在裸片墊上具有印刷電介質(zhì)粘合劑的封裝ic的制作方法
【專利摘要】一種組裝封裝集成電路IC的方法(100)包含將粘性電介質(zhì)可聚合材料印刷(101)到引線框的裸片墊上，所述引線框具有定位在所述裸片墊外部的金屬端子。放置(102)頂側(cè)包含多個結(jié)合墊的IC裸片，使所述IC裸片的底側(cè)放置到所述粘性電介質(zhì)可聚合材料上。對所述多個結(jié)合墊與所述引線框的所述金屬端子之間的結(jié)合線進行線結(jié)合(104)。
【專利說明】在裸片墊上具有印刷電介質(zhì)粘合劑的封裝IC
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]所揭示的實施例涉及集成電路(IC)組合件，且更特定來說涉及將半導(dǎo)體IC裸片附接到引線框以及由此產(chǎn)生的封裝1C。
【背景技術(shù)】
[0002]在封裝半導(dǎo)體IC的組裝期間，半導(dǎo)體IC裸片的底側(cè)通常由固態(tài)形式的電介質(zhì)裸片附接膜(DAF)(例如，完全固化的環(huán)氧樹脂)附接到引線框的裸片槳(或裸片墊)。接著將IC裸片上的結(jié)合墊通過結(jié)合線附接到引線框的金屬端子。
[0003]一些IC經(jīng)設(shè)計以電接觸IC裸片的底側(cè)，而其它IC經(jīng)設(shè)計以使IC裸片的底側(cè)與裸片墊電隔離。對于其中IC裸片需要使其底側(cè)與裸片墊電隔離且在操作期間IC裸片的底側(cè)與裸片墊之間存在電位差的封裝IC，IC裸片的底側(cè)到裸片墊之間歸因于DAF隔離故障而發(fā)生的經(jīng)由電介質(zhì)DAF的電泄漏可導(dǎo)致電測試期間的良率損失，或?qū)е卢F(xiàn)場使用期間的電故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]所揭示的實施例認識到，其中IC裸片的底側(cè)經(jīng)設(shè)計以與裸片墊電隔離的封裝集成電路(IC)的電泄漏和良率損失的原因是歸因于電介質(zhì)裸片附接隔離故障。所了解到的故障機制包含歸因于裸片附接處理時裸片拾取期間的撕裂的DAF的邊緣上丟失的電介質(zhì)DAF,以及對于在晶片分離之前上面具有層壓DAF的常規(guī)IC裸片的DAF中的空隙(例如，針孔)。此類事件可使得在裸片放置于裸片墊上之后IC裸片的底側(cè)暴露于金屬裸片墊表面(例如，銅或銅合金)，這可導(dǎo)致電泄漏，例如歸因于可充當連接(導(dǎo)電)橋的硅碎片或濕氣的存在。
[0005]所揭示的實施例通過將粘性可聚合材料(例如，環(huán)氧樹脂)的形式的粘合劑印刷到裸片墊上來解決裸片附接隔離問題。由于在裸片附接處理時裸片拾取期間IC裸片的底側(cè)上無電介質(zhì)材料，所以排除裸片拾取引起的電介質(zhì)隔離問題。由于使用印刷粘性可聚合材料代替施配(例如，針施配或通過噴射)液態(tài)形式的裸片附接粘合劑，所以所揭示的方法避免在施配液態(tài)形式的聚合物粘合劑的情況下可發(fā)生的流出或溢出，尤其是對于具有大裸片尺寸與裸片墊比率(例如，0.8到1.0的范圍內(nèi))的封裝1C。
[0006]所揭示的封裝IC具有特性結(jié)構(gòu)，因為印刷電介質(zhì)聚合物裸片附接材料的區(qū)域大于IC裸片的區(qū)域。因此，將有一些電介質(zhì)聚合物裸片附接材料相對于IC裸片橫向延伸從而導(dǎo)致與模具化合物的界面。另外，電介質(zhì)聚合物裸片附接材料提供大體垂直外壁，本文界定為相對于裸片墊的頂部表面成80到100度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]現(xiàn)將參看附圖，附圖不一定按比例繪制，其中:
