銅合金法制作的單芯片封裝件及其制作工藝，該生產方法使用錫銀銅合金，在芯片PAD上從而在芯片壓區金屬Al或Cu表面生成5～50um左右的高溫錫球，即金屬凸點層。不再采用傳統的濺射、光刻或絲網印刷，具有成本低、效率高的特點，同時在框架對應區域電鍍一層2～50um左右的錫層，上芯時，通過Flip-Chip(倒裝芯片)的工藝將芯片在框架上裝配好，這里不使用DAF膜或焊料連接，而是直接將芯片壓區各金屬凸點與框架管腳相連，在相對低溫回流焊的過程中，凸點局部融錫從而形成有效連接。

本發明的技術方案是：一種利用浸錫銀銅合金法制作的單芯片封裝件主要由框架內引腳、錫層、金屬凸點、芯片和塑封體組成；所述金屬凸點由芯片的壓區表面采用浸錫銀銅合金法形成，所述框架內引腳與金屬凸點的焊接區有一層電鍍的錫層，框架內引腳上是錫層，錫層上是金屬凸點、金屬凸點上是芯片、所述塑封體包圍了框架內引腳、錫層、金屬凸點、芯片，芯片、金屬凸點、錫層、框架內引腳構成了電路的電源和信號通道。所述制作工藝按照以下步驟進行：晶圓浸錫銀銅合金形成高溫錫球金屬凸點、晶圓減薄劃片、框架對應區域鍍錫層、上芯、回流焊、塑封、后固化、錫化、打印、產品分離、檢驗、包裝。

說明書附圖

圖1??IC芯片俯視圖；

圖2??IC芯片上單個PAD剖視圖；

圖3??PAD鍍金屬凸點后剖視圖；

圖4??框架剖面圖；

圖5??框架正面PAD對應區域鍍錫層；

圖6??單芯片封裝上芯后產品剖面圖；

圖7??單芯片封裝塑封后產品剖面圖；

圖中，1為框架內引腳、2和3為錫層、4為金屬凸點、5為芯片、6為塑封體、7為金屬Al或Cu、8為錫銀銅合金。

具體實施方式

如圖所示，一種利用浸錫銀銅合金法制作的單芯片封裝件主要由框架內引腳1、錫層2、金屬凸點4、芯片5和塑封體6組成；所述金屬凸點4由芯片5的壓區表面采用浸錫銀銅合金法形成，所述框架內引腳1與金屬凸點4的焊接區有一層電鍍的錫層2，框架內引腳1上是錫層2，錫層2上是金屬凸點4，金屬凸點4上是芯片5，所述塑封體6包圍了框架內引腳1、錫層2、金屬凸點4、芯片5，并一起構成了電路的整體，塑封體6對芯片5起到了支撐和保護作用，芯片5、金屬凸點4、錫層2、框架內引腳1構成了電路的電源和信號通道。所述錫層2和錫層3等同。

如圖所示，一種利用浸錫銀銅合金法制作的單芯片封裝件的制作工藝，按照如下步驟進行：

第一步、浸錫銀銅合金形成高溫錫球金屬凸點：芯片PAD浸入錫銀銅合金8中，所述的錫銀銅合金8比例為錫——90%，銀——8%，Cu——2%，從而在芯片5壓區金屬Al或Cu7表面生成5～50um左右的金屬凸點4層，它取代了傳統的濺射、光刻或絲網印刷工藝，具有低成本、高效率的特點；

第二步、減薄：減薄厚度到50μm～200μm，粗糙度為Ra?0.10mm～0.05mm；