技术领域
[0001] 本发明涉及芯片封装技术领域，特别是指一种晶圆器件的产品设计方法。
相关背景技术
[0002] 芯片设计制造流程包含硬件设计、物理设计、晶圆制造、封测流程、芯片防护、成品测试等。就整套生产流程而言每一道工序都会意味着庞大的人员投入和经费支出。在这样的背景下，已经研究出一套新的工艺流程，即硬件设计，物理设计，晶圆制造，封测流程（引线键合工艺），芯片防护，成品测试。在改变了工艺路线后，在芯片设计研发上为企业节省了庞大的开支。
[0003] 但是，上述工艺流程虽然在理论上能够行得通，但在实际的制造流程中的封测流程面临着良品率的风险；此外，该工艺流程中封测流程出来的芯片是一个晶圆，通过引线键合的方式直接键合到印制电路板上，然后通过其他手段进行防护。对于大多数PCB设计工程师和大多数公司来讲，如果不了解需要引线键合的产品生产流程，可能会导致在PCB引线键合的工序中生产设备无法正常生产或者在PCBA电装工序无法正常生产，导致半成品，或原材料报废的风险。
[0004] 此外，在该工艺流程中的引线键合之后，存在如何防护的问题。针对该问题，可能在生产和使用过程中，不经意间触碰到键合完成的晶圆，会导致金线断裂，无法满足预期的功能和性能。而且对于晶圆属于光学器件的PCBA，还需要在原材料的问题上解决透光的问题。
[0005] 因此，对于光学器件来讲，针对印制电路板光学器件的设计和防护，是直接决定产品良品率的主要因素。本发明对此开展研究，以期望提高生产制造过程中的良品率。
具体实施方式
[0055] 下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0056] 应当理解，术语“包括/包含”、“由……组成”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。
[0057] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0058] 名词解释：
[0059] 晶圆：制作硅半导体电路所用的硅晶片；
[0060] PCB：印制线路板；
[0061] PCBA：装配完成的印制线路板。
[0062] 鉴于背景技术中所提出的现有工作客观真实存在的问题，本发明从如下几方面考虑并进行针对性的改进设计：
[0063] （1）针对晶圆器件的PCB设计：
[0064] 对于大多数PCB设计工程师和大多数公司来讲，晶圆的引线键合与防护工艺是他们不曾接触过的。如果未经调研，或者没有丰富的设计经验将导致PCBA报废造成无法完成预期的功能或性能。
[0065] （2）针对带有晶圆器件引线键合工艺的PCBA生产制造流程：
[0066] 基于大多数PCB设计工程师和大多数公司不了解晶圆的引线键合与防护工艺的背景下，如果不了解需要引线键合的产品生产流程，可能会导致在PCB引线键合的工序中生产设备无法正常生产，或者在PCBA电装工序无法正常生产，PCB电装完成后，无法安装到COB的机器上去进行引线键合，导致半成品，或原材料报废的风险。
[0067] （3）针对具有光学器件的印制电路板，引线键合之后的防护方案：
[0068] 对于新工艺工程来讲，有一个致命的缺陷，即使引线键合之后，如何防护的问题。针对该问题，可能在生产和使用过程中，不经意间触碰到键合完成的晶圆，会导致金线断裂，无法满足预期的功能和性能。而且对于晶圆属于光学器件的PCBA，还需要在原材料的问题上解决透光的问题。
[0069] 鉴于此，本发明的实施例提出一种晶圆器件的产品设计方法，包括：
[0070] 步骤11，获取晶圆器件的规格信息以及印制线路板；
[0071] 步骤12，根据规格信息，确定晶圆器件在印制线路板上的键合区域；
