專利名稱:一種無引線集成電路芯片封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無引線集成電路芯片封裝。
背景技術(shù)：
集成電路封裝除了起安放、固定、密封、保護芯片的作用外，還提供電流路徑以驅(qū)動集成電路芯片上的電路，分布集成電路芯片上的信號，并將芯片工作時產(chǎn)生的熱量帶走。隨著工作速度的增加，加上低工作電壓與芯片引腳的迅速增加，電容與電感寄生耦合效應(yīng)迅速增加，封裝中一些原本被忽略的電氣效應(yīng)已經(jīng)開始影響電路的正常工作。因此集成電路封裝的要求除了滿足基本的電氣連接功能外，還要能夠解決因集成電路芯片技術(shù)的發(fā)展而提出的高頻/高速以及引腳數(shù)目增加而造成的信號完整性問題。
因此，集成電路封裝對器件性能的影響越來越大，某些集成電路的性能受封裝技術(shù)的限制與受集成電路芯片性能的限制幾乎相同，甚至更大。集成電路封裝是電子器件發(fā)展不可分割的組成部分，它涉及到材料、電子、熱、力學(xué)、化學(xué)、機械和可靠性等多種學(xué)科的技術(shù)，已越來越受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛重視和關(guān)注。
目前常用的集成電路封裝種類有引腳插入的DIP型、表面貼裝的QFP型和塑料封裝側(cè)面引接的PLCC型，請參見圖6～8。它們都需要引線框架，制作時將芯片放在引線框架上，芯片上的焊盤通過金絲或鋁絲鍵合的方法連接到引腳的前端，然后通過引腳與外電路相連。DIP型引腳11長且粗大，既影響了封裝后芯片的頻率特性，又不易使封裝小型化。隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，對高頻/高速等電特性要求的提高以及引腳數(shù)目增的加，引腳插入型發(fā)展到表面貼裝型和側(cè)面引接型12、13，它們的引腳(線)一般較短并具有較好的頻率特性。但因為它們都需要引線框架，同時為保證引線框架的強度和整體性，框架上的各引線用同樣金屬連接，在封裝前必須分別再切斷各引線鍵的連接線。這一方面要需要專用設(shè)備、增加工藝步驟，同時會增導(dǎo)電材料的消耗，必然會增加生產(chǎn)成本。新近，出現(xiàn)了引腳呈球柵陣列的BGA型集成電路封裝，請參見圖9。雖然引腳大大減短且具有較好的頻率特性，但球形焊腳的連接需有專門的設(shè)備和相應(yīng)的工藝程序，同樣會使生產(chǎn)效率相對降低，成本增高。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種生產(chǎn)工藝簡單、成本低且頻率特性好的一種無引線集成電路芯片封裝，它由以下技術(shù)方案來實現(xiàn)包括基板、集成電路芯片、若干鍵合線和封蓋層，其中所述基板的正面和反面分別布有若干正互連線和反互連線，集成電路芯片置于基板正面，其上的焊盤通過鍵合線與正互連線一端金手指鍵合，正互連線的另一端通過金屬化過孔與所對應(yīng)的反互連線一端連通，反互連線的另一端為焊盤，封蓋層封蓋在基板正面及集成電路芯片上。
所述基板正面的若干金手指和基板反面若干反互連線一端的焊盤圍繞集成電路芯片外圍呈環(huán)狀分布。
所述基板上平鋪兩個或兩個以上獨立的集成電路芯片。
集成電路芯片封裝方法，包括如下步驟A)封裝模具的設(shè)計制作，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選用。其結(jié)構(gòu)優(yōu)選圓盤結(jié)構(gòu)，其上設(shè)計澆鑄槽，該槽優(yōu)選設(shè)置在圓盤中心處，并優(yōu)選設(shè)計成一矩形凹槽，其槽底設(shè)置有出?？?，便于將封裝好的集成電路芯片頂出，出?？變?yōu)先設(shè)置在槽底中心處。澆鑄槽的結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)集成電路芯片的尺寸、封裝芯片的個數(shù)、具體的封裝引腳數(shù)來確定。模具的材料應(yīng)具有不易變形、耐高溫和便于脫模的特點，優(yōu)選用聚四氟乙烯材料。
B)基板的設(shè)計制作，根據(jù)芯片上的焊盤的分布和芯片的數(shù)量來設(shè)計包括正面的正互連線、與其連接的金手指和反面的反互連線、與其連接的焊盤及連接正、反互連線的金屬化過孔。
C)集成電路芯片與基板的粘接，將集成電路芯片粘貼到基板正面，并放入氮環(huán)境的加熱爐內(nèi)烘烤，加熱溫度110～130℃，時間15到25分鐘。
D)鍵合集成電路芯片與基板，用鍵合線連接所述芯片上的焊盤和基板上的金手指。
E)澆鑄封蓋層，將連接有芯片的基板放入所述模具中，再將熔融的樹脂倒入模具，充滿后刮平表面，并放入氮環(huán)境的加熱爐內(nèi)烘烤，加熱溫度110～130℃，時間25～35分鐘，隨爐冷卻至常溫取出。
