形成倒装芯片半导体封装的方法-复审决定


发明创造名称:形成倒装芯片半导体封装的方法
外观设计名称:
决定号:185698
决定日:2019-08-01
委内编号:1F277143
优先权日:
申请(专利)号:201410606692.4
申请日:2014-10-31
复审请求人:通富微电子股份有限公司
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:王丹
合议组组长:彭丽娟
参审员:柴春英
国际分类号:H01L21/60,H01L21/56,H01L21/48,H01L23/31
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第3款
决定要点
:如果权利要求请求保护的技术方案与作为最接近现有技术的对比文件相比存在区别技术特征,该区别技术特征中的一部分被其他对比文件公开,且这部分特征在上述其他对比文件中所起的作用与其在该权利要求中所起的作用相同,其余部分是本领域的惯用技术手段,在作为最接近现有技术的对比文件的基础上结合其他对比文件以及本领域的惯用技术手段得到该权利要求所要求保护的技术方案对本领域的技术人员来说是显而易见的,则该权利要求不具备创造性。
全文:
本复审请求审查决定涉及申请号为201410606692.4,名称为“形成倒装芯片半导体封装的方法”的发明专利申请(下称本申请)。本申请的申请人为通富微电子股份有限公司,申请日为2014年10月31日,公开日为2015年03月04日。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门于2018年12月05日发出驳回决定,以权利要求1-16不具备专利法第22条第3款规定的创造性为由驳回了本申请,其具体理由是:(1)独立权利要求1要求保护的涉及“在形成绝缘层的步骤后在所述开口中形成锡层”的技术方案与对比文件1(CN103745931A,公开日为2014年04月23日)的区别技术特征在于:①在半导体芯片上的铜柱远离所述焊盘图形的一端电镀形成阻挡层;在所述阻挡层上布置预定量的焊料;在焊料的表面涂敷焊剂;回流过程中,所述焊剂清洁所述引线框上的被所述开口暴露的部分的所述引线;②在所述芯片的非主动面贴膜;封装所述倒装芯片半导体器件;以及去掉膜以裸露所述芯片的非主动面。权利要求1要求保护的涉及“在形成绝缘层的步骤前在引线框表面形成银层或者银合金层”的技术方案与对比文件1的区别技术特征在于:上述区别技术特征①、②,以及③在形成绝缘层的步骤前在引线框表面形成银层或者银合金层。权利要求1要求保护的涉及“在形成绝缘层的步骤后在所述开口中形成锡合金层”的技术方案与对比文件1的区别技术特征在于:上述区别技术特征①、②,以及④在形成绝缘层的步骤后在所述开口中形成锡合金层。其中,区别技术特征①的一部分被对比文件2(CN104064545A,公开日为2014年09月24日)公开,其余部分属于本领域的惯用技术手段,区别技术特征②被对比文件4(CN101086971A,公开日为2007年12月12日)公开,区别技术特征③、④是本领域技术人员在对比文件1的基础上容易想到的。因此独立权利要求1不具备创造性。(2)从属权利要求2、3、14的附加技术特征属于本领域的惯用技术手段;从属权利要求4的附加技术特征的一部分被对比文件2公开,其余部分是本领域技术人员通过有限的试验可以获得的;从属权利要求5的附加技术特征被对比文件2公开;从属权利要求6、8、15、16的附加技术特征被对比文件1公开;从属权利要求10、11的附加技术特征的一部分被对比文件1公开,其余部分是本领域技术人员很容易想到的;从属权利要求7、12的附加技术特征是本领域技术人员容易想到的;从属权利要求9、13的附加技术特征是本领域技术人员在对比文件1的基础上能够具体选择的。因此从属权利要求2-16也不具备创造性。驳回决定所依据的文本为:申请日2014年10月31日提交的说明书摘要、说明书第1-75段、摘要附图、说明书附图图1-4D;2018年07月27日提交的权利要求第1-16项。驳回决定所针对的权利要求书如下:
“1. 一种用于形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,包括:
提供半导体芯片,所述半导体芯片的表面具有焊盘图形;
在所述焊盘图形上形成铜柱;
在所述铜柱远离所述焊盘图形的一端电镀形成阻挡层;
在所述阻挡层上布置预定量的焊料;
在焊料的表面涂敷焊剂;
提供引线框,所述引线框的表面具有引线;
在所述引线框的表面形成绝缘层,所述绝缘层具有与铜柱位置对应的开口,分别暴露部分的所述引线;
将所述半导体芯片倒装在所述引线框上,其中所述焊料接触被所述开口暴露的部分的所述引线;
