一種具有萬用型封裝金屬片的半導(dǎo)體封裝件及打線工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，尤其涉及一種具有萬用型封裝金屬片的半導(dǎo)體封裝件及打線工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體封裝工藝中，用導(dǎo)線將半導(dǎo)體芯片上的電極與外部引腳焊接起來，即完成芯片與封裝外引腳間的電路通路。電晶體這類半導(dǎo)體，具有三個極:漏極(drain)、源極(source)、柵極(gate)。它們與封裝外引腳都是通過金屬導(dǎo)線連接的。金屬導(dǎo)線連接方式共有三種:1是絲線鍵合，即wire bond，所用的多為Au、Cu、Al線；2是金屬鍛帶，如Al帶；3是金屬片焊接，即Clip bond，如采用Cu片焊接等。柵極(gate)是采用絲線焊接的，漏極(drain)、源極(source)可以采用上述三種連接方式。附圖1為wire bond焊接方式結(jié)構(gòu)示意圖，圖1所示，1-1為連接漏極(drain)、源極(source)的絲線，1-2為連接?xùn)艠O(gate)的絲線；1_4為柵極。附圖2為金屬片為Clip bond的連接方式結(jié)構(gòu)示意圖，圖中2_1為連接漏極(drain)、源極(source)的銅片clip，2_4為柵極，2_3為封裝外引腳，2_2為連接?xùn)艠O(gate)和封裝外引腳的絲線。上述三種方法中普遍采用絲線焊接，這種方法因性能穩(wěn)定、效率高而被廣泛應(yīng)用，但缺點是不能適用大電流大功率的封裝；應(yīng)用最少的是采用金屬片封裝金屬片進行焊接，因為在現(xiàn)有技術(shù)中每種Clip只能適用于一種芯片，即每個芯片的設(shè)計不同，所適用的Clip形狀也會不同，制備Clip的模具也不同，這樣，每一種芯片設(shè)計就需要設(shè)計一套模具，無形中增大了芯片封裝的成本，因而Clip bond在實際應(yīng)用中很少。所以，如何解決現(xiàn)有封裝金屬片應(yīng)用的局限性是一個待解決的就是問題。
[0003]中國專利201210243588.4公開了一種半導(dǎo)體打線接合結(jié)構(gòu)及方法，該打線接合結(jié)構(gòu)包括一半導(dǎo)體元件及一焊線，該半導(dǎo)體元件的焊墊具有一中心凹部及一環(huán)狀突部，該焊線具有一連接部，接合于該中心凹部，但該打線方法不適用于具有封裝金屬片的芯片的封裝。中國專利200710128216.6公開了一種具銅線的半導(dǎo)體封裝件及其打線方法，半導(dǎo)體封裝件包括:具有多個焊結(jié)點的承載件，以及接置于承載件上的芯片，且于芯片上形成有多個焊墊，復(fù)于承載件的焊結(jié)點上植設(shè)凸塊，并且利用多條銅線，用以分別端接承載件上的凸塊及芯片上的焊墊，從而通過銅線電性連接芯片與承載件，接著，于承載件上形成封裝膠體，以包覆芯片、銅線及凸塊。該技術(shù)方案不能滿足大功率封裝芯片的工藝要求，也不適用于具有封裝金屬片的芯片封裝。
[0004]上述現(xiàn)有技術(shù)雖然都涉及半導(dǎo)體封裝件及打線工藝，但未解決現(xiàn)有技術(shù)中封裝金屬片應(yīng)用局限性的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有封裝技術(shù)中存在的封裝金屬片金屬片不能廣泛適用的問題，本發(fā)明提供了一種具有萬用型封裝金屬片的半導(dǎo)體封裝件，同時也提供了這種半導(dǎo)體封裝件的打線工藝。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種具有萬用型封裝金屬片的半導(dǎo)體封裝件，所述半導(dǎo)體封裝件從下至上包括集成電路層、硅層、鋁層、萬用型封裝金屬片，所述集成電路層與所述硅層之間通過焊料層連接；所述鋁層與所述硅層鄰接；所述萬用型封裝金屬片與所述鋁層之間通過焊料層連接；所述萬用型封裝金屬片一端與芯片漏極、源極的焊盤焊接，另一端與封裝外引腳焊盤焊接；其特征在于:所述萬用型封裝金屬片為銅片、銅鋁合金片、銅鎢合金片中的一種，且覆蓋半導(dǎo)體的漏極、源極、柵極。
