【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法。

背景技術(shù)：

在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中遇到如圖1所示的一款功率模塊，此產(chǎn)品的控制芯片的鍵合線較長(zhǎng)(具體請(qǐng)參見(jiàn)圖1中圓圈內(nèi)所示鍵合線)，且有兩根鍵合線比較接近，在鍵合時(shí)通過(guò)高度差控制將其分離。但在塑封時(shí)會(huì)造成沖線，從而導(dǎo)致鍵合線短路。

請(qǐng)參考圖2a所示，其為圖1中的功率模塊在塑封前的部分放大俯視示意圖；請(qǐng)參考圖2b所示，其為圖1中的功率模塊在塑封后的部分放大俯視示意圖。請(qǐng)參考圖3a所示，其為圖1中的功率模塊在塑封前的部分側(cè)面示意圖；請(qǐng)參考圖3b所示，其為圖1中的功率模塊在塑封后的部分側(cè)面示意圖。由圖2a和圖3a可知，在塑封前，鍵合線(或鍵合絲)a距離鍵合線b/c較近，且鍵合線a通過(guò)高度差與鍵合線b/c分離；由圖2b和圖3b可知，由于塑封沖線造成鍵合線a與鍵合線b/c相互短路，且造成鍵合線與芯片120和130的表面短路。

因此，有必要提供一種改進(jìn)的技術(shù)方案來(lái)解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法，其可以防止塑封沖線造成的鍵合線短路。

為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其包括：引線框，其包括有多個(gè)引腳；一個(gè)或多個(gè)芯片，所述芯片設(shè)置于所述引線框上，所述芯片背離所述引線框的表面稱為第一表面，所述芯片的第一表面上設(shè)置有多個(gè)焊盤(pán)；鍵合線，其與所述芯片的焊盤(pán)相連；涂層，所述涂層位于所述芯片的第一表面上且至少覆蓋所述芯片的第一表面上的鍵合焊線區(qū)，該鍵合焊線區(qū)中具有一個(gè)或多個(gè)焊盤(pán)。

進(jìn)一步的，所述涂層的材料為裝片絕緣膠水，且該涂層經(jīng)烘烤后為固化狀 態(tài)，所述鍵合線具有與所述芯片的焊盤(pán)相連的連接部，所述涂層包裹至少部分所述連接部。

進(jìn)一步的，所述涂層材料、半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的塑封體的塑封材料和所述芯片的膨脹系數(shù)一致。

進(jìn)一步的，所述多個(gè)芯片包括第一芯片和第二芯片，所述第一芯片通過(guò)鍵合線連接第二芯片。

進(jìn)一步的，所述涂層覆蓋所述芯片的第一表面。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體封裝方法，提供引線框和芯片，將所述芯片放置于所述引線框上，所述芯片背離所述引線框的表面稱為第一表面，所述引線框包括有多個(gè)引腳，所述芯片的第一表面上設(shè)置有多個(gè)焊盤(pán)；通過(guò)鍵合工序?qū)㈡I合線與所述芯片的焊盤(pán)相連；將涂層材料涂覆于鍵合有鍵合線的所述芯片第一表面上以形成涂層，所述涂層至少覆蓋所述芯片第一表面的鍵合焊線區(qū)，該鍵合焊線區(qū)中具有一個(gè)或多個(gè)焊盤(pán)；烘烤所述涂層，以使所述涂層固化；所述芯片有一個(gè)或多個(gè)。

進(jìn)一步的，所述涂層材料為裝片絕緣膠水，所述鍵合線具有與所述芯片的焊盤(pán)相連的連接部，所述涂層包裹至少部分所述連接部。

進(jìn)一步的，所述涂層材料、半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的塑封體的塑封材料和所述芯片的膨脹系數(shù)一致。

