阅读说明：本技术 一种半导体芯片的封装方法 (Packaging method of semiconductor chip ) 是由 顾俊晔 付贵平 胡健 于 2020-07-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种芯片的封装方法,包括：采用一种基材,在基材上电铸金属管脚及线路；芯片背面通过高分子粘接材料与基板表面预设位置粘接；芯片正面的感应区外露；在芯片封装前,芯片表面预先覆盖了光刻胶或其他高分子材料；通过注塑模具注塑树脂将芯片、金属管脚、线路包封在树脂包封层内；将基材移除,使管脚外露在包封层的下表面；打磨包封层上表面,直至所需要的厚度；去除芯片表面外露的光刻胶或其他高分子材料；通过引线键合工艺连接芯片表面焊盘与金属管脚实现电气连接。芯片正面高度低于包封层表面。此方法降低了半导体芯片的封装体厚度。(The invention discloses a chip packaging method, which comprises the following steps: adopting a base material, and electroforming metal pins and circuits on the base material; the back surface of the chip is bonded with a preset position on the surface of the substrate through a high polymer bonding material; the induction area on the front surface of the chip is exposed; before packaging the chip, the surface of the chip is covered with photoresist or other high molecular materials in advance; encapsulating the chip, the metal pin and the circuit in a resin encapsulating layer by injecting resin through an injection mold; removing the substrate to expose the pins on the lower surface of the encapsulating layer; polishing the upper surface of the encapsulating layer until the upper surface has the required thickness; removing the exposed photoresist or other high polymer materials on the surface of the chip; and connecting the bonding pad on the surface of the chip and the metal pin by a lead bonding process to realize electrical connection. The height of the front surface of the chip is lower than that of the surface of the packaging layer. The method reduces the package thickness of the semiconductor chip.)

一种半导体芯片的封装方法

技术领域

本发明涉及一种芯片的封装方式，属于半导体技术领域。

背景技术

随着消费类电子产品的发展，终端的需求对产品的空间尺寸要求越来越小、越来越薄，集成度越来越高。例如：扁平无引脚封装(Qual Flat Non Lead Package,QFN)，QFN结构通常包含芯片焊盘与引线管脚行程的导线框架、塑封树脂包封层、金属引线及芯片。由于引线框架的结构及封装工艺的限制，其封装包封层厚度最小为450微米左右。

在传统指纹芯片封装工艺中，为了使芯片表面感应区域外露，在注塑封装工序中需要异形注塑模具，其缺陷在于模具成本高昂，不同的芯片设计需要不同的异形注塑模具，带来了极大的封装成本和极低的操作灵活性。

现有的封装工艺将芯片贴合在基板上，直接通过引线键合将芯片焊盘与基板关键连接实现电气连接。现有的封装工艺虽然可以实现封装厚度在250微米左右，但是芯片裸露于环境中，可靠性不能满足要求，同时封装过程中可操作性极低。采用现有铜框架封装芯片，能够满足军标标准第三等级，但是其封装厚度在450微米左右，实现不了超薄封装。同时在封装时，为了使芯片正面裸露于包封层，需采用异形塑封模具封装，异形模具成本高昂、灵活度极低。

发明内容

本发明的目的是：在增加芯片可靠性的同时，降低半导体封装结构的厚度。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种半导体芯片的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、在基板表面电铸高管脚的金属管脚模块；

