一种集成电路封装结构的制造系统及其方法与流程

1.本发明涉及一种集成电路封装结构的制造系统及其方法，属芯片加工设备及技术领域。


背景技术：

2.在现有的集成电路封装体中，对于使用封装基板进行的两面模块封装，通常使用锡球(solder ball)、导电柱、柱状凸起(stud bump)及堆叠凸起(stacked bump)等形成外部引脚或内部引脚而与封装基板电连接，并作为集成电路封装体的对外信号传输端。
3.现有的解决方法为一带有凹槽的金属基板，图1中的区域1是固定芯片的凹槽底部，凹槽的深度和宽度分别大于芯片的高度和宽度；区域2是通过耦合将芯片与外界联系的枢纽，用封装胶填充满所述凹槽，完全覆盖芯片和固化后形成封装层；在对应芯片的电极位置开槽形成通孔，如图1中区域2位置，通孔的孔径小于焊点尺寸，图2中 pad点长和宽的尺寸大小；在通孔中填充导电物质形成连接对应芯片的导电通孔，导电通孔的材质为非金属；形成在金属基板上的线路层，通过导电线材连接，如图3中的a所示，和连接导电通孔的焊盘如图4所示，并利用线路层和焊盘耦合其他集成芯片，其中，形成环形屏蔽层如图5所示，将其塑封在一个封闭空间的具体步骤为：在凹槽内沉积光刻胶，其中光刻胶的高度低于凹槽的深度并完全覆盖芯片；利用干法光刻技术光刻光刻胶，在围绕芯片的周圈形成环形的电路，避免产品底部暴露固定胶；利用电磁屏蔽材料填充所述屏蔽凹槽形成环形屏蔽层，去除光刻胶，屏蔽材料为金属。现有的解决方法中，存在以下问题：首先当欲封装的芯片是高功率芯片，例如功率放大器芯片时，此类集成电路封装体在使用过程中容易产生大量的热量，而以锡球为代表的上述引脚与封装基板的接触面积小，不能提供良好的散热，容易造成高功率芯片因过热而烧毁，而且，由于封装的特殊性，需要专业的设备对这些特定产品生产；其次，在进行回焊(reflow)结合期间，垫高的锡球或凸起容易发生脱落或塌陷的现象，从而造成集成电路封装体中存在缺球或球高不一致，因此，使用锡球的集成电路封装体在生产过程中存在合格率及产品稳定性偏低的缺陷；同时由于本身电子器件的大小的限制，往往会导致在有限空间内无法集成多颗芯片,为了达到集成目的，就需要扩大塑封封装体体积，这就造成封装体体积较大且封装极为不灵便。因此，需要研发一种新的制造方法来解决集成电路封装问题。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种集成电路封装结构的制造系统及其方法。
5.一种集成电路封装结构的制造系统，包括承载底座、输送机构、载片台、3d打印机、非接触测温仪、封装机及驱动电路，输送机构与承载底座及上端面连接，且输送机构后端面与封装机连通，封装机另与承载底座外侧面连接，载片台若干，嵌于输送机构内并通过输送机构与承载底座滑动连接，且各载片台均沿输送机构轴线方向分布， 3d打印机与承载底座
上端面连接，包覆在输送机构外且3d打印机作业头与输送机构轴线相交并呈30
°
—90
°
夹角，非接触测温仪共两个，其中一个非接触测温仪与3d打印机连接，另一个非接触测温仪与封装机连接，且其光轴与输送机构上端面呈30
°
—90
°
夹角，驱动电路与承载底座外侧面连接，并分别与输送机构、载片台、3d打印机、非接触测温仪、封装机电气连接。
6.进一步的，所述的载片台包括托盘、托架、水平驱动导轨、拖链架、硬质绝缘垫块、导电电极、压力传感器、定位吸盘、负压泵，其中所述托盘为“口”字形闭合环状框架结构，所述托架共两个，且两托架间通过水平驱动导轨与托盘上端面滑动连接，且两托架对称分布在托盘轴线两侧，并构成与托盘同轴分布的框架结构，所述托架横断面呈“l”槽槽状结构，所述托架槽底均布若干环绕托盘轴线均布的硬质绝缘垫块，所述硬质绝缘垫块对应的托架槽底设与托架同轴分布的导向滑槽，且硬质绝缘垫块通过导向滑槽与托架槽底滑动连接，所述硬质绝缘垫块上端面设一个与硬质绝缘垫块同轴分布的定位吸盘，且所述定位吸盘通过压力传感器与硬质绝缘垫块上端面连接，各定位吸盘间相互并联并通过导流管与负压泵连通，所述负压泵与托盘外侧面连接，所述托架槽体侧壁另设至少一个导电电极，各导电电极另与导线连接，并通过导线与驱动电路电气连接，所述导线嵌于拖链架内，且所述拖链架与托盘外侧面连接，所述水平驱动导轨、压力传感器及负压泵另分别与驱动电路电气连接。