[0008]圖1是展示根據(jù)實例實施例包含將粘性可聚合材料印刷到裸片墊上的組裝封裝IC的實例方法中的步驟的流程圖。
[0009]圖2A是根據(jù)實例實施例的實例無引線封裝IC的橫截面圖，所述無引線封裝IC具有通過將粘性電介質(zhì)可聚合材料印刷到裸片墊上而獲得的裸片墊上的電介質(zhì)裸片附接材料。圖2B是圖2A所示的裸片墊上的電介質(zhì)聚合物裸片附接材料上的IC裸片的俯視圖描
O
[0010]圖3A是根據(jù)實例實施例的實例無引線封裝多芯片模塊(MCM)的橫截面圖，所述無引線封裝多芯片模塊(MCM)具有包含通過使用施配環(huán)氧樹脂裸片附接的工藝形成的電介質(zhì)裸片附接聚合物材料的第一 IC裸片以及包含通過使用印刷環(huán)氧樹脂裸片附接的工藝形成的電介質(zhì)裸片附接聚合物材料的第二 IC裸片，其附接在分離的裸片墊上。圖3B是圖3A所示的分離裸片墊上的其相應(yīng)電介質(zhì)聚合物裸片附接材料上的第一 IC裸片和第二 IC裸片的俯視圖描繪。
[0011]圖3C是根據(jù)實例實施例的實例無引線封裝MCM的橫截面圖，所述無引線封裝MCM具有包含通過使用施配環(huán)氧樹脂裸片附接的工藝形成的電介質(zhì)裸片附接聚合物材料的第一 IC裸片以及包含通過使用印刷環(huán)氧樹脂裸片附接的工藝形成的電介質(zhì)裸片附接聚合物材料的第二 IC裸片，其在單一裸片墊上。圖3D是圖3C所示的單一裸片墊上的其相應(yīng)電介質(zhì)聚合物裸片附接材料上的第一 IC裸片和第二 IC裸片的俯視圖描繪。
[0012]圖4A是根據(jù)實例實施例的實例無引線封裝MCM的橫截面圖，所述無引線封裝MCM具有均包含通過使用印刷環(huán)氧樹脂裸片附接的工藝形成的電介質(zhì)裸片附接聚合物材料的第一 IC裸片和第二 IC裸片，其中施配環(huán)氧樹脂裸片附接在單一裸片墊上。圖4B是圖4A所示的單一裸片墊上的電介質(zhì)裸片附接聚合物材料上的第一 IC裸片和第二 IC裸片的俯視圖描繪。
[0013]圖4C是根據(jù)實例實 施例的實例無引線封裝MCM，所述無引線封裝MCM具有均包含通過使用印刷環(huán)氧樹脂裸片附接的工藝形成的電介質(zhì)裸片附接聚合物材料的第一 IC裸片和第二 IC裸片，其在分離的裸片墊上。圖4D是圖4C所示的分離裸片墊上的電介質(zhì)聚合物裸片附接材料上的第一 IC裸片和第二 IC裸片的俯視圖描繪。
【具體實施方式】
[0014]參看圖式描述實例實施例，圖式中相同參考數(shù)字用于表示類似或等效元件。圖式不一定按比例繪制。動作或事件的所說明的次序不應(yīng)視為具有限制性，因為一些動作或事件可以不同次序發(fā)生和/或與其它動作或事件同時發(fā)生。此外，可能不需要一些所說明的動作或事件來實施根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0015]圖1是展示根據(jù)實例實施例包含將粘性電介質(zhì)可聚合材料印刷到裸片墊上的組裝封裝IC的實例方法100中的步驟的流程圖。在方法100之前，將完成包含多個IC裸片的晶片制造之后的襯底(例如，硅晶片)進行底側(cè)薄化(例如，本底)，且接著用切割帶層壓。在任選紫外(UV)輻射之后，接著分離IC裸片(即，通過切割分離)。
[0016]步驟101包括將粘性電介質(zhì)可聚合材料印刷到引線框的裸片墊(或裸片槳)上，所述引線框具有定位在裸片墊外部的金屬端子。如本文使用的“印刷”指代將粘性材料導(dǎo)引到定位在裸片墊上方的結(jié)構(gòu)，包含掩蔽結(jié)構(gòu)(例如，絲網(wǎng)或模版)，所述掩蔽結(jié)構(gòu)具有至少一個孔隙以裸片墊上在所述孔隙界定的區(qū)域中形成粘性材料的圖案。如本文使用的“粘性”指代材料可流動，以允許通過模版印刷或絲網(wǎng)印刷來施加。實例粘性電介質(zhì)可聚合材料(任何固化之前)可具有1，OOO到200，OOOmPa.S(CP)范圍內(nèi)的25°C布氏粘度，通常在20，000到80，OOOcP范圍內(nèi)。通常在印刷之前或之后以及在裸片結(jié)合(下文描述的步驟102)之前執(zhí)行部分固化。舉例來說，對于典型的環(huán)氧樹脂，可使用利用60°C到140°C的溫度范圍在印刷之后以及裸片結(jié)合之前在烤箱中部分固化持續(xù)20分鐘到3小時的持續(xù)時間。
