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一种QFN产品的后道封装方法

阅读：457发布：2023-02-27

专利汇可以提供一种QFN产品的后道封装方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种QFN产品的后道封装方法，属于半导体芯片封装技术领域。其工艺包括：使用树脂刀片对金手指所在的连筋进行半切割工艺，形成引脚；毛刺打磨；除胶剂去除条状产品的残胶；进烘箱恒温烘烤；对注塑面进行打磨，形成研磨面；在研磨面进行加强膜的贴膜工艺；对引脚表面进行镀锡工艺；在条状产品的背面用镭射打印标记；将研磨面的加强膜揭除；通过激光切割将条状产品切割成复数个单颗封装体。本发明解决了封装产品在工艺过程中容易断裂问题，其形成的台阶状引脚，加强了封装产品与外部PCB(印刷线路板) 焊接的可靠性。，下面是一种QFN产品的后道封装方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种QFN产品的后道封装方法，其特征在于，其工艺包括如下步骤：
步骤一、条状产品烘烤后，使用树脂刀片对金手指所在的连筋进行半切割工艺，形成引脚；
步骤二、将半切割产生的毛刺进行打磨；
步骤三、采用碱性化学除胶剂去除条状产品的残胶，再用高压水冲洗；
步骤四、将条状产品依次叠放形成复数迭，层层叠放，用不小于条状产品面积的钢板上下隔开，其最上方用压块将条状产品压平，进烘箱恒温烘烤；
步骤五、条状产品使用研磨设备根据客户粗糙度要求对注塑面进行打磨减薄并研磨，形成研磨面；
步骤六、在研磨面进行加强膜的贴膜工艺；
步骤七、对引脚表面进行镀锡工艺；
步骤八、在研磨面贴有加强膜的条状产品的背面用镭射打印标记；
步骤九、条状产品烘烤后，将研磨面的加强膜揭除；
步骤十、通过激光切割将条状产品切割成复数个具有台阶状引脚的单颗封装体。
2.根据权利要求1的QFN产品的后道封装方法，其特征在于，步骤一中，对连筋半切割之前需要将完成注塑工序后的条状产品进行5度8小时的烘烤。
3.根据权利要求1的QFN产品的后道封装方法，其特征在于，步骤一中，使用的树脂刀片厚度为0.44mm。
4.根据权利要求1的QFN产品的后道封装方法，其特征在于，步骤二中，使用海绵砂轮抛光深度10微米，抛光力0.027Nm，转速3000转/分钟对步骤一切割产生的毛刺进行打磨。
5.根据权利要求1的QFN产品的后道封装方法，其特征在于，步骤四中，所述条状产品每四条为一迭，所述压块选用10公斤，所述烘烤设置150℃ 、2小时恒温。
6.根据权利要求1的QFN产品的后道封装方法，其特征在于，步骤五中，所述减薄厚度误差控制：+/-10微米。
7.根据权利要求1或6的QFN产品的后道封装方法，其特征在于，步骤五中，所述研磨面的表面粗糙度Ra：0.2 0.5微米。
~
8.根据权利要求1的QFN产品的后道封装方法，其特征在于，步骤六中，所述加强膜包括半固化树脂层和基层，加强膜的半固化树脂层侧与注塑研磨面贴合。
9.根据权利要求1的QFN产品的后道封装方法，其特征在于，所述单颗封装体包括引线框架和芯片，所述芯片设置在引线框架中间区域并与引线框架固定连接，所述引线框架包括芯片座、连筋以及金手指，所述芯片通过焊线将芯片上的铝垫与金手指一一对应连接，剩余边上的金手指与芯片座固定连接，芯片通过与金手指电性连接将电信号传递到外部PCB板的结构，塑封件将引线框架的正面和芯片、焊线包裹，在连筋的每条边上均设置有至少一个金手指，连筋用于支撑引线框架并通过金手指连接芯片座，金手指用于电性连接芯片与指纹芯片封装外部结构以及固定芯片座；金手指在各边连筋上的数量根据实际需求设置，所述引线框架的背面设置台阶状引脚。
10.根据权利要求1的QFN产品的后道封装方法，其特征在于，所述芯片为硅基指纹芯片。

说明书全文

一种QFN产品的后道封装方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种QFN产品的后道封装方法，尤其是越来越薄的指纹识别QFN产品的后道封装方法，属于半导体芯片封装技术领域。