進(jìn)一步的，所述多個(gè)芯片包括第一芯片和第二芯片，通過(guò)鍵合工序?qū)㈡I合線連接于所述第一芯片和第二芯片之間。

進(jìn)一步的，所述涂層覆蓋所述芯片的第一表面。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)在芯片的表面添加涂層，以對(duì)芯片表面上的鍵合絲進(jìn)行保護(hù)，從而減小塑封注入樹(shù)脂時(shí)對(duì)鍵合線的沖力影響，進(jìn)而防止塑封沖線造成的鍵合線短路。

【附圖說(shuō)明】

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。其中：

圖1為現(xiàn)有的功率模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a為圖1中的功率模塊在塑封前的部分放大俯視示意圖；

圖2b為圖1中的功率模塊在塑封后的部分放大俯視示意圖；

圖3a為圖1中的功率模塊在塑封前的部分側(cè)面示意圖；

圖3b為圖1中的功率模塊在塑封后的部分側(cè)面示意圖；

圖4為本發(fā)明在一個(gè)實(shí)施例中的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)在塑封前的部分側(cè)面示意圖；

圖5a和圖5b為圖4中的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)在塑封后的對(duì)比示意圖；

圖6為本發(fā)明中的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法在一個(gè)實(shí)施例中的流程示意圖；

圖7a-7c顯示了圖6所示的封裝方法的各個(gè)步驟實(shí)施后的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的部分側(cè)面示意圖。

【具體實(shí)施方式】

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

此處所稱的“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”是指可包含于本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說(shuō)明書(shū)中不同地方出現(xiàn)的“在一個(gè)實(shí)施例中”并非均指同一個(gè)實(shí)施例，也不是單獨(dú)的或選擇性的與其他實(shí)施例互相排斥的實(shí)施例。除非特別說(shuō)明，本文中的連接、相連、相接的表示電性連接的詞均表示直接或間接電性相連。

由上述背景技術(shù)部分的分析可知，對(duì)圖1所示的功率模塊而言，最大的問(wèn)題是塑封樹(shù)脂在塑封時(shí)有一定的沖擊力，而鍵合線因?yàn)榉浅＜?xì)、較軟，且部分鍵合線的間距較短，從而極易受力造成鍵合線間相互短路，鍵合線與芯片表面短路。

為解決上述問(wèn)題，可從塑封樹(shù)脂和鍵合線材料入手：

1)選取流動(dòng)性相對(duì)較好的塑封樹(shù)脂，減少塑封樹(shù)脂對(duì)于鍵合線的沖擊力；

2)選取更粗的鍵合線，以增加抗沖擊能力；

3)將以上兩項(xiàng)措施綜合實(shí)施。

但上述解決方案都存在相應(yīng)的缺點(diǎn)：

對(duì)于解決方案1)，由于考慮到功率器件的散熱性以及塑封體強(qiáng)度需求，即使選取流動(dòng)性相對(duì)較好的塑封樹(shù)脂，在塑封樹(shù)脂注塑時(shí)仍會(huì)有一定沖擊力，而鍵合線a、b的間距較短，稍微有點(diǎn)沖擊力就會(huì)造成短路，該方案有改善，但未有效解決問(wèn)題；

對(duì)于解決方案2)，由于受芯片上的焊盤(pán)(pad)尺寸的限制，鍵合線的直徑最多由1mil增加到1.2mil，鍵合線的強(qiáng)度增加有限，該方案未有效解決問(wèn)題；

對(duì)于解決方案3)，實(shí)際試驗(yàn)后，該方案確實(shí)有一定改善，但因?yàn)閳D1所示的產(chǎn)品中每個(gè)模塊有3組芯片，任何一組芯片只要有短路情況，整個(gè)模塊報(bào)廢；因此，模塊不良比例仍較高。