回流所述焊料,在所述铜柱和被所述开口暴露的部分的所述引线之间形成导电互连,回流后的所述焊料位于所述铜柱和被所述开口暴露的部分的所述引线之间;
在所述芯片的非主动面贴膜;
封装所述倒装芯片半导体器件;以及
去掉膜以裸露所述芯片的非主动面;
还包括在形成绝缘层的步骤前在引线框表面形成银层或者银合金层的步骤或者还包括在形成绝缘层的步骤后在所述开口中形成锡层或锡合金层的步骤。
2. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述膜的材料为树脂。
3. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述膜的厚度不小于所述芯片厚度的三分之一。
4. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述铜柱高度为10微米~90微米,直径为20微米~150微米。
5. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述焊料高度为10微米~45微米。
6. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述绝缘层包括多个相互分离的部分,每个所述部分均具有所述开口暴露部分所述引线。
7. 如权利要求6所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述绝缘层的相互分离的部分的形状为圆形或者方形。
8. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,每个所述开口的面积均大于其所对应的所述铜柱的横截面积。
9. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述绝缘层的厚度为5微米~10微米。
10. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述银层或者银合金层全部或部分覆盖所述引线。
11. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述银层或者银合金层包括多个部分覆盖所述引线的分离部分,所述多个分离部分的位置分别对应所述铜柱的位置,且面积大于或等于在后续工艺中待形成的所述绝缘层中的所述开口的面积。
12. 如权利要求10所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述银层或者银合金层的分离部分的形状为圆形或者方形。
13. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述锡层或锡合金层的厚度小于所述绝缘层的厚度。
14. 如权利要求13中任意一项所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述方法还包括在回流所述焊料的步骤后的清洁步骤。
15. 如权利要求14所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述方法还包括在所述清洁步骤之后,包封所述半导体芯片的至少一部分和所述引线框的至少一部分以形成半导体封装的步骤。
16. 如权利要求15所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述方法还包括在所述包封步骤之后,从引线框单独分出半导体封装的步骤。”
申请人(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2019年03月20日向国家知识产权局提出了复审请求,并提交了修改后的权利要求书全文替换页,包括权利要求第1-16项。复审请求人认为:对比文件2并未公开“在焊料的表面涂敷焊剂”、“加热回流过程中,融熔的焊料流到开口暴露的部分的引线框表面,并粘附到被开口暴露的部分的引线上,以在每个铜柱和相应的被开口暴露的部分的引线之间形成焊料互连”、“预定量的焊料决定焊料互连的形成”、以及“所述开口确保焊料保持在开口处”。且对比文件2的引线框架不存在开口,未采用任何技术手段来限制加热回流过程中熔融态焊料流向的位置。对比文件2中公开了“在铜柱末端布置焊料”,而“在引线框表面设置暴露部分引线的开口”以及“使熔融态的焊料流到开口中”的步骤在对比文件1和2中均未公开。提出复审请求时新修改的权利要求书如下:
“1. 一种用于形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,包括:
提供半导体芯片,所述半导体芯片的表面具有焊盘图形;
在所述焊盘图形上形成铜柱;
在所述铜柱远离所述焊盘图形的一端电镀形成阻挡层;
在所述阻挡层上布置预定量的焊料;