[0072] 步骤13，将晶圆器件固定于键合区域的中心位置，对晶圆器件和印制线路板进行引线键合，得到键合后的印制线路板；
[0073] 步骤14，对键合后的印制线路板进行电装处理，得到封装后的印制线路板。
[0074] 该实施例中，由于不同晶圆器件的规格信息是不一样的，将不同晶圆器件与印制线路板进行引线键合时的要求相应也不同；通过不同晶圆器件对应的规格信息，可以确定印制线路板上准确的键合区域，之后将晶圆器件引线键合到印制线路板上相应的键合区域，以避免盲目引线键合带来的工艺难度大、准确率低的问题，进而提高晶圆器件的封装效率及质量；
[0075] 这里，可以通过键合设备对晶圆器件以及印制线路板进行引线键合处理，再对键合后的印制线路板进行电装，以保证在引线键合工序中，不受到其他元器件的干涉；同时保证在进行引线键合工序时，印制线路板能够适应所有类型的键合设备，进而有效降低了晶圆器件产品的制造风险。
[0076] 本发明的一可选实施例中，步骤11中获取印制线路板，可以包括：
[0077] 步骤111，通过镀膜工艺对预设印制线路板表面进行镀膜处理，得到印制线路板。
[0078] 该实施例中，对预先制备好的预设印制线路板的表面进行镀膜处理，以降低后续引线键合工艺的难度，提高引线键合产品的质量及可靠性。
[0079] 具体的，上述步骤111，可以包括：
[0080] 步骤1111，按照镀镍、镀钯以及镀金的顺序，依次在预设印制线路板表面镀镍、镀钯以及镀金，得到印制线路板。
[0081] 该实施例中，在预设印制线路板表面镀镍钯金工艺是需要在预设印制线路板上按照先镀镍再镀钯最后镀金的顺序进行；镀膜后得到的印制线路板具有优异的抗腐蚀性能、硬度以及耐磨性，能够充分保证在引线键合完成后得到的引线键合后的印制线路板的功能和性能不发生变化，以保证最终封装后的印制线路板的质量及功能。
[0082] 此外，在封装开始前通过镀镍钯金工艺对制备好的预设印制线路板进行镀膜处理，以从制备印制线路板的角度出发提前规避因涉及考虑不全面导致最终封装产品报废或者无法达到预期功能和性能的情况；同时也降低后续引线键合难度，提高最终封装产品的质量及可靠性。
[0083] 本发明的一可选实施例中，晶圆器件的规格信息可以包括晶圆器件的晶圆尺寸信息以及晶圆焊盘信息。
[0084] 这里，晶圆器件的尺寸信息具体为该晶圆器件的面积大小，晶圆器件的晶圆焊盘信息具体为该晶圆器件上焊盘的数量、大小、间距以及分布方式等。
[0085] 进一步的，根据晶圆器件的规格信息，确定晶圆器件在印制线路板上的键合区域，可以包括：
[0086] 步骤121，根据晶圆器件的尺寸信息，确定键合区域的尺寸信息；
[0087] 步骤122，根据晶圆器件上的晶圆焊盘信息，确定键合区域上的键合焊盘信息。
[0088] 该实施例中，键合区域的尺寸信息表示该键合区域的面积大小，键合区域的形状与晶圆器件的形状相同或近似，且该键合区域尺寸信息大于晶圆器件的尺寸信息（这里，键合区域的面积大小的具体数值可以根据实际操作时的要求、印制线路板的大小以及晶圆器件的面积大小进行设置，只要满足键合区域的面积大小大于晶圆器件的面积大小即可），以便于在进行引线键合时整个晶圆器件可以完全置于键合区域内（在进行封装时，键合区域边界位于晶圆器件的外围）；进一步的，可以依据晶圆焊盘的相关信息，确定键合区域上的键合焊盘的相关信息，以保证后续引线键合的准确性，进而保证封装产品的质量及性能。
[0089] 本发明的一可选实施例中，上述步骤122，可以包括：
[0090] 步骤1221，根据晶圆器件上的晶圆焊盘的第一数量，确定键合区域上的键合焊盘的第二数量；
[0091] 步骤1222，根据晶圆器件上每一个晶圆焊盘的第一分布位置，确定键合区域上每一个键合焊盘的第二分布位置，键合区域上的键合焊盘与晶圆器件上的晶圆焊盘一一对应；
