一種無載體的半導(dǎo)體疊層封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體疊層封裝結(jié)構(gòu)，確切的說是一種無載體的半導(dǎo)體疊層封裝結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]PoP(Package on Package)疊層技術(shù)的出現(xiàn)更加模糊了一級封裝與二級裝配之間的界線，在大大提高邏輯運(yùn)算功能和存儲空間的同時(shí)，也為終端用戶提供了自由選擇器件組合的可能，生產(chǎn)成本也得以更有效的控制。對于3G手機(jī)，PoP無疑是一個(gè)值得考慮的優(yōu)選方案。隨著小型化高密度封裝的出現(xiàn)，對高速與高精度封裝的要求變得更加關(guān)鍵。在半導(dǎo)體的疊層封裝過程中，焊接技術(shù)核心是將芯片的柵極和圓區(qū)與框架引腳通過焊線或是植球的工藝焊接，構(gòu)成電路的連通。特別是在應(yīng)用于大功率產(chǎn)品的封裝件中，焊接工藝的可靠性及電熱性能尤為重要。傳統(tǒng)的焊線焊接和植球焊接技術(shù)對工藝的實(shí)現(xiàn)有較高要求。
[0003]為了不斷適應(yīng)市場對于大功率產(chǎn)品的需求，疊層封裝件的可靠性、功率、散熱等性能要求也需逐漸提高，封裝件的金屬片橋接封裝技術(shù)更顯得尤為重要。金屬片材質(zhì)通常為銅或鋁，表層布有電路，連接芯片和框架引腳的引腳，構(gòu)成電路的連通，采用金屬片代替焊線或植球焊接的技術(shù)為橋接焊接技術(shù)。金屬片橋接封裝技術(shù)相較焊線焊接以及植球焊接更能滿足產(chǎn)品的大功率、高能耗的要求。此外，使用金屬片橋接技術(shù)更可以有效得降低產(chǎn)品的厚度，縮小產(chǎn)品體積，適用于電子產(chǎn)品更小、更薄的發(fā)展趨勢。
[0004]但是由于PoP疊層技術(shù)只是封裝體的疊層封裝，并非芯片的疊層封裝，封裝體的高度很高，降低封裝體的整體高度難以降低，局限了 PoP技術(shù)的應(yīng)用范圍，而現(xiàn)有技術(shù)并沒有解決這一實(shí)際問題。另一方面，在產(chǎn)品的實(shí)際運(yùn)作過程中，產(chǎn)品內(nèi)部會產(chǎn)生大量的熱量，產(chǎn)品內(nèi)部溫度增高。傳統(tǒng)半導(dǎo)體封裝體的主要散熱途徑為向上散熱或向下散熱，但傳統(tǒng)封裝體上方有塑封料，下方有載體，會降低封裝體本身的散熱性能。產(chǎn)品向外散熱性能不良會導(dǎo)致產(chǎn)品內(nèi)部溫度過高，產(chǎn)品會有功能不良、甚至失效的風(fēng)險(xiǎn)。此外，現(xiàn)有的金屬片橋接技術(shù)，也存在一定缺陷。例如，芯片的每一個(gè)焊柵極和圓區(qū)如果只使用一個(gè)金屬片橋接，就會造成芯片電源短路，芯片功能失效。若使用兩個(gè)金屬片橋接，就需要分別制作不同尺寸及大小的兩個(gè)或多個(gè)金屬片，一個(gè)金屬片焊接芯片正面的柵極和框架的第一引腳，另一個(gè)金屬片焊接芯片正面的圓區(qū)和框架的其他引腳。并且以每顆產(chǎn)品為單位橋接，焊接工藝難度較大，產(chǎn)品生產(chǎn)周期較長。
[0005]綜上所述，傳統(tǒng)的疊層封裝結(jié)構(gòu)不能在提高產(chǎn)品封裝良率、降低生產(chǎn)成本的同時(shí)滿足低產(chǎn)品高度、高散熱的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種無載體的半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)，包括第一金屬框架引腳，第一芯片，第一焊線、第一金屬片和第二金屬框架引腳，第二芯片，第二焊線、第二金屬片。第一金屬框架的第一引腳與第一芯片正面的柵極通過第一焊線連接，第一金屬框架的其他引腳與第一芯片正面的圓區(qū)通過第一金屬片連接，第一芯片正面的圓區(qū)和第一金屬框架的其他引腳設(shè)置有助焊劑，第一金屬片放置的位置與第一金屬框架的位置相對應(yīng)，覆蓋在第一芯片正面以及第一金屬框架的其他引腳之上并與之橋接。產(chǎn)品塑封后，去除第一金屬框架的載體部分，只保留引腳部分，并去除第一金屬片上方的塑封料，露出第一金屬片。第二金屬框架的第一引腳與第二芯片正面的柵極通過第二焊線連接，第二金屬框架的其他引腳與第二芯片正面的圓區(qū)通過第二金屬片連接，第二芯片正面的圓區(qū)和第二金屬框架的其他引腳設(shè)置有助焊劑，第二金屬片放置的位置與第二金屬框架的位置相對應(yīng)，覆蓋在第二芯片正面以及第二金屬框架的其他引腳之上并與之橋接。產(chǎn)品塑封后，去除第二金屬框架的載體部分，只保留引腳部分，并去除第二金屬片上方的塑封料，露出第二金屬片。第一金屬片的上方設(shè)置助焊劑，與第二芯片連接。第一金屬框架其他引腳上方設(shè)置助焊劑，與第二框架的第一引腳連接。第一芯片通過第一框架的第一引腳和第一金屬片形成電路的連通，第二芯片通過第二框架的第一引腳、第二金屬片和第一框架的其他引腳形成電路的連通。
