使用引线框架的晶圆级封装方法技术

一种使用引线框架的晶圆级封装方法。当用于封装两个或多个芯片时，最终产品具有类似于方形扁平无引脚封装（QFN）的处理后表面。最终产品也将具有匹敌或超过相应的单片芯片的性能，因为两个或多个芯片能够紧密连接并且能够将每个芯片的制造处理过程定制为仅适应所述芯片上的器件的要求。晶圆级封装还可以用于封装单片芯片，也可以用于封装在一个芯片具有源器件且在第二芯片上具有无源器件的多个芯片。公开了多种示例性实施例。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路封装领域。
技术介绍
在某些应用中，期望将多个电路或多个电路功能封装在单个集成电路封装件中。功率调节中就进行了这种应用，其中开关式调节器的控制元件被期望与由所述控制元件所控制的功率晶体管封装在一起。在现有技术中已经可以使用多种技术方法来完成这种封装。特别地，两个单独的集成电路可以一起并排地封装在衬底上以作为多芯片模块，但是这种方法昂贵、性能不高且浪费印刷电路板面积。第二种方法是将两个集成电路进行简单地叠放，但是这种方法也十分昂贵，因为来自上部芯片的电气连接件必须耦接到底部芯片，以连接到底部芯片的电路上和印刷电路板上。最后，功率晶体管和控制元件可制造成单个的单片式电路。当然，这样做的优势是提供了ー种真正的单片 器件，但是这样做的某些劣势导致成本明显偏高，并且还降低了尤其是功率晶体管的性能。特别地，控制元件的芯片面积通常比金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的芯片面积小得多，同时当然所述控制元件的芯片面积上有更加复杂的电路，因此需要更多的处理步骤来在进行制造。另ー方面，功率晶体管结构简单，从而与控制元件相比较需要远少的处理步骤。因此，当制造这种单片电路吋，需要进行完整的控制元件处理过程，但是由每个晶圆所制造出的实际控制元件的数量远低于由同样的方法来単独地制造控制元件所将获得的控制元件的数量。此外，虽然不需要，但功率晶体管将受到所有附加步骤的影响，所述附加步骤会降低功率晶体管性能。因此，用这种单片电路作为解决方案特另1J昂贵。
技术实现思路
本专利技术公开了ー种进行晶圆级封装的方法，包括a)制造第一晶圆，其上具有第一电路的重复阵列、且其第一表面上具有相应图案的电路触头山)制造引线框架阵列，所述引线框架阵列具有引线框架和引线框架触头的重复图案，所述引线框架触头用于电气连接到第一晶圆上的电路触头；c)将引线框架阵列上的引线框架触头电气连接到第一晶圆上的电路触头上；d)切割第一晶圆。根据本专利技术的另ー实施例，本专利技术请求保护ー种进行晶圆级封装的方法，包括制造第一晶圆，其上具有第一电路的重复阵列、且其第一表面上具有相应图案的电路触头；制造第二晶圆，其上具有第二电路的阵列；制薄第二晶圆；切割第二晶圆以形成各个的第ニ电路，每个第二电路的面积小于每个第一电路的面积；将第二电路布置到每个第一电路上，并且将第一和第二电路电气连接；制造引线框架阵列，所述引线框架阵列包括引线框架和引线框架触头的重复图案，所述引线框架触头用于在没有被第二电路占据的面积中电气连接到第一晶圆上的电路触头上；将引线框架阵列上的引线框架触头电气连接到第一晶圆上的电路触头上；用聚合物涂覆第一和第二电路，所述聚合物不覆盖位于引线框架触头相反侧的、在引线框架阵列上的封装件触头；以及切割第一晶圆和引线框架阵列。附图说明图1、2和3分别示出了根据本专利技术的普通封装件的仰视图、俯视图和侧视图。图4示出了本专利技术的引线框架阵列的示例。图5是沿图1虚线5-5取出的剖视图。图6是ー种夹具的示意性正视图，所述夹具可以与本专利技术的某些实施例一起使用。图7是图6的示意性剖视图。图8是与图6和7的夹具一起使用的示例性的完整的引线框架阵列的示意图。图9示出了引线框架阵列的另ー种可选的形式，其允许使用完整的引线框架阵列而无需在切割之前移除互连件，还允许使用标准厚度的切割锯以传统的切割方式来既切割晶圆、又分离出单独的引线框架(以切割掉在成品封装件中的所有潜在短路的方式)。图10示出了引线框架阵列的另ー种可选的形式，其允许使用完整的引线框架阵列而无需在切割之前移除互连件，还允许使用标准厚度的切割锯以传统的切割方式来既切割晶圆、又分离出单独的引线框架(以切割掉在成品封装件中的所有潜在短路的方式)。