步骤S2、芯片正面设置高分子材料；

步骤S3、芯片的背面通过可固化、高可靠性粘接材料或高分子材料粘贴到基板的预定位置上；

步骤S4、将树脂材料包封住金属管脚模块、芯片及芯片正面的高分子材料和背面的可固化、高可靠性粘接材料或高分子材料，形成包封层；

步骤S5、通过人工或者设备物理地将基板与包封层分离，并使金属管脚模块、芯片、可固化、高可靠性粘接材料或高分子材料及芯片正面的高分子材料留在包封层内；

步骤S6、打磨包封层上表面至所要求的厚度，使得芯片正面的高分子材料外露，金属管脚模块外露；

步骤S7、去除芯片正面感应区上的高分子材料，使得芯片正面感应区外露；

步骤S8、采用半导体封装工艺引线键合的方式利用引线连接芯片正面的焊盘与金属管脚模块上表面，实现电气连接；

步骤S9、用点胶或者涂胶的方式对引线进行保护固定。

优选地，步骤S2中，所述芯片正面涂布湿式高分子材料，或者芯片正面贴干式高分子材料。

优选地，步骤S4中，通过注塑模具，采用半导体封装中注塑成型的工艺形成所述包封层。

优选地，步骤S7中，采用化学药水或者物理外力去除芯片正面感应区上的高分子材料。

优选地，步骤S7中，芯片正面感应区上的高分子材料被去除后，芯片正面的高度低于包封层表面，包封层包裹芯片周围部分区域，形成凹槽结构。

优选地，所述基板的厚度为150微米。

优选地，所述金属管脚模块的厚度为80微米到130微米。

优选地，所述金属管脚模块由金、镍、银、铜、钯或锡中的任意一种制作而成，或者由金、镍、银、铜、钯或锡中的一种以上金属叠层组成。

优选地，所述金属管脚模块边缘具有蘑菇头结构，横向尺寸大于或等于5微米。

本发明可使封装体厚度小于或等于200微米，同时满足高可靠性要求。

附图说明

图1a和图1b为本发明提供的一种基板的结构示意图；

图2为本发明提供的芯片表面预置光刻胶或其他高分子材料，芯片背面通过高分子材料粘接材料与基板预设位置粘接的示意图；

图3为本发明提供的通过注塑工艺注塑树脂将芯片、芯片正面预置的光刻胶或其他高分子材料、芯片与基板之间的高分子粘接材料及金属管脚包封形成包封层的结构示意图；

图4为本发明提供的通过人工或者设备物理地将基板与包封层、包封层中的金属管脚、芯片背面的高分子粘接材料分离后的结构示意图；

图5为本发明提供的通过机械研磨的方式打磨包封层上表面至所要求的的厚度，同时芯片表面的光刻胶或其他高分子材料外露，基板表面电铸的金属管脚外露的结构示意图；

图6为本发明提供的采用化学药水或者物理外力去除芯片正面感应区上的光刻胶或其他高分子材料后，芯片正面的高度低于包封层表面，形成凹槽结构的结构示意图；

图7为本发明提供的通过引线键合工艺将芯片焊盘与金属管脚连接实现电气连接的结构示意图；

图8a与图8b为本发明提供的用点胶或者涂胶的方式对引线进行保护固定的结构示意图；

图9为本发明的一种封装结构的实施方式的工序流程注释。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图9所示，本发明提供的一种半导体芯片的封装方法，包括以下步骤：

步骤S1：如图1a和图1b为本发明中所使用的两种结构形式的框架，其具有基板2和高管脚的金属管脚模块1。其中，金属管脚模块1预先电铸在基板2上表面。金属管脚模块1的最佳厚度为80微米到130微米。但是发明不限制其尺寸。

在金属管脚模块1上表面四周具有蘑菇头结构9(直角凸台结构)。蘑菇头结构9的横向最佳尺寸大于或等于5微米。但是发明专利不限制其尺寸。

基板2厚度为150微米为最佳，但是发明专利不限制其厚度。

步骤S2：如图2所示，在芯片3正面的感应区旋转涂布湿式光刻胶或粘贴干式光刻胶或其他高分子材料5。或通过丝网印刷工艺印刷液体光刻胶或其他湿式高分子材料5至芯片3正面。

步骤S3：在芯片3背面贴上可固化、高可靠性粘接材料或高分子材料4，将把芯片3背面通过可固化、高可靠性粘接材料或高分子材料4贴到基板2的预定位置上。

可将可固化、高可靠性粘接材料或高分子材料4先切割分离成形，再预先贴在基板2的预定位置上，最后将芯片3背面贴在可固化、高可靠性粘接材料或高分子材料4上。

步骤S4：如图3所示，通过注塑模具，采用半导体封装中注塑成型的工艺将树脂材料包封住金属管脚模块1、芯片3及芯片3正面的高分子材料5和背面的可固化、高可靠性粘接材料或高分子材料4，形成包封层6。

步骤S5：如图4所示，通过人工或者设备物理地将基板2与包封层6分离，并使金属管脚模块1、芯片3、可固化、高可靠性粘接材料或高分子材料4及芯片3正面的光刻胶或其他高分子材料5留在包封层6内。

步骤S6：如图5所示，通过机械研磨的方式研磨包封层6的上表面，直至达到要求的厚度为止。同时使光刻胶或其他高分子材料5外露，金属管脚外露1。

步骤S7：如图6所示，采用化学药水将留在芯片3正面的光刻胶或其他高分子材料5去除。化学药水不能对芯片表面造成损伤，不限于化学药水的酸碱度。

步骤S8：如图7所示，采用半导体封装工艺引线键合的方式利用引线7连接芯片3正面的焊盘与金属管脚模块1上表面，实现电气连接。引线7可以为金、银、铝，铜、钯或其他合金线材。

步骤S9：如图8a及图8b所示，点胶将引线7覆盖住，形成保护层8。