背景技术

[0002] 指纹识别技术是一个系统的技术体系，其涉及的产业链也较为复杂，涉及到指纹芯片厂商、指纹识别模组厂商、指纹识别方案提供商、手机终端厂商以及软件应用商等。从芯片、封装、coating、盖板、金属环、再到最后的模组，所有环节都开始努力突破瓶颈。

[0003] 目前指纹识别领域普遍采用Substrate封装。指纹模组价格不断下跌。随着指纹识别模组的价格不断下跌，模组厂的利润空间被压缩，其生存压力也陡增，降低芯片封装成本，采用更廉价的QFN（方形扁平无引脚封装）封装工艺将会是未来需要发展的方向。但QFN产品属于超薄、芯片超大类产品，其注塑面要求越来越薄，在封装过程中极易发生断裂风险，降低了成品良率。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有的封装技术的不足，提供一种提升成品良率的QFN产品的后道封装方法。

[0005] 本发明的目的是这样实现的：本发明一种QFN产品的后道封装方法，其工艺包括如下步骤：
步骤一、条状产品烘烤后，使用树脂刀片对金手指所在的连筋进行半切割工艺，形成引脚；
步骤二、将半切割产生的毛刺进行打磨；
步骤三、采用碱性化学除胶剂去除条状产品的残胶，再用高压水冲洗；
步骤四、将条状产品依次叠放形成复数迭，层层叠放，用不小于条状产品面积的钢板上下隔开，其最上方用压块将条状产品压平，进烘箱恒温烘烤；
步骤五、条状产品使用研磨设备根据客户粗糙度要求对注塑面进行打磨减薄并研磨，形成研磨面；
步骤六、在研磨面进行加强膜的贴膜工艺；
步骤七、对步骤一中形成的引脚表面进行镀锡工艺；
步骤八、在研磨面贴有加强膜的条状产品的背面用镭射打印标记；
步骤九、条状产品烘烤后，将研磨面的加强膜揭除；
步骤十、通过激光切割将条状产品切割成复数个具有台阶状引脚的单颗封装体。

[0006] 本发明步骤一中，对连筋半切割之前需要将完成注塑工序后的条状产品进行5度8小时的烘烤。

[0007] 本发明步骤一中，使用的树脂刀片厚度为0.44mm。

[0008] 本发明步骤二中，使用海绵砂轮抛光深度10微米，抛光力0.027Nm，转速3000转/分钟对步骤一切割产生的毛刺进行打磨。

[0009] 本发明步骤四中，所述条状产品每四条为一迭，所述压块选用10公斤，所述烘烤设置150℃ 、2小时恒温。

[0010] 本发明步骤五中，所述打磨厚度误差控制：+/-10微米。

[0011] 本发明步骤五中，所述研磨面的表面粗糙度Ra：0.2 0.5微米。~

[0012] 本发明步骤六中，所述加强膜有两层，包括半固化树脂层和基层，加强膜的半固化树脂层侧与注塑研磨面贴合。

[0013] 进一步地，本发明提供的所述单颗封装体包括引线框架和芯片，所述芯片设置在引线框架中间区域并与引线框架固定连接，所述引线框架包括芯片座、连筋以及金手指，所述芯片通过焊线将芯片上的铝垫与金手指一一对应连接，剩余边上的金手指与芯片座固定连接，芯片通过与金手指电性连接将电信号传递到外部PCB板的结构，塑封件将引线框架的正面和芯片、焊线包裹，在连筋的每条边上均设置有至少一个金手指，连筋用于支撑引线框架并通过金手指连接芯片座，金手指用于电性连接芯片与指纹芯片封装外部结构以及固定芯片座；金手指在各边连筋上的数量根据实际需求设置，所述引线框架的背面设置台阶状引脚，所述芯片为硅基指纹芯片。

[0014] 有益效果（1）本发明公开的QFN产品的后道封装方法通过研磨面贴加强膜可以增加封装产品在成型前的韧性，解决了封装产品在工艺过程中容易断裂问题，降低了后续工艺的操作难度，确保封装产品的成品良率；
（2）本发明公开的QFN产品的后道封装方法通过研磨面贴加强膜可以最大程度保护注塑研磨面的平整度与粗糙度，防止其划伤，以及保护注塑研磨面免受化学试剂污染；
（3）本发明公开的QFN产品的后道封装方法对引线框架先采用连筋半切割、后采用激光切割成型形成台阶状引脚，加强了封装产品与外部PCB(印刷线路板)焊接的可靠性。
附图说明