[0017]如本文使用，“可聚合材料”指代作為溶劑載體中的固態(tài)樹脂的粘性混合物的材料。粘性電介質(zhì)可聚合材料可被視為是例如上文描述的部分固化處理之后的B階熱固樹月旨，所述部分固化處理可提供材料的部分固化(某一程度的聚合；通常小于10% )。當此系統(tǒng)接著在升高的溫度下被再加熱或適宜地輻射時，交聯(lián)可完整使得系統(tǒng)完全固化(交聯(lián))。
[0018]可針對引線框薄片(或引線框載體)的相應(yīng)引線框使用絲網(wǎng)印刷裝置將電介質(zhì)可聚合材料印刷到多個裸片墊上。絲網(wǎng)印刷在印刷和表面涂覆技術(shù)中已知為使用包括編織網(wǎng)的絲網(wǎng)印刷裝置的印刷技術(shù)，所述編織網(wǎng)支撐提供阻隔功能的模版。所附接的模版形成網(wǎng)的開放區(qū)域，其轉(zhuǎn)移可經(jīng)由網(wǎng)作為尖銳邊緣圖像擠壓到襯底表面上的可印刷材料。填充刀片(或刮板)在絲網(wǎng)模版上移動，從而迫使可印刷材料到達網(wǎng)開口上以供在刮板沖程期間通過毛細管作用轉(zhuǎn)移。模版印刷是使用金屬模版(具有開口的金屬薄片)的另一印刷方法。引線框可為有引線引線框或無引線引線框(小外形無引線(S0N))，包含四方扁平無引線(QFN)或雙扁平無引線(DFN)。
[0019]電介質(zhì)聚合物裸片附接材料包括可交聯(lián)聚合物，例如環(huán)氧樹脂共聚物，例如ABLEC0AT8006NS (加州，歐文，漢高粘合劑公司(Henkel Adhesives)),或其它適宜的電介質(zhì)可交聯(lián)材料。環(huán)氧樹脂在化學(xué)領(lǐng)域也稱為聚環(huán)氧化物，其是一種通過環(huán)氧“樹脂”與聚胺“硬化劑”反應(yīng)而形成的熱固聚合物。當樹脂與硬化劑混合時，形成共價鍵。在適宜的固化之后，材料很大程度上交聯(lián)，且因此具有剛性且堅固。
[0020]所印刷的電介質(zhì)可聚合材料通常厚度在5μπι到ΙΟΟμπι范圍內(nèi)。由于電介質(zhì)可聚合材料在裸片墊上，所以不需要IC裸片的底側(cè)提供為裸片附接材料。然而，IC裸片的底側(cè)可任選地提供為電介質(zhì)裸片附接材料，例如常規(guī)DAF。
[0021]步驟102包括裸片附接步驟，其包括放置IC裸片，IC裸片的頂側(cè)上具有多個結(jié)合墊且其底側(cè)放置到電介質(zhì)可聚合材料上。所述裸片可拾取且放置到裸片墊上的電介質(zhì)可聚合材料上。在此步驟期間，通常在將IC裸片結(jié)合到印刷電介質(zhì)可聚合材料期間將IC裸片或裸片墊加熱到50°c到180°C。與施配液態(tài)環(huán)氧樹脂相比，歸因于使用已部分固化的粘性電介質(zhì)可聚合材料(例如，B階環(huán)氧樹脂)而排除環(huán)氧樹脂流出或溢出。
[0022]接著通常將電介質(zhì)可聚合材料加熱或輻射以將其硬化到C階，使得所得聚合物很大程度上交聯(lián)，且因此具有剛性且堅固。步驟103包括固化電介質(zhì)可聚合材料以完成交聯(lián)，從而致使材料具有剛性且堅固。通常使用熱量來固化。舉例來說，可使用150°C到190°C下
20分鐘至Ij 3小時。