本發(fā)明的益效果是不需要引線框架，不需要專業(yè)封裝設(shè)備，工藝流程簡單易實現(xiàn)，制造成本低；封裝的外形無引腳，因而封裝后的芯片可以具有更好的頻率特性，適用于單個芯片或多個芯片的封裝。
圖1封裝模具結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2基板正面結(jié)構(gòu)圖。
圖3基板反面結(jié)構(gòu)圖。
圖4本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖之一。
圖5本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖之一的A-A剖視意圖。
圖6本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
圖7引腳插入的DIP型集成電路芯片封裝。
圖8表面貼裝的QFP型集成電路芯片封裝。
圖9側(cè)面引接的PLCC型集成電路芯片封裝。
圖10引腳呈球柵陣列的集成電路封裝。
圖中，1基板，2鍵合線，3集成電路芯片，4正互連線，5金手指，6金屬過孔，7基板反面的焊盤，8反互連線，9環(huán)氧樹脂封蓋層，10放置芯片中心區(qū)，11、12引腳，13外線路引接處，14焊球，20封蓋模具，21澆鑄槽，22出模孔。
具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。
實施例1首先設(shè)計制作封裝模具20。對照圖1，該模具用聚四氟乙烯材料制作，呈圓盤形結(jié)果，在其中心部位設(shè)有一矩形的澆鑄槽21，槽底中心有一出?？?2。
再設(shè)計制作基板1，本實施例是根據(jù)一0.8×0.7mm2編碼芯片設(shè)計?；逭娴恼ヂ?lián)線4、金手指5及金屬過孔6的分布見圖2，基板反面的反互聯(lián)線8、焊盤7及金屬過孔6的分布見圖3。從圖中可見，正面的若干金手指5和反面的若干焊盤7都是圍繞著基板正面中心處放置的芯片3而圍成相似的矩形環(huán)。
基板1制作完成后就可進行集成電路芯片的粘接。將上述芯片一面刷上紅膠粘貼到基板正面的放置芯片中心區(qū)10內(nèi)，并放入氮環(huán)境的加熱爐內(nèi)烘烤，加熱溫度控制在110℃，時間15分鐘。
烘烤后從爐中取出，進行集成電路芯片與基板的鍵合。用鋁絲(鍵合線2)一端連接芯片上焊盤，一端連接基板上的金手指5，請參見圖4、圖5。芯片上的所有焊盤與基板上的所有金手指5都一一對應(yīng)連接后，就可進行封蓋層9的澆鑄。此時，將上述連接好芯片的基板放入封裝模具20中的澆鑄槽21內(nèi)，再將熔融的環(huán)氧樹脂倒入該槽內(nèi)，環(huán)氧樹充滿該槽后刮平表面，并放入氮環(huán)境的加熱爐內(nèi)烘烤，加熱溫度110～130℃，時間25～35分鐘，隨爐冷卻至常溫取出，出模的頂桿(未繪出)從封裝模具20底部(即澆鑄槽21的底部)的出模孔22中伸入到澆鑄槽21內(nèi)，將集成電路芯片封裝頂出，此時該芯片封裝如圖4所示結(jié)構(gòu)。
實施例2本實施例中的封裝模具20與上述實施例相同，基板1與上述實施例相似(未繪出)。芯片是1.2×1.0mm2解碼芯片，將其一面刷上紅膠，粘貼在基板放置芯片中心區(qū)10內(nèi)，再將其放入氮環(huán)境的加熱爐內(nèi)烘烤，加熱溫度控制在120℃，時間20分鐘。
烘烤后從爐中取出，再鍵合集成電路芯片3與基板1，即用金絲(鍵合線2)一端連接解碼芯片上焊盤，一端連接基板上的金手指5，請參見圖4、圖5。芯片上的所有焊盤與基板上的所有金手指5都對應(yīng)一一連接，連接完后進行封蓋層9的澆鑄。此時，將上述連接好芯片的基板放入封裝模具20的澆鑄槽21內(nèi)，再將熔融的環(huán)氧樹脂倒入槽21內(nèi)，環(huán)氧樹充滿該槽后刮平表面，并放入氮環(huán)境的加熱爐內(nèi)烘烤，加熱溫度120℃，時間30分鐘，隨爐冷卻至常溫取出，出模的頂桿(未繪出)從封裝模具20底部(即澆鑄槽21的底部)的出?？?2中伸入到澆鑄槽21內(nèi)，將集成電路芯片封裝頂出，其芯片封裝如圖4所示所示結(jié)構(gòu)。
實施例3本實施例中的封裝模具20與實施例1基本相同，只是其中的澆鑄槽21比實施例1中的要長些?；宓脑O(shè)計按平鋪上述編碼和解碼兩塊芯片的方案來設(shè)計，其正面的正互連線與金手指和反面的反互連線與焊盤及正、反互連線與金屬化過孔等連接與實施例1相同(其正、反面結(jié)構(gòu)圖未繪出)。
同上述實施例一樣，將制作好的基板與芯片用紅膠連接，并其放入氮環(huán)境的加熱爐內(nèi)烘烤，加熱溫度控制在130℃，時間25分鐘。
