集成电路装置及其封装方法转让专利
申请号 : CN202010972776.5
文献号 : CN111933606B
文献日 : 2021-08-03
发明人 : 郭桂冠 , 拉扎罗·希克利夫特 , 黄振昌
申请人 : 苏州日月新半导体有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种集成电路装置,其包括:引线框架,所述引线框架包括:芯片承载盘;
定位孔;及
固定区域,其邻近所述定位孔;
集成电路元件,其通过第一固定材料固定于所述芯片承载盘上;及连接件,其一端藉由第二固定材料固定于所述集成电路元件上,且另一端藉由第三固定材料固定于所述固定区域,其中所述第二固定材料为导电材料,且其中所述第三固定材料为不含铅的耐高温材料。
2.根据权利要求1所述的集成电路装置,其中所述不含铅的材料可选自以下群组中的一者:不含铅的导电胶、不含铅的非导电胶、无铅锡膏及无铅金属焊料。
3.根据权利要求1所述的集成电路装置,其中所述第一固定材料可选自以下群组中的一者:导电胶、非导电胶、锡膏及金属焊料。
4.根据权利要求1所述的集成电路装置,其中所述导电材料可选自以下群组中的一者:导电胶及锡膏。
5.根据权利要求3或4所述的集成电路装置,其中所述锡膏可选自以下群组中的一者:耐高温锡膏及含铅锡膏。
6.根据权利要求2、3或4所述的集成电路装置,其中所述导电胶可选自以下群组中的一者:铜胶及银胶。
7.根据权利要求2、3或4所述的集成电路装置,其中所述导电胶可选自以下群组中的一者:烧结胶及半烧结胶。
8.根据权利要求5所述的集成电路装置,其中所述含铅锡膏为高铅锡膏。
9.根据权利要求1所述的集成电路装置,其中所述连接件的所述一端藉由所述第二固定材料固定于所述集成电路元件的源极与栅极。
10.根据权利要求9所述的集成电路装置,其中所述连接件的所述一端具有源极导通部,其与所述集成电路元件的源极电连接。
11.根据权利要求9所述的集成电路装置,其中所述连接件的所述一端具有栅极导通部,其与所述集成电路元件的栅极电连接。
12.根据权利要求1所述的集成电路装置,其中所述连接件包括:结合件,其经配置以固定于所述引线框架的所述定位孔。
13.根据权利要求1所述的集成电路装置,其中所述连接件是一体成型的。
14.一种集成电路封装方法,其包括:提供一引线框架条,其上设有若干待封装的封装单元,每一待封装的封装单元在所述引线框架条上的部分包括:
芯片承载盘;
定位孔;及
固定区域,其邻近所述定位孔;
使用第一固定材料将集成电路元件固定于所述芯片承载盘上;及提供连接件,藉由第二固定材料将所述连接件一端固定于所述集成电路元件上,且藉由第三固定材料将所述连接件的另一端固定于所述固定区域,其中所述第二固定材料为导电材料,且其中所述第三固定材料为不含铅的耐高温材料。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述不含铅的材料可选自以下群组中的一者:不含铅的导电胶、不含铅的非导电胶、无铅锡膏及无铅金属焊料。
16.根据权利要求14所述的方法,其中所述第一固定材料可选自以下群组中的一者:导电胶、非导电胶、锡膏及金属焊料。
17.根据权利要求14所述的方法,其中所述导电材料可选自以下群组中的一者:导电胶及锡膏。
18.根据权利要求16或17所述的方法,其中所述锡膏可选自以下群组中的一者:耐高温锡膏及含铅锡膏。
19.根据权利要求15、16或17所述的方法,其中所述导电胶可选自以下群组中的一者:铜胶及银胶。
20.根据权利要求15、16或17所述的方法,其中所述导电胶可选自以下群组中的一者:烧结胶及半烧结胶。
21.根据权利要求18所述的方法,其中所述含铅锡膏为高铅锡膏。
22.根据权利要求14所述的方法,其中使用所述第一固定材料、所述第二固定材料及所述第三固定材料进行固定的方式选自以下方式中的至少一者:高温烘烤;
回流焊;
粘接;及
机械固定。
23.根据权利要求14所述的方法,其中所述连接件的所述一端藉由所述第二固定材料固定于所述集成电路元件的源极与栅极。