[0023]步驟104包括將所述多個結(jié)合墊與引線框的金屬端子之間的結(jié)合線進行線結(jié)合以形成完成的IC組合件。在將結(jié)合墊的每一者線結(jié)合到引線框的金屬端子的相應(yīng)者之后，對于包括多個引線框的引線框薄片的典型情況，接著使完成的IC組合件彼此分離。步驟105包括模制模具材料(例如，基于環(huán)氧樹脂的模制化合物)以為完成的IC組合件提供囊封以形成封裝1C。模具材料具有與裸片墊上的電介質(zhì)聚合物裸片附接材料相比不同的組分。舉例來說，裸片附接材料組分可經(jīng)選擇以提供針對從IC裸片的熱耗散的所要導(dǎo)熱性、電性質(zhì)或其它性質(zhì)，而模具材料組分可基于例如可模制性、沖擊強度和防濕性或其它性質(zhì)來選擇。
[0024]在其中引線框為引線框薄片的一部分的典型組合件情況下，分離過程將包括多個引線框的引線框薄片切割為分離的完成的1C。激光或切割鋸可用于分離。
[0025]圖2A是根據(jù)實例實施例的實例無引線封裝IC200的橫截面圖，所述無引線封裝IC200具有通過包含將電介質(zhì)可聚合材料印刷到裸片墊上的組裝工藝而獲得的裸片墊208上的電介質(zhì)聚合物裸片附接材料218。封裝IC200包括包含定位在裸片墊208外部的金屬端子202的引線框。IC裸片210具有包含多個結(jié)合墊211和電路(例如，晶體管、互連，未圖示)的頂側(cè)212，以及通過將電介質(zhì)可聚合材料印刷到裸片墊208上而獲得的電介質(zhì)聚合物裸片附接材料218附接的無源底側(cè)213。
[0026]結(jié)合線217在結(jié)合墊211與金屬端子202之間。模具材料219 (展示為“模具”)為封裝IC200提供囊封。如圖所示，電介質(zhì)聚合物裸片附接材料218的區(qū)域超過IC裸片210的區(qū)域，使得電介質(zhì)聚合物裸片附接材料218與模具材料219介接。電介質(zhì)聚合物裸片附接材料還提供相對于裸片墊的頂部表面的大體垂直外壁218a (如上所示，本文界定為80到100度)。圖2B是圖2A所示的裸片墊208上的電介質(zhì)聚合物裸片附接材料218上的IC裸片210的俯視圖描繪250。
[0027]由于電介質(zhì)可聚合材料218以粘性形式印刷在裸片墊208的表面上，所以不存在可能由于施配液態(tài)形式的環(huán)氧樹脂而發(fā)生的環(huán)氧樹脂流出或溢出，尤其是在施加到涉及大裸片尺寸與裸片墊比率的封裝的情況下。所揭示的實施例對于MCM QFN/S0N也是可能的，因為歸因于不存在環(huán)氧樹脂流出或溢出，更多IC裸片或模塊可放置到單一 QFN封裝中。
[0028]對于多芯片模塊(MCM)應(yīng)用，可使用常規(guī)施配裸片附接材料來附接IC裸片的一者以利用施配裸片附接材料的與印刷裸片附接材料相比可能較高的電和熱性能，同時可使用如本文揭示的印刷裸片附接材料來附接MCM中的另一 IC裸片。在典型施配和印刷裸片附接材料MCM實施例中，印刷裸片附接材料將具有低電導(dǎo)率以為需要與裸片墊電隔離的IC裸片提供電隔離，而施配材料將為用于需要電連接到裸片墊的IC裸片的導(dǎo)電(以及通常導(dǎo)熱)材料。
[0029]圖3A是根據(jù)實例實施例的實例無引線封裝多芯片模塊(MCM) 300的橫截面圖，所述無引線封裝多芯片模塊(MCM) 300具有包含通過使用施配環(huán)氧樹脂裸片附接的工藝形成的電介質(zhì)裸片附接聚合物材料318的第一 IC裸片310a以及包含通過使用印刷環(huán)氧樹脂裸片附接的工藝形成的電介質(zhì)裸片附接聚合物材料218的第二 IC裸片3IOb，其附接在分離的裸片墊308上。圖3B是圖3A所示的分離裸片墊308上的其相應(yīng)電介質(zhì)聚合物裸片附接材料上的第一 IC裸片310a和第二 IC裸片310b的俯視圖描繪330。
