使用引線框架的晶圓級封裝方法技術

一種使用引線框架的晶圓級封裝方法。當用于封裝兩個或多個芯片時，最終產品具有類似于方形扁平無引腳封裝（QFN）的處理后表面。最終產品也將具有匹敵或超過相應的單片芯片的性能，因為兩個或多個芯片能夠緊密連接并且能夠將每個芯片的制造處理過程定制為僅適應所述芯片上的器件的要求。晶圓級封裝還可以用于封裝單片芯片，也可以用于封裝在一個芯片具有源器件且在第二芯片上具有無源器件的多個芯片。公開了多種示例性實施例。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及集成電路封裝領域。
技術介紹
在某些應用中，期望將多個電路或多個電路功能封裝在單個集成電路封裝件中。功率調節中就進行了這種應用，其中開關式調節器的控制元件被期望與由所述控制元件所控制的功率晶體管封裝在一起。在現有技術中已經可以使用多種技術方法來完成這種封裝。特別地，兩個單獨的集成電路可以一起并排地封裝在襯底上以作為多芯片模塊，但是這種方法昂貴、性能不高且浪費印刷電路板面積。第二種方法是將兩個集成電路進行簡單地疊放，但是這種方法也十分昂貴，因為來自上部芯片的電氣連接件必須耦接到底部芯片，以連接到底部芯片的電路上和印刷電路板上。最后，功率晶體管和控制元件可制造成單個的單片式電路。當然，這樣做的優勢是提供了ー種真正的單片 器件，但是這樣做的某些劣勢導致成本明顯偏高，并且還降低了尤其是功率晶體管的性能。特別地，控制元件的芯片面積通常比金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的芯片面積小得多，同時當然所述控制元件的芯片面積上有更加復雜的電路，因此需要更多的處理步驟來在進行制造。另ー方面，功率晶體管結構簡單，從而與控制元件相比較需要遠少的處理步驟。因此，當制造這種單片電路吋，需要進行完整的控制元件處理過程，但是由每個晶圓所制造出的實際控制元件的數量遠低于由同樣的方法來単獨地制造控制元件所將獲得的控制元件的數量。此外，雖然不需要，但功率晶體管將受到所有附加步驟的影響，所述附加步驟會降低功率晶體管性能。因此，用這種單片電路作為解決方案特另1J昂貴。
技術實現思路
本專利技術公開了ー種進行晶圓級封裝的方法，包括a)制造第一晶圓，其上具有第一電路的重復陣列、且其第一表面上具有相應圖案的電路觸頭山)制造引線框架陣列，所述引線框架陣列具有引線框架和引線框架觸頭的重復圖案，所述引線框架觸頭用于電氣連接到第一晶圓上的電路觸頭；c)將引線框架陣列上的引線框架觸頭電氣連接到第一晶圓上的電路觸頭上；d)切割第一晶圓。根據本專利技術的另ー實施例，本專利技術請求保護ー種進行晶圓級封裝的方法，包括制造第一晶圓，其上具有第一電路的重復陣列、且其第一表面上具有相應圖案的電路觸頭；制造第二晶圓，其上具有第二電路的陣列；制薄第二晶圓；切割第二晶圓以形成各個的第ニ電路，每個第二電路的面積小于每個第一電路的面積；將第二電路布置到每個第一電路上，并且將第一和第二電路電氣連接；制造引線框架陣列，所述引線框架陣列包括引線框架和引線框架觸頭的重復圖案，所述引線框架觸頭用于在沒有被第二電路占據的面積中電氣連接到第一晶圓上的電路觸頭上；將引線框架陣列上的引線框架觸頭電氣連接到第一晶圓上的電路觸頭上；用聚合物涂覆第一和第二電路，所述聚合物不覆蓋位于引線框架觸頭相反側的、在引線框架陣列上的封裝件觸頭；以及切割第一晶圓和引線框架陣列。附圖說明圖1、2和3分別示出了根據本專利技術的普通封裝件的仰視圖、俯視圖和側視圖。圖4示出了本專利技術的引線框架陣列的示例。圖5是沿圖1虛線5-5取出的剖視圖。圖6是ー種夾具的示意性正視圖，所述夾具可以與本專利技術的某些實施例一起使用。圖7是圖6的示意性剖視圖。圖8是與圖6和7的夾具一起使用的示例性的完整的引線框架陣列的示意圖。圖9示出了引線框架陣列的另ー種可選的形式，其允許使用完整的引線框架陣列而無需在切割之前移除互連件，還允許使用標準厚度的切割鋸以傳統的切割方式來既切割晶圓、又分離出單獨的引線框架(以切割掉在成品封裝件中的所有潛在短路的方式)。