在焊料的表面涂敷焊剂;
提供引线框,所述引线框的表面具有引线;
在所述引线框的表面形成绝缘层,所述绝缘层具有与铜柱位置对应的开口,分别暴露部分的所述引线;
将所述半导体芯片倒装在所述引线框上,其中所述焊料接触被所述开口暴露的部分的所述引线;
回流所述焊料,在所述铜柱和被所述开口暴露的部分的所述引线之间形成导电互连,回流后的所述焊料位于所述铜柱和被所述开口暴露的部分的所述引线之间,加热回流过程中,融熔的焊料流到开口暴露的部分的引线框表面,并粘附到被开口暴露的部分的引线上,以在每个铜柱和相应的被开口暴露的部分的引线之间形成焊料互连,预定量的焊料决定焊料互连的形成,所述开口确保焊料保持在开口处;
在所述芯片的非主动面贴膜;
封装所述倒装芯片半导体器件;以及
去掉膜以裸露所述芯片的非主动面;
还包括在形成绝缘层的步骤前在引线框表面形成银层或者银合金层的步骤或者还包括在形成绝缘层的步骤后在所述开口中形成锡层或锡合金层的步骤。
2. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述膜的材料为树脂。
3. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述膜的厚度不小于所述芯片厚度的三分之一。
4. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述铜柱高度为10微米~90微米,直径为20微米~150微米。
5. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述焊料高度为10微米~45微米。
6. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述绝缘层包括多个相互分离的部分,每个所述部分均具有所述开口暴露部分所述引线。
7. 如权利要求6所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述绝缘层的相互分离的部分的形状为圆形或者方形。
8. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,每个所述开口的面积均大于其所对应的所述铜柱的横截面积。
9. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述绝缘层的厚度为5微米~10微米。
10. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述银层或者银合金层全部或部分覆盖所述引线。
11. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述银层或者银合金层包括多个部分覆盖所述引线的分离部分,所述多个分离部分的位置分别对应所述铜柱的位置,且面积大于或等于在后续工艺中待 形成的所述绝缘层中的所述开口的面积。
12. 如权利要求10所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述银层或者银合金层的分离部分的形状为圆形或者方形。
13. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述锡层或锡合金层的厚度小于所述绝缘层的厚度。
14. 如权利要求13中任意一项所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述方法还包括在回流所述焊料的步骤后的清洁步骤。
15. 如权利要求14所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述方法还包括在所述清洁步骤之后,包封所述半导体芯片的至少一部分和所述引线框的至少一部分以形成半导体封装的步骤。
16. 如权利要求15所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述方法还包括在所述包封步骤之后,从引线框单独分出半导体封装的步骤。”
经形式审查合格,国家知识产权局于2019年03月27日依法受理了该复审请求,并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为,对比文件1已经公开了“在引脚103(或引线框金属层)的表面上形成绝缘层105,所述绝缘层105中具有暴露引脚103的表面的第二开口106”、“绝缘层105能防止焊料沿着引脚103的表面蔓延”(参见说明书第49-53段,图5),即对比文件1公开了在引线框表面设置暴露部分引线的开口来确保焊料保持在开口处的技术思路;在此基础上,本领域技术人员容易想到在将对比文件2中采用包括铜柱和阻挡层、焊料的凸块结构的半导体芯片倒装到引线框时,在引线框表面通过设置暴露部分引线的开口来使得铜柱和相应的被开口暴露的部分的引线之间形成焊料互连,预定量的焊料决定焊料互连的形成,并在回流焊中确保焊料保持在开口处,技术效果可预期。由此可知,在对比文件1的基础上结合对比文件2、对比文件4以及本领域惯用技术手段得出修改后的权利要求1-16权利要求所要求保护的技术方案对本领域的技术人员来说是显而易见的,因此权利要求1-16不具有突出的实质性特点和显著的进步,不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。因而坚持原驳回决定。