24.根据权利要求23所述的方法,其中所述连接件的所述一端具有源极导通部,其与所述集成电路元件的源极电连接。
25.根据权利要求23所述的方法,其中所述连接件的所述一端具有栅极导通部,其与所述集成电路元件的栅极电连接。
26.根据权利要求14所述的方法,其中所述连接件包括:结合件,其经配置以固定于所述引线框架的所述定位孔。
27.根据权利要求14所述的方法,其中所述连接件是一体成型的。
28.根据权利要求14所述的方法,其进一步包括:使用绝缘材料将该芯片承载盘、该第一固定材料、该集成电路元件、该第二固定材料及该连接件的一部分包覆而得到对应封装结构体。
29.根据权利要求28所述的方法,其进一步包括:沿切割线分离各所述封装单元,其中该第三固定材料所在的固定区域与该封装结构体分离。
30.一种集成电路装置,其由根据权利要求14‑29中任一项所述的集成电路封装方法制造。
说明书 :
集成电路装置及其封装方法
技术领域
背景技术
料壳体等罩盖该集成电路而加以固定及保护,从而稳定地承担机械支撑与信号输出或输入
的功能。其中,引线框架封装产品具有封装可靠、散热性能高和封装产品尺寸大幅缩小等优
点。
起,因此,本领域技术人员通常采用含铅锡膏作为焊接所使用的焊料。
回焊炉中;在电镀、水洗等制程中,该含铅锡膏中的铅与制造环境中所使用的酸性洗液中的
化学物质反应而生成铅盐。例如,在电镀制程中,在其中的酸洗过程中,含铅锡膏中的锡铅
合金与酸性洗液中的化学物质(例如硫酸 )会发生化学反应如化学式(1)所示的化
学反应,从而生成铅盐 ,释放到电镀溶液中。类似的,在水洗制程中,锡膏中的铅也
会和水洗制程所使用的酸性洗液反应从而生成铅盐,而后,导致铅盐释放到所使用的酸性
洗液中。
铅盐对酸性洗液的污染会造成巨大生产资源及人力资源的浪费。即使投入巨资处理,也不
能完全避免对自然环境造成的难以恢复的污染。
发明内容
续制程中所使用的酸性洗液,并且能够承受后续封装制程中的高温环境,还具有高导电性
及优良散热性,可满足多方面集成电路封装应用场景。
电路元件通过第一固定材料固定于该芯片承载盘上;且该连接件的一端藉由第二固定材料
固定于该集成电路元件上,该连接件的另一端藉由第三固定材料固定于该固定区域。
选自以下群组中的一者:不含铅的导电胶、不含铅的非导电胶、无铅锡膏及无铅金属焊料。
在本申请的一实施例中,其中该第一固定材料可选自以下群组中的一者:导电胶、非导电
胶、锡膏及金属焊料。在本申请的一实施例中,所述第二固定材料为导电材料。在本申请的
一实施例中,其中所述导电材料可选自以下群组中的一者:导电胶及锡膏。在本申请的一实
施例中,其中该锡膏可选自以下群组中的一者:耐高温锡膏及含铅锡膏。在本申请的另一实
施例中,该导电胶可选自以下群组中的一者:铜胶及银胶。在本申请的一实施例中,所述导
电胶可选自以下群组中的一者:烧结胶及半烧结胶。在本申请的另一实施例中,该含铅锡膏
为高铅锡膏。在本申请的一实施例中,其中该连接件的该一端藉由该第二固定材料固定于
该集成电路元件的源极与栅极。在本申请的一实施例中,其中该连接件的该一端具有源极
导通部,其与该集成电路元件的源极电连接。在本申请的一实施例中,其中该连接件的该一
端具有栅极导通部,其与该集成电路元件的栅极电连接。在本申请的一实施例中,其中该连
接件包括结合件,其经配置以固定于该引线框架的该定位孔。在本申请的一实施例中,其中
该连接件是一体成型的。
料将集成电路元件固定于该芯片承载盘上;并提供连接件,藉由第二固定材料将该连接件
一端固定于该集成电路元件上,且藉由第三固定材料将该连接件的另一端固定于该固定区
域。
分离各所述封装单元,其中该第三固定材料所在的固定区域与该封装单元分离。
附图说明
领域技术人员而言,在不需要创造性劳动的前提下,依然可以根据这些附图中所例示的结
构来获得其他实施例的附图。应注意,各种结构可能未按比例绘制,且各种结构的尺寸可出
于论述的清楚起见而任意增大或减小。
具体实施方式
装置的有益效果及技术优势,下文中将结合本申请的实施例以及说明书附图来对其作进一
步说明。
