[发明专利]基于热压球形键合的芯片封装方法、装置及芯片封装结构

说明书

本发明提供一种基于热压球形键合的芯片封装方法、装置及芯片封装结构，所述方法包括以下步骤：将晶圆进行划片，得到多个可电连接的且具有固定图案的半导体裸芯片；将半导体裸芯片与基板进行高温共晶焊接；将得到具有基材的芯片与引线框架进行引线键合；将散热片置于键合后的芯片体下方，采用EMC树脂材料对整体进行封装；对封装后的产品进行后固化、激光打标；对得到的产品进行电镀并成型分散，测试后包装得到一级封装后的芯片封装结构。本发明能够避免键合过程中的动力不平稳带来的键合路径偏移造成芯片键合过程中次品率增大的缺陷，同时使整个引线键合路径最短，进而可以有效从引线键合过程控制芯片封装的质量，保证了芯片封装后的成品率。

技术领域

本发明属于芯片封装技术领域，具体涉及一种基于热压球形键合的芯片封装方法、装置及芯片封装结构。

背景技术

随着科学技术的发展，非易失性存储器已经在我们的日常生活中被广泛的使用，我们使用的手机上存储的短信消息、USB里面保存的文件、电脑里的程序代码等均采用非易失性存储器。芯片封装的结构和方法将决定芯片使用过程中的稳定性以及与其他电路连接的好坏，影响到芯片的性能。封装技术是一种利用绝缘材料将集成电路封装的技术。芯片封装具有提供电源，提高信号传输，协助散热，保护电子组件，构建人机界面等众多功能，因此芯片封装是芯片制作利用中必不可少的一个环节。

随着存储芯片的发展，由摩尔定律我们可以知道，每隔18个月，芯片的密度以及其引脚都会翻倍。因此，存储器的引脚数量也越来越多，越来越密集。这对芯片的封装产生了巨大的挑战。芯片封装是芯片使用过程中必不可少的一个步骤，而为了满足市场对芯片封装的需求，各种新型的封装形式也层出不穷。

对高密度多引脚阵列封装，目前主流的贴片封装技术和BGA(焊球阵列)封装技术存在封装翘曲、返修困难等问题。在现有技术中，芯片封装分为一级封装、二级分装和三级封装，一级封装是用封装外壳将芯片封装成单芯片组件(SCM)和多芯片组件(MCM)，二级封装是印刷电路板的封装和装配，将一级封装的元器件组装到印刷电路板(PCB)上，三级封装是将二级封装的组件查到同一块母板上，也就是关于插件接口、主板及组件的互连；在一级封装过程中需要进行引线键合，通常的引线键合方法大致分为热压键合焊、热声键合焊、超声波键合焊三种方法，在引线键合过程中，通常需要采用如中国专利申请CN114843199A公开的半导体器件引线键合装置中的连接外部提供惰性气体(如氮气)的外部气源，用于向键合区吹送抗氧化气体，在键合过程中通常采用如CN111048447A、CN111106021A公开的引线键合方法进行芯片与基材或引线框架的弧形引线键合丝的键合。

虽然部分技术考虑了在键合过程中的连接在芯片或电极上的金属丝在引线夹的压持下形成线弧，由于金属丝自身材料的特性，形成线弧的金属丝本身具有一定张力，金属丝的张力和线夹的夹持力直接影响着键合质量和键合效率情况，进而对引线键合的技术进行改进，但是其仅仅考虑了键合时键合的引线在垂直二维剖面上形成的张力的影响因素；但是却未考虑引线键合在键合机所在的三维水平坐标系内以及键合头所在的三维移动坐标系内键合机的三维移动进而使引线夹带动键合头沿三维水平坐标系的垂直z轴方向上的拉力以及为了抗氧化而吹入的惰性气体对键合头的移动带来的阻力，进而对键合头所在的三维移动坐标系内的三维实时移动坐标和移动速度的影响，进而无法对键合头最终在芯片的第一焊接点以及基材或引线框架的第二焊接点之间形成的弧形引线的实时行走路径。

因此现有技术忽略了在芯片加工封装过程中，由于引线过长，或线弧形状不规则，造成相邻两个引线搭接而发生短路而烧毁芯片；或者由于引线过长而发生“塌线”现象，与其他引线发生短接的因素的对芯片封装的成品率的影响。

发明内容