[0007]進一步，所述萬用型封裝金屬片的厚度為25-1000 μm。
[0008]所述柵極與封裝外引腳采用絲線鍵合的方式連接，所述萬用型封裝金屬片不與柵極的封裝外引腳焊接。
[0009]所述萬用型封裝金屬片不覆蓋柵極的封裝外引腳。
[0010]進一步，作為本發(fā)明一種可選的實施方式，所述萬用型封裝金屬片與封裝外引腳焊盤連接的一端彎曲，所述彎曲為弧度或者折角，所述弧度大于η /2，所述折角大于90度。
[0011]作為本發(fā)明一種可選的實施方式，所述萬用型封裝金屬片為一銅片，封裝外的一端與支腳焊接起來，所述支腳再與封裝外引腳焊接。
[0012]進一步，與所述萬用型封裝金屬片焊接的支腳為“Z”型。
[0013]進一步，所述柵極與封裝外引腳絲線鍵合的方式為反向打線，即封裝外引腳的焊盤作為第一焊點開始打線，線弧至柵極而止，柵極作為第二焊點。
[0014]進一步，所述萬用型封裝金屬片的底部與柵極對應(yīng)的投影區(qū)涂覆有高介電材料層，所述高介電材料層的介電常數(shù)大于3.00
[0015]進一步，所述高介電材料層為電阻油墨或高介電薄膜。
[0016]本發(fā)明還公開了一種具有萬用型封裝金屬片的半導(dǎo)體封裝件的打線工藝，包括以下步驟:
[0017]I)引線與柵極的引腳焊盤對準，在引線端頭形成球體；
[0018]2)將球體與柵極的引腳焊盤接觸，通過劈刀將引線球體與焊盤鍵合，形成第一焊占.V，
[0019]3)引導(dǎo)劈刀向上移動，帶動引線移向芯片上的柵極，形成線弧；
[0020]4)劈刀帶動引線與芯片柵極的焊盤接觸，通過鍵合形成第二焊點；
[0021]5)折斷引線，劈刀離開第二焊點；
[0022]6)通過萬用型封裝金屬片將芯片的漏極、源極與封裝外引腳焊接起來。
[0023]上述具有萬用型封裝金屬片的半導(dǎo)體封裝件的打線工藝中，所述引線為直徑小于75 μ m金絲，所述引線端頭的球體直徑為引線4-5直徑的2-3倍；所述鍵合方式可以為熱超聲波鍵合，所述鍵合溫度為190-240°C，鍵合時間為5-20ms ;所述鍵合方式也可以為熱壓鍵合，所述鍵合溫度為280-380°C，鍵合時間為Is。
[0024]進一步，所述線弧最高處到芯片上焊盤的垂直高度小于60 μπι ;
[0025]所述線弧最高點到封裝金屬片底部的距離大于30 μπι。
[0026]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式，一種具有萬用型封裝金屬片的半導(dǎo)體封裝件的打線工藝，其特征在于，包括以下步驟:
[0027]I)引線對準芯片柵極的焊盤，在引線端頭形成球體并與芯片柵極鍵合，折斷引線；
[0028]2)引線與柵極的引腳焊盤對準，在引線端頭形成球體；
[0029]3)將球體與柵極的引腳焊盤接觸，通過劈刀將引線球體與焊盤鍵合，形成第一焊占.V，
[0030]4)引導(dǎo)劈刀向上移動，帶動引線移向芯片的柵極，形成線??；
[0031]5)劈刀帶動引線與芯片柵極的焊盤球體接觸，通過鍵合形成第二焊點；
[0032]6)折斷引線，劈刀離開第二焊點；
[0033]7)通過萬用型封裝金屬片將芯片的漏極、源極與封裝外引腳焊接起來。
[0034]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供具有萬用型封裝金屬片的半導(dǎo)體封裝件可實現(xiàn)大功率大電流，可用于任何形狀的芯片設(shè)計，工藝簡單，成本低。
【附圖說明】
