一种再布线FCQFN封装器件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种再布线FCQFN封装器件。该器件包括：芯片载体配置于封装器件的中央部位；多个引脚配置于芯片载体四周，围绕芯片载体呈多圈排列；绝缘填充材料配置于芯片载体与引脚之间，以及引脚与引脚之间；第一金属材料层通过再布线层实现与引脚的连接；IC芯片通过焊接材料倒装焊接于第一金属材料层；第二金属材料层配置于芯片载体和引脚的下表面；塑封材料包覆密封上述IC芯片、焊接材料、第一金属材料层、再布线层和芯片载体，仅仅暴露出配置于芯片载体和引脚下表面的第二金属材料层。该器件具有高的I/O密度、低的制造成本和良好的可靠性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及QFN元器件制造
，尤其涉及到具有高I/O密度的四边扁平无引脚倒装芯片封装器件。
技术介绍
随着电子产品如手机、笔记本电脑等朝着小型化，便携式，超薄化，多媒体化以及满足大众化所需要的低成本方向发展，高密度、高性能、高可靠性和低成本的封装形式及其组装技术得到了快速的发展。与价格昂贵的BGA等封装形式相比，近年来快速发展的新型封装技术，即四边扁平无引脚QFN (Quad Flat Non一lead Package)封装，由于具有良好的热性能和电性能、尺寸小、成本低以及高生产率等众多优点，引发了微电子封装
的一场新的革命。由于IC集成度的提高和功能的不断增强，IC的I/O数随之增加，相应的封装器件的I/o引脚数也相应增加，但是传统的QFN封装件器件的引脚围绕芯片载体周边呈单圈排列，限制了 I/O数量的提高，满足不了高密度、具有更多I/O数的IC的需要，因此出现了呈多圈引脚排列的QFN封装器件，其中引脚围绕芯片载体呈多圈排列，显著提高了封装器件的I/O引脚数。图1A和图1B分别为具有多圈引脚排列的QFN封装器件的背面示意图和沿Ι- 剖面的剖面示意图。该多圈引脚排列的QFN封装结构包括芯片载体11，围绕芯片载体11呈三圈排列的引脚12，塑封材料13，粘贴材料14，IC芯片15，金属导线16。IC芯片15通过粘贴材料14固定在芯片载体12上，IC芯片15与四周排列的引脚12通过金属导线16实现电气连接，塑封材料13对IC芯片15、金属导 线16、芯片载体11和引脚12进行包封以达到保护和支撑的作用，引脚12裸露在塑封 材料13的底面，通过焊料焊接在PCB等电路板上以实现与外界的电气连接。底面裸露的芯片载体11通过焊料焊接在PCB等电路板上，具有直接散热通道，可以有效释放IC芯片15产生的热量。与传统的单圈引脚排列的QFN封装器件相比，多圈引脚排列的QFN封装器件具有更高的引脚数量，满足了 IC集成度越来越高的要求。然而，为了提高QFN封装器件的I/O数量，需要更多的区域放置多个引脚，因此需要增大QFN封装器件的尺寸，这与封装器件小型化的要求是相悖的，而且随着封装尺寸增大，芯片与引脚之间的距离会增加，导致金属导线，如金(Au)线的使用量增加，增加了制造成本，过长的金属导线在注塑工艺过程中极易引起金属导线的塌陷、冲线以及交线等问题，影响了封装器件的良率和可靠性的提升。因此，为了突破现有的多圈引脚排列QFN封装器件的尺寸过大的瓶颈、解决上述良率和可靠性问题和降低制造成本，急需研发一种小尺寸、高可靠性、低成本、高I/O密度的QFN封装器件及其制造方法。
技术实现思路
本技术提供了一种再布线四边扁平无引脚倒装芯片封装(Flip Chip QuadFlat Non—lead Package，FCQFN)及其制造方法，以达到突破传统QFN封装的低I/O数量、高封装成本的瓶颈和提高封装体的可靠性的目的。为了实现上述目的，本技术采用下述技术方案:本技术提出一种再布线FCQFN封装器件，包括芯片载体、围绕芯片载体呈多圈排列的引脚、绝缘填充材料、再布线层、第一金属材料层、第二金属材料层、焊接材料、IC芯片和塑封材料。芯片载体配置于封装器件的中央部位，其横截面形状呈矩形状。多个引脚配置于芯片载体四周，围绕芯片载体呈多圈排列，可为两圈、三圈以及三圈以上排列，各圈之间的排列方式可为平行排列，也可以交错排列，引脚的横截面形状呈圆形或者矩形。绝缘填充材料配置于芯片载体与引脚之间，以及引脚与引脚之间，支撑、保护芯片载体与引脚。再布线层配置于绝缘填充材料和引脚的表面。第一金属材料层配置于再布线层表面，第二金属材料层配置于芯片载体和引脚的下表面。IC芯片通过焊接材料倒装焊接在再布线层配置的第一金属材料层，实现电气互联。