專利名稱：一種先進四邊扁平無引腳封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及半導體元器件制造技術領域，尤其涉及到先進四邊扁平無引腳封裝。
背景技術：
隨著電子產(chǎn)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(fā)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(fā)展。與價格昂貴的BGA等封裝形式相比，近年來快速發(fā)展的新型封裝技術，即四邊扁平無引腳QFN (Quad Flat Non一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(chǎn)率等眾多優(yōu)點，引發(fā)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(tǒng)QFN封裝結(jié)構(gòu)的背面示意圖和沿Ι_ 剖面的剖面示意圖，該QFN封裝結(jié)構(gòu)包括引線框架11，塑封材料12，粘片材料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13與四周排列的引腳112通過金屬導線15實現(xiàn)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(xiàn)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(chǎn)生的熱量。與傳統(tǒng)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(shù)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(shù)隨之增加，相應的電子封裝的I/o引腳數(shù)也相應增加，但是傳統(tǒng)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(shù)量的提高，滿足不了高密度、具有更多I/O數(shù)的IC的需要。傳統(tǒng)的引線框架無臺階式結(jié)構(gòu)設計，無法有效的鎖住塑料材料，導致引線框架與塑封材料結(jié)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?jié)駳庋刂€框架與塑封材料結(jié)合界面擴散到電子封裝內(nèi)部，從而嚴重影響了封裝體的可靠性。傳統(tǒng)QFN產(chǎn)品由于芯片載體的尺寸遠遠大于周邊排列的引腳的尺寸，在焊接在PCB等電路板時，芯片載體下的大面積焊料易造成封裝體的漂移，從而導致周邊排列的引腳焊接的失效。傳統(tǒng)QFN產(chǎn)品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(xiàn)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。使用切割刀切割分離傳統(tǒng)的四邊扁平無引腳封裝件，切割刀在切割塑封材料的同時也會切割到引線框架金屬，不僅會造成切割效率的降低和切割刀片壽命的縮短，而且會產(chǎn)生金屬毛刺，影響了封裝體的可靠性。因此，為了突破傳統(tǒng)QFN的低I/O數(shù)量的瓶頸，提高封裝體的可靠性和降低封裝成本，急需研發(fā)一種高可靠性、低成本、高I/O密度的先進QFN封裝及其制造方法。