随后,国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年05月27日向复审请求人发出复审通知书,指出:(1)独立权利要求1所要求保护的涉及“在形成绝缘层的步骤后在所述开口中形成锡层”的技术方案与对比文件1的区别技术特征在于:①在半导体芯片上的铜柱远离焊盘图形的一端电镀形成阻挡层;在阻挡层上布置预定量的焊料;在焊料的表面涂敷焊剂;②在封装倒装芯片半导体器件之前在芯片的非主动面贴面;以及在所述封装之后去掉膜以裸露芯片的非主动面。该权利要求所要求保护的涉及“在形成绝缘层的步骤后在所述开口中形成锡合金层”的技术方案与对比文件1的区别技术特征在于:上述区别技术特征①、②,以及③在形成绝缘层的步骤后在所述开口中形成锡合金层。该权利要求所要求保护的涉及的“在形成绝缘层的步骤前在引线框表面形成银层或者银合金层”的技术方案与对比文件1的区别技术特征在于:上述区别技术特征①、②,以及④在形成绝缘层的步骤前在引线框表面形成银层或者银合金层。其中,区别技术特征①的一部分被对比文件2公开,其余部分属于本领域的惯用技术手段;区别技术特征②被对比文件4公开;区别技术特征③、④是本领域技术人员在对比文件1的基础上容易想到的;因此独立权利要求1不具备创造性。(2)从属权利要求2、3、14的附加技术特征属于本领域的惯用技术手段;从属权利要求4的附加技术特征的一部分被对比文件2公开,其余部分是本领域技术人员通过有限的试验可以获得的;从属权利要求5的附加技术特征被对比文件2公开;从属权利要求6、8、15、16的附加技术特征被对比文件1公开;从属权利要求10、11的附加技术特征是本领域技术人员在对比文件1的基础上可以根据实际需要具体选择和设置的;从属权利要求7、12的附加技术特征是本领域技术人员容易想到的;从属权利要求9、13的附加技术特征是本领域技术人员在对比文件1的基础上可以根据需要具体选择的。因此从属权利要求2-16也不具备创造性。(3)针对复审请求人的意见,合议组认为:第一,技术特征“在焊料的表面涂敷焊剂”属于本领域的惯用技术手段。第二,由于对比文件1公开了通过回流工艺,在金属凸块203和开口暴露的部分引脚103之间形成导电互连,回流后焊料108位于金属凸块203和开口暴露的部分引脚103之间,而且在加热回流过程中,融熔的焊料108必然会流到开口暴露的部分引线框表面,并粘附到暴露的引脚103上,以在每个金属凸块203和相应被开口暴露的引脚103之间形成焊料互连,并且预定的焊料必然决定焊料互连的形成,而且开口能够确保焊料保持在开口处。第三,对比文件1公开了焊料位于引线框一端,引线框表面设置具有暴露引线的开口的绝缘层105,且具有开口的绝缘层105能防止该焊料沿着引脚103表面蔓延,即能够将熔融焊料限制在绝缘层的开口内。对比文件2公开了铜柱、焊料等位于芯片一端,那么本领域技术人员可以根据实际需要采用对比文件2的上述设置方式来替代对比文件1的设置方式,并且在回流过程中也能够使熔融焊料流到对应的开口内,从而取得限制焊料位置的技术效果。
复审请求人于2019年07月11日针对复审通知书提交了意见陈述书,并提交了修改后的权利要求书全文替换页,其中包括权利要求第1-15项。复审请求人认为:本申请由于半导体芯片的非主动面裸露而具有更优的散热性能,而现有技术中没能做到非主动面裸露,而是通常需要借助于半导体芯片的非主动面增加一些包装层,来提高半导体芯片和引线框之间连接的稳定性。本申请以较大篇幅介绍半导体芯片和引线框之间的连接方式,正是由于半导体芯片和引线框之间的连接更为稳定、牢固,无需借助于在半导体芯片的非主动面增加一层包装层来提高半导体芯片和引线框之间连接的稳定性,因而才能做到让半导体芯片的非主动面裸露,从而带来更优的散热效果。答复复审通知书时修改的权利要求书如下:
“1. 一种用于形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,包括:
提供半导体芯片,所述半导体芯片的表面具有焊盘图形;
在所述焊盘图形上形成铜柱;
在所述铜柱远离所述焊盘图形的一端电镀形成阻挡层;