鑒于上述分析，發(fā)明人對(duì)現(xiàn)有的功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法進(jìn)行了改進(jìn)。請(qǐng)參考圖4所示，其為本發(fā)明在一個(gè)實(shí)施例中的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)在塑封前的部分側(cè)面示意圖，其與圖3a的主要區(qū)別在于，圖4所示的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)中的芯片130的表面添加了涂層140，該涂層140對(duì)芯片130表面的鍵合絲進(jìn)行保護(hù)，以減小塑封注入樹(shù)脂時(shí)對(duì)鍵合線的沖力影響。

圖4所示的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)包括引線框110，芯片120和芯片130，鍵合線，以及涂層140。圖4中僅示出了a、b和c三根鍵合線，實(shí)際上還有很多鍵合線未被示出。芯片120和芯片130均設(shè)置于所述引線框110上，所述芯片120背離所述引線框110的表面稱為第一表面122，所述芯片130背離所述引線框110的表面稱為第一表面132，芯片120和芯片130的第一表面上均設(shè)置有多個(gè)焊盤(pán)(未示出)。所述引線框包括有多個(gè)引腳(未示出)。鍵合線的一端分別與所述芯片130或芯片120上的焊盤(pán)相連，另一端分別與所述芯片120或所述芯片130上的焊盤(pán)、在引線框110上的對(duì)應(yīng)引腳相連。在一個(gè)實(shí)施例中，所述芯片120可以形成有功率開(kāi)關(guān)。

所述涂層140位于鍵合有鍵合線的芯片130的第一表面132上，且該涂層140至少覆蓋所述芯片130的第一表面132的鍵合焊線區(qū)，該鍵合焊線區(qū)中具有一個(gè)或多個(gè)焊盤(pán)。所述鍵合線具有與所述芯片130的焊盤(pán)相連的連接部，所述涂層140包裹與所述芯片130的焊盤(pán)相連的至少部分連接部，以支撐和固定所述鍵合線。這樣，所述涂層140可以保護(hù)位于芯片130第一表面132上的鍵合線，減小塑封注入樹(shù)脂時(shí)對(duì)鍵合線的沖力影響。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述涂層140的材料為裝片絕緣膠水，且該涂層 140經(jīng)烘烤后成為固化狀態(tài)。本發(fā)明選用裝片絕緣膠水作為涂層140材料的原因在于：

1)由裝片絕緣膠水形成的涂層140經(jīng)烘烤后的固化狀態(tài)的強(qiáng)度高，固定效果好，抗沖力能力強(qiáng)，如果使用硅膠作為涂層140的材料，則硅膠涂層的固定效果較差，強(qiáng)度不夠，不足以保護(hù)芯片130第一表面的鍵合線免受塑封沖線影響；

2)裝片絕緣膠水與塑封樹(shù)脂和芯片130的膨脹系數(shù)接近(或一致)，從而可以防止因膨脹系數(shù)不匹配造成鍵合線脫球等其他問(wèn)題；

3)選擇裝片絕緣膠水形成涂層140，與半導(dǎo)體工藝更匹配。

需要特別說(shuō)明的是，在其他實(shí)施例中，所述涂層140也可以采用其他絕緣材料，只要其具有較好的固定效果、強(qiáng)調(diào)較高，且與塑封樹(shù)脂和芯片的膨脹系數(shù)一致即可。

為了更直觀的表明本發(fā)明中的涂層140對(duì)芯片130第一表面的鍵合線的保護(hù)效果，請(qǐng)參見(jiàn)圖5a和圖5b所示。圖5a為本發(fā)明在一個(gè)實(shí)施例中的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)在塑封后的部分俯視圖，其由于塑封前在芯片的第一表面上形成有涂層510，故該芯片的第一表面上的鍵合線受到涂層510的保護(hù)未發(fā)生位移；圖5b為現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)在塑封后的部分俯視圖，其由于在塑封前未在芯片的第一表面上形成有涂層，故該芯片的第一表面上的鍵合線因塑封沖線造成鍵合線短路。在圖5a所示的實(shí)施例中，由于涂層510的面積近似等于其下方的芯片的面積(即涂層510基本覆蓋其下方芯片的第一表面)，涂層510將該芯片的第一表面和第一表面的鍵合絲完全保護(hù)了起來(lái)，后續(xù)即使在塑封時(shí)有沖線，也不會(huì)造成鍵合線相互短路，或者鍵合線被沖倒壓到該芯片表面、或者邊緣，造成鍵合線和芯片表面短路的情況。