實用新型內(nèi)容本實用新型提供了一種面陣引腳排列、先進QFN封裝及其制造方法，以達到突破傳統(tǒng)QFN的低I/O數(shù)量的瓶頸和提高封裝體的可靠性的目的。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術方案:本實用新型提出一種先進四邊扁平無引腳封裝件結(jié)構(gòu)，包括以下兩種方案:方案一:芯片載體配置于封裝結(jié)構(gòu)的中央部位，芯片載體下方具有用于接地的引腳，相鄰引腳之間具有凹槽，外圍的引腳具有臺階結(jié)構(gòu)。多個引腳圍繞芯片載體呈多圈排列，具有臺階結(jié)構(gòu)。第一金屬材料層配置于芯片載體和多個引腳的上表面位置，第二金屬材料層配置于芯片載體和多個引腳的下表面位置。IC芯片通過粘貼材料配置于芯片載體上表面位置的第一金屬材料層上。絕緣填充材料配置于芯片載體和引腳的臺階結(jié)構(gòu)下，以及芯片載體的凹槽中。IC芯片的多個鍵合焊盤通過金屬導線分別連接至芯片載體和引腳配置的第一金屬材料層上。塑封材料包覆密封上述IC芯片、粘貼材料、金屬導線、芯片載體和引腳和第一金屬材料層，暴露出配置于芯片載體和引腳下表面的第二金屬材料層。方案二:多個引腳在封裝結(jié)構(gòu)中呈面陣排列，具有臺階結(jié)構(gòu)。第一金屬材料層配置于引腳的上表面位置，第二金屬材料層配置于多個引腳的下表面位置。IC芯片通過粘貼材料配置于引腳上表面位置的第一金 屬材料層上。絕緣填充材料配置于引腳的臺階結(jié)構(gòu)下方。IC芯片的多個鍵合焊盤通過金屬導線分別連接至引腳配置的第一金屬材料層上。塑封材料包覆密封上述IC芯片、粘貼材料、金屬導線、引腳和第一金屬材料層，暴露出配置于引腳下表面的第二金屬材料層。根據(jù)本實用新型的實施例，先進QFN封裝具有面陣排列分布的引腳。根據(jù)本實用新型的實施例，在封裝結(jié)構(gòu)中呈面陣排列分布的弓I腳具有臺階結(jié)構(gòu)。根據(jù)本實用新型的實施例，配置于封裝件結(jié)構(gòu)的中央部位的芯片載體具有凹槽。根據(jù)本實用新型的實施例，配置于封裝件結(jié)構(gòu)的中央部位的芯片載體具有臺階結(jié)構(gòu)。根據(jù)本實用新型的實施例，在封裝件結(jié)構(gòu)中呈面陣排列分布的引腳的橫截面形狀呈圓形形狀。根據(jù)本實用新型的實施例，在封裝件結(jié)構(gòu)中呈面陣排列分布的引腳的橫截面形狀呈矩形形狀。根據(jù)本實用新型的實施例，面陣排列的引腳的排列方式為平行排列。根據(jù)本實用新型的實施例，面陣排列的引腳的排列方式為交錯排列。根據(jù)本實用新型的實施例，芯片載體和多個引腳上表面和下表面分別配置有第一金屬材料層和第二金屬材料層。根據(jù)本實用新型的實施例，芯片載體和引腳上表面和下表面分別配置的第一金屬材料層和第二金屬材料層包括鎳(Ni)、鈀(Pd)、金(Au)、銀(Ag)、錫(Sn)金屬材料。根據(jù)本實用新型的實施例，引腳臺階結(jié)構(gòu)下方配置絕緣填充材料。[0024]根據(jù)本實用新型的實施例，芯片載體的凹槽結(jié)構(gòu)中配置絕緣填充材料。根據(jù)本實用新型的實施例，引腳臺階結(jié)構(gòu)下方和芯片載體的凹槽中配置絕緣填充材料種類是熱固性塑封材料，或者塞孔樹脂、油墨以及阻焊綠油等材料。本實用新型的制作方法，包括以下步驟:步驟1:對金屬基材進行清洗和預處理，在金屬基材的上表面和下表面配置掩膜材料層圖形。步驟2:對配置于金屬基材下表面的掩膜材料層進行曝光顯影，形成蝕刻窗口。步驟3:以具有蝕刻窗口的掩膜材料層作為抗蝕層，對金屬基材下表面進行蝕刻，形成凹槽。步驟4:用化學處理方法或者機械方法移除配置于金屬基材下表面的掩膜材料層。步驟5:在金屬基材下表面經(jīng)蝕刻形成的凹槽中配置絕緣填充材料。步驟6:對金屬基材上表面的掩膜材料層進行曝光顯影，形成蝕刻窗口。
