一種帶腔體的芯片封裝結構及其封裝方法
【專利摘要】本發明公開了一種帶腔體的芯片封裝結構及其封裝方法。本發明的芯片封裝結構包括：芯片、基板、引腳框、導線和塑封體；其中，芯片的下表面設置在基板上；芯片通過導線與引腳框相連；塑封體將芯片、引腳框和基板封裝，并在塑封體的底面或側面露出引腳框；塑封體與芯片之間具有空腔，從而芯片的側面和上表面至少存在一處與塑封體不接觸的表面。本發明在塑封體與芯片之間具有空腔，從而芯片表面的敏感部位與塑封體不接觸，敏感部位沒有被塑封體覆蓋，減少封裝結構對于芯片內部結構的應力影響；進一步包括通孔，有利于芯片的通風和散熱；本發明的封裝方具有制作工藝簡單先進、體積相對較小及散熱優良等特點，從而提高電子芯片使用過程中的可靠性。
【專利說明】一種帶腔體的芯片封裝結構及其封裝方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體封裝技術，具體涉及一種帶腔體的芯片封裝結構及其封裝方法。
【背景技術】
[0002]在當今消費電子、汽車電子，以及要求更高的航空、航天及軍工產業領域中，對電子芯片等產品具有多功能、高性能、小型化、輕量化、攜帶方便以及低成本等特點的要求越來越高。對這些帶有I/o引腳的芯片進行封裝，制成滿足各種用途和要求的電子產品，需要采用晶圓級芯片尺寸封裝(WL-CSP)、多芯片組件(MCM)或三維系統級封裝模塊(3D SiPmodule)等現代微電子封裝技術。現代微電子封裝技術的飛速發展，正不斷變革著人們的工作和生活方式，促使整個世界高速邁向現代化。
[0003]微電子封裝是連接半導體芯片和電子系統的一道橋梁，通常是指將半導體集成電路芯片及用來固定、保護它的基體通過熱固性和熱塑性材料塑封而成的模塊。現有技術中的微電子封裝雖然在電、熱、光和機械性能方面對芯片提供了保護，但是卻不能滿足在一定的成本下不斷增加的性能要求和可靠性、散熱及功率分配等功能的需要。
【發明內容】
[0004]針對以上對芯片封裝技術不斷提出的各種要求，本發明提供一種帶腔體的芯片封裝結構及其封裝方法，本發明的封裝方法具有制作工藝先進、保證芯片不受應力影響、性能完整、體積相對較小、散熱優良等特點，從而提高電子芯片使用過程中的可靠性。
[0005]本發明的一個目的在于提供一種帶腔體的芯片封裝結構。
[0006]本發明的芯片封裝結構包括:芯片、基板、引腳框、導線和塑封體；其中，芯片的下表面設置在基板上；芯片通過導線與引腳框相連；塑封體將芯片、引腳框和基板封裝，并在塑封體的底面或側面露出引腳框；塑封體與芯片之間具有空腔，從而芯片的側面和上表面至少存在一處與塑封體不接觸的表面。
[0007]芯片的下表面通過芯片粘接物粘貼在基板上；導線通過導線粘接物或壓焊工藝將芯片與引腳框相連接，為芯片導電。導線粘接物包括導電銀漿或焊料等。
[0008]塑封體與芯片之間的空腔可采用在塑封體開設空腔形成。在塑封體與芯片的側面和上表面相對應的一處或多處開設空腔，從而在芯片的側面和上表面存在一處以上與塑封體不接觸的表面。
[0009]塑封體與芯片之間的空腔也可采用密封薄膜形成。芯片的下表面粘貼在基板上，通過導線連接引腳框，密封薄膜包裹芯片、引腳框和基板，并露出引腳框的底面或側面，將密封薄膜與引腳框的邊緣密封；塑封體在密封薄膜外將其封裝，并在塑封體的底面或側面露出沒有被密封薄膜包裹的引腳框，從而密封薄膜將塑封體與芯片之間形成空腔。采用密封薄膜包裹芯片，從而在塑封體與芯片之間形成空腔，芯片的側面和上表面存在一處以上與塑封體不接觸的表面。密封薄膜采用干凈的薄膜，薄膜變形可以對芯片誤差進行補償。清潔的密封薄膜解決方案，可以在超凈間進行封裝，低成本的高密度集成封裝方案。對密封薄膜和引線框加熱，從而保證密封薄膜的邊緣的密閉性，也保證了芯片不受封裝外界的應力影響，大大提高了芯片的可靠性。
[0010]對于如MEMS壓力計或慣性器件等芯片，芯片的表面存在一些應力結構的敏感部位，現有的封裝技術中，芯片表面的敏感部位被塑封體覆蓋，對于芯片的內部結構的應力會產生影響。本發明采用密封薄膜包裹芯片或者在塑封體與敏感部位相對應處開設空腔，從而芯片表面的敏感部位與塑封體不接觸，敏感部位沒有被塑封體覆蓋，減少封裝結構對于芯片內部結構的應力影響。