圖10示出了引線框架陣列的另ー種可選的形式，其允許使用完整的引線框架陣列而無需在切割之前移除互連件，還允許使用標準厚度的切割鋸以傳統的切割方式來既切割晶圓、又分離出單獨的引線框架(以切割掉在成品封裝件中的所有潛在短路的方式)。圖11和12示出了ー實施例，其是圖1至3的實施例的另ー種可選的形式。具體實施例方式本專利技術原則上適用于開關式調節器集成電路的制造，從而為以緊湊和相對低成本的方式進行封裝提供出了解決方案。因此，開關式調節器集成電路的制造將作為本專利技術的示例在本文中描述。但是，應該理解的是，本專利技術并非受限于所述應用且可被應用到許多其它的應用中。現在參考圖1、2和3，可以分別看到根據本專利技術的普通封裝件的仰視圖、俯視圖和側視圖。該封裝件本身是塑料包封體(encapsulation),其中在封裝件(圖1)底部的周邊內示出為實線的多個元件至少平齊干、且優選稍高于所述塑料包封體，而示出為虛線的區域處于所述塑料包封體之下或其內。特別地，在圖1所見的開關式調節器的實施例中，在封裝件底部的中心的是控制元件晶片20，所述控制元件晶片20通過焊料球安裝在位于其下的更大的功率晶體管晶片22上。在圖1中還可以看見細長的電氣觸頭24和多個觸頭26。虛線所示的部分(例如控制元件晶片20和電氣觸頭24的區域28)在所述塑料包封體的表面之下。圖2所示的封裝件頂部是平坦的，而圖3所示封裝件的側部示出有焊料球凸點，如上所述，所述焊料球凸點應該至少平齊于封裝件底部表面、或優選向成型件底部之下略微延伸(圖2和3沒有示出圖1中虛線所示的內部部件)。可如下述進行圖1至3所示封裝件的制造。在具有成對功率晶體管陣列的晶圓上制造適當的擱置圖案以接收更小的控制元件晶片20，這樣晶圓上將具有控制元件陣列。然后，使用化學機械拋光(CMP)將所述控制元件晶圓制薄到大約200微米(um)。然后，切割所述控制元件晶圓，并且通過貼片機將單獨的控制元件晶片20放置到功率晶體管晶圓上，以及通過回流焊接、或通過簡單地施加熱量和壓力、或通過任何其它合適的方法將所述単獨的控制元件晶片20附連到晶圓上更大的功率晶體管晶片22上。在這方面，圖1僅示出了不例性的控制兀件晶片20和功率晶體管晶圓34的焊料球觸頭，由于電路本身可以是現有技術中公知的傳統設計，所以所使用的特定電路不屬于本專利技術。至少有功率晶體管晶片22大小的引線框架陣列優選通過化學蝕刻來由引線框架板材制造。這將多個引線框架限定為重復的水平和垂直圖案，如圖4所示。該圖示出了示例性的、由水平互連件30和垂直互連件32界定的引線框架，其中相鄰引線框架的部分如所示的形成為一體。引線框架被這樣制造首先從ー側在圖1中示出為虛線的區域28中蝕刻掉通過引線框架板材的一部分通道，而后從另ー側蝕刻掉通過引線框架板材的其余部分以留下圖4所示的整體圖案。因此，電氣觸頭24是完整厚度區域，而區域28是制薄區域(諸如作為示例，制薄為初始引線框架板材厚度的二分之一)。水平互連件30和垂直互連件32優選制薄、但也可以根據需要保留為初始厚度。現在，功率晶體管晶圓準備就緒可進行成批量處理。該處理可以或可以不使用被稱為RDL的再分布層。所述RDL具有兩個優勢，一個是在將其置干與薄鋁層平行時將減少金屬電阻，另ー個是所述RDL允許接觸墊移動至適宜的位置。如果沒有使用RDL，將對晶圓進行凸點制作處理，所述凸點制作處理可以通過以下方法完成將焊料球布置在晶圓上、或將小凸點鍍覆到接觸墊上、或使用將焊膏布置到凸點接觸墊上的漏印板。一旦凸點被布置到晶圓上，就可通過回流焊處理、或通過施加熱量和壓力、或通過ー些其它合適的方法將與接觸墊位置相匹配的引線框架陣列布置和附連到晶圓上。由于具有晶圓和引線框架被附連，可通過對引線框架進行半蝕刻來繼續移除位于不需要存在有金屬或不能存在有本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種進行晶圓級封裝的方法，包括:a)制造第一晶圓，其上具有第一電路的重復陣列、且其第一表面上具有相應圖案的電路觸頭；b)制造引線框架陣列，所述引線框架陣列具有引線框架和引線框架觸頭的重復圖案，所述引線框架觸頭用于電氣連接到第一晶圓上的電路觸頭；c)將引線框架陣列上的引線框架觸頭電氣連接到第一晶圓上的電路觸頭上；d)切割第一晶圓。

