[實用新型]一種減少薄鋁層芯片損傷的芯片封裝結構

有效

• 申請號: 201420473675.3
• 申請日: 2014-08-21
• 公開（公告）號: CN204088302U
• 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;H01L23/31
• 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，具體涉及一種減少薄鋁層芯片損傷的芯片封裝結構。

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減少薄鋁層芯片損傷的芯片封裝結構，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，一種減少薄鋁層芯片損傷的芯片封裝結構，包括框架，框架外周密封設有封裝體，該封裝體與框架之間形成安裝芯片的芯片座，芯片座上固定設置芯片，芯片上設有銅線鍵合點，相鄰銅線鍵合點之間、以及銅線鍵合點與內引腳之間均通過銅線鍵合；其中，所述銅線采用線徑為2mil的銅線。

其中，所述銅線鍵合點包括鋁墊、絕緣層以及銅片，絕緣層涂覆于鋁墊之上，銅片焊接于絕緣層之上。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，再焊接到具有絕緣層上的鋁墊面上，并實現面與面的接觸，并借助超聲能量實現焊接。

所述銅線采用線徑為2mil的銅線時，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2.6um。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，所述框架包括襯底以及設置于襯底上的導熱層實現。優選的，所述襯底上設有鎳鍍覆層和/或銅鍍覆層，一般的，鎳鍍覆層和/或銅鍍覆層的厚度以0.5μm-1.5μm為宜。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；同時，銅球經過在框架上預壓平后，再焊接到具有絕緣層上的鋁墊面上，焊接時絕緣層在高熱量融化并散開，使得銅片與鋁墊仍然實現接觸，且該接觸為面與面的接觸，同時絕緣層散開后包裹在銅片和鋁墊的周圍，形成絕緣層，從而避免了相鄰兩個銅線鍵合點之間容易引起導電現象的發生。另外，襯底上設有導熱層，便于散熱。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。