步驟7a:以具有蝕刻窗口的掩膜材料層作為抗蝕層，對金屬基材上表面進行蝕亥IJ，形成面陣排列的具有臺階結(jié)構(gòu)的多個引腳，步驟7b:以具有蝕刻窗口的掩膜材料層作為抗蝕層，對金屬基材上表面進行蝕亥IJ，形成具有臺階結(jié)構(gòu)、凹槽的芯片載體，以及圍繞芯片載體呈多圈排列的具有臺階結(jié)構(gòu)的引腳。步驟8:用化學處理方法或者機械方法移除配置于金屬基材下表面的掩膜材料層。步驟9:在形成的芯片載體和引腳的上表面和下表面分別配置第一金屬材料層和第二金屬材料層。步驟10:通過含銀顆粒的環(huán)氧樹脂樹脂或者膠帶等粘貼材料將IC芯片配置于芯片載體上表面位置的第一金屬材料層上，或者配置于引腳上表面位置的第一金屬材料層上步驟11:IC芯片上的多個鍵合焊盤通過金屬導線分別連接至引腳和芯片載體配置的第一金屬材料層上，實現(xiàn)電氣互聯(lián)和接地。步驟12:用塑封材料包覆密封上述IC芯片、粘貼材料、金屬導線、芯片載體、引腳和第一金屬材料層，暴露出配置于芯片載體和引腳下表面的第二金屬材料層。步驟13:根據(jù)所選塑封材料的后固化要求進行后固化。步驟14:對塑封后的產(chǎn)品陣列進行激光打印。步驟15:切割分離產(chǎn)品，形成獨立的單個封裝件。根據(jù)本實用新型的實施例，通過化學鍍方法配置第一金屬材料層和第二金屬材料層。根據(jù)本實用新型的實施例，以掩膜材料層作為抗蝕層，選用僅蝕刻金屬基材的蝕刻液對金屬基材上表面和下表面進行蝕刻。根據(jù)本實用新型的實施例，絕緣填充材料通過絲網(wǎng)印刷或者涂布等方法配置在凹槽中。根據(jù)本實用新型的實施例，選用刀片切割、激光切割或者水刀切割等方法切割分離產(chǎn)品，且僅切割塑封材料和絕緣填充材料，不切割引線框架。[0047]基于上述，根據(jù)本實用新型，引腳面陣排列分布的先進四邊扁平無引腳封裝結(jié)構(gòu)具有高的I/o密度，芯片載體和引腳的臺階結(jié)構(gòu)增加了與塑封材料和絕緣填充材料的結(jié)合面積，具有與塑封材料和絕緣填充材料相互鎖定的效果，能夠有效防止芯片載體和多個引腳與塑封材料和絕緣填充材料的分層以及引腳或芯片載體的脫落，有效阻止?jié)駳鈴姆庋b件結(jié)構(gòu)外部向內(nèi)部擴散，面陣排列的引腳能有效防止表面貼裝時芯片的漂移和引腳焊接的失效，提高了表面貼裝質(zhì)量，由于單個 封裝體之間僅由塑封材料和絕緣填充材料相連，因此當使用切割刀切割分離產(chǎn)品，不會切割到引線框架金屬材料，從而提高了切割效率，延長了切割刀的壽命，防止了金屬毛刺的產(chǎn)生，同時省去了傳統(tǒng)QFN封裝流程中的塑封前引線框架背面粘貼膠膜、塑封后去除膠膜和塑封料飛邊等工藝，降低了封裝成本。下文特舉實施例，并配合附圖對本實用新型的上述特征和優(yōu)點做詳細說明。

圖1A為傳統(tǒng)QFN封裝結(jié)構(gòu)的背面示意圖；圖1B為沿圖1A中的Ι- 剖面的剖面示意圖；圖2Α為根據(jù)本實用新型的實施例繪制的引腳橫截面為圓形，且引腳的排列方式為平行排列的先進QFN封裝結(jié)構(gòu)的背面示意圖；圖2Β為根據(jù)本實用新型的實施例繪制的引腳橫截面為矩形，且引腳的排列方式為平行排列的先進QFN封裝結(jié)構(gòu)的背面示意圖；圖3Α為根據(jù)本實用新型的實施例繪制的引腳橫截面為圓形，且引腳的排列方式為交錯排列的先進QFN封裝結(jié)構(gòu)的背面示意圖；圖3Β為根據(jù)本實用新型的實施例繪制的引腳橫截面為矩形，且引腳的排列方式為交錯排列的先進QFN封裝結(jié)構(gòu)的背面示意圖；圖4為根據(jù)本實用新型的實施例繪制的，沿圖2Α-Β和圖3Α_Β中的1_1剖面的剖面示意圖；圖5為根據(jù)本實用新型的實施例繪制的，沿圖2Α-Β和圖3Α_Β中的1_1剖面的剖面示意圖；圖6Α至圖6Ν為根據(jù)本實用新型的實施例繪制的先進QFN封裝結(jié)構(gòu)的制造流程剖面示意圖，所有剖面示意圖都為沿圖4剖面所示的剖面示意圖。