[0092] 步骤1223，根据晶圆器件上每一个晶圆焊盘的大小及相邻两晶圆焊盘的第一间距，确定键合区域上每一个键合焊盘的大小及相邻两键合焊盘的第二间距。
[0093] 该实施例中，由于晶圆焊盘为晶圆器件上相应位置处引脚的焊接点（在确定晶圆器件上的引脚在实际应用时不具有任何作用的情况下，该引脚可以不做焊盘），因此晶圆焊盘的第一数量与键合焊盘的第二数量应当是相同的；
[0094] 由于不同规格或不同形式的晶圆器件上晶圆焊盘的排布是不一样的，为确保引线键合后的产品功能机性能，因此键合区域上的键合焊盘的第二分部位置应当是与晶圆焊盘的第一分布位置是一一对应的；同时，为保证引线键合的准确性及引线键合后的产品质量，键合焊盘的大小应当略大于对应晶圆焊盘的大小，且相邻两键合焊盘之间的第二间距也应当略大于对应相邻两晶圆焊盘之间的第一间距；优选的，键合焊盘与对应晶圆焊盘之间的距离可以依据晶圆焊盘之间的距离进行设置，且当晶圆焊盘之间的距离越小时，键合焊盘与对应晶圆焊盘之间的距离就越大；在本发明的一可实现示例中，键合焊盘与对应晶圆焊盘之间的距离可以设置为2mm。
[0095] 需要说明的是，如果晶圆器件为圆形或正方形时，那么对应的间距大小都相同；对于如图中晶圆器件为长方形的情况，间距的大小不同，此时如果晶圆焊盘间距大小有个别不一致的，键合焊盘可以不做调整，如果晶圆焊盘间距大小差异过大，例如超过20%，就需要按照晶圆焊盘进行同步调整键合焊盘。
[0096] 如图2所示，以晶圆器件的尺寸信息为5.4mm×7mm、晶圆焊盘数量为124Pin、相邻两晶圆焊盘之间距为140um、晶圆焊盘大小为80um×80um，晶圆焊盘呈四周分布为例；相应的，PCB印制线路板键合区域上的键合焊盘的数量也应当为124Pin、相邻两键合焊盘之间的间距为200 um（8mil）、键合焊盘的大小为101.6 um×266.7 um（（可以依据是行业内的常规制造工艺精度确定），相应的，在设计PCB印制线路板键合区域上的键合焊盘时，也应该四周分布，且尽量保证键合区域上的键合焊盘出现方向与晶圆焊盘出现方向是一致的，则对应得到PCB印制线路板键合区域上的键合焊盘的分布的如图3所示。
[0097] 本发明的一可选实施例中，上述步骤13，可以包括：
[0098] 步骤131，使用非导电胶将晶圆器件固定于键合区域的中心位置；
[0099] 步骤132，通过键合设备将键合区域上的键合焊盘与晶圆器件对应的晶圆焊盘进行金线连接，得到键合后的印制线路板。
[0100] 该实施例中，在确定好键合区域以及相应的键合焊盘后，可以通过非导电胶将晶圆器件固定在键合区域的中心位置，以防止进行引线键合时晶圆器件移动而导致的引线键合有误或损坏晶圆器件；这里，采用非导电胶进行固定，以保证引线键合后产品的功能和性能；同时在涂抹非导电胶时需要涂抹均匀且适量，涂抹不宜过多；
[0101] 进一步的，通过键合设备将键合焊盘与晶圆器件上与之对应的晶圆焊盘进行金线连接，得到键合后的印制线路板，如图4所示。
[0102] 本发明的一可选实施例中，基于步骤131至132的基础上，还可以包括：
[0103] 步骤133，在键合后的印制线路板的键合区域安装防护材料，得到防护处理后的印制线路板。
[0104] 该实施例中，引线键合后为避免异常原因导致金线断裂，如不经意间触碰到引线键合后的印制线路板，会导致金线断裂，无法满足最终封装产品的预期功能和性能，因此需要在键合区域安装防护材料，以做到防尘，防触碰，防静电，保证封装产品的质量以及功能、性能要求。
[0105] 本发明的一可选实施例中，上述步骤133，可以包括：
[0106] 步骤1331，根据键合区域，确定印制线路板上的防护区域大小，防护区域套设于键合区域的外围，且防护区域的面积大于键合区域的面积；