[0030]圖3C是根據(jù)實例實施例的實例無引線封裝MCM350的橫截面圖，所述無引線封裝MCM350具有包含通過使用施配環(huán)氧樹脂裸片附接的工藝形成的電介質(zhì)裸片附接聚合物材料318的第一 IC裸片360a以及包含通過使用印刷環(huán)氧樹脂裸片附接的工藝形成的電介質(zhì)裸片附接聚合物材料218的第二 IC裸片360b，其在單一裸片墊358上。圖3D是圖3C所示的單一裸片墊358上的其相應(yīng)電介質(zhì)聚合物裸片附接材料上的第一 IC裸片和第二 IC裸片的俯視圖描繪380。[0031]圖4A是根據(jù)實例實施例的實例無引線封裝MCM400的橫截面圖，所述無引線封裝MCM400具有均包含通過使用印刷環(huán)氧樹脂裸片附接的工藝形成的電介質(zhì)裸片附接聚合物材料218的第一 IC裸片410a和第二 IC裸片410b，其中施配環(huán)氧樹脂裸片附接在單一裸片墊358上。圖4B是圖4A所示的單一裸片墊358上的電介質(zhì)聚合物裸片附接材料218上的第一 IC裸片410a和第二 IC裸片410b的俯視圖描繪430。
[0032]圖4C是根據(jù)實例實施例的實例無弓I線封裝MCM450，所述無弓I線封裝MCM450具有均包含通過使用印刷環(huán)氧樹脂裸片附接的工藝形成的電介質(zhì)裸片附接聚合物材料218的第一 IC裸片460a和第二 IC裸片460b，其在分離的裸片墊308上。圖4D是圖4C所示的分離裸片墊308上的電介質(zhì)聚合物裸片附接材料218上的第一 IC裸片460a和第二 IC裸片460b的俯視圖描繪480。
[0033]所揭示的實施例可集成到多種組裝流程中以形成多種不同IC裝置和相關(guān)產(chǎn)品。IC組合件可包括單一 IC裸片或多個IC裸片，例如包括多個堆疊IC裸片的PoP配置。IC裸片可在其中包含各個元件且/或在其上包含各個層，包含障壁層、電介質(zhì)層、裝置結(jié)構(gòu)、有源元件和無源元件(包含源極區(qū)、漏極區(qū)、位線、基極、發(fā)射極、集極、導(dǎo)線、導(dǎo)電通孔等)。此外，IC裸片可由包含雙極、CMOS、BiCMOS和MEMS的多種工藝形成。
[0034]本發(fā)明所涉及的領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，在所主張的本發(fā)明的范圍內(nèi)，許多其它實施例和實施例的變型是可能的，且可在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下對所描述的實施例作出進一步添加、刪減、替換和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種組裝封裝集成電路IC的方法，其包括: 將粘性電介質(zhì)可聚合材料印刷到引線框的裸片墊上，所述引線框具有定位在所述裸片墊外部的金屬端子； 放置頂側(cè)包含多個結(jié)合墊的至少一個IC裸片，使其底側(cè)放置到所述粘性電介質(zhì)可聚合材料上，以及 對所述多個結(jié)合墊與所述引線框的所述金屬端子之間的結(jié)合線進行線結(jié)合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包括在所述放置之前部分固化所述粘性電介質(zhì)可聚合材料以形成B階材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述部分固化包括在60°C與140°C之間的溫度下加熱20分鐘到 3小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其進一步包括在所述線結(jié)合之前進一步固化所述B階材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述進一步固化包括在150°C與190°C之間的溫度下加熱20分鐘到3小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述粘性電介質(zhì)可聚合材料包括環(huán)氧樹脂。