在所述阻挡层上布置预定量的焊料,焊料以焊球的形式电镀在所述铜柱远离焊盘图形一端的表面,布置的焊料量取决于含量的类型、铜柱的直径或横截面积、开口的面积、半导体芯片的质量、铜柱的数目、回流焊料时回流外形、回流焊料和铜柱的预期最终尺寸以及焊剂的类型中的多种;
在焊料的表面涂敷焊剂;
提供引线框,所述引线框的表面具有引线;
在所述引线框的表面形成绝缘层,所述绝缘层具有与铜柱位置对应的开口,分别暴露部分的所述引线;
将所述半导体芯片倒装在所述引线框上,其中所述焊料接触被所述开口暴露的部分的所述引线;
回流所述焊料,在所述铜柱和被所述开口暴露的部分的所述引线之间形成导电互连,回流后的所述焊料位于所述铜柱和被所述开口暴露的部分的所述引线之间,加热回流过程中,融熔的焊料流到开口暴露的部分的引线框表面,并粘附到被开口暴露的部分的引线上,以在每个铜柱和相应的被开口暴露的部分的引线之间形成焊料互连,预定量的焊料决定焊料互连的形成,所述开口确保焊料保持在开口处;
在所述芯片的非主动面贴膜,所述膜的材料为树脂;
封装所述倒装芯片半导体器件;以及
去掉膜以裸露所述芯片的非主动面;
还包括在形成绝缘层的步骤前在引线框表面形成银层或者银合金层的步骤或者还包括在形成绝缘层的步骤后在所述开口中形成锡层或锡合金层的步骤。
2. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述膜的厚度不小于所述芯片厚度的三分之一。
3. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述铜柱高度为10微米~90微米,直径为20微米~150微米。
4. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述焊料高度为10微米~45微米。
5. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述绝缘层包括多个相互分离的部分,每个所述部分均具有所述开口暴露部分所述引线。
6. 如权利要求6所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述绝缘层的相互分离的部分的形状为圆形或者方形。
7. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,每个所述开口的面积均大于其所对应的所述铜柱的横截面积。
8. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述绝缘层的厚度为5微米~10微米。
9. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述银层或者银合金层全部或部分覆盖所述引线。
10. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述银层或者银合金层包括多个部分覆盖所述引线的分离部分,所述多个分离部分的位置分别对应所述铜柱的位置,且面积大于或等于在后续工艺中待 形成的所述绝缘层中的所述开口的面积。
11. 如权利要求10所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述银层或者银合金层的分离部分的形状为圆形或者方形。
12. 如权利要求1所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述锡层或锡合金层的厚度小于所述绝缘层的厚度。
13. 如权利要求13中任意一项所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述方法还包括在回流所述焊料的步骤后的清洁步骤。
14. 如权利要求14所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述方法还包括在所述清洁步骤之后,包封所述半导体芯片的至少一部分和所述引线框的至少一部分以形成半导体封装的步骤。
15. 如权利要求15所述的形成倒装芯片半导体封装的方法,其特征在于,所述方法还包括在所述包封步骤之后,从引线框单独分出半导体封装的步骤。”
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以作出审查决定。
二、决定的理由
(一)审查文本的认定
复审请求人在2019年07月11日针对复审通知书提交了意见陈述书和修改后的权利要求书全文替换页,包括权利要求第1-15项。经审查,上述修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定。因此,本复审请求审查决定所依据的文本是:于申请日2014年10月31日提交的说明书摘要、说明书第1-75段、摘要附图、说明书附图图1-4D;于2019年07月11日提交的权利要求第1-15项。