用于提供对本申请的基本理解。本申请的实施例不应该被解释为对本发明的限制。
“较高的”、“水平的”、“垂直的”、“高于”、“低于”、“上方的”、 “下方的”、 “顶部的”、“底部
的”以及其衍生性的用词(例如“水平地”、“向下地”、 “向上地”等等)应该解释成引用在讨
论中所描述或在附图中所描示的方向。这些相对性的用词仅用于描述上的方便,且并不要
求将本申请以特定的方向建构或操作。
于该范围内的所有个别数值或子范围,如同明确地指定每一数值及子范围一般。
者”意味着仅A或仅B。在另一实例中,如果列出项目A、B及C,那么短语“A、B及C中的一者”意
味着仅A;仅B;或仅C。项目A可包含单个元件或多个元件。项目B可包含单个元件或多个元
件。项目C可包含单个元件或多个元件。
对应组件。
能够作为散热片使用,从而有助于在高温环境中的散热。引线框架封装设计经过这样的优
化,能给集成电路装置带来最佳的散热和电气性能,同时具有低成本和高可靠性的优点。
22将连接件的一端焊接固定在该集成电路元件上并藉由第三固定材料23将连接件的另一
端焊接固定在该引线框架的固定区域上,从而将该引线框架、集成电路元件以及连接件稳
定地焊接固定在一起。
或其合金的导电材料,其中,含金属元素或其合金的导电材料又进一步包括但不限于:银锡
膏(AgSn)、银硅膏(AgSi)、银膏(Ag)、铜浆(Cu)、含铅银硅膏(PbSnAg)或AgSn膏的导电共熔
粘合剂、及金锡(AuSn)合金焊料片等。
素或其合金的导电材料又进一步包括但不限于:银锡膏(AgSn)、银硅膏(AgSi)、银膏(Ag)、
铜浆(Cu)、含铅银硅膏(PbSnAg)或AgSn膏的导电共熔粘合剂、及金锡(AuSn)合金焊料片等。
或其合金的导电材料,其中,含金属元素或其合金的导电材料又进一步包括但不限于:银锡
膏(AgSn)、银硅膏(AgSi)、银膏(Ag)、铜浆(Cu)及金锡(AuSn)合金焊料片等。
成电路元件通过第一固定材料固定于该芯片承载盘上;且该连接件的一端藉由第二固定材
料固定于该集成电路元件上,该连接件的另一端藉由第三固定材料固定于该固定区域,该
第三固定材料为不含铅的导电胶或不含铅的绝缘胶。
上的部分包括芯片承载盘;定位孔;及固定区域,其邻近该定位孔;使用第一固定材料将集
成电路元件固定于该芯片承载盘上;并提供连接件,藉由第二固定材料将该连接件一端固
定于该集成电路元件上,且藉由第三固定材料将该连接件的另一端固定于该固定区域,该
第三固定材料为不含铅的导电胶或不含铅的绝缘胶。
装)封装体。请注意实际生产中若干集成电路装置是同时生成的,例如提供一引线框架条,
其上设有若干待封装的封装单元,每一封装单元对应待封装完成的集成电路装置。然而,为
图示清楚简洁起见,本说明书附图仅例示单一的集成电路装置的形成过程。
101在所述引线框架12上的部分包括芯片承载盘13、一或多个定位孔14及固定区域15,其中
该固定区域15邻近该一或多个定位孔14,从而便于后续制程中将如图1d所示的连接件17更
加稳定地固定在引线框架12上。该芯片承载盘13可经配置以涂覆第一固定材料21,且该固
定区域15可经配置以涂覆第三固定材料23。应理解,该第一固定材料21及该第三固定材料
23的涂覆方式能够采用但不限于点阵式涂覆、片状涂覆、随机涂覆等其他多种涂覆方式,而
不受其限制。各固定材料在相应的固定处理之前按需涂覆完成即可,并不局限于特定的顺
序。
号亦作相应调整,下同)的芯片承载盘13上。在本申请的一些实施例中,该集成电路元件16
的功能面(相对于固定于芯片承载盘13上的一面)上可设置有多个端子区域,其包括源极区
域161及栅极区域162。
(例如栅极区域)设置在另一表面上,应理解,该集成电路元件16的端子设置方式适于生产
需求,而不受本申请所载实施例的限制。
式涂覆、片状涂覆、随机涂覆等其他多种涂覆方式,而不受其限制。第二固定材料22根据涂
覆在集成电路元件16的端子区域的具体位置区域可以进一步分为多个部分,例如分别为第
一部分221及第二部分222,从而可更精确地将连接件17与该集成电路元件16的不同端子区
域进行固定。