7.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的方法，其中所述引線框包括無引線引線框。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包括在所述線結(jié)合之后用模具材料囊封。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一個IC裸片包括在所述裸片墊上相對于彼此橫向定位的至少第一 IC裸片和第二 IC裸片，以提供多芯片模塊MCM。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述裸片墊是分離裸片墊。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述裸片墊由單一裸片墊組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中將所述印刷用于所述第一IC裸片，且其中將施配電介質(zhì)液態(tài)聚合物材料用于所述第二 IC裸片到所述裸片墊的附接。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中將所述印刷用于所述第一IC裸片以及用于所述第二 IC裸片兩者。
14.一種封裝集成電路1C，其包括: 引線框，其包含定位在裸片墊外部的金屬端子； 至少一個IC裸片，其頂側(cè)具有多個結(jié)合墊且其底側(cè)通過電介質(zhì)聚合物材料附接到所述裸片墊； 所述多個結(jié)合墊與所述金屬端子之間的結(jié)合線； 模具材料，其不同于為所述封裝IC提供囊封的所述電介質(zhì)聚合物材料， 其中所述電介質(zhì)聚合材料的區(qū)域超過所述IC裸片的區(qū)域，其中所述電介質(zhì)聚合物材料與所述模具材料形成電介質(zhì)聚合物/模具材料界面，且其中所述電介質(zhì)聚合物材料提供相對于所述裸片墊的頂部表面的80與100度之間的大體垂直外壁。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的封裝1C，其中所述電介質(zhì)聚合物材料在整個所述IC裸片的所述區(qū)域上橫向延伸超出所述IC裸片的所述區(qū)域。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的封裝1C，其中所述引線框包括無引線引線框。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的封裝1C，其中所述至少一個IC裸片包括在所述裸片墊上相對于彼此橫向定位的至少第一 IC裸片和第二 IC裸片，以提供多芯片模塊MCM。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的封裝1C，其中所述裸片墊是分離裸片墊。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的封裝1C，其中所述裸片墊由單一裸片墊組成。
20.根據(jù)權(quán)利要求1 4所述的封裝1C，其中所述電介質(zhì)聚合物材料包括交聯(lián)環(huán)氧樹脂。
【文檔編號】H01L23/18GK103715109SQ201310463563
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月4日
【發(fā)明者】阮·穆赫德·米蘇阿里·蘇萊曼, 阿扎達爾·達哈蘭 申請人:德州儀器公司