(二)具体理由的阐述
专利法第22条第3款规定:创造性,是指与现有技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步,该实用新型具有实质性特点和进步。
如果权利要求请求保护的技术方案与作为最接近现有技术的对比文件相比存在区别技术特征,该区别技术特征中的一部分被其他对比文件公开,且这部分技术特征在上述其他对比文件中所起的作用与其在该权利要求中所起的作用相同,其余部分是本领域的惯用技术手段,在作为最接近现有技术的对比文件的基础上结合其他对比文件以及本领域的惯用技术手段得到该权利要求所要求保护的技术方案对本领域的技术人员来说是显而易见的,则该权利要求不具备创造性。
在本复审请求审查决定中引用的对比文件与驳回决定和复审通知书中引用的对比文件相同,即:
对比文件1:CN 103745931A,公开日为2014年04月23日;
对比文件2:CN 104064545A,公开日为2014年09月24日;
对比文件4:CN 101086971A,公开日为2007年12月12日。
对比文件1作为最接近的现有技术。
1、独立权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求1要求保护一种用于形成倒装芯片半导体封装的方法。对比文件1公开了一种倒装芯片的半导体封装结构的形成方法,并具体公开了如下技术特征(参见说明书第30-98段、附图2-11):提供若干半导体芯片200,每个半导体芯片200表面上具有若干焊盘201,焊盘201上形成有金属凸块203,金属凸块203可为金属柱或者焊球,或者包括金属柱和位于金属柱顶部表面的焊球,金属柱可以为铜;提供引线框,表面具有多个引脚103,引线框可为多层叠层金属材料,在引线框的表面形成绝缘层105,绝缘层105具有与金属凸块203位置对应的第二开口106,分别暴露部分的引脚103,在引脚103未被绝缘层覆盖的表面上形成焊接层,焊接层用于提高引脚103与其他金属的粘附性,焊接层材料包括锡;半导体芯片200倒装在引线框上,其中焊料层108接触开口暴露的引脚103;通过回流工艺,在金属凸块203和开口暴露的部分引脚103之间形成导电互连,回流后焊料108位于金属凸块203和开口暴露的部分引脚103之间,而且在加热回流过程中,融熔的焊料108必然流到开口暴露的部分引线框表面,并粘附到暴露的引脚103上,以在每个金属凸块203和相应被开口暴露的引脚103之间形成焊料互连,并且预定的焊料必然决定焊料互连的形成,并且开口能够确保焊料保持在开口处;用第二塑封层205封装倒装芯片半导体器件。
该权利要求所要求保护的涉及“在形成绝缘层的步骤后在所述开口中形成锡层”的技术方案与对比文件1公开的内容相比,区别技术特征在于:①在半导体芯片上的铜柱远离焊盘图形的一端电镀形成阻挡层;在阻挡层上布置预定量的焊料,焊料电镀在铜柱远离焊盘图形一端的表面,以及布置焊料量的方式;在焊料的表面涂敷焊剂;②在封装倒装芯片半导体器件之前在芯片的非主动面贴膜,膜的材料为树脂;以及在所述封装之后去掉膜以裸露芯片的非主动面。基于上述区别技术特征,本申请上述技术方案实际解决的技术问题是:提供一种替代的倒装芯片焊接方法,提高焊接性能,并提高封装散热性能。
该权利要求所要求保护的涉及“在形成绝缘层的步骤后在所述开口中形成锡合金层”的技术方案与对比文件1公开的内容相比,区别技术特征在于:上述区别技术特征①、②,以及③在形成绝缘层的步骤后在所述开口中形成锡合金层。基于上述区别技术特征,本申请上述技术方案实际解决的技术问题是:提供一种替代的倒装芯片焊接方法及提供一种增加粘结性的替代材料,提高焊接性能,并提高封装散热性能。
该权利要求所要求保护的涉及的“在形成绝缘层的步骤前在引线框表面形成银层或者银合金层”的技术方案与对比文件1公开的内容相比,区别技术特征在于:上述区别技术特征①、②,以及④在形成绝缘层的步骤前在引线框表面形成银层或者银合金层。基于上述区别技术特征,本申请上述技术方案实际解决的技术问题是:提供一种替代的倒装芯片焊接方法及提供一种增加粘结性的替代材料,提高焊接性能,并提高封装散热性能。
