[實用新型]基于銅球預壓平的芯片封裝裝置

有效

• 申請號: 201420473605.8
• 申請日: 2014-08-21
• 公開（公告）號: CN204088301U
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 張建國;伍江濤;左福平;張航;朱紅星
• 申請（專利權）人: 深圳電通緯創微電子股份有限公司
• 主分類號: H01L23/495
• 分類號: H01L23/495
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于電子信息技術領域的半導體封裝領域，具體涉及一種基于銅球預壓平的芯片封裝裝置。

背景技術

隨著芯片制造技術的不斷提高，完成同樣功能的芯片面積越來越小，相應的芯片制造成本也越來越低，但封裝所需要的材料成本和制程卻沒有較大的改善，因此半導體行業中，封裝成本所占的比例也越來越凸顯出來。以金線為材料的封裝產品中，金線所占的成本比例達到了30%，而目前國際金價持續上漲，09年08年相比金線價格有30%的增長，就封裝行業10%的利潤計算，這樣的漲幅會吃掉封裝行業的所有利潤。為了減少封裝成本，銅線焊接工藝作為封裝行業的救命稻草被廣泛研究。銅線價格只有金線成本1/3-1/10，在封裝成本中的比例也只有6%左右，極大的減少了封裝成本，為半導體封裝行業帶來新的希望所以銅線焊接目前都作為重點研發方向。

另外芯片面積縮小之后，芯片內部層與層、線與線之間的間隔變得更薄更窄，而這些因素導致金屬導線之間的信號產生了干擾。為了解決這一問題，在芯片制造中引入了低介電常數(low-k)材料，但低介電常數材料表現的很脆，這給后期的封裝帶來了新的難題，特別是在已經確立銅線作為發展方向的前提之下，難題更加的凸顯。因為銅線的硬度(HV70)、屈服強度等物理參數高于金和鋁，鍵合時需要施加更大的超聲能量和鍵合壓力，因此容易對硅芯片造成損傷，對于低介電常數材料的芯片甚至是破壞。

實用新型內容

因此，針對上述的問題，本實用新型提出一種基于銅球預壓平的芯片封裝裝置，從解決銅線焊接，以及銅線與low-k材料的焊接兩方面入手，探索出一種新的焊接方式而實現的封裝裝置，解決了銅線焊接對芯片造成的傷害，且降低了銅線焊接對芯片提出的高要求，以解決現有技術之不足。

為了解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是，一種基于銅球預壓平的芯片封裝裝置，包括框架，框架上設有芯片座以及內引腳，芯片座上固定設置芯片，芯片上設有銅線鍵合點，銅線鍵合點與內引腳通過銅線鍵合，銅線鍵合點包括鋁墊和銅片，鋁墊和銅片焊接連接。其中，所述銅片由預壓平的銅球實現，銅球經過在框架上預壓平后，再與鋁墊面與面接觸，并借助超聲能量實現焊接。

其中，所述銅線采用線徑為2mil的銅線，此時，所述鋁墊（即焊盤鋁層）的最小厚度可達2.6um，當然大于該2.6um均可，為了降低成本，優選為2.6?um。通過上述結構，將鋁墊由原來的3um減至2.6um，降低了芯片制造成本---改進后能焊接更薄的鋁層而不影響質量，焊接線徑為2mil銅線的芯片在制造時可以將焊盤鋁層由3um減至2.6um，節約原材料，降低成本。

進一步的，所述框架尺寸為100*160?mil。

進一步的，所述框架由金屬底板以及設置于金屬底板上的導熱層實現。更進一步的，所述導熱層為陶瓷導熱層或者鍍銀導熱層。

與現有技術相比，本實用新型的優異效果在于：芯片損傷小---銅球壓平階段原先是在芯片上完成的，這種下壓的力和后期的超聲能量對芯片內部造成損傷，為了解決這種問題，本實用新型將在芯片上完成的壓平銅球的工作轉移到框架上完成；這樣，避免了在芯片上壓平銅球對硅芯片造成的損傷；鋁飛濺減少---焊盤一般為Al-Si1%-Cu0.5%,相對銅球硬度來說較軟，銅球與其接觸后會將鋁擠出焊區，造成相鄰焊區短路，鋁飛濺(擠出)的減少可以降低這類風險；另外，還降低了鋁墊的厚度，進而在保證質量的情況下降低了芯片制造成本；本實用新型結構簡單，具有很好的實用性。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

現結合附圖和具體實施方式對本實用新型進一步說明。

現有技術中，第一點焊接都是在芯片上完成，而銅線焊接最主要的工作是將銅球底部壓平，緊接著再進行熱超聲焊接，那么將銅球底部壓平的工作將會在芯片上完成。為了使銅球能夠很好的壓平，勢必要使用很大的沖擊力和下壓壓力來解決，而大的壓力會使銅球陷入芯片上的鋁墊更多，留給下一步超聲焊接的鋁層厚度勢必會減少，鋁層厚度的減少或沒有，在超聲能量的作用下，銅球會穿透芯片焊區的鋁層對芯片內部造成損害。

本實用新型主要減少和解決半導體封裝中銅線焊接對芯片的傷害，為了解決這些問題，將壓平焊球過程移植到承載芯片的框架上進行。框架有承載芯片、導熱、產品支撐等作用，所以在框架上進行焊球的壓平工作不會對產品品質產生影響，而且對壓平焊球下壓的沖擊力和壓力沒有特別的限制，只要是焊接所需要的要求，都可以在上面完成。