平面凸点式封装FBP(FlatBumpPackage)是一种新型的封装形式,它是针对目前QFN(QuadFlatNo-lead)在封装工艺中一些无法根本解决问题而重新选择的设计方案。
我们知道QFN封装有效地利用了引线脚的封装空间,从而大幅度地提高了封装效率。但目前大部分半导体封装厂商QFN的制造过程中却面临一些工艺困惑,原因是现有QFN工艺为避免包封时塑封树脂溢到引线脚,一般采用在引线框(L/F)背面加贴耐高温膜的方法来阻断包封时树脂的随意流动,而这一方法在解决上述问题的同时却导致了另外一系列的工艺问题:一是目前塑胶耐高温膜的耐温不能超过270℃,因此使QFN只能适应于导电胶装片工艺,而半导体封装的共晶及软焊料工艺都不能使用该工艺,从而使封装的导电及导热性能均受到了限制;二是打线时焊接的功率会被耐高温膜吸收,从而造成焊接牢度下降(金线测克拉力下降),金线会在包封时被塑封胶冲断,而更为严重的是产品通过了各项检测但可靠性存在隐患;三是包封时注射压力不能按半导体常规工艺进行控制,否则会产生塑封树脂高出金属引线脚甚至于溢到引线脚表面的现象即溢胶问题,如工艺中耐高温膜与引线框稍有贴合不紧,则此现象更加明显,从而增加了后工序处理的难度及成本;四是溢胶如处理不彻底还会造成最终产品的在表面贴装工艺(SMT)过程中的易焊性不良;五是由于降低了注射压力,塑胶体的密度受到影响,从而带来可靠性方面的隐患;六是QFN的L/F必须设计连筋,以保证封装工艺过程中L/F保持一定形状以及电镀时电流能导通到每一个引线脚上,而L/F的连筋在切割时又会产生融锡、毛刺甚至引起搭锡短路,同时切割刀片在切割连筋时也极易磨损,从而导致制造成本的上升;七是耐高温膜的采用提高了产品的制造成本。
要想改变这一切我们必须突破传统思想的束缚,在设计和工艺上进行创新。
FBP的基本想法是:用L/F本身的金属材料形成薄膜替代耐高温塑料膜,是否就可以解决上述QFN工艺生产中的一系列困扰?我们知道QFN引线框架本身就是由铜合金或铁镍合金用蚀刻的方式制作而成的,如果我们在蚀刻引线框架时不要让它蚀刻穿透,而在底部保留一定的厚度(0.02mm-0.06mm),在装片、打线、塑封等一系列封装工艺之后再得用蚀刻的方法生成我们想要的引线脚形状,这是不是一套可行的工艺路径?
江苏长电科技股份有限公司在这方面作了反复的认证和试验,结合了封装行业和其它制造行业的工艺流程,取得了关键性的突破,从而也促生了一种新的封装形式即FBP。
FBP的外形与QFN相近,脚位也可以一一对应,其外观上区别于QFN的主要不同点在于:传统QFN的引线脚与塑胶底部在同一平面,而FBP的引线脚则凸出于塑胶底部,从而使SMT时与焊料与IC的结合面由平面变为立体,因此在PCB的装配工艺中有效地减少了虚焊的可能性;同时目前FBP采用的是镀金工艺,在实现无铅化的同时不用抬高温度就能实现可靠的焊接,从而减少了电路板组装厂的相关困扰,使电路板的可靠性更高。
FBP工艺流程中的关键工艺在于贴膜、曝光和蚀刻,这也是FBP工艺与传统IC封装工艺最大的不同点,其它工序则与传统IC封装工艺大同小异。
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