针对上述区别技术特征①,对比文件2公开了一种半导体封装方法,并具体公开了如下技术特征(参见说明书第14-55段、附图2-11):半导体芯片200上形成焊盘201,在焊盘201上形成可为铜的附着层206a,在附着层206a远离焊盘201的一端可电镀形成阻挡层206b,在阻挡层206b上布置焊料206c,必然是预定量的,且焊料206c在可为铜的附着层206a的远离焊盘201的一端,形成焊料206c可以是电解电镀等,且回流成焊球。由此可见,上述区别技术特征①已部分地被对比文件2公开,且其在对比文件2中所起的作用与其在本申请中作用相同,均是提供一种将阻挡层及其上焊料等设置在芯片端的替代的倒装芯片焊接方法以及通过设置阻挡层提高焊接性能,即对比文件2给出了将上述特征应用到对比文件1的技术启示。因此本领域技术人员在对比文件1公开了(说明书第49-53段,图5)具有开口的绝缘层105能防止焊料沿着引脚103表面蔓延的思路的基础上,可以根据实际需要采用对比文件2中的将阻挡层及其上的焊料等设置在芯片一端的倒装芯片焊接方法替代对比文件1中焊料设置在引线框一端的方法,且通过设置阻挡层提高焊接性能,并且也能够取得限制焊料位置的技术效果。而且根据焊料的类型、铜柱的直径或横截面积、开口面积、半导体芯片的质量、铜柱的数目、回流焊料时的回流外形、回流焊料和铜柱的预期最终尺寸以及焊剂的类型中的多种来布置焊料量,这是本领域的惯用技术手段,本领域技术人员可以根据需要选择上述因素等来设定预定量的焊料以进行下一步的焊接,并且也未产生预料不到的技术效果。此外,在本领域中,焊剂在受热后能对施焊金属表面起清洁和保护作用,在焊接时焊剂先于焊料融化,能降低焊料本身和被焊金属的表面张力,增加焊料润湿能力,增强被焊金属与焊料之间的粘附力(参见《电子产品装配工快速入门》,牛百齐 著,第104页,中国电力出版社,2014年07月),获得更好的焊接效果,因此,在焊料表面涂覆焊剂并通过焊剂清洁被焊金属表面,这是本领域的惯用技术手段。本领域技术人员容易想到在阻挡层上布置焊料并在焊料表面涂覆焊剂,在回流过程中通过焊剂清洁需要焊接的位置,其技术效果是可以预期的。
对于上述区别技术特征②,对比文件4公开了一种倒装集成电路封装方法,并具体公开了如下技术特征(参见说明书第1页最后一段-第4页第5段、附图2A-2E,4,7):在集成电路芯片20的背面21贴着第一胶带30,用封装材料50封装倒装的集成电路芯片,移除第一胶带30以裸露集成电路芯片20的背面。由此可见,上述区别技术特征②已被对比文件4公开,且其在对比文件4中所起的作用与其在本申请中作用相同,均是提高散热性,即对比文件4给出了将上述技术特征应用到对比文件1中的技术启示。并且采用树脂作为临时的封装承载贴膜属于本领域的惯用技术手段。
对于上述区别技术特征③和④,在对比文件1公开的引线框可为多层叠层金属材料以及在引脚的未被绝缘层覆盖的表面上形成焊接层(例如锡)以提高引脚103与其他金属连接时的粘附性的基础上,本领域技术人员容易想到用锡合金层替代锡,或者在形成绝缘层的步骤前在引线框表面形成银层或者银合金层替代对比文件1的方式,以提高引线框与其他金属的粘合性,其技术效果是可以预期的。
由此可知,在对比文件1的基础上结合对比文件2、对比文件4和本领域的惯用技术手段得出该权利要求所要求保护的技术方案对本领域的技术人员来说是显而易见的,因此权利要求1不具有突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2、从属权利要求2-15不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
对于权利要求2,采用作为临时的封装承载贴膜的厚度可根据承载需求进行选择,属于本领域的惯用技术手段,其技术效果是可以预料的。因而在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,权利要求2也不具备创造性。
对于权利要求3、4,对比文件2进一步公开了:附着层206a铜的厚度为5~50μm(参见说明书第23段);焊料206c的厚度为5μm~70μm,例如可为10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm(参见说明书第27段)。本领域技术人员可在有限的试验的基础上选择合适的铜柱直径大小,其技术效果是可以预料的。因而在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,权利要求3、4也不具备创造性。
对于权利要求5、7,对比文件1进一步公开了:如图5所示,绝缘层105包括多个相互分离的部分,每个所述部分均具有第二开口106暴露部分引脚103的表面;金属凸块203的尺寸可以大于、等于或小于引脚上的绝缘层中的第二开口的尺寸(参见说明书第81段)。因而在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,权利要求5、7也不具备创造性。
对于权利要求9、10,对比文件1进一步公开了:所述引线框金属层100的材料为金属或合金;所述引线框金属层100的材料可以为W、Al、Cu、Ti、Ag、Au、Pt、Ni中一种或几种(参见说明书第36段);引线框金属层100可以为单层的金属或者多层金属的堆叠结构(参见说明书第37段)。为了增加粘结性而在形成绝缘层前在引线上形成银或银合金的情况下,本领域技术人员可以根据实际需要选择银或银合金全部或部分覆盖引线,此时银层或银合金层也相应地包括多个分离的部分,分离部分的位置对应铜柱位置,且面积可以大于或等于后续其上所形成的开口面积,这些都是可以根据需要设置的,其技术效果是可以预期的。因而在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,权利要求9、10也不具备创造性。