圖中標號:100.傳統(tǒng)四邊扁平無引腳封裝結(jié)構(gòu)，11.引線框架，111.芯片載體，112.引腳，12.塑封材料，13.粘片材料，14.1C芯片，15.金屬導線，200、200A、200B、200a、200b、200c、200d.先進四邊扁平無引腳封裝件結(jié)構(gòu)，201.引腳，202.芯片載體，20.金屬基材，20a.金屬基材上表面、引線框架上表面,20b.金屬基材下表面、引線框架下表面,21a、21b.掩膜材料層，22.凹槽，22a.臺階結(jié)構(gòu)表面，22b.臺階結(jié)構(gòu)，23.絕緣填充材料，23a.絕緣填充材料表面，24.第一金屬材料層,24a.第一金屬材料層表面,25.第二金屬材料層，25a.第二金屬材料層表面，26.粘貼材料，27.1C芯片，28.金屬導線，29.塑封材料。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細說明:圖2A為根據(jù)本實用新型的實施例繪制的引腳橫截面為圓形，且引腳的排列方式為平行排列的面陣引腳排列的先進QFN封裝結(jié)構(gòu)的背面示意圖。圖2B為根據(jù)本實用新型的實施例繪制的引腳橫截面為矩形，且引腳的排列方式為平行排列的面陣引腳排列的先進QFN封裝結(jié)構(gòu)的背面示意圖。參照上述圖2A-B可以看出，在本實施例中，面陣引腳排列的先進QFN封裝結(jié)構(gòu)200a和200b具有呈面陣分布排列的引腳201，且引腳201的排列方式為平行排列，在引腳201下表面配置有第二金屬材料層25，在引腳201之間配置有絕緣填充材料23。不同之處在于圖2A的先進四邊扁平無引腳封裝件結(jié)構(gòu)中的引腳橫截面為圓形，圖2B的先進四邊扁平無引腳封裝件結(jié)構(gòu)中的引腳橫截面為矩形。圖3A為根據(jù)本實用新型的實施例繪制的引腳橫截面為圓形，且引腳的排列方式為交錯排列的面陣引腳排列的先進QFN封裝結(jié)構(gòu)的背面示意圖。圖3B為根據(jù)本實用新型的實施例繪制的引腳橫截面為矩形，且引腳的排列方式為交錯排列的面陣引腳排列的先進QFN封裝結(jié)構(gòu)的背面示意圖。參照上述圖3A-B可以看出，在本實施例中，面陣引腳排列的先進QFN封裝結(jié)構(gòu)200c和200d具有呈面陣分布排列的引腳201，且引腳201的排列方式為交錯排列，在引腳201下表面配置有第二金屬材料層25，在引腳201之間配置有絕緣填充材料23。不同之處在于圖3A的先進四邊扁平無引腳封裝件結(jié)構(gòu)中的引腳橫截面為圓形，圖3B的先進四邊扁平無引腳封裝件結(jié)構(gòu)中的引腳橫截面為矩形。圖4為根據(jù)本實用新型的實施例繪制的，沿圖2A-B和圖3A_B中的1_1剖面的剖面示意圖。結(jié)合圖2A-B、圖3A-B，參照圖4，在本實施例中，先進QFN封裝結(jié)構(gòu)200A包括引腳201、絕緣填充材料23、第一金屬材料層24、第二金屬材料層25、粘貼材料26、IC芯片27、金屬導線28以及塑封材料29。在本實施 例中，引腳201作為導電、散熱、連接外部電路的通道，具有臺階結(jié)構(gòu)22b，具有上表面20a和相對于上表面20a的下表面20b，以及臺階結(jié)構(gòu)22b的臺階表面22a。引腳201的橫截面形狀呈圓形 或者矩形狀。第一金屬材料層24和第二金屬材料層25分別配置于引腳201的上表面20a位置和引腳201的下表面20b位置。第一金屬材料層24具有第一金屬材料層表面24a,第二金屬材料層25具有第二金屬材料層表面25a。絕緣填充材料23配置于引腳201的臺階結(jié)構(gòu)22b下方，對引腳201起到支撐和保護的作用，絕緣填充材料23具有絕緣填充材料表面23a，絕緣填充材料表面23a與引腳201的下表面20b處于同一水平面上。