塑封材料包覆密封上述IC芯片、焊接材料、第一金属材料层、再布线层和芯片载体，仅仅暴露出配置于芯片载体和引脚下表面的第二金属材料层。根据本技术的实施例，具有两圈引脚围绕芯片载体呈平行排列。根据本技术的实施例，引脚的横截面形状呈矩形形状。根据本技术的实施例，制造形成的多个引脚通过再布线层延伸至封装器件内部，实现与IC芯片的垂直互连。根据本技术的实施例，第一、二金属材料层包括镍(Ni)、钯(Pd)、金(Au)、银(Ag)金属材料。根据本技术的实施例，采用绝缘填充材料和塑封材料进行二次包覆密封形成封装器件。根据本技术的实施例，绝缘填充材料配置于芯片载体与引脚之间，以及引脚与引脚之间。根据本技术的实施例，焊接材料为无铅焊料、金属凸点。根据本技术的实施例，绝缘填充材料种类是热固性塑封材料，或者塞孔树脂、油墨以及阻焊绿油等材料。根据本技术的实施例，在对金属基材进行减薄前，形成的芯片载体和引脚与金属基材相连。根据本技术的实施例，采用机械磨削方法或者蚀刻方法对金属基材进行减薄，实现独立的芯片载体和引脚。根据本技术的实施例，采用绝缘填充材料和塑封材料进行二次包覆密封形成封装器件。根据本技术的实施例，IC芯片倒装焊接在再布线层配置的第一金属材料层。基于上述，根据本技术，制造形成的再布线FCQFN封装器件的芯片载荷和引脚无需基于事先制作成型的引线框架结构，即无需依靠传统的引线框架提供机械支撑和连接，而是在封装工艺过程，首先采用具有制作精度高、控制性强等特点的蚀刻方法制作引脚和芯片载体，然后在芯片载体与引脚之间，以及引脚与引脚之间的凹槽中配置绝缘填充材料，接着依次采用具有制作精度高、平整度好、控制性强等特点的化学镀和电镀方法制作再布线层，在IC芯片倒装焊接后进行塑封工艺，最后采用具有成本低、平整度好等特点的机械磨削方法、或者采用具有制作精度高、控制性强等特点的蚀刻方法整体减薄金属基材的厚度，形成独立的芯片载体和引脚。本技术采用的再布线层可使封装器件的尺寸大幅减小，采用倒装焊接技术取代金属导线键合技术，减少了封装的工艺步骤，降低了制造成本，避免了注塑工艺过程中金属导线的塌陷、冲线以及交线等问题，提升了封装器件的良率和可靠性。本技术采用二次包封方法，即采用绝缘填充材料和塑封材料进行二次包覆密封，其中绝缘填充材料配置于再布线层下方，再布线层以上的区域采用塑封材料进行包覆密封，该填充、包覆结构特征可实现封装的无空洞包封，消除因包封不完全产生的气泡、空洞等缺陷。本技术制造形成的小面积尺寸的引脚能够有效防止表面贴装时桥连现象的发生，芯片载体、引脚的下表面和再布线层上配置的金属材料层分别能够有效提高倒装焊接质量和表面贴装质量，而且引脚的排列方式不限，可以为平行排列，也可以为交错排列，所有引脚无需延伸至封装体一侧。下文特举实施例，并配合附图对本技术的上述特征和优点做详细说明。附图说明图1A为多圈引脚排列的QFN封装器件的背面示意图；图1B为沿图1A中的Ι- 剖面的剖面示意图；图2Α为根据本技术的实施例绘制的再布线FCQFN封装器件的背面示意图；图2Β为根据本技术的实施例绘制的再布线FCQFN封装器件的正面示意图；图2C为沿图2Β中的1-1剖面的剖面示意图；图3Α至图3L为根据本技术的实施例绘制的再布线FCQFN封装器件的制造流程剖面示意图，所有 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种再布线FCQFN封装器件，其特征在于，包括：芯片载体配置于封装器件的中央部位；多个引脚配置于芯片载体四周，围绕芯片载体呈多圈排列；绝缘填充材料配置于芯片载体与引脚之间，以及引脚与引脚之间；第一金属材料层通过再布线层实现与引脚的连接；IC芯片通过焊接材料倒装焊接于第一金属材料层；第二金属材料层配置于芯片载体和引脚的下表面；塑封材料包覆密封上述IC芯片、焊接材料、第一金属材料层、再布线层和芯片载体，仅仅暴露出配置于芯片载体和引脚下表面的第二金属材料层。

【技术特征摘要】
1.一种再布线FCQFN封装器件，其特征在于，包括: 芯片载体配置于封装器件的中央部位； 多个引脚配置于芯片载体四周，围绕芯片载体呈多圈排列； 绝缘填充材料配置于芯片载体与引脚之间，以及引脚与引脚之间； 第一金属材料层通过再布线层实现与...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦飞，夏国峰，安彤，刘程艳，武伟，朱文辉，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：实用新型
国别省市：