7.进一步的，所述的水平驱动导轨为直线电动机、丝杠机构、齿轮齿条机构、电动伸缩杆、液压伸缩杆及气压伸缩杆中的任意一种。
8.进一步的，所述的导电电极为横断面呈矩形的板状结构，且导电电极与托架间通过弹簧连接，所述弹簧后端面与托架侧壁垂直连接，前端面通过弹性铰链与导电电极后端面铰接，并与导电电极后端面呈30
°
—90
°
夹角，且导电电极轴线与弹簧轴线相交，且交点位于导电电极中点位置。
9.进一步的，所述的3d打印机与承载底座上端面间通过滑轨滑动连接，所述滑轨共两条，对称分布在输送机构轴线两侧并与输送机构轴线平行分布。
10.进一步的，所述的驱动电路为基于可编程控制器为基础的电路系统。
11.一种集成电路封装结构的制造系统的使用方法，包括如下步骤：s1，金属基板预设，首先将金属基板通过载片台进行承载定位，在承载定位时首先根据金属基板的结构调整两个托架之间的间距，并将金属基板通过载片台的定位吸盘进行负压定位，并通过压力传感器对定位压力进行检测，确保定位压力均匀分布，同时将金属基板与导电电极间电气连接，最后在金属基板上端面粘贴绝缘胶带，并使绝缘胶带在金属基板上端面构成1—2个闭合环状结构的定位腔，同时通过3d打印机在金属基板表面进行处理得到镀银焊接区域；s2，第一芯片定位，将第一颗芯片嵌入到s1步骤设置的其中一个定位腔内，并在金属基板的镀银区域内对第一颗芯片与金属基板通过3d打印机进行焊接作业，并在完成焊接作业后，对金属基板后端面通过封装机进行封装胶填充并覆盖焊线后固化形成封装层，即可完成第一颗芯片封装；s3，第二芯片定位，完成第一可芯片封装后，首先去除胶带，并通过3d打印机进行表面处理，并行程可控焊线作业的电镀层，然后在生成的电镀层进行第二颗芯片焊接作业，并在完成焊接作业后再次对金属基板及第二芯片通过封装机进行固化封装，即可完成封装作业。
12.进一步的，所述的金属基板为弯折且横端面呈等腰梯形槽状结构。
13.本发明较传统的封装系统及方法，集成电路封装结构的制造方法，一方面，减小了对特殊设备的依赖，增强了封装的灵活性，利用导线框架及若干内部引脚取代如锡球、导电柱、柱状凸起及凸起堆叠等传统结构，有效地避免了现有技术中存在的锡球脱落或塌陷、封装基板热变形等技术问题，特别适用高功率芯片 以及在有限芯片空间范围内集成多颗芯片的封装领域，提高了产品的品质、可靠性及合格率；另一方面不需要使用半切等特殊制程，避免了反复加工带来的高成本，并且容易与现有制程相结合，从而实现对封装空间的最大化利用。
附图说明
14.下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；图1为本发明现有技术中金属基板的结构示意图；图2为本发明现有技术中金属基板pad点的示意图；图3为本发明现有技术中金属基板与芯片的连接方式示意图；图4为本发明现有技术中焊盘结构示意图；图5为本发明现有技术中环形屏蔽层结构示意图；图6为本发明框架结构示意图；图7为本发明金属基板结构示意图；图8为本发明封装后纵向剖面示意图；图9为集成电路封装结构的制造系统结构示意图；图10为载片台俯视结构示意图；图11位载片台侧壁横断面局部结构示意图；图12为本发明方法流程示意图。
具体实施方式
15.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
16.如图6—图9所示，一种集成电路封装结构的制造系统，包括承载底座1、输送机构2、载片台3、3d打印机4、非接触测温仪5、封装机6及驱动电路7，输送机构2与承载底座1及上端面连接并与水平面呈0
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—60
°
夹角，且输送机构2后端面与封装机6连通，封装机6另与承载底座1外侧面连接，载片台3若干，嵌于输送机构2内并通过输送机构2与承载底座1滑动连接，且各载片台3均沿输送机构2轴线方向分布， 3d打印机4与承载底座1上端面连接，包覆在输送机构2外且3d打印机4作业头与输送机构2轴线相交并呈30
°
—90
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夹角，非接触测温仪5共两个，其中一个非接触测温仪5与3d打印机4连接，另一个非接触测温仪5与封装机6连接，且其光轴与输送机构2上端面呈30