IC芯片27通過粘貼材料26配置于引腳201的上表面20a的第一金屬材料層24位置，IC芯片27上的多個鍵合焊盤通過金屬導線28分別連接至引腳201配置的第一金屬材料層24上，以實現(xiàn)電氣互聯(lián)。塑封材料29包覆密封上述IC芯片27、粘貼材料26、金屬導線28、第一金屬材料層24,引腳201,僅僅暴露出配置于引腳201下表面的第二金屬材料層25。塑封材料29對引腳201和IC芯片27起到支撐與保護的作用。圖5為根據(jù)本實用新型的實施例繪制的，沿圖2A-B和圖3A-B中的1_1剖面的剖面示意圖。結(jié)合圖2A-B、圖3A-B，參照圖5，在本實施例中，先進QFN封裝結(jié)構(gòu)200B包括引腳201、芯片載體202，絕緣填充材料23、第一金屬材料層24、第二金屬材料層25、粘貼材料26、IC芯片27、金屬導線28以及塑封材料29。在本實施例中，芯片載體202配置于封裝件結(jié)構(gòu)200B的中央部位，引腳201和芯片載體202作為導電、散熱、連接外部電路的通道，具有臺階結(jié)構(gòu)22b，具有上表面20a和相對于上表面20a的下表面20b，以及臺階結(jié)構(gòu)22b的臺階表面22a，芯片載體202還具有凹槽結(jié)構(gòu)22和用于接地的引腳201。引腳201的橫截面形狀呈圓形或者矩形狀。第一金屬材料層24和第二金屬材料層25分別配置于引腳201和芯片載體202的上表面20a位置和下表面20b位置。第一金屬材料層24具有第一金屬材料層表面24a,第二金屬材料層25具有第二金屬材料層表面25a。絕緣填充材料23配置于多個引腳201的臺階結(jié)構(gòu)22b下方和芯片載體202的凹槽22中，對引腳201和芯片載體202起到支撐和保護的作用，絕緣填充材料23具有絕緣填充材料表面23a，絕緣填充材料表面23a與多個引腳201和芯片載體202的下表面20b處于
同一水平面上。IC芯片27通過粘貼材料26配置于芯片載體202的上表面20a的第一金屬材料層24位置，IC芯片27上的鍵合焊盤通過金屬導線28分別連接至引腳201和芯片載體202配置的第一金屬材料層24上，以實現(xiàn)電氣互聯(lián)和接地。塑封材料29包覆密封上述IC芯片27、粘貼材料26、金屬導線28、第一金屬材料層24，引腳201和芯片載體202，僅僅暴露出配置于多個引腳201和芯片載體202的下表面的第二金屬材料層25。塑封材料29對引腳201、芯片載體202和IC芯片27起到支撐與保護的作用?！は旅鎸⒁詧D6A至圖6N來詳細說明一種先進四邊扁平無引腳封裝件結(jié)構(gòu)的制造流程。圖6A至圖6N為根據(jù)本實用新型的實施例繪制的先進QFN封裝件結(jié)構(gòu)的制造流程剖面示意圖，所有剖面示意圖都為沿圖4剖面所示的剖面示意圖。請參照圖6A,提供具有上表面20a和相對于上表面20a的下表面20b的金屬基材20，金屬基材20的材料可以是銅、銅合金、鐵、鐵合金、鎳、鎳合金以及其他適用于制作引線框架的金屬材料。金屬基材20的厚度范圍為0.lmm-0.25mm,例如為0.127mm, 0.152mm,
0.203mm。對金屬基材20的上表面20a和下表面20b進行清洗和預處理，例如用等離子水去油污、灰塵等，以實現(xiàn)金屬基材20的上表面20a和下表面20b清潔的目的。請參照圖6B，在金屬基材20的上表面20a和下表面20b上分別配置掩膜材料層21a和掩膜材料層21b，掩膜材料層21a和掩膜材料層21b要求與金屬基材20結(jié)合牢固，具有熱穩(wěn)定性，作為抗蝕材料層，具有抗蝕刻性。掩膜材料層21a和掩膜材料層21b可通過在金屬基材20的上表面20a和下表面20b上分別涂布濕膜等化學感光材料制作，涂布方法可以是幕簾涂布、滾涂與噴涂等，或者在金屬基材20的上表面20a和下表面20b上分別粘貼光致干膜等化學感光材料制作。