图11和12示出了ー实施例，其是图1至3的实施例的另ー种可选的形式。具体实施例方式本专利技术原则上适用于开关式调节器集成电路的制造，从而为以紧凑和相对低成本的方式进行封装提供出了解决方案。因此，开关式调节器集成电路的制造将作为本专利技术的示例在本文中描述。但是，应该理解的是，本专利技术并非受限于所述应用且可被应用到许多其它的应用中。现在參考图1、2和3，可以分别看到根据本专利技术的普通封装件的仰视图、俯视图和侧视图。该封装件本身是塑料包封体(encapsulation),其中在封装件(图1)底部的周边内示出为实线的多个元件至少平齐干、且优选稍高于所述塑料包封体，而示出为虚线的区域处于所述塑料包封体之下或其内。特别地，在图1所见的开关式调节器的实施例中，在封装件底部的中心的是控制元件晶片20，所述控制元件晶片20通过焊料球安装在位于其下的更大的功率晶体管晶片22上。在图1中还可以看见细长的电气触头24和多个触头26。虚线所示的部分(例如控制元件晶片20和电气触头24的区域28)在所述塑料包封体的表面之下。图2所示的封装件顶部是平坦的，而图3所示封装件的侧部示出有焊料球凸点，如上所述，所述焊料球凸点应该至少平齐于封装件底部表面、或优选向成型件底部之下略微延伸(图2和3没有示出图1中虚线所示的内部部件)。可如下述进行图1至3所示封装件的制造。在具有成对功率晶体管阵列的晶圆上制造适当的搁置图案以接收更小的控制元件晶片20，这样晶圆上将具有控制元件阵列。然后，使用化学机械抛光(CMP)将所述控制元件晶圆制薄到大约200微米(um)。然后，切割所述控制元件晶圆，并且通过贴片机将单独的控制元件晶片20放置到功率晶体管晶圆上，以及通过回流焊接、或通过简单地施加热量和压力、或通过任何其它合适的方法将所述単独的控制元件晶片20附连到晶圆上更大的功率晶体管晶片22上。在这方面，图1仅示出了不例性的控制兀件晶片20和功率晶体管晶圆34的焊料球触头，由于电路本身可以是现有技术中公知的传统设计，所以所使用的特定电路不属于本专利技术。至少有功率晶体管晶片22大小的引线框架阵列优选通过化学蚀刻来由引线框架板材制造。这将多个引线框架限定为重复的水平和垂直图案，如图4所示。该图示出了示例性的、由水平互连件30和垂直互连件32界定的引线框架，其中相邻引线框架的部分如所示的形成为一体。引线框架被这样制造首先从ー侧在图1中示出为虚线的区域28中蚀刻掉通过引线框架板材的一部分通道，而后从另ー侧蚀刻掉通过引线框架板材的其余部分以留下图4所示的整体图案。因此，电气触头24是完整厚度区域，而区域28是制薄区域(诸如作为示例，制薄为初始引线框架板材厚度的二分之一)。水平互连件30和垂直互连件32优选制薄、但也可以根据需要保留为初始厚度。现在，功率晶体管晶圆准备就绪可进行成批量处理。该处理可以或可以不使用被称为RDL的再分布层。所述RDL具有两个优势，一个是在将其置干与薄铝层平行时将減少金属电阻，另ー个是所述RDL允许接触垫移动至适宜的位置。如果没有使用RDL，将对晶圆进行凸点制作处理，所述凸点制作处理可以通过以下方法完成将焊料球布置在晶圆上、或将小凸点镀覆到接触垫上、或使用将焊膏布置到凸点接触垫上的漏印板。一旦凸点被布置到晶圆上，就可通过回流焊处理、或通过施加热量和压力、或通过ー些其它合适的方法将与接触垫位置相匹配的引线框架阵列布置和附连到晶圆上。由于具有晶圆和引线框架被附连，可通过对引线框架进行半蚀刻来继续移除位于不需要存在有金属或不能存在有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种进行晶圆级封装的方法，包括:a)制造第一晶圆，其上具有第一电路的重复阵列、且其第一表面上具有相应图案的电路触头；b)制造引线框架阵列，所述引线框架阵列具有引线框架和引线框架触头的重复图案，所述引线框架触头用于电气连接到第一晶圆上的电路触头；c)将引线框架阵列上的引线框架触头电气连接到第一晶圆上的电路触头上；d)切割第一晶圆。

【技术特征摘要】