焊制程中,固定材料需耐受回焊炉中高达400℃的高温。在一些实施方式中,回流焊工艺可
采用真空回焊炉将气泡吸除,以减少固定材料(例如锡膏或铜浆)中的气泡产生,以提高最
终封装产品的电阻和热阻。应理解,该回流焊工艺的使用适于生产需求及选用的固定材料,
而不受本申请所载实施例的限制。
174,并且,主要固定区包括一或多个固定件175。具体的,结合图1c,该第二固定材料的第一
部分221涂覆在集成电路元件16除栅极区域162以外的区域,如此,该第二固定材料的第一
部分221能够将如图1d所示的连接件17的源极基板171与集成电路元件16除栅极区域162以
外的区域,尤其是与源极区域161焊接固定;并且,该第二固定材料的第二部分222涂覆在集
成电路元件16的栅极区域162上,如此,该第二固定材料的第二部分222能够将该连接件17
的栅极导通部172与集成电路元件16的栅极区域162焊接固定。本申请的一些实施例中,该
第二固定材料的第二部分222为导电材料,从而能够将连接件17的主要功能区上的源极基
板171、栅极导通部172及一或多个源极导通部173与集成电路元件16的各个功能区域或端
子电连接。
的固定材料及对应的固定方式,而不受本申请所载实施例的限制。
优点。在一些实施例中,连接件17是一体成型的,其具体结构适于生产需求,而不受本申请
所载实施例的限制。
部172与集成电路元件16的栅极区域162的位置相对应。并且,该栅极导通部172与该一或多
个源极导通部173从连接件17的主要功能区朝向连接件17的另一端延伸。该一或多个源极
导通部173与源极基板171电连接,而这两者与该栅极导通部172均不进行电接触。另外,连
筋174横贯各个导通部,从而固定连接该栅极导通部172及该一或多个源极导通部173。
1d‑1f所示,该一或多个栅极导通部172的数目为1个,应理解,该栅极导通部172的数目适于
生产需求,而不受本申请所载实施例的限制。
部173的具体数目及设置方式与集成电路元件16的端子数目及设置方式相适应。
如,如图1a‑1e所示,该一或多个固定件175及该一或多个定位孔14的数目为3,形状均为矩
形,且大致呈行分布。应理解,该一或多个固定件175及该一或多个定位孔14的数目、位置及
形状设置方式适于生产需求,而不受本申请所载实施例的限制。
地固定,以避免后续制程中第三固定材料23不慎流失而导致连接件17的主要固定区与引线
框架12错位、转动甚至脱离的情况。应理解,该接合方式能够采用嵌入、卡合、咬合等其他多
种接合方式,而不受本申请所载实施例的限制。
产生的内应力。
的一部分包覆而得到对应封装结构体106。本申请的一些实施例中,该集成电路装置105的
剩余结构部分在后续电镀、水洗等制程中暴露在制造环境中,尤其是用来将连接件17具有
的主要固定区的一端焊接到引线框架12上的第三固定材料23会持续暴露在制造环境中。本
申请的一些实施例中,该封装结构体106中包括芯片承载盘13、藉由第一固定材料21固定在
该芯片承载盘13上的集成电路元件16、藉由第二固定材料22固定在该集成电路元件16上的
该连接件17的主要功能区的一部分、靠近该芯片承载盘13的一或多个源极导通部173的一
部分,以及靠近该芯片承载盘13的栅极导通部172的一部分。应理解,该封装结构体106所包
封的是集成电路装置105的芯片承载盘13,集成电路元件16,靠近该芯片承载盘13的一或多
个源极导通部173的一部分,以及靠近该芯片承载盘13的栅极导通部172的一部分;封装结
构体106所包封的具体情况适于生产需求,而不受本申请所载实施例的限制。
集成电路封装件108的栅极引脚及一或多个源极引脚。本申请的另一些实施例中,还可对封
装结构体106的连接部121进行后续制程处理,如折弯等,成为集成电路封装件108的漏极引
脚。本申请的一些实施例中,能够根据生产需求选择使该集成电路装置105再一次经过回流
焊工艺,以进一步加强固定材料对各个结构的固定。再沿切割线107分离各封装单元,其中
该第三固定材料23所在的固定区域15与该封装结构体106分离。