【技術特征摘要】
2011.10.10 US 61/545,491;2012.01.09 US 13/346,4431.一種進行晶圓級封裝的方法，包括a)制造第一晶圓，其上具有第一電路的重復陣列、且其第一表面上具有相應圖案的電路觸頭；b)制造引線框架陣列，所述引線框架陣列具有引線框架和引線框架觸頭的重復圖案， 所述弓I線框架觸頭用于電氣連接到第一晶圓上的電路觸頭；c)將引線框架陣列上的引線框架觸頭電氣連接到第一晶圓上的電路觸頭上；d)切割第一晶圓。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于還包括在步驟c)之后蝕刻引線框架陣列， 以使引線框架觸頭分離。3.如權利要求1所述的方法，其特征在于還包括將引線框架陣列附連到臨時襯底上， 蝕刻引線框架陣列以使引線框架觸頭分離，然后將引線框架觸頭電氣連接到第一晶圓上的電路觸頭上，并且移除臨時襯底。4.如權利要求1所述的方法，其特征在于還包括在步驟c)之后用聚合物涂覆引線框架陣列。5.如權利要求4所述的方法，其特征在于研磨聚合物的暴露表面，以在切割之前暴露出位于引線框架觸頭相反側上的封裝件觸頭。6.如權利要求5所述的方法，其特征在于還包括在步驟d)之前用焊料合金鍍覆封裝件觸頭。7.如權利要求5所述的方法，其特征在于在步驟b)之后蝕刻通過一部分的引線框架陣列，其中至少部分沒有被蝕刻通過的引線框架陣列的那一部分形成了其中的至少一個封裝件觸頭。8.如權利要求1所述的方法，其特征在于將引線框架陣列制造成具有彈性，以適應引線框架陣列和第一晶圓之間的差異膨脹。9.如權利要求8所述的方法，其特征在于將引線框架陣列上的引線框架觸頭電氣連接到第一晶圓上的電路觸頭上的步驟包括，將引線框架陣列上的引線框架觸頭焊接到第一晶圓上的電路觸頭上，且當引線框架陣列為了焊接而被加熱時其被限制膨脹。10.如權利要求8所述的方法，其特征在于將引線框架制造成使得引線框架觸頭能通過切割而被電氣分隔。11.如權利要求1所述的方法，其特征在于還包括，制造第二晶圓，其上具有第二電路的陣列；制薄第二晶圓；切割第二晶圓以形成各個的第二電路，每個第二電路的面積小于每個第一電路的面積；將第二電路布置到每個第一電路上，并且將第一和第二電路電氣連接。12.如權利要求11所述的方法，其特征在于在步驟c)之前將第二電路布置到第一電路上且電氣連接到第一電路上。13.如權利要求11所述的方法，其特征在于制造引線框架陣列的步驟包括，制造引線框架和引線框架觸頭的重復圖案，所述引線框架觸頭用于在沒有被第二電路占據的面積中電氣連接到第一晶圓上的電路觸頭上。14.如權利要求13所述的方法，其特征在于第一和第二電路通過回流焊接、或施加熱量和壓力而被電氣連接。15.如權利要求13所述的方法，其特征在于還包括在步驟c)之后蝕刻引線框架陣列， 以使引線框架觸頭分離。16.如權利要求13所述的方法，其特征在于在步驟b)之后蝕刻通過一部分的引線框架陣列，至少部分沒有被蝕刻通過的引線框架陣列的那一部分形成了其中的至少一個封裝件觸頭。17.如權利要求16所述的方法，其特征在于還包括在步驟c)之后用聚合物涂覆引線框架陣列，聚合物覆蓋著被蝕刻通過的引線框架陣列的那一部分、并且不覆蓋封裝件觸頭。18.如權利要求17所述的方法，其特征在于還包括用焊料合金鍍覆封裝件觸頭。19.如權利要求16所述的方法，其特征在于還包括在步驟c)之后用聚合物涂覆引線框架陣列，并且研磨所述聚合物以在切割之前暴露出位于引線框架觸頭相反側上的封裝件觸頭。20.如權利要求19所述的方法，其特征在于還包括在步驟d)之前用焊料合金鍍覆封裝件觸頭。21.如權利要求13所述的方法，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A·R·阿什拉夫扎德，
申請(專利權)人：馬克西姆綜合產品公司，
類型：發明
國別省市：