[0011]由于塑封體、芯片、導線和引腳框采用不同的物質，不同的物質具有不同的膨脹系數，在高溫或者惡劣的環境下，熱膨脹系數會相差很大，封裝結構內部的不同物質材料就會產生應力，容易影響芯片本身的內部結構特性，或者影響金屬導線的焊接點，焊接點周圍產生大的應力，容易導致焊接點斷裂，金屬導線剝離、斷路等。為了解決這個問題，本發明的芯片封裝結構進一步包括通孔，在空腔與塑封體的外表面之間開設通孔。這樣，芯片與塑封體之間的腔體使得芯片至少存在一處與塑封體不接觸的表面，并且此處表面通過腔體與塑封體的外表面之間的通孔與外界連通，有利于芯片的通風和散熱，保障芯片的性能完整和正常的功能。
[0012]通孔的邊緣不緊貼導線，與導線之間具有一定的安全距離，距離在100?150um之間，以保證金屬導線不外漏，在塑封體的保護中。通孔與導線之間的距離根據具體芯片的尺寸和塑封體的材料確定。
[0013]本發明的另一個目的在于提供一種帶腔體的芯片封裝結構的封裝方法。
[0014]本發明的芯片封裝結構的封裝方法，包括以下步驟:
[0015]I)將芯片的下表面粘貼在基板上，通過導線將芯片與引腳框相連接；
[0016]2)制備進行包括空腔的塑封體注塑的模具；
[0017]3)進行塑封體注塑，然后冷卻，形成包括空腔的塑封體；
[0018]4)塑封體將芯片、引腳框和基板封裝，并與芯片之間形成空腔，在塑封體的底面或側面露出引腳框。
[0019]本發明的芯片封裝結構的封裝方法，還可以采用以下步驟:
[0020]I)將芯片的下表面粘貼在基板上，通過導線將芯片與引腳框相連接；
[0021]2)采用密封薄膜包裹芯片、引腳框和基板，在芯片的上表面形成空腔，并露出引腳框的底面或側面；
[0022]3)對密封薄膜和引腳框加熱，將密封薄膜與引腳框的邊緣密封；
[0023]4)制備進行塑封體注塑的模具；
[0024]5)進行塑封體注塑，然后冷卻，形成塑封體；
[0025]6)塑封體將芯片、引腳框和基板封裝，并在塑封體的底面或側面露出沒有被密封薄膜包裹的引腳框。
[0026]本發明的優點:
[0027]本發明采用密封薄膜包裹芯片或者在塑封體與敏感部位相對應處開設空腔，從而芯片表面的敏感部位與塑封體不接觸，敏感部位沒有被塑封體覆蓋，減少封裝結構對于芯片內部結構的應力影響；進一步包括通孔，有利于芯片的通風和散熱，保障芯片的性能完整和正常的功能；本發明的封裝方法進行模具注塑一次成型，減少焊接次數，具有制作工藝簡單先進、保證芯片不受應力影響、性能完整、體積相對較小、散熱優良等特點，從而提高電子芯片使用過程中的可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1為本發明的芯片封裝結構的實施例一的剖面圖；
[0029]圖2為本發明的芯片、基板和引腳框的結構示意圖，其中(a)位為俯視圖，(b)為沿(a)中A-A’線的剖面圖；
[0030]圖3為本發明的芯片封裝結構的密封薄膜包裹芯片、引腳框和基板的結構示意圖；
[0031]圖4為本發明的芯片封裝結構的實施例二的剖面圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖，通過實施例對本發明做進一步說明。
[0033]實施例一
[0034]如圖1所示，本實施例的芯片封裝結構包括:芯片1、基板2、引腳框3、導線4和塑封體5 ;其中，芯片I的下表面粘貼在基板2上；芯片I通過導線4與引腳框3相連；塑封體5將芯片1、引腳框3和基板2封裝，并在塑封體5的側面露出引腳框3 ;芯片的上表面設置有應力結構，塑封體5與芯片I的上表面相對應處開設有空腔6，從而芯片的上表面與塑封體不接觸；并且空腔6與塑封體5的上表面之間開設通孔7，從而芯片的上表面沒有被塑封體覆蓋，保證了芯片的應力不受影響，并且與外界連通，有利于通風和散熱。
[0035]塑封體5采用環氧樹脂；導線4和引腳框3為金屬；導線4通過導電銀漿粘接將芯片I與引腳框3相連接。通孔7與導線4具有一定的安全距離。
[0036]本實施例的芯片封裝結構的封裝方法，包括以下步驟:
[0037]I)將芯片I的下表面粘貼在基板2上，通過導線將芯片與引腳框3相連接，如圖2所示；
[0038]2)制備進行具有空腔6和通孔7的塑封體5注塑的模具，摸具的外表面為方形；
[0039]3)進行塑封體注塑，然后冷卻，形成具有空腔6和通孔7的塑封體5 ;
[0040]4)塑封體5將芯片、引腳框和基板封裝，塑封體5與芯片I的敏感部位之間具有空腔6
[0041]和通孔7，在塑封體的底面或側面露出引腳框，如圖1所示。
[0042]實施例二