[0015] 图1为本发明一种QFN产品的后道封装方法的工艺流程的示意图；图2为本发明一种QFN指纹识别芯片的封装结构的剖面示意图；
图3A为本发明引线框架的示意图；
图3B为图3A中引线框架的连筋半切割的B-B剖视示意图；
图4为本发明加强膜的示意图；
图5为本发明激光切割成型的示意图；
图中：引线框架10
金手指11
连筋12
芯片2
焊线21
塑封件3
加强膜40
半固化树脂层41
基层42。

具体实施方式

[0016] 为了详细阐述本发明的精神实质，帮助本领域技术人员切实、全面的理解本发明的完整技术方案，下面将结合实施例和附图对本发明的技术方案进行详细说明：本发明所采用的技术方案为：一种QFN产品的后道封装方法，其工艺流程图如1图所示，具体如下：
S1：条状产品烘烤后，使用树脂刀片对金手指所在的连筋进行半切割工艺，形成引脚；
S2：将半切割产生的毛刺进行打磨；
S3：采用碱性化学除胶剂去除条状产品的残胶，再用高压水冲洗；
S4：将条状产品依次叠放形成复数迭，层层叠放，用不小于条状产品面积的钢板上下隔开，其最上方用压块将条状产品压平，进烘箱恒温烘烤；
S5：条状产品使用研磨设备根据客户粗糙度要求对注塑面进行打磨并研磨，形成研磨面；
S6：在研磨面进行加强膜的贴膜工艺；
S7：对引脚表面进行镀锡工艺；
S8：在条状产品的背面用镭射打印标记；
S9：条状产品烘烤后，将研磨面的加强膜揭除；
S10：通过激光切割将条状产品切割成复数个单颗封装体。
实施例

[0017] 本发明所涉及到的QFN指纹识别芯片的封装结构，如图2所示，芯片2设置在引线框架10中间区域并与引线框架10固定连接。具体地，引线框架10包括芯片座12、连筋12以及金手指11，是芯片2的载体，芯片2固定于芯片座12，使用焊线21将芯片2上的铝垫与金手指11一一对应连接，剩余边上的金手指11与芯片座12固定连接，芯片2通过与金手指11电性连接将电信号传递到外部PCB板的结构。该芯片2为硅基指纹芯片，在其他实施方式中，也可以是其他材质或其他功能的芯片。塑封件3将引线框架10的正面和芯片2、焊线21包裹，形成厚度600um 900um的封装体。
~

[0018] 引线框架10的连筋12是由金属材质组成的框架，包括四条边，是引线框架中对所有部件起物理连接的结构，在连筋12的每条边上均设置有至少一个金手指11，连筋12用于支撑引线框架10并通过金手指11连接芯片座12，金手指11用于电性连接芯片2与指纹芯片封装外部结构以及固定芯片座12；金手指11在各边连筋12上的数量根据实际需求设置，如图3A所示。在塑封件注塑前，本发明实施例先不对连筋12进行处理，连筋12的背面没有注塑材料覆盖。塑封件注塑后，也不马上进行切割，成为条状产品，还需要进行后道封装。

[0019] 本发明一种QFN产品的后道封装方法，具体实施步骤如下：步骤一、条状产品烘烤后，使用树脂刀片对金手指所在的连筋进行半切割工艺，形成引脚。

[0020] 由于连筋为金属材质，相比封装用塑料件，不易被切割。因此，需要将完成注塑工序后的条状产品进行5℃、8小时的烘烤，之后使用0.44mm厚度树脂刀片（Blade）去除引线框架10的背面四条框架的连筋12的一半厚度，露出未氧化的铜，如图3B所述，为图3A中B-B剖视图，这部分连筋12在最后通过激光切割形成封装体的引脚，剩余的连筋12用于保持与连筋12连接的指纹芯片封装内各个组成部分物理结构；同时由于塑封件的存在，保证了结构稳定。

[0021] 步骤二、将半切割产生的毛刺进行打磨。

[0022] 使用海绵砂轮抛光深度10微米，抛光力0.027Nm，转速3000转/分钟进行对步骤一切割时产生的毛刺进行打磨。

[0023] 步骤三、采用碱性化学除胶剂去除条状产品的残胶，再用高压水冲洗。

[0024] 条状产品在注塑后，其引线框架10上有部分残胶，需要采用化学除胶剂去除。化学除胶剂成分为强碱性混合液，其主要由极性有机溶剂、强碱和 / 或水等组成，其可以有效去除条状产品上的残胶，同时，对于基材如金属铝、铜等基本无腐蚀。该混合液通常为50%单乙醇胺和40%N-甲基吡咯烷酮。将化学除胶剂升温至温度85℃，将上述条状产品浸泡30分钟，之后再用高压水压力50千克每平方厘米高压水冲洗。