°
—90
°
夹角，驱动电路7与承载底座1外侧面连接，并分别与输送机构2、载片台3、3d打印机4、非接触测温仪5、封装机6电气连接。
17.参见图10、图11，载片台3包括托盘31、托架32、水平驱动导轨33、拖链架34、硬质绝缘垫块35、导电电极36、压力传感器37、定位吸盘38、负压泵39，其中所述托盘31为“口”字形闭合环状框架结构，所述托架32共两个，均为“凵”字形框架结构，且两托架32间通过水平驱
动导轨33与托盘31上端面滑动连接，且两托架32对称分布在托盘31轴线两侧，并构成与托盘31同轴分布的框架结构，所述托架32横断面呈“l”槽槽状结构，所述托架32槽底均布若干环绕托盘31轴线均布的硬质绝缘垫块35，所述硬质绝缘垫块35对应的托架32槽底设与托架32同轴分布的导向滑槽30，且硬质绝缘垫块35通过导向滑槽30与托架32槽底滑动连接，所述硬质绝缘垫块35上端面设一个与硬质绝缘垫块35同轴分布的定位吸盘38，且所述定位吸盘38通过压力传感器37与硬质绝缘垫块35上端面连接，各定位吸盘38间相互并联并通过导流管与负压泵39连通，所述负压泵39与托盘31外侧面连接，所述托架32槽体侧壁另设至少一个导电电极36，各导电电极36另与导线连接，并通过导线与驱动电路7电气连接，所述导线嵌于拖链架34内，且所述拖链架34与托盘31外侧面连接，所述水平驱动导轨33、压力传感器37及负压泵39另分别与驱动电路7电气连接。
18.进一步优化的，所述的水平驱动导轨33为直线电动机、丝杠机构、齿轮齿条机构、电动伸缩杆、液压伸缩杆及气压伸缩杆中的任意一种。
19.同时，所述的导电电极36为横断面呈矩形的板状结构，且导电电极36与托架32间通过弹簧8连接，所述弹簧8后端面与托架32侧壁垂直连接，前端面通过弹性铰链9与导电电极36后端面铰接，并与导电电极36后端面呈30
°
—90
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夹角，且导电电极36轴线与弹簧8轴线相交，且交点位于导电电极36中点位置。
20.本实施例中，所述的3d打印机4与承载底座1上端面间通过滑轨10滑动连接，所述滑轨10共两条，对称分布在输送机构2轴线两侧并与输送机构2轴线平行分布。
21.本实施例中，所述的驱动电路7为基于可编程控制器为基础的电路系统。
22.如图12所示，一种集成电路封装结构的制造系统的使用方法，包括如下步骤：s1，金属基板预设，首先将金属基板通过载片台进行承载定位，在承载定位时首先根据金属基板的结构调整两个托架之间的间距，并将金属基板通过载片台的定位吸盘进行负压定位，并通过压力传感器对定位压力进行检测，确保定位压力均匀分布，同时将金属基板与导电电极间电气连接，最后在金属基板上端面粘贴绝缘胶带，并使绝缘胶带在金属基板上端面构成1—2个闭合环状结构的定位腔，同时通过3d打印机在金属基板表面进行处理得到镀银焊接区域；s2，第一芯片定位，将第一颗芯片嵌入到s1步骤设置的其中一个定位腔内，并在金属基板的镀银区域内对第一颗芯片与金属基板通过3d打印机进行焊接作业，并在完成焊接作业后，对金属基板后端面通过封装机进行封装胶填充并覆盖焊线后固化形成封装层，即可完成第一颗芯片封装；s3，第二芯片定位，完成第一可芯片封装后，首先去除胶带，并通过3d打印机进行表面处理，并行程可控焊线作业的电镀层，然后在生成的电镀层进行第二颗芯片焊接作业，并在完成焊接作业后再次对金属基板及第二芯片通过封装机进行固化封装，即可完成封装作业。
23.本实施例中，所述的金属基板为弯折且横端面呈等腰梯形槽状结构。
24.本发明较传统的封装系统及方法，集成电路封装结构的制造方法，一方面，减小了对特殊设备的依赖，增强了封装的灵活性，利用导线框架及若干内部引脚取代如锡球、导电柱、柱状凸起及凸起堆叠等传统结构，有效地避免了现有技术中存在的锡球脱落或塌陷、封装基板热变形等技术问题，特别适用高功率芯片 以及在有限芯片空间范围内集成多颗芯
片的封装领域，提高了产品的品质、可靠性及合格率；另一方面不需要使用半切等特殊制程，避免了反复加工带来的高成本，并且容易与现有制程相结合，从而实现对封装空间的最大化利用。
25.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。