[0107] 步骤1332，在防护区域上安装防护框；
[0108] 步骤1333，在防护框内安装防护材料，得到防护处理后的印制线路板。
[0109] 该实施例中，可以依据键合区域的形状及大小确定防护区域的形状及大小，且防护区域的面积大小要大于键合区域的面积大小；优选的，可以在键合区域上键合焊盘的外围且距离键合焊盘预设距离位置处设置防护区域；在一个可实现示例中，该预设距离可以是2.5mm（防护区域边界距离键合焊盘的距离）。
[0110] 如图6所示，在确定完防护区域及对应的边界位置后，可以在防护区域的边界位置处安装防护框；优选的，防护框的边框宽度可以设置为2mm；这里，可以在防护区域的边界位置处均匀涂抹非导电胶，之后将防护框安装在键合后的印制线路板上；以图2所示的晶圆器件及对应如图3所示的键合区域及键合焊盘分布示意图为例，对应的防护区域上安装防护框的示意图如图5所示。
[0111] 进一步的，如图7所示，在防护框内安装防护材料；这里，为保证具有不同功能的晶圆器件在安装防护材料后仍能保持相应的功能，可以选择性的安装相应的防护材料，且相应的防护材料应当是完全覆盖在、晶圆焊盘与键合焊盘之间的连接金线上，以保护连接金线，避免误碰导致的断裂。
[0112] 在本发明的一可实现实施例中，防护材料可以包括至少以下两种：密封防护材料、透光防护材料；这里，密封防护材料主要针对普通晶圆器件的防护，以避免误碰导致键合的金线断裂；优选的，该密封防护材料可以是环氧树脂胶；透光防护材料主要针对光学晶圆器件的防护，以保证光学晶圆器件的相应功能（光学晶圆器件的传感器在接收到光的能量并转换成电信号）；优选的，该透光防护材料可以是高透玻璃，以保证光线可以直接照射到光学晶圆器件的传感器上。
[0113] 本发明的一可选实施例中，上述步骤1333，可以包括：
[0114] 步骤13331，对于普通晶圆器件，使用环氧树脂胶填充防护框内的区域至完全覆盖普通晶圆器件与印制线路板之间的连接金线；
[0115] 步骤13332，对于光学晶圆器件，在防护框安装高透玻璃以覆盖光学晶圆器件。
[0116] 该实施例中，如图8所示，针对普通晶圆器件，可以利用点胶机控制环氧树脂胶的胶水量，直到胶水完全填充并覆盖普通晶圆器件与印制线路板之间的连接金线，这里，防护框的设置可以将环氧树脂胶限制在防护区域内，避免环氧树脂胶流入到印制线路板上的其他区域；在环氧树脂胶填充完成后，放置于常温下等待胶水固化即可进行后续的电装处理。
[0117] 如图9所示，针对光学晶圆器件，首先在防护框上均匀涂抹非导电胶，再将高透玻璃粘贴在防护框上以覆盖整个晶圆器件及键合区域，这里，防护框的设置可以为高透玻璃提供支撑；在高透玻璃粘贴完成后，放置于常温下等待胶水固化即可进行后续的电装处理；应当知道的是，防护材料不仅限于上述两种，能够满足防护功能（避免误碰使金线断裂）以及不影响不同功能晶圆器件相应功能的防护材料均可。
[0118] 本发明的上述实施例提供的方法，通过对预先制备好的印制线路板进行镀膜处理，并严格按照镀镍、镀钯、镀金的顺序进行镀膜，可以提高印制线路板的硬度及抗腐蚀性能等，降低后续引线键合的难度，提高最终封装产品可靠性；进一步的，依据晶圆器件的尺寸信息及晶圆焊盘信息，确定镀膜后的印制线路板上键合区域的尺寸信息及键合焊盘信息，并将对应焊盘进行金线连接；进一步的，对键合后的印制线路板进行防护处理，在做到防尘、防触碰、防静电的同时，也可以保证晶圆器件的相应功能，进而提高最终封装产品的质量，在防护处理后再进行电装处理，进一步保证封装产品的质量。
[0119] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