[0025] 步骤四、条状产品压平、烘烤干燥。

[0026] 条状产品依次叠放，每四条为一迭，用不小于条状产品面积的钢板上下隔开，层层叠放，选用10公斤压块在其上镇压，使条状产品受力压平；之后进入烘箱，设置150℃ 2小时恒温烘烤，以充分挥发化学药水残留。

[0027] 步骤五、对注塑面进行打磨减薄并研磨形成研磨面。

[0028] 条状产品使用研磨设备根据客户粗糙度要求对注塑面进行打磨。指纹识别类产品对于芯片注塑面平滑度要求很高，其研磨面的平滑、整洁直接影响到后期coating工艺成品的美观和灵敏。

[0029] 打磨减薄工艺参数：<1> 磨轮转速：800 3000RPM，<2> 打磨厚度误差控制：+/-10~微米。

[0030] 研磨工艺参数：<1> 磨轮转速：800 1500RPM ，<2>研磨面的表面粗糙度Ra：0.2~ ~0.5微米。

[0031] 此工艺是为了将产品通过打磨工艺使产品整体厚度达到产品设计要求。上述QFN指纹识别芯片的封装结构的塑封层的打磨目标厚度为270微米，可以选择磨轮转速：2000RPM。打磨之后，封装体的厚度在600um 800um。
~

[0032] 步骤六、在研磨面进行加强膜的贴膜工艺。

[0033] 由于经注塑面研磨减薄并且失去了引脚间连筋的支撑，产品极易断裂。注塑面研磨完成后需要使用韧性较强的加强膜保护注塑研磨面。加强膜的保护能降低条状成品后续工艺的难度，避免研磨面机械类划伤和化学污染，加强膜的保护也能提高条状产品的韧度，避免其在工艺过程中发生碎裂风险。

[0034] 加强膜有两层，包括半固化树脂层41和基层42，如图4所示。基层42的材质为Polyimde（聚酰亚胺）、 PEN（聚萘二甲酸乙二醇酯）等，其厚度20微米 30微米，具有非常好~的抗冲击性和抗撕裂性。为加强PEN的抗磨性，基层42的外侧和/或内侧设置薄薄的一层耐磨聚氨酯形成耐磨层，其硬度在2H或3H，可以进一步防止膜面被划伤。半固化树脂层41为具有粘性的PSA、silicone adhesive（硅酮胶）等，其厚度5微米通孔18微米。加强膜40的半固~
化树脂层41侧与注塑研磨面贴合，其在加热加压下会软化，冷却后会反应固化，可以获得加强膜与产品的塑封层的可靠的结合力，提高产品的封装良率。

[0035] 步骤七、对引脚表面进行镀锡工艺。

[0036] 将产品通过电化学反应把锡镀到半切割后的连筋表面上，保证最后形成的产品引脚具有防腐性、导电性、可焊性、美观性。因条状产品的研磨面贴有加强膜，增强了其韧性，在镀锡工艺过程中，降低了条状产品发生碎裂的风险，同时，避免了研磨面机械类划伤和化学污染。

[0037] 步骤八、在研磨面贴有加强膜的条状产品的背面镭射打印信息标记。

[0038] 按客户要求在条状产品的背面上打上信息标记。

[0039] 步骤九、条状产品烘烤后，将研磨面的加强膜揭除。

[0040] 经通孔180℃、4小时烘烤后，将条状产品吸附在真空平台上，使用镊子揭开加强膜一角，再轻轻沿着边角手动匀速揭除加强膜，在显微镜下观察，条状产品上没有发现残胶。

[0041] 步骤十、通过激光切割将条状产品切割成复数个单颗封装体。

[0042] 通过激光切割引线框架10的背面的切割线，将条状产品切割成型，如图5所示，形成厚度300um以下的封装体。在步骤一中连筋半切割后经激光进一步切割后形成台阶状引脚，其在与外部PCB(印刷线路板) 焊接时，焊锡灌充在台阶间隙，可以加强焊接的可靠性，可以应用于军工、汽车类等可靠性要求高的指纹识别产品中。

[0043] 以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步地详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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