請參照圖6C，對金屬基材下表面20b上的掩膜材料層21b進行曝光顯影工藝，形成蝕刻窗口，這里所述的蝕刻窗口是指經(jīng)曝光顯影工藝后沒有被掩膜材料層21b覆蓋的金屬基材20的部分區(qū)域，在后面的工藝步驟中將對沒有被掩膜材料層21b覆蓋的金屬基材20的部分區(qū)域進行蝕刻，掩膜材料層21b保護被其覆蓋的金屬基材20的區(qū)域不被蝕刻。將金屬基材下表面20b上的掩膜材料層21b曝露于某種光源下,如紫外光、電子束或X-射線,利用光致濕膜和光致干膜等化學感光材料的光敏特性，對光致濕膜或光致干膜進行選擇性的曝光，以把掩膜版圖形復印到光致濕膜或光致干膜上，經(jīng)使用顯影液進行顯影工藝后最終在金屬基材下表面20b上形成具有蝕刻窗口的掩膜材料層21b。請參照圖6D，以金屬基材下表面20b上具有蝕刻窗口的掩膜材料層21b作為蝕刻的抗蝕層，選用僅蝕刻金屬基材20的蝕刻液，采用噴淋方式對金屬基材20下表面20b進行蝕刻，形成凹槽22和臺階結(jié)構(gòu)表面22a，蝕刻深度范圍可以是占金屬基材20的厚度的40%-90%。在本實施例中，噴淋方式優(yōu)先采用上噴淋方式，并且可以在蝕刻液中加入少量的有機物，以減少蝕刻液對金屬基材20的側(cè)蝕效應，由于掩膜材料層21b是具有光敏特性的濕膜或者干膜等聚合物材料，耐酸性不耐堿性，作為蝕刻的抗蝕層，蝕刻液優(yōu)先選擇酸性蝕刻液，如酸性氯化銅蝕刻液、氯化鐵蝕刻液，以減少蝕刻液對掩膜材料層21b的破壞作用。請參照圖6E，將金屬基材下表面20b上的掩膜材料層21b移除，在本實施例中的移除方法可以是化學反應方法和機械方法，化學反應方法是選用可溶性的堿性溶液，例如氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈉(NaOH),米用噴淋等方式與金屬基材下表面20b上的掩膜材料層21b進行化學反應，將其溶解從而達到移除的效果，也可選擇有機去膜液將掩膜材料層21b移除。請參照圖6F，在金屬基材下表面20b經(jīng)蝕刻形成的凹槽22中填充絕緣填充材料23,絕緣填充材料23具有表面23a,該表面與金屬基材下表面20b處于同一水平面上。在本實施例中，絕緣填充材料23可以是熱固性塑封材料、塞孔樹脂、油墨以及阻焊綠油等絕緣材料，絕緣填充材料23具有足夠的耐酸、耐堿性，以保證后續(xù)的工藝不會對已形成絕緣填充材料23造成破壞，絕緣填充材料23的填充方法可以是通過注塑或者絲網(wǎng)印刷等方法填充到凹槽結(jié)構(gòu)22中，填充后固化形成適當硬度的絕緣填充材料23，對于光固化絕緣填充材料23需要進行紫外線曝光，硬化后的絕緣填充材料23具有一定強度，與金屬基材20具有相互鎖定的效果，用機械研磨方法或者化學處理方法去除過多的絕緣填充材料23，以消除絕緣填充材料23的溢料，使絕緣填充材料23的表面23a與金屬基材下表面20b處于同一水平面上，對于感光型阻焊綠油等絕緣填充材料23，通過顯影方法去除溢料。
·[0084]請參照圖6G，對金屬基材上表面20a上的掩膜材料層21a進行曝光顯影工藝，形成蝕刻窗口，這里所述的蝕刻窗口是指經(jīng)曝光顯影工藝后沒有被掩膜材料層21a覆蓋的金屬基材20的部分區(qū)域，在后面的工藝步驟中將對沒有被掩膜材料層21a覆蓋的金屬基材20的部分區(qū)域進行蝕刻，掩膜材料層21a保護被其覆蓋的金屬基材20的區(qū)域不被蝕刻。將金屬基材下表面20a上的掩膜材料層21a曝露于某種光源下，如紫外光、電子束或X-射線，利用光致濕膜和光致干膜等化學感光材料的光敏特性，對光致濕膜或光致干膜進行選擇性的曝光，以把掩膜版圖形復印到光致濕膜或光致干膜上，經(jīng)使用顯影液進行顯影工藝后最終在金屬基材下表面20a上形成具有蝕刻窗口的掩膜材料層21a。