[發明專利]一種帶腔體的芯片封裝結構及其封裝方法

有效

• 申請號: 201310727342.9
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103700635B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 周浩楠;張威;蘇衛國;李宋;陳廣忠;詹清穎;張亞婷
• 申請（專利權）人: 北京必創科技有限公司
• 主分類號: H01L23/31
• 分類號: H01L23/31;H01L23/367;H01L21/50;H01L21/56
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙)11360
• 代理人: 王巖

技術領域

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

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?SiP?module）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。

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

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。

本發明的一個目的在于提供一種帶腔體的芯片封裝結構。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本發明的芯片封裝結構的封裝方法，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；