[发明专利]在引线框架和晶圆上印刷粘接材料的半导体封装及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于集成电路封装的领域，涉及一种半导体封装工艺；具体的，是指一种在引线框架和晶圆上印刷粘接材料的半导体封装及其制造方法。

背景技术

在集成电路的封装中，引线框架是一种提供芯片支持的基板，它是由铜或者合金制成的。所述的引线框架具有以下特性：良好的延展性，高强度，容易成形，极好的镀层性能，良好的腐蚀和抗氧化的性能，高导电率和高导热性，能良好的粘接塑封体，并且具有与所述芯片和塑封体的热膨胀系数极接近的热膨胀系数。该引线框架包含用于粘接芯片的载片台，以及用于将芯片连接到外部元器件的若干引脚；其中，首先需要通过利用金属的连接线，或连接平板，或连接胶带，或其他的粘接材料等各种连接技术将芯片和引脚相连接。

目前所普遍使用的引线框架是由平面金属板材通过冲压或蚀刻的方法制造的。通常在该引线框架上的结合地区(也就是引线框架的载片台和引脚上)，用金属银进行点状(spot)或环形(ring)或其他可选的电镀操作，以提高金引线或铜引线的结合，并且防止氧化。另外，根据所应用的互相连接的工艺，有时也使用那些未进行电镀的引线框架，其中，芯片是通过软焊料粘接到载片台上的，并通过铝引线把芯片和引脚连接起来。而有时也使用这样一种具有良好材料特性的引线框架，其具有一预先电镀材料层，例如预先电镀镍钯金(NiPdAu)层以作为基板。

以下详细说明现有的半导体封装技术中，粘接芯片和引线框架，以及粘接芯片和引脚的具体制造过程。如图1A所示，为半导体引线框架1的结构示意图。其包含用于粘接芯片的载片台11，2个引脚12和13用于将芯片连接至外部器件。如图1B所示，目前常用的粘接芯片的方法是在载片台11的表面利用点胶方式铺设形成粘接材料14；其中，所述的粘接材料14可以是胶黏剂环氧树脂，包括利用点胶形成的导电或非导电的环氧树脂；该粘接材料14也可以是利用点胶形成的焊膏；或者还可以采用共晶材料。如图1C所示，再将芯片(例如集成电路IC)15放置到载片台11上，通过所述的粘接材料14将芯片15固定粘接在载片台11上，完成芯片粘接。如图1D所示，使用若干金属引线16将芯片15分别与引脚12和引脚13连接。其中，所述的金属引线16利用引线结合技术(Wire Bonding，俗称打线)分别与芯片15以及引脚12、引脚13结合连接。如图1E所示，对引线框架1进行塑封成型，将其封装在塑封体17内，以完成封装程序。该半导体封装内的芯片15可通过所述引脚12和13实现与外部其他器件的连接。

上述所提到的芯片与引脚的连接步骤，也可如图1F所示，使用若干金属连接平板18将芯片15分别与引脚12和引脚13连接。其中，所述的金属连接平板18利用点胶形成的粘接材料(例如焊膏或环氧树脂)分别与芯片15以及引脚12、引脚13结合连接。随后，如图1G所示，对引线框架1进行塑封成型，将其封装在塑封体17内，以完成封装程序。该半导体封装内的芯片15可通过所述引脚12和13实现与外部其他器件的连接。

上述所提到的芯片与引脚的连接步骤，还可以如图1H所示，使用金属引线16将芯片15与引脚12连接，并同时使用金属连接平板18将芯片15与引脚13连接。其中，所述的金属引线16利用引线结合技术分别与芯片15以及引脚12结合连接；而所述的金属连接平板18则利用点胶形成的粘接材料(例如焊膏或环氧树脂)分别与芯片15以及引脚13结合连接。随后，如图1I所示，对引线框架1进行塑封成型，将其封装在塑封体17内，以完成封装程序。该半导体封装内的芯片15可通过所述引脚12和13实现与外部其他器件的连接。

但是，上述所描述的利用点胶方式形成的粘接材料粘接芯片和引线框架，以及粘接芯片和引脚所制造的半导体封装，存在以下缺点：

1、在相同的封装尺寸中，由于采用点胶方式在载片台上先铺设形成粘接材料(焊膏或环氧树脂)，当其上贴附并粘接芯片后，该粘接材料会从芯片周围溢出，基于该无法避免的溢出效应，将会导致被封装的芯片尺寸较小。

2、在载片台上通过点胶铺设来形成用于粘接芯片的粘接材料(焊膏或环氧树脂)，这种方式会导致所形成的粘接材料的厚度并不均匀一致，由此会使得贴附粘接在其上的芯片产生倾斜的情况。

3、采用焊膏或环氧树脂作为粘接材料将芯片粘接到载片台上后，会产生很高的应力，极容易导致芯片产生裂纹。

4、采用焊膏作为粘接材料将芯片粘接到载片台上后，还需要在氮气或者在氮气及氢气的混合气体的环境下进行回流焊。

5、在粘接芯片的过程中，若采用焊膏或者共晶材料作为粘接材料，需要较高的工艺操作温度，这会导致引线框架快速氧化。