[0043]本實施例的芯片封裝結構包括:芯片1、基板2、引腳框3、導線4、塑封體5和密封薄膜8 ;其中，芯片I的下表面粘貼在基板2上；芯片I通過導線4與引腳框3相連；密封薄膜8包裹芯片、引腳框和基板，并露出引腳框的底面或側面，將密封薄膜與引腳框的邊緣密封，從而在塑封體與芯片之間形成空腔6，如圖3所示；塑封體在密封薄膜外將其封裝，并在塑封體的底面或側面露出沒有被密封薄膜包裹的引腳框；塑封體5與敏感部位對應的密封薄膜8之間具有通孔7，如圖4所示。
[0044]本實施例中，塑封體5采用環氧樹脂；密封薄膜8采用聚酯薄膜，成本很低，薄膜內干凈，沒有溢膠。通孔7與導線4具有一定的安全距離，芯片的尺寸ImmX Imm,導線直徑
0.2mm,距離通孔0.45mm,距離塑封體外邊界3mm。
[0045]I)將芯片I的下表面粘貼在基板2上，通過導線將芯片與引腳框3相連接，如圖2所示；
[0046]2)采用密封薄膜8包裹芯片、引腳框和基板，在芯片的上表面形成空腔6，并露出引腳框的底面或側面，如圖3所示；
[0047]3)對密封薄膜和引腳框加熱，將密封薄膜與引腳框的邊緣密封；
[0048]4)制備進行塑封體注塑的模具；
[0049]5)進行塑封體注塑，然后冷卻，形成塑封體5，包括通孔7 ；
[0050]6)塑封體5將芯片、引腳框和基板封裝，在塑封體5的底面或側面露出引腳框，塑封體5與敏感部位對應的密封薄膜8之間具有通孔7，如圖4所示。
[0051]最后需要注意的是，公布實施方式的目的在于幫助進一步理解本發明，但是本領域的技術人員可以理解:在不脫離本發明及所附的權利要求的精神和范圍內，各種替換和修改都是可能的。因此，本發明不應局限于實施例所公開的內容，本發明要求保護的范圍以權利要求書界定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種芯片封裝結構，其特征在于，所述芯片封裝結構包括:芯片(I)、基板(2)、引腳框(3)、導線(4)和塑封體(5);其中，所述芯片(I)的下表面設置在基板(2)上；芯片(I)通過導線(4)與引腳框(3)相連；所述塑封體(5)將芯片(I)、引腳框(3)和基板(2)封裝，并在塑封體(5)的底面或側面露出引腳框(3);所述塑封體(5)與芯片(I)之間具有空腔(6)，從而芯片(I)的側面和上表面至少存在一處與塑封體(5)不接觸的表面。
2.如權利要求1所述的芯片封裝結構，其特征在于，在所述塑封體(5)與芯片(I)的側面和上表面相對應的一處或多處開設空腔(6)，從而在芯片(I)的側面和上表面至少存在一處與塑封體(5)不接觸的表面。
3.如權利要求1所述的芯片封裝結構，其特征在于，密封薄膜(8)包裹所述芯片(I)、引腳框(3)和基板(2)，并露出引腳框的底面或側面，將密封薄膜(8)與引腳框的邊緣密封；所述塑封體(5)在所述密封薄膜(8)外將其封裝，從而在塑封體(5)與芯片(I)之間形成空腔(6)。
4.如權利要求2或3所述的芯片封裝結構，其特征在于，進一步包括通孔(7)，在空腔(6)與塑封體(5)的外表面之間開設通孔。
5.如權利要求4所述的芯片封裝結構，其特征在于，所述通孔(7)的邊緣不緊貼導線(4)，與導線(4)之間具有一定的安全距離，距離在100?150um之間。
6.一種權利要求1所述的芯片封裝結構的封裝方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將芯片的下表面粘貼在基板上，通過導線將芯片與引腳框相連接； 2)制備進行包括空腔的塑封體注塑的模具； 3)進行塑封體注塑，然后冷卻，形成包括空腔的塑封體； 4)塑封體將芯片、引腳框和基板封裝，并與芯片之間形成空腔，在塑封體的底面或側面露出引腳框。
7.—種權利要求1所述的芯片封裝結構的封裝方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將芯片的下表面粘貼在基板上，通過導線將芯片與引腳框相連接； 2)采用密封薄膜包裹芯片、引腳框和基板，在芯片的上表面形成空腔，并露出引腳框的 底面或側面； 3)對密封薄膜和引腳框加熱，將密封薄膜與引腳框的邊緣密封； 4)制備進行塑封體注塑的模具； 5)進行塑封體注塑，然后冷卻，形成塑封體； 6)塑封體將芯片、引腳框和基板封裝，并在塑封體的底面或側面露出沒有被密封薄膜包裹的引腳框。
【文檔編號】H01L23/367GK103700635SQ201310727342
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月25日 優先權日:2013年12月25日
【發明者】周浩楠, 張威, 蘇衛國, 李宋, 陳廣忠, 詹清穎, 張亞婷 申請人:北京必創科技有限公司