[發明專利]一種車規芯片封裝結構及封裝方法

在審

• 申請號: 202210038982.8
• 申請日: 2022-01-13
• 公開（公告）號: CN114678343A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 方立鋒;王赟;張官興
• 申請（專利權）人: 神通科技集團股份有限公司;紹興埃瓦科技有限公司
• 主分類號: H01L23/498
• 分類號: H01L23/498;H01L23/552;H01L21/48;H01L21/60
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 劉正君

本發明公開了一種車規芯片封裝結構，包括芯片和承載該芯片的基板，芯片包括正面和與正面相背的第一電氣面，第一電氣面包括第一焊盤區和第一絕緣區，第一絕緣區包括絕緣材料層，絕緣材料層設置在第一焊盤區的焊點間空隙中，第一絕緣區表面高度高于第一焊盤區；芯片的正面和側面覆蓋有電磁屏蔽罩；電磁屏蔽罩上還設有第一接地焊盤區，基板包括背面和與背面相背的第二電氣面，第二電氣面包括與第一焊盤區相對的第二焊盤區、與第一絕緣區相對的第二絕緣區和與第一接地焊盤區相對的第二接地焊盤區，第二絕緣區表面高度不低于第二焊盤區；第一焊盤區或第二焊盤區的各個焊點上均設有導焊凸塊。進一步提高芯片與基板之間的貼合力度，防止開裂。

技術領域

本發明涉及芯片封裝領域，尤其涉及一種車規芯片封裝結構及封裝方法。

背景技術

車規芯片需要在負載的環境中運行，如高溫、低溫、震動、電磁等環境，因此為保證車規芯片有效工作，在芯片設計、驗證、流片、封裝等環節都需要采用符合標準的設計方法和工藝，來保證芯片的一致性和可靠性；進一步的由于隨著芯片設計、流片等技術已成熟非常成熟，對于車規芯片來說封裝成為整個車規芯片的技術核心點，因此如何在保證小型化的同時，防止芯片在復雜環境下焊盤脫落、應力破壞、電磁不兼容等問題成為當前車規芯片封裝技術發展的主要方向之一。

FCCSP倒裝芯片(Flip-Chip，簡稱為FC)之所以被成為“倒裝”，是相對于傳統的金屬線鍵 合(Wire Bonding)連接方式與植球后的工藝而言的。傳統的通過金屬線鍵合與基板連接的芯片電氣面朝上，而倒裝芯片的電氣面朝下，相當于將前者翻轉過來，故稱其為倒裝芯片。 倒裝芯片具有更小的外形尺寸，更小的球徑和球間距，在產品成本、性能及高密度封裝等方 面體現出獨特的優勢。因此，近幾年來倒裝芯片在小型化高密度高性能封裝的產品中得到 了廣泛的應用。

具體做法是是芯片采用倒裝焊接至基板后，在芯片與基板間灌封液態底填料的方法完成封裝，以增加可靠性。其主要問題是芯片和基板鍵合后，芯片和基板間隙很小，從芯片邊緣涂覆底填樹脂過程中，容易產生氣泡，芯片尺寸越大，氣泡越容易產生，由于基板和芯片間有大量的芯片焊球，底填料通過毛細現象填充基板以及芯片焊球形成的空隙，由于焊球的阻礙，底填料在不同焊球間流動，會形成空氣腔，在固化后形成起泡，氣泡會導致在后續高溫回流過程中產生開焊，導致封裝失效；同時由于樹脂等填充材料與鍵合錫焊材料的熱膨脹系數不同在不同溫度下由于熱膨脹、收縮等原因會造成芯片與基板之間脫離或應力損壞，尤其在車用條件下，上述芯片失效將大大影響車輛運行安全及用戶使用體驗。

因此，如何有效避免倒裝芯片底部填膠與半導體芯片或基板間、亦或芯片內層發生脫層問題，同時亦可提供倒裝芯片式半導體芯片的導電凸塊有效保護，確已為相關研發領域所迫切待解決的課題。

例如，一種在中國專利文獻上公開的“集成電路封裝結構及底部填充膠工藝”，其公告號CN1812077，包括提供位于承載基板上的屏蔽結構，于承載基板上黏附倒置的倒裝芯片之錫鉛凸塊，再由倒裝芯片與基板之間的多個注入點沿著倒裝芯片的邊緣注入粘結材料，再順著粘結材料四周注入密封材料。但是，上述方案采用填膠倒裝工藝，存在如下問題：1）填充量，填充不足熱應力導致芯片開裂。過多的填充又會溢流到芯片底部以外。2）填充溫度，預熱，加熱以及填充后的加熱對其流動性有很大影響，溫度控制不好容易造成填充孔洞； 3）填充方法，從一邊填充會導致流動過長，從兩邊填充會導致內部產生氣孔。所以不同的填充方式都有不同的工藝參數；4）不同材料如填充材料、凸點材料、封裝材料等熱膨脹系數不同，容易在負責冷熱環境下造成應力集中，從而使芯片與基板之間脫離；5）空隙空間的大小高度會影響芯片散熱性能的問題。

發明內容

本發明是為了解決現有技術的芯片底部填膠與基板間易開裂的問題，提供一種車規芯片封裝結構及封裝方法，芯片與基板之間的絕緣區緊密粘合，防止芯片填膠與基板間開裂。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：