需要強(qiáng)調(diào)的是，在圖4所示的實(shí)施例中，芯片130的第一表面132上設(shè)置有涂層140，以保護(hù)位于芯片130第一表面132上的鍵合線；在其他實(shí)施例中，芯片120的第一表面122上也可以設(shè)置同樣的涂層，從而保護(hù)位于芯片120第一表面122上的鍵合線。在其他實(shí)施例中，所述涂層140可以覆蓋所述芯片130的整個(gè)第一表面132。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法。

請(qǐng)參考圖6所示，其為本發(fā)明中的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法600在一個(gè) 實(shí)施例中的流程示意圖。圖7a-7c顯示了圖6所示的封裝方法的各個(gè)步驟實(shí)施后的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的部分側(cè)面示意圖。所述封裝方法600包括如下步驟。

步驟610、如圖7a所示，提供引線框710、芯片720和芯片730，將芯片720和芯片730置于所述引線框710上，其中，芯片720背離所述引線框710的表面稱為第一表面722，所述芯片730背離所述引線框710的表面稱為第一表面732。所述引線框包括有多個(gè)引腳(未示出)，芯片720和芯片730的第一表面上均設(shè)置有多個(gè)焊盤(pán)(未示出)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述芯片720中形成有功率開(kāi)關(guān)。

步驟620、通過(guò)鍵合工序?qū)㈡I合線與所述芯片的焊盤(pán)相連。具體如圖7b所示，通過(guò)鍵合工序?qū)㈡I合線的一端與芯片720或芯片730上的焊盤(pán)相連，另一端分別與所述芯片720上的焊盤(pán)或所述引線框710上的對(duì)應(yīng)引腳相連。其中圖7b中僅示意出了a、b、c三根鍵合線。

步驟630、如圖7c所示，將涂層材料涂覆于鍵合有鍵合線的芯片730的第一表面732上，以形成涂層740，該涂層740至少覆蓋所述芯片730第一表面的鍵合焊線區(qū)，該鍵合焊線區(qū)至少包括一個(gè)或多個(gè)焊盤(pán)。在圖7c中，所述涂層740覆蓋所述芯片730的第一表面732。

步驟640、烘烤所述涂層740以使所述涂層740固化。

接下來(lái)，可以進(jìn)行塑封步驟以及后續(xù)的其他步驟。

在一個(gè)實(shí)施例中，涂層740的材料為裝片絕緣膠水。

此外，圖7a-7c中僅僅示意出了半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的部分區(qū)域，其只是示例性的給出了一個(gè)第一芯片720和一個(gè)第二芯片730，實(shí)際上第一芯片720和第二芯片730可以有多個(gè)，也可以只有一個(gè)。

綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在鍵合工序后，增加coating(涂層)工序，即在芯片表面的鍵合焊線區(qū)點(diǎn)膠水，并進(jìn)行烘烤，由于烘烤后膠水固化，故其可以保護(hù)芯片表面的鍵合線，減小塑封注入樹(shù)脂時(shí)對(duì)鍵合線的沖力影響，從而有效解決鍵合絲之間，以及鍵合絲與芯片表面的短路情況，明顯減少產(chǎn)品的不良比例。

在本發(fā)明中，“連接”、相連、“連”、“接”等表示電性相連的詞語(yǔ)，如無(wú)特別說(shuō)明，則表示直接或間接的電性連接。

需要指出的是，熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式所做的任 何改動(dòng)均不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)的范圍。相應(yīng)地，本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍也并不僅僅局限于前述具體實(shí)施方式。