的待封装的封装单元201、如图2b所示的该待封装的集成电路装置202、如图2c所示的待封
装的集成电路装置203、如图2d所示的待封装的集成电路装置204、如图2e所示的待封装的
集成电路装置205以及如图2f所示的封装结构体206,其与图1a‑1f所示的集成电路装置的
结构的主要区别在于:本申请的一些实施例中,集成电路元件16在如图2b所示的表面上仅
设置源极区域161,而其它端子区域(例如栅极区域)设置在另一表面上,应理解,该集成电
路元件16的端子设置方式适于生产需求,而不受本申请所载实施例的限制。其二,在本申请
的一些实施例中,如图2c所示,用来将该连接件17的主要功能区与该集成电路元件16焊接
固定的第二固定材料22并不按照涂覆在集成电路元件16上的位置做进一步区分。其三,本
申请的一些实施例中,如图2d所示,连接件17的主要功能区中包括源极基板171、一或多个
源极导通部173及连筋174,其中,该源极基板171完全覆盖整个集成电路元件16,以达到与
该源极区域161更加全面的接触的效果。其四,本申请的一些实施例中,如图2e所示,该封装
结构体206中包括芯片承载盘13、藉由第一固定材料21固定在该芯片承载盘13上的集成电
路元件16、藉由第二固定材料22固定在该集成电路元件16上的该连接件17的主要功能区的
一部分、以及靠近该芯片承载盘13的一或多个源极导通部173的一部分,而不包括靠近该芯
片承载盘13的其他导通部的部分结构。其五,本申请的一些实施例中,如图2f所示,先去除
连筋174,而后还可以对封装结构体206的一或多个源极导通部173进行后续制程处理,如折
弯等,以成为集成电路封装件208的源极引脚。本申请的另一些实施例中,还可对封装结构
体206的连接部121进行后续制程处理,如折弯等,成为集成电路封装件208的漏极引脚或栅
极引脚,具体情况适于生产需求,而不受本申请所载实施例的限制。再沿切割线207分离各
封装单元,其中该第三固定材料23所在的固定区域15与该封装结构体206分离。
材料可选自以下群组中的一者:不含铅的导电胶、不含铅的非导电胶、无铅锡膏及无铅金属
焊料。在本申请的另一些实施例中,该导电胶优选为铜胶及银胶。在本申请的另一些实施例
中,该导电胶优选为烧结胶及半烧结胶。
中该含铅锡膏可为高铅锡膏。在本申请的另一些实施例中,该导电胶优选为铜胶及银胶。在
本申请的另一些实施例中,该导电胶优选为烧结胶及半烧结胶。
铅锡膏,其中该含铅锡膏可为高铅锡膏。在本申请的另一实施例中,该导电胶优选为铜胶及
银胶。在本申请的另一些实施例中,该导电胶优选为烧结胶及半烧结胶。
够在相同的焊接温度下进行焊接作业,进一步降低了将固定材料涂覆于不同位置上的操作
难度。
的缺陷,同时能承受高达400℃的高温,并且不会造成环境污染问题。进一步地,又由于在本
申请的前述优选实施例中,引线框架的材料优选用铜合金,连接件优选用铜夹,因此,在焊
接固定过程中,铜合金引线框架、第一固定材料21、第二固定材料22及第三固定材料23均含
有铜元素,同种金属元素结合,固定性能更强,固定结构更加稳定。
因此固定性能强的优点,同时能承受高达400℃的高温,不会造成环境污染问题。本申请的
一些实施例中,第一固定材料21、第二固定材料22及第三固定材料23还可以选为固态金属
焊料,其同样具有固定性能强及耐高温的优点。
料21及第二固定材料22能够具体根据生产实际和需求,采用含铅锡膏作为材料,其中该含
铅锡膏可为高铅锡膏,具有极佳的焊接性能,能够耐受电镀制程和回流焊制程高达400摄氏
度的高温,并且在回流焊时采用过滤系统,不会造成环境污染问题。
中。因此,短语“本申请一实施例”或类似术语在本说明书通篇中的各处的相应出现未必指
同一实施例。此外,可以任何适合方式来组合任何特定实施例的该特定特征、结构或特性与
一或多个其它实施例。应理解,本文中所描述及图解说明的实施例的其它变化及修改鉴于
本文中的教示是可能的且将被视为本申请的精神及范围的部分。
围应不限于实施例所揭示的内容,而应包括各种不背离本申请的替换及修饰,并为本专利
申请权利要求书所涵盖。