2011.10.10 US 61/545,491;2012.01.09 US 13/346,4431.一种进行晶圆级封装的方法，包括a)制造第一晶圆，其上具有第一电路的重复阵列、且其第一表面上具有相应图案的电路触头；b)制造引线框架阵列，所述引线框架阵列具有引线框架和引线框架触头的重复图案， 所述弓I线框架触头用于电气连接到第一晶圆上的电路触头；c)将引线框架阵列上的引线框架触头电气连接到第一晶圆上的电路触头上；d)切割第一晶圆。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括在步骤c)之后蚀刻引线框架阵列， 以使引线框架触头分离。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括将引线框架阵列附连到临时衬底上， 蚀刻引线框架阵列以使引线框架触头分离，然后将引线框架触头电气连接到第一晶圆上的电路触头上，并且移除临时衬底。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括在步骤c)之后用聚合物涂覆引线框架阵列。5.如权利要求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线框架触头相反侧上的封装件触头。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于还包括在步骤d)之前用焊料合金镀覆封装件触头。7.如权利要求5所述的方法，其特征在于在步骤b)之后蚀刻通过一部分的引线框架阵列，其中至少部分没有被蚀刻通过的引线框架阵列的那一部分形成了其中的至少一个封装件触头。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于将引线框架阵列制造成具有弹性，以适应引线框架阵列和第一晶圆之间的差异膨胀。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于将引线框架阵列上的引线框架触头电气连接到第一晶圆上的电路触头上的步骤包括，将引线框架阵列上的引线框架触头焊接到第一晶圆上的电路触头上，且当引线框架阵列为了焊接而被加热时其被限制膨胀。10.如权利要求8所述的方法，其特征在于将引线框架制造成使得引线框架触头能通过切割而被电气分隔。11.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括，制造第二晶圆，其上具有第二电路的阵列；制薄第二晶圆；切割第二晶圆以形成各个的第二电路，每个第二电路的面积小于每个第一电路的面积；将第二电路布置到每个第一电路上，并且将第一和第二电路电气连接。12.如权利要求11所述的方法，其特征在于在步骤c)之前将第二电路布置到第一电路上且电气连接到第一电路上。13.如权利要求11所述的方法，其特征在于制造引线框架阵列的步骤包括，制造引线框架和引线框架触头的重复图案，所述引线框架触头用于在没有被第二电路占据的面积中电气连接到第一晶圆上的电路触头上。14.如权利要求13所述的方法，其特征在于第一和第二电路通过回流焊接、或施加热量和压力而被电气连接。15.如权利要求13所述的方法，其特征在于还包括在步骤c)之后蚀刻引线框架阵列， 以使引线框架触头分离。16.如权利要求13所述的方法，其特征在于在步骤b)之后蚀刻通过一部分的引线框架阵列，至少部分没有被蚀刻通过的引线框架阵列的那一部分形成了其中的至少一个封装件触头。17.如权利要求16所述的方法，其特征在于还包括在步骤c)之后用聚合物涂覆引线框架阵列，聚合物覆盖着被蚀刻通过的引线框架阵列的那一部分、并且不覆盖封装件触头。18.如权利要求17所述的方法，其特征在于还包括用焊料合金镀覆封装件触头。19.如权利要求16所述的方法，其特征在于还包括在步骤c)之后用聚合物涂覆引线框架阵列，并且研磨所述聚合物以在切割之前暴露出位于引线框架触头相反侧上的封装件触头。20.如权利要求19所述的方法，其特征在于还包括在步骤d)之前用焊料合金镀覆封装件触头。21.如权利要求13所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·R·阿什拉夫扎德，
申请(专利权)人：马克西姆综合产品公司，
类型：发明
国别省市：