[发明专利]一种利用浸锡银铜合金法制作的单芯片封装件及其制作工艺

说明书

技术领域

本发明属于集成电路封装技术领域，具体是一种利用浸锡银铜合金法制作的单芯片封装件及其制作工艺。

背景技术

  微电子技术的迅猛发展，集成电路复杂度的增加，一个电子系统的大部分功能都可能集成在一个单芯片内（即片上系统），这就相应地要求微电子封装具有更高的性能、更多的引线、更密的内连线、更小的尺寸或更大的芯片腔、更大的热耗散功能、更好的电性能、更高的可靠性、更低的单个引线成本等。芯片封装工艺由逐个芯片封装向圆片级封装转变，晶圆片级芯片封装技术——WLCSP正好满足了这些要求，形成了引人注目的WLCSP工艺。

晶圆片级芯片规模封装（Wafer Level Chip Scale Packaging，简称WLCSP)，即晶圆级芯片封装方式，不同于传统的芯片封装方式（先切割再封测，而封装后至少增加原芯片20%的体积），此种最新技术是先在整片晶圆上进行封装和测试，然后才切割成一个个的IC颗粒，因此封装后的体积即等同IC裸晶的原尺寸。WLCSP的封装方式，不仅明显地缩小内存模块尺寸，而符合行动装置对于机体空间的高密度需求；另一方面在效能的表现上，更提升了数据传输的速度与稳定性。传统的WLCSP工艺中，采用溅射、光刻、电镀技术或丝网印刷在晶圆上进行电路的刻印。现有工艺在芯片PAD上刷锡膏，再在芯片载体上（框架或基板）镀锡，然后回流焊形成有效连接。这种方法会产生较高的生产成本，并且制作周期较长。不利于产品量产的实现。

发明内容

本发明是针对上述现有WLCSP工艺缺陷，提出的一种利用浸锡银铜合金法制作的单芯片封装件及其制作工艺，该生产方法使用锡银铜合金，在芯片PAD上从而在芯片压区金属Al或Cu表面生成5～50um左右的高温锡球，即金属凸点层。不再采用传统的溅射、光刻或丝网印刷，具有成本低、效率高的特点，同时在框架对应区域电镀一层2～50um左右的锡层，上芯时，通过Flip-Chip(倒装芯片)的工艺将芯片在框架上装配好，这里不使用DAF膜或焊料连接，而是直接将芯片压区各金属凸点与框架管脚相连，在相对低温回流焊的过程中，凸点局部融锡从而形成有效连接。

本发明的技术方案是：一种利用浸锡银铜合金法制作的单芯片封装件主要由框架内引脚、锡层、金属凸点、芯片和塑封体组成；所述金属凸点由芯片的压区表面采用浸锡银铜合金法形成，所述框架内引脚与金属凸点的焊接区有一层电镀的锡层，框架内引脚上是锡层，锡层上是金属凸点、金属凸点上是芯片、所述塑封体包围了框架内引脚、锡层、金属凸点、芯片，芯片、金属凸点、锡层、框架内引脚构成了电路的电源和信号通道。所述制作工艺按照以下步骤进行：晶圆浸锡银铜合金形成高温锡球金属凸点、晶圆减薄划片、框架对应区域镀锡层、上芯、回流焊、塑封、后固化、锡化、打印、产品分离、检验、包装。

说明书附图

图1  IC芯片俯视图；

图2  IC芯片上单个PAD剖视图；

图3  PAD镀金属凸点后剖视图；

图4  框架剖面图；

图5  框架正面PAD对应区域镀锡层；

图6  单芯片封装上芯后产品剖面图；

图7  单芯片封装塑封后产品剖面图；

图中，1为框架内引脚、2和3为锡层、4为金属凸点、5为芯片、6为塑封体、7为金属Al或Cu、8为锡银铜合金。

具体实施方式

如图所示，一种利用浸锡银铜合金法制作的单芯片封装件主要由框架内引脚1、锡层2、金属凸点4、芯片5和塑封体6组成；所述金属凸点4由芯片5的压区表面采用浸锡银铜合金法形成，所述框架内引脚1与金属凸点4的焊接区有一层电镀的锡层2，框架内引脚1上是锡层2，锡层2上是金属凸点4，金属凸点4上是芯片5，所述塑封体6包围了框架内引脚1、锡层2、金属凸点4、芯片5，并一起构成了电路的整体，塑封体6对芯片5起到了支撑和保护作用，芯片5、金属凸点4、锡层2、框架内引脚1构成了电路的电源和信号通道。所述锡层2和锡层3等同。

如图所示，一种利用浸锡银铜合金法制作的单芯片封装件的制作工艺，按照如下步骤进行：

第一步、浸锡银铜合金形成高温锡球金属凸点：芯片PAD浸入锡银铜合金8中，所述的锡银铜合金8比例为锡——90%，银——8%，Cu——2%，从而在芯片5压区金属Al或Cu7表面生成5～50um左右的金属凸点4层，它取代了传统的溅射、光刻或丝网印刷工艺，具有低成本、高效率的特点；

第二步、减薄：减薄厚度到50μm～200μm，粗糙度为Ra 0.10mm～0.05mm；