[0007]優(yōu)選地，金屬框架材質(zhì)為銅、鋁、銀或合金。
[0008]進(jìn)一步，第一芯片的柵極與第一框架的第一引腳連接，第一焊線直接連接第一芯片的柵極和第一框架的第一引腳。
[0009]進(jìn)一步地，第一金屬片的下方設(shè)置有第一強(qiáng)介電材料。在第一金屬片的下方(即與第一芯片連接的一面)涂覆第一強(qiáng)介電材質(zhì)，根據(jù)第一金屬片需要涂強(qiáng)介電材質(zhì)的位置，做帶有圖形的模具，模具上的開口即為需要涂第一強(qiáng)介電材質(zhì)的區(qū)域。將模具蓋在金屬片上方，然后刷一層第一強(qiáng)介電材料，即在第一金屬片表面形成第一介電層，金屬片的材質(zhì)為銅、鋁等金屬。
[0010]更進(jìn)一步地，第一金屬片與第一芯片的圓區(qū)和第一金屬框架的其他引腳連接，第一金屬片位置在第一芯片和第一金屬框架的引腳之上。在第一芯片表面的圓區(qū)和第一金屬框架的其他引腳上面刷助焊劑，然后把第一金屬片蓋在第一芯片和第一金屬框架的其他引腳上面，位置與第一芯片和第一金屬框架的其他引腳位置相對應(yīng)，回流焊后，第一金屬片、第一芯片和第一金屬框架即構(gòu)成橋接結(jié)構(gòu)。
[0011]再進(jìn)一步地，對第一封裝體進(jìn)行塑封，產(chǎn)品塑封后，去除第一金屬框架的載體部分，只保留引腳部分，并去除第一金屬片上方的塑封料，露出第一金屬片。
[0012]再進(jìn)一步，第二芯片的柵極與第二框架的第二引腳連接，第二焊線直接連接第二芯片的柵極和第二框架的第一引腳。
[0013]再進(jìn)一步地，第二金屬片的下方設(shè)置有第二強(qiáng)介電材料。在第二金屬片的下方(即與第二芯片連接的一面)涂覆第二強(qiáng)介電材質(zhì)，根據(jù)第二金屬片需要涂強(qiáng)介電材質(zhì)的位置，做帶有圖形的模具，模具上的開口即為需要涂第一強(qiáng)介電材質(zhì)的區(qū)域。將模具蓋在金屬片上方，然后刷一層第二強(qiáng)介電材料，即在第二金屬片表面形成第二介電層，金屬片的材質(zhì)為銅、鋁等金屬。
[0014]更進(jìn)一步地，第二金屬片與第二芯片的圓區(qū)和第二金屬框架的其他引腳連接，第二金屬片位置在第二芯片和第二金屬框架的引腳之上。在第二芯片表面的圓區(qū)和第二金屬框架的其他引腳上面刷助焊劑，然后把第二金屬片蓋在第二芯片和第二金屬框架的其他引腳上面，位置與第二芯片和第二金屬框架的其他引腳位置相對應(yīng)，回流焊后，第二金屬片、第二芯片和第二金屬框架即構(gòu)成橋接結(jié)構(gòu)。
[0015]再進(jìn)一步地，對第二封裝體進(jìn)行塑封，產(chǎn)品塑封后，去除第二金屬框架的載體部分，只保留引腳部分，并去除第二金屬片上方的塑封料，露出第二金屬片。
[0016]再進(jìn)一步地，在第一金屬片和第一框架的其他引腳上方設(shè)置助焊劑，第一金屬片與第二芯片背面通過助焊劑連接，第一金屬框架的其他引腳通過助焊劑與第二金屬框架的第一引腳連接。
[0017]優(yōu)選地，第一金屬框架的材質(zhì)為銅、銀或合金等金屬。第一焊線的材質(zhì)為金、銅、合金等金屬，第一金屬片材質(zhì)為銅、鋁等金屬，形狀為平板狀。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明法的有益效果是:第一金屬框架引腳，第一芯片，第一焊線、第一金屬片和第二金屬框架引腳，第二芯片，第二焊線、第二金屬片，構(gòu)成了一種更為實(shí)用的無載體的半導(dǎo)體疊層封裝結(jié)構(gòu)。而去除金屬框架的額載體部分，縮小了產(chǎn)品尺寸，節(jié)省了生產(chǎn)成本，簡化了生產(chǎn)流程，提高產(chǎn)品的良率，保證產(chǎn)品的可靠性。無載體的半導(dǎo)體疊層封裝結(jié)構(gòu)使產(chǎn)品的導(dǎo)熱性能大幅提高，而產(chǎn)品高度的直接降低也使該無載體的半導(dǎo)體疊層封裝結(jié)構(gòu)在終端產(chǎn)品中的應(yīng)用更為廣泛，本發(fā)明相比傳統(tǒng)的疊層封裝結(jié)構(gòu)，在提高產(chǎn)品封裝良率、降低生產(chǎn)成本、縮小產(chǎn)品尺寸的同時(shí)滿足了大功率、高能耗、高散熱產(chǎn)品的性能要求。
【附圖說明】
[0019]圖1為第一金屬框架不意圖
[0020]圖2為第一芯片背面與第一金屬框架粘接后結(jié)構(gòu)示意圖
[0021]圖3為柵極與引腳連接后結(jié)構(gòu)示意圖
[0022]圖4為圖3中單獨(dú)引腳焊線焊接部分放大圖
[0023]圖5為倒打線焊接工藝單獨(dú)引腳焊接順序圖
[0024]圖6為粘接第一金屬片6后的結(jié)構(gòu)剖面圖
[0025]圖7為第一塑