对于权利要求6、11,在本领域内,圆形或方形为常见形状,因而本领域技术人员容易想到采用圆形或方形作为对应的绝缘层或银层或银合金层相互分离部分的形状,其技术效果是可以预期的。因而在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,权利要求6、11也不具备创造性。
对于权利要求8、12,对比文件1进一步公开了(参见说明书第96段):采用电镀工艺自对准的在引脚103的未被绝缘层覆盖的表面上形成焊接层。对于本领域技术人员来说,绝缘层和相应的在开口中形成的锡层或锡合金层的厚度可根据具体需要进行选择,为了保证开口能够控制焊料的位置,在开口中形成的锡层或锡合金层的厚度小于绝缘层的厚度,这是本领域的惯用技术手段,其技术效果是可以预期的。因而在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,权利要求8、12也不具备创造性。
对于权利要求13-15,对比文件1进一步公开了:在回流之后包封半导体芯片的至少一部分和引线的至少一部分以形成半导体封装;如图11,沿封装单元进行切割,形成若干分立的封装结构13(参见说明书第97段)。回流后、包封前进行清洁是本领域的惯用技术手段,其技术效果是可以预期的。因而在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,权利要求13-15也不具备创造性。
(三)对复审请求人相关意见的评述
复审请求人认为:本申请由于半导体芯片的非主动面裸露而具有更优的散热性能,而现有技术中没能做到非主动面裸露,而是通常需要借助于半导体芯片的非主动面增加一些包装层,来提高半导体芯片和引线框之间连接的稳定性。本申请以较大篇幅介绍半导体芯片和引线框之间的连接方式,正是由于半导体芯片和引线框之间的连接更为稳定、牢固,无需借助于在半导体芯片的非主动面增加一层包装层来提高半导体芯片和引线框之间连接的稳定性,因而才能做到让半导体芯片的非主动面裸露,从而带来更优的散热效果。
对此,合议组认为:对比文件1已经公开了在半导体芯片上具有金属凸块,其可为金属柱或者焊球,或者包括金属柱和位于金属柱顶部表面的焊球,金属柱可以为铜;还公开了在引线框架上具有焊料层,通过回流焊将金属凸块和焊料层焊接在一起。因此从焊接后的半导体芯片倒装封装结构来看,起到稳定牢固连接作用的主要部件与本申请是相同的,因此对比文件1实际上也能够起到相同的稳定牢固连接的作用。本申请和对比文件1的区别技术特征主要在于制造方法,即阻挡层等材料是设置在芯片一端还是设置在引线框架一端、以及非主动面的贴膜和去膜工艺。对比文件2提供了一种将阻挡层、焊料等设置在芯片端的替代的倒装芯片焊接方法以及通过设置阻挡层提高焊接性能,因此本领域技术人员在对比文件1公开了具有开口的绝缘层105能防止焊料沿着引脚103表面蔓延的思路的基础上,可以根据实际需要采用对比文件2中的将焊料、阻挡层等设置在芯片一端的倒装芯片焊接方法替代对比文件1中焊料等设置在引线框一端的方法,且通过设置阻挡层提高焊接性能,也能够取得限制焊料位置的技术效果,并且同样也能够达到相同的稳定牢固连接的技术效果。而且根据焊料的类型、铜柱的直径或横截面积、开口面积、半导体芯片的质量、铜柱的数目、回流焊料时的回流外形、回流焊料和铜柱的预期最终尺寸以及焊剂的类型中的多种来布置焊料量,这是本领域的惯用技术手段,权利要求也并未限定区别于现有技术的具体布置方式。此外,对比文件4公开了在集成电路芯片背面贴着第一胶带,用封装材料封装倒装的集成电路芯片,最终移除第一胶带以裸露集成电路芯片的背面,从而提高散热性能的技术方案,因此在对比文件1的基础上,结合对比文件2、对比文件4和本领域的惯用技术手段,得出本申请所要求保护的技术方案对本领域的技术人员来说是显而易见的,并且也能够取得相同的技术效果,因此本申请的权利要求不具备创造性(具体参见前述具体理由的阐述)。
因此,合议组对复审请求人的意见陈述不予支持。
基于上述事实和理由,合议组依法作出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年12月05日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。


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