請參照圖6H，以金屬基材上表面20a上具有蝕刻窗口的掩膜材料層21a作為蝕刻的抗蝕層，選用僅蝕刻金屬基材20的蝕刻液，采用噴淋方式對金屬基材20上表面20a進行蝕刻，蝕刻至臺階結(jié)構(gòu)表面22a，暴露出絕緣填充材料23。形成面陣分布的引腳201，引腳201之間配置有絕緣填充材料23，即呈面陣排列分布的引腳201通過絕緣填充材料23固定在一起。形成臺階結(jié)構(gòu)22b，臺階結(jié)構(gòu)22b具有臺階結(jié)構(gòu)表面22a。在本實施例中，蝕刻液的噴淋方式優(yōu)先采用上噴淋方式，并且可以在蝕刻液中加入少量的有機物，以減少蝕刻液對金屬基材20的側(cè)蝕效應，由于掩膜材料層21a是具有光敏特性的濕膜或者干膜等聚合物材料，耐酸性不耐堿性，作為蝕刻的抗蝕層，蝕刻液優(yōu)先選擇酸性蝕刻液，如酸性氯化銅蝕刻液、氯化鐵蝕刻液，以減少蝕刻液對掩膜材料層21a的破壞作用。請參照圖61，將金屬基材上表面20a上的掩膜材料層21a移除，在本實施例中的移除方法可以是化學反應方法和機械方法，化學反應方法是選用可溶性的堿性溶液，例如氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈉(NaOH),米用噴淋等方式與金屬基材下表面20a上的掩膜材料層21a進行化學反應，將其溶解從而達到移除的效果，也可選擇有機去膜液將掩膜材料層21a移除。請參照圖6J,在引腳201的上表面20a上配置第一金屬材料層24,第一金屬材料層24具有表面24a,在引腳201的下表面20b上配置第二金屬材料層25,第二金屬材料層25具有表面25a。第一金屬材料層24和第二金屬材料層25的配置方法可以是化學鍍、蒸發(fā)、濺射等方法，并且可以由不同的金屬材料組成，在本實施例中，優(yōu)先選擇化學鍍作為第一金屬材料層24和第二金屬材料層25的配置方法。第一金屬材料層24和第二金屬材料層25的材料可以是鎳(Ni)、鈀(Pd)、金(Au)、銀(Ag)、錫(Sn)等金屬材料及其合金，在本實施例中，第一金屬材料層24和第二金屬材料層25例如是鎳-1E -金鍍層，對于第一金屬材料層24，外面的金鍍層和中間的鈀鍍層是保證金屬導線28在引腳201上的可鍵合性和鍵合質(zhì)量，里面的鎳鍍層是作為擴散阻擋層以防止由元素擴散-化學反應引起的過厚共晶化合物的生成，過厚的共晶化合物影響鍵合區(qū)域的可靠性，對于第二金屬材料層25，外面的金鍍層和中間的鈀鍍層是保證焊料在引腳201的可浸潤性，提高封裝體在PCB等電路板上表面貼裝的質(zhì)量，里面的鎳鍍層是作為擴散阻擋層以防止由元素擴散-化學反應引起的過厚共晶化合物的生成，過厚的共晶化合物影響表面貼裝焊接區(qū)域的可靠性。請參照圖6K，通過粘貼材料26將IC芯片27配置于引腳上表面20a的第一金屬材料層24位置，在本實施例中，粘貼材料26可以是粘片膠帶、含銀顆粒的環(huán)氧樹脂等材料。如果所配置的粘貼材料26為含銀顆粒的環(huán)氧樹脂材料，在配置IC芯片27后，需對粘貼材料26進行高溫烘烤固化，以增強與IC 芯片27、第一金屬材料層24的結(jié)合強度。請參照圖6L，IC芯片27上的多個鍵合焊盤通過金屬導線28連接至引腳配置的第一金屬材料層24上，以實現(xiàn)電氣互聯(lián)，在本實施例中，金屬導線28是金線、鋁線、銅線以及鍍鈀銅線等。請參照圖6M，采用注塑方法，通過高溫加熱，用低吸水率、低應力的環(huán)保型塑封材料29包覆密封IC芯片27、粘貼材料26、金屬導線28、引腳201和第一金屬材料層24。在本實施例中，塑封材料29可以是熱固性聚合物等材料，所填充的絕緣填充材料23具有與塑封材料29相似的物理性質(zhì)，例如熱膨脹系數(shù)，以減少由熱失配引起的產(chǎn)品失效，提高產(chǎn)品的可靠性，絕緣填充材料23與塑封材料29可以是同一種材料。