烘烤后的基板及芯片從爐中取出，再將兩者鍵合。用金絲線(鍵合線2)一端連接芯片上焊盤，一端連接基板上的金手指5，請參見圖5、圖6。芯片3上的所有焊盤與基板正面所有金手指5一一對應(yīng)連接，連接完后就進行封蓋層9的澆鑄。此時，將上述連接好芯片的基板放入封裝模具20中的澆鑄槽21內(nèi)，再將熔融的環(huán)氧樹脂倒入該槽內(nèi)，環(huán)氧樹充滿該槽后刮平表面，并放入氮環(huán)境的加熱爐內(nèi)烘烤，加熱溫度130℃，時間35分鐘，隨爐冷卻至常溫取出，出模的頂桿(未繪出)從封裝模具20底部(即澆鑄槽21的底部)的出?？?2中伸入到澆鑄槽21內(nèi)，將集成電路芯片封裝頂出，此時該芯片封裝如圖6所示結(jié)構(gòu)。
上述實施例僅為了更充分解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明不局限于上述所列舉的實施例。
權(quán)利要求
1.一種無引線集成電路芯片封裝，包括基板、集成電路芯片、若干鍵合線和封蓋層，其特征在于所述基板的正面和反面分別布有若干正互連線和反互連線，集成電路芯片置于基板正面，其上的焊盤通過鍵合線與正互連線一端金手指鍵合，正互連線的另一端通過金屬化過孔與所對應(yīng)的反互連線一端連通，反互連線的另一端為焊盤，封蓋層封蓋在基板正面及集成電路芯片上。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種無引線集成電路芯片封裝，其特征在于所述基板正面的若干金手指和基板反面若干反互連線一端的焊盤圍繞集成電路芯片外圍呈環(huán)狀分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種無引線集成電路芯片封裝，其特征在于所述基板上平鋪兩個或兩個以上獨立的集成電路芯片。
4.一種無引線集成電路芯片封裝方法，其特征在于包括如下步驟4.1封裝模具的設(shè)計制作，該模具含有澆鑄槽，槽底設(shè)有出?？?；4.2基板的設(shè)計制作，該基板包括正面的正互連線和與其連接的金手指及反面的反互連線和與其連接的焊盤，還有連接正、反互連線的金屬化過孔；4.3集成電路芯片與基板的粘接，將集成電路芯片粘貼到基板正面，并放入氮環(huán)境的加熱爐內(nèi)烘烤，加熱溫度110～130℃，時間15到25分鐘；4.4鍵合集成電路芯片與基板，用鍵合線鍵合所述芯片上的焊盤和基板上的金手指；4.5澆鑄封蓋層，將連接有芯片的基板放入所述模具中，再將熔融的樹脂倒入模具，充滿后刮平表面，并放入氮環(huán)境的加熱爐內(nèi)烘烤，加熱溫度110～130℃，時間25～35分鐘，隨爐冷卻至常溫取出。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的一種無引線集成電路芯片封裝方法，其特征在于所述封裝模具呈一圓盤結(jié)構(gòu)，所述澆鑄槽置于該圓盤中心部位，在該槽的槽底的中心設(shè)有出模孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的一種無引線集成電路芯片封裝方法，其特征在于所述封裝模具用聚四氟乙烯材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的一種無引線集成電路芯片封裝方法，其特征在于集成電路芯片用紅膠粘貼到基板正面后放入加熱爐內(nèi)烘烤。
8.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的一種無引線集成電路芯片封裝方法，其特征在于所述樹脂是環(huán)氧樹脂。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種無引線集成電路芯片封裝。它包括基板、集成電路芯片、若干鍵合線和樹脂層，其中所述基板的正面和反面分別布有若干正互連線和反互連線，集成電路芯片置于基板正面，其上的焊盤通過鍵合線與正互連線一端金手指鍵合，正互連線的另一端通過金屬化過孔與所對應(yīng)的反互連線一端連通，反互連線的另一端為焊盤，樹脂層封蓋在基板正面及集成電路芯片上。其制作方法是封裝模具的設(shè)計制作；基板的設(shè)計制作；集成電路芯片與基板的粘接；鍵合集成電路芯片與基板。其優(yōu)點是不需要引線框架，不需要專業(yè)封裝設(shè)備，工藝流程簡單易實現(xiàn)，制造成本低；封裝的外形無引腳，因而封裝后的芯片可以具有更好的頻率特性，適用于單個芯片或多個芯片的封裝。
文檔編號H01L21/56GK1996583SQ200610161397
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月25日
發(fā)明者景為平, 孫玲, 孫海燕, 金麗, 徐煒煒 申請人:南通大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan