一种半导体集成电路的封装工艺

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路的封装工艺，具体是一种半导体集成电路的封装方法。

背景技术

半导体集成电路是用半导体技术将电子电路的元件(电阻、电容、电感等)和器件晶体管传感器等在同一半导体材料上“不可分割地”制造完成，并互连在一起形成完整的有独立功能的电路和系统。

电子元器件是电子工业的基础，而封装技术对于保证电子元器件的正常工作是至关重要的。在半导体技术飞速发展的今天，封装已不仅仅关系到元器件的绝缘问题，而且对元器件的尺寸、热量散发以及整个器件的成本都有很重要的影响。

半导体集成电路成高集成化、布线细微化、芯片大型化的技术发展，现有技术大都采用环氧树脂封装成型用来封装半导器器件由不同的线膨胀系数的材料，通过填充无极填充剂，降低封装半导体集成电路的器件的内应力，减少钝化开裂、配线松动和导线断裂等不缺陷，但是通过填充无极填充剂封装，如果材料的耐湿度和耐热度的性能不好，被封装的半导体集成电路如果在高温作业下，容易将水份从封装材料和引出线的间隙和空隙处侵入，使得集成电路中的配线结构产生送动等不良缺陷。

发明内容

发明目的：一种半导体集成电路的封装工艺，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种半导体集成电路的封装机构及其封装方法，包括如下步骤；

步骤1、将晶圆的厚度切割至预设的厚度；

步骤2、将切割后的晶圆通过切刀将单个晶粒从整个晶圆分离出来；

步骤3、通过划片将分割开的晶粒取下，利用粘合剂在晶粒粘合在基板中间的焊板上面；

步骤4、然后将芯片与外引线键通过压焊连接在一起，形成内部内引线的封装；

步骤5、将已经封装好芯片的并且完成好的引线键合的框架放置在芯片模具中，将预成型块在预热炉中加热，然后放进芯片模具中；

步骤6、当放进芯片模具中时，进行塑料封装，成型活塞下降，将预成型块挤压至浇道中，并且经过浇口注入模腔；预成型块在芯片模具中至固化成型；

步骤7、固定成型后通过电镀在框架引脚的上面镀保护层，镀保护层之后将框架引脚弯成一定的形状，引脚弯成型后通过激光在封装模块的表面进行打标、印字。

在进一步实例中，所述步骤7，包括如下步骤；

S7.1、对固定成型后的线路板进行清洗，经过冲淋、吹干，然后进入烘箱中进行烘干；

S7.2、采用98Sn/2Bi焊料进行电镀处理，在线路板的表面镀一层绿色的绝缘保护层。

在进一步实例中，所述步骤5，包括如下步骤；

S5.1、在芯片表面的第一焊点形成线弧，然后形成在基板的第二焊点；

S5.2、焊接工具循环至第一焊点的位置，第一焊点通过热和超声能量在芯片表面焊接成第一个圆型的金属球；

S5.3、焊接装置上升至线弧的顶端,并且移动形成设计的线弧，至第二焊接点：

S5.4、当焊接至第二焊接点时，通过视觉系统控制和调整焊接点的精度控制，至第二焊接点时，进行拉尾线形成下一个尾线，为下一个压焊循环金属球做准备：

S5.5、循环S5.3和S5.4的工作步骤，至最后一个金属球。在进一步实例中，所述步骤 6，当放进芯片模具中时，进行塑料封装，成型活塞下降，将预成型块挤压至浇道中，并且经过浇口注入模腔；预成型块在芯片模具中至固化成型；包括如下步骤：

S6.1、将模具温度控制在略高于模塑料温度，约160～180°，将模塑材料注入模具中，当模塑材料通过金钱时，方慢注入的速度；

S6.2、放慢注入速度，直至模塑材料平稳的通过金线的区域后；

S6.3、当模塑材料通过金线的区域后，再次调整注入模塑材料的速度，此步骤注入的速度比 S6.2注入速度降低一半，同时保持1S的预热，让模塑材缓慢的流完：

S6.4、模塑材料缓慢的流完后，模塑材料进行冷取。

在进一步实例中，所述S6.1、将模具温度控制在略高于模塑料温度，约 160～180°，将模塑材料注入模具中，当模塑材料通过金钱时，方慢注入的速度，包括如下步骤：

S6.11、使用测量仪测量模具的温度。

在进一步实例中，所述S6.11、使用测量仪测量模具的温度，包括如下步骤：

步骤1、将模具合拢至上下模具的距离小于5mm；

步骤2、等待10分钟左右，观察测量仪界面中温度曲线是否温度；

步骤3、降下模具，打开模具，将温度探头在预热板上预热5秒左右，检测温度是否在 160℃+/-10℃；

步骤3、移动温度探头，将温度探头在上下模具的取至少四个测量点监测其表面温度，等待温度探头的温度不在上升后记录该数值；

步骤4、检测的模具温度如果在150℃～180℃内属于正常值；

步骤5、如超出测量温度的范围重复步骤1～步骤4。

在进一步实例中，所述焊接工具采用毛细血管劈刀。

在进一步实例中，所述芯片中的线弧采用高低交叉的方式进行焊接。

在进一步实例中，所述模塑材料选用封装一面向另一面流动。

有益效果：本发明公开了一种半导体集成电路的封装工艺,通过从晶圆的背部就开始研磨，将晶圆研磨到合适封装的厚度，开始划片前，使用蓝膜粘贴将晶圆的表面的电路部分保护起来，然后通过划片将晶圆的晶粒取下，利用粘合剂在晶粒粘合在基板中间的焊板上面，在塑料封装中最常用的方法是使用聚合物粘结剂,聚合物粘结剂通常需要进行固化处理环氧基质粘结剂的固化条件一般是150℃，1小时。然后用细金属丝将管芯上面的金属电极与封装底座上面外引线相连，常用超声焊、热压焊和金属球焊，浇口注入模腔在整个过程中模具温度保持在170℃到180℃左右。进过二次工序，将引脚弯成一定的形状，适应装配的需要，再在封装的基板上面印上去不掉的字，方便识别和可跟踪。

具体实施方式

经过申请人的研究分析，现有技术半导体集成电路成高集成化、布线细微化、芯片大型化的技术发展，现有技术大都采用环氧树脂封装成型用来封装半导器器件由不同的线膨胀系数的材料，通过填充无极填充剂，降低封装半导体集成电路的器件的内应力，减少钝化开裂、配线松动和导线断裂等不缺陷，但是通过填充无极填充剂封装，如果材料的耐湿度和耐热度的性能不好，被封装的半导体集成电路如果在高温作业下，容易将水份从封装材料和引出线的间隙和空隙处侵入，使得集成电路中的配线结构产生送动等不良缺陷。根据这些问题，申请人提出了一种半导体集成电路的封装工艺，具体方案如下。

具体的，一种半导体集成电路的封装工艺包括如下步骤：

步骤1、将晶圆的厚度切割至预设的厚度；

步骤2、将切割后的晶圆通过切刀将单个晶粒从整个晶圆分离出来；

步骤3、通过划片将分割开的晶粒取下，利用粘合剂在晶粒粘合在基板中间的焊板上面；

步骤4、然后将芯片与外引线键通过压焊连接在一起，形成内部内引线的封装；

步骤5、将已经封装好芯片的并且完成好的引线键合的框架放置在芯片模具中，将预成型块在预热炉中加热，然后放进芯片模具中；

作为一个优选方案，步骤5，还细化为如下步骤：

S5.1、在芯片表面的第一焊点形成线弧，然后形成在基板的第二焊点；

S5.2、焊接工具循环至第一焊点的位置，第一焊点通过热和超声能量在芯片表面焊接成第一个圆型的金属球；

S5.3、焊接装置上升至线弧的顶端,并且移动形成设计的线弧，至第二焊接点：

S5.4、当焊接至第二焊接点时，通过视觉系统控制和调整焊接点的精度控制，至第二焊接点时，进行拉尾线形成下一个尾线，为下一个压焊循环金属球做准备：

S5.5、循环S5.3和S5.4的工作步骤，至最后一个金属球。

步骤6、当放进芯片模具中时，进行塑料封装，成型活塞下降，将预成型块挤压至浇道中，并且经过浇口注入模腔；预成型块在芯片模具中至固化成型；

步骤7、固定成型后通过电镀在框架引脚的上面镀保护层，镀保护层之后将框架引脚弯成一定的形状，引脚弯成型后通过激光在封装模块的表面进行打标、印字。

作为一个优选方案，在专用的设备上，把晶圆厂制作出来的晶圆，从晶圆的背部就开始研磨，将晶圆研磨到合适封装的厚度，然后通切刀将单体的晶粒从整个景圆分离开，开始划片前，使用蓝膜粘贴将晶圆的表面的电路部分保护起来，然后通过划片将晶圆的晶粒取下，利用粘合剂在晶粒粘合在基板中间的焊板上面，在塑料封装中最常用的方法是使用聚合物粘结剂。粘贴到金属框架或者非金属线路板上。常用的聚合物是环氧以银或三氧化二铝作为填充料对一些功率器件也使用锡膏焊接目前由于叠层技术的发展薄膜胶带成为层与层之间必不可少的粘合剂。聚合物粘结剂通常需要进行固化处理环氧基质粘结剂的固化条件一般是 150℃，1小时。然后用细金属丝将管芯上面的金属电极与封装底座上面外引线相连，常用超声焊、热压焊和金属球焊，在将己贴装好芯片并完成引线键合的框架带置于模具中将模塑料的预成型块在预热炉中加热然后放进模塑模具中在成型活塞的压力之下模塑料被挤压到浇道中并经过浇口注入模腔在整个过程中模具温度保持在170℃到180℃左右。模塑料在模具中快速固化经过一段时间的保压，使得模块有一定的硬度，然后顶出模块，然后在线路板表设置一层绝缘保护层，进过二次工序，将引脚弯成一定的形状，适应装配的需要，再在封装的基板上面印上去不掉的字，方便识别和可跟踪。

具体的，所述步骤7，包括如下步骤；

S7.1、对固定成型后的线路板进行清洗，经过冲淋、吹干，然后进入烘箱中进行烘干；

S7.2、采用98Sn/2Bi焊料进行电镀处理，在线路板的表面镀一层绿色的绝缘保护层。

作为一个优选方案，基本的球形引线压焊步骤包括在第一焊点通常在芯片表面形成线弧然后形成第二焊点通常在引线框架基板上。在球形焊接循环的开始焊接工具劈刀移动到第一点焊接的位置。第一点焊接通过热和超声能量实现在芯片焊盘表面焊接一个圆形的金属球。之后劈刀升高到线弧的顶端位置并移动形成需要的线弧形式。第二点焊接包括针脚式键合和拉尾线。第二点焊接之后进行拉尾线是为了形成一尾线是为下一个压焊循环金属球的形成做准备。焊接工具劈刀升高到合适的高度以控制尾线长度这时尾端断裂然后劈刀上升到形成球的高度。形成球的过程是通过离子化空气间隙的电子烧球一。过程实现的形成的金属球就是所谓自由空气球。因为在第一焊点到第二焊点间的拱丝没有方向的限制这使得球形焊接拱丝非常灵活。另外球形焊接也能实现非常好的精度控制。作为一个优选方案，所述步骤 6，包括如下步骤：将模具温度控制在略高于模塑料温度，使用测量仪测量模具的温度，放慢注入速度，直至模塑材料平稳的通过金线的区域后；当模塑材料通过金线的区域后，再次调整注入模塑材料的速度，此步骤注入的速度比S6.2注入速度降低一半，同时保持1S的预热，让模塑材缓慢的流完，模塑材料缓慢的流完后，模塑材料进行冷取。约160～180°，将模塑材料注入模具中，当模塑材料通过金钱时，方慢注入的速度；将模具温度控制在略高于模塑料温度，约160～180°，将模塑材料注入模具中，当模塑材料通过金钱时，方慢注入的速度，

作为一个优选方案，使用测量仪测量模具的温度，包括如下步骤：

步骤1、将模具合拢至上下模具的距离小于5mm；

步骤2、等待10分钟左右，观察测量仪界面中温度曲线是否温度；

步骤3、降下模具，打开模具，将温度探头在预热板上预热5秒左右，检测温度是否在 160℃+/-10℃；

步骤3、移动温度探头，将温度探头在上下模具的取至少四个测量点监测其表面温度，等待温度探头的温度不在上升后记录该数值；

步骤4、检测的模具温度如果在150℃～180℃内属于正常值；

步骤5、如超出测量温度的范围重复步骤1～步骤4。

具体的，所述焊接工具采用毛细血管劈刀。

具体的，所述芯片中的线弧采用高低交叉的方式进行焊接。

具体的，所述模塑材料选用封装一面向另一面流动。

具体的，第一焊点焊球直径要控制在更小的区域内所以要求劈刀内倾斜角度要比较小。但为了让更细的金线焊接力尽量大要使焊球要尽量的大。因而扩大倾斜部直径可以在保证一定球直径的情况下有效的提高球倾斜部分的厚度同时控制金球直径从而提高金球对抗金铝间化合物断裂的性能。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。