塑封后進行烘烤后固化，塑封材料29和絕緣填充材料23與具有臺階結(jié)構(gòu)22b的引腳201具有相互鎖定功能，可以有效防止引腳201與塑封材料29和絕緣填充材料23的分層以及引腳201的脫落，而且有效阻止?jié)駳庋刂_201與塑封材料29和絕緣填充材料23的結(jié)合界面擴散到封裝體內(nèi)部，提高了封裝體的可靠性。待后固化后，對產(chǎn)品陣列進行激光打印。 請參照圖6N，切割先進QFN分離產(chǎn)品陣列，徹底切割分離塑封材料29和絕緣填充材料23形成單個面陣引腳排列的先進QFN封裝件200，在本實施例中，單個產(chǎn)品分離方法是刀片切割、激光切割或者水刀切割等方法，且僅切割塑封材料29和絕緣填充材料23，不切割金屬材料，圖6N中僅繪制出切割分離后的2個面陣引腳排列的先進QFN封裝件200。[0092] 對本實用新型的實施例的描述是出于有效說明和描述本實用新型的目的，并非用以限定本實用新型，任何所屬本領域的技術人員應當理解:在不脫離本實用新型的實用新型構(gòu)思和范圍的條件下，可對上述實施例進行變化。故本實用新型并不限定于所披露的具體實施例，而是覆蓋 權(quán)利要求所定義的本實用新型的實質(zhì)和范圍內(nèi)的修改。
權(quán)利要求1.一種先進四邊扁平無引腳封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于: 芯片載體配置于封裝結(jié)構(gòu)的中央部位，芯片載體下方具有用于接地的引腳，相鄰引腳之間具有凹槽，外圍的引腳具有臺階結(jié)構(gòu)； 多個引腳圍繞芯片載體呈多圈排列，引腳具有臺階結(jié)構(gòu)； 第一金屬材料層配置于芯片載體和呈多圈排列引腳的上表面位置； 第二金屬材料層配置于芯片載體和呈多圈排列的下表面位置； IC芯片通過粘貼材料配置于芯片載體上表面位置的第一金屬材料層上； 絕緣填充材料配置于芯片載體和引腳的臺階結(jié)構(gòu)下方，以及芯片載體的凹槽中； IC芯片的多個鍵合焊盤通過金屬導線分別連接至引腳和芯片載體配置的第一金屬材料層； 塑封材料包覆密封上述IC芯片、粘貼材料、金屬導線、芯片載體、引腳和第一金屬材料層，僅僅暴露出配置于芯片載體下表面和引腳下表面的第二金屬材料層。
2.一種先進四邊扁平無引腳封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于: 多個引腳在封裝結(jié)構(gòu)中呈面陣排列，引腳具有臺階結(jié)構(gòu)； 第一金屬材料層配置于引腳的上表面位置； 第二金屬材料層配置于引腳的下表面位置； IC芯片通過粘貼材料配置·于引腳上表面位置的第一金屬材料層上； 絕緣填充材料配置于引腳的臺階結(jié)構(gòu)下方； IC芯片的多個鍵合焊盤通過金屬導線分別連接至引腳配置的第一金屬材料層； 塑封材料包覆密封上述IC芯片、粘貼材料、金屬導線、引腳和第一金屬材料層，暴露出配置于引腳下表面的第二金屬材料層。
專利摘要本實用新型公開了一種先進四邊扁平無引腳封裝結(jié)構(gòu)，包括方案一芯片載體配置于封裝結(jié)構(gòu)的中央部位，芯片載體下方具有用于接地的引腳，相鄰引腳之間具有凹槽，外圍的引腳具有臺階結(jié)構(gòu)；多個引腳圍繞芯片載體呈多圈排列，引腳具有臺階結(jié)構(gòu)。方案二多個引腳在封裝結(jié)構(gòu)中呈面陣排列，引腳具有臺階結(jié)構(gòu)。在這兩種方案中都采用絕緣填充材料和塑封材料進行二次包封。
文檔編號H01L23/31GK203134779SQ20122070079
公開日2013年8月14日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者秦飛, 夏國峰, 安彤, 劉程艷, 武偉, 朱文輝 申請人:北京工業(yè)大學