[0035]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的絲線鍵合封裝件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖2是現(xiàn)有技術(shù)的封裝金屬片焊接的封裝件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖3是本發(fā)明的萬用型封裝金屬片封裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖4是本發(fā)明的萬用型封裝金屬片封裝結(jié)構(gòu)的剖面圖；
[0039]圖5是引線鍵合工藝中正向打線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖6是引線鍵合工藝中反向打線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖7是萬用型封裝金屬片的弧度支腳結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖8是萬用型封裝金屬片的折角支腳結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖9是具有“Z”型支腳的萬用型封裝金屬片封裝件結(jié)構(gòu)剖面圖；
[0044]圖1中標(biāo)記說明:絲線1-1，絲線1-2，引腳1-3，柵極1-4 ;
[0045]圖2中標(biāo)記說明:封裝金屬片2-1，絲線2-2，引腳2_3，柵極2_4 ;
[0046]圖3中標(biāo)記說明:萬用型封裝金屬片3-1，引腳3-3 ；
[0047]圖4中標(biāo)記說明:萬用型封裝金屬片4-1，絲線鍵接引腳4-3，柵極4_4，絲線
4-5，高介電材料層4-6，集成電路層(DiePad)4_7，硅層(Si)4_8，鋁層(Al)4_9，焊料層(solder)4-10 ；
[0048]圖9中標(biāo)記說明:萬用型封裝金屬片5-1，絲線鍵接引腳5-3，柵極5-4，絲線
5-5，高介電材料層5-6，集成電路層(DiePad)5_7，硅層(Si)5_8，鋁層(Al)5_9，焊料層(solder)5-10。
【具體實施方式】
[0049]以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0050]實施例1
[0051]現(xiàn)有技術(shù)中封裝金屬片的形狀多是根據(jù)芯片的設(shè)計而定的，所以，每一種芯片設(shè)計對應(yīng)于一種封裝金屬片，而每一種封裝金屬片的設(shè)計都需要一套模具，模具的制造成本又很高，而每個客戶提供的芯片設(shè)計又不盡相同，這樣，采用封裝金屬片焊接無形中就增加了封裝成本。本發(fā)明即是基于上述問題的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種萬用型的封裝金屬片，可以適用于所有芯片的封裝。
[0052]如圖3所示，本發(fā)明設(shè)計的具有萬用型封裝金屬片的半導(dǎo)體封裝件，其中，萬用型封裝金屬片3-1為金屬片，金屬片一端向下彎曲且與引腳焊盤焊接，金屬片的另一端與芯片焊盤焊接，萬用型封裝金屬片3-1可以覆蓋芯片的整個封裝區(qū)域，也可以部分覆蓋芯片的部分封裝區(qū)域，但覆蓋半導(dǎo)體的漏極(drain)、源極(source)、柵極(gate)。
[0053]如圖4所示，具有萬用型封裝金屬片的半導(dǎo)體封裝件，從下至上包括集成電路層
4-7、硅層4-8、鋁層4-9、萬用型封裝金屬片4-1，集成電路層4_7與硅層4_8之間通過焊料層4-10連接；鋁層4-9與硅層4-8鄰接；萬用型封裝金屬片4-1與鋁層4_9之間通過焊料層連接。萬用型封裝金屬片4-1 一端與芯片漏極、源極的焊盤焊接，另一端與封裝外引腳焊盤焊接，萬用型封裝金屬片4-1為銅片、銅鋁合金片、銅鎢合金片中的一種，覆蓋電晶體的漏極、源極、柵極。
[0054]萬用型封裝金屬片