半导体封装模具、封装结构及封装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体封装技术，具体地，涉及半导体封装模具、封装结构及封装方法。
【背景技术】
[0002]半导体封装技术具有为芯片提供电连接、保护、支撑、散热等功能，可以实现多脚化，具有缩小封装产品体积、改善电性能及散热性、超高密度或多芯片模块化的优点。现有的半导体封装大都需要将芯片键合或粘接到基板上，然后用模具进行封装。
[0003]图la-图lc是在传统的半导体封装技术中使用的封装模具的示意图(其中忽略了注塑孔和定位孔)。如图la-图lc所示，传统的封装模具包括上模具101和下模具102，该上模具101的下表面101a和该下模具102的上表面102a均形成为平面形状。在封装的时候，先在基板上布置好芯片，并将芯片与基板电连接。之后，再将基板贴合在所述下模具102的上表面102a上，并将上模具101倒扣在下模具102上，与该下模具102接合。最后在上模具101与下模具102之间注塑封装层，以对该芯片进行封装。
[0004]由于封装层材料(例如，环氧树脂模塑料(EMC))与基板材料(例如，FR4或BT)在热膨胀系数(CTE)上存在差别(例如，某种EMC的热膨胀系数为45ppm，而用于基板的FR4的热膨胀系数为18ppm)，导致在升降温时封装层与基板膨胀或收缩的体积不相等，这就容易造成翘曲。翘曲的产生，可造成芯片的断裂，也会在后续的组装过程(例如SMT)中造成开路(OPEN)或枕头效应(HiP)等失效。这种现象非常普遍，并且使得生产成本增加，封装结构的可靠性降低。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供能够有效地减小翘曲的半导体封装模具、封装结构及封装方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供一种半导体封装模具，该封装模具包括下模具和倒扣在该下模具上的上模具，所述上模具的下表面和所述下模具的上表面形成为凹凸匹配的曲面。
[0007]优选地，在所述下模具的上表面上贴合有带有芯片的基板，以及在该上表面与所述上模具的下表面之间容纳有用于对该芯片进行封装的封装层；以及在所述基板的热膨胀系数小于所述封装层的热膨胀系数的情况下，所述下表面形成为向上凹进的曲面，以及所述上表面形成为向上凸起的曲面；在所述基板的热膨胀系数大于所述封装层的热膨胀系数的情况下，所述下表面形成为向下凸起的曲面，以及所述上表面形成为向下凹进的曲面。
[0008]优选地，所述基板与所述封装层的热膨胀系数的差异越大，所述下表面形成的曲面和所述上表面形成的曲面的曲率越大；以及所述基板与所述封装层的热膨胀系数的差异越小，所述下表面形成的曲面和所述上表面形成的曲面的曲率越小。
[0009]优选地，所述下表面与所述上表面之间的间距相等。
[0010]优选地，所述下表面和所述上表面分别沿所述封装模具的长度方向和宽度方向对称。
[0011]优选地，所述上模具包括第一组块和第一框架，所述第一框架上形成有第一凹槽，所述第一组块被可拆卸地嵌入在该第一凹槽中，所述第一组块被暴露的表面形成为所述上模具的所述下表面。
[0012]优选地，所述下模具包括第二组块和第二框架，所述第二框架上形成有第二凹槽，所述第二组块被可拆卸地嵌入在该第二凹槽中，所述第二组块被暴露的表面形成为所述下模具的所述上表面。
[0013]本发明还提供一种利用根据本发明提供的半导体封装模具进行半导体封装的方法，该方法包括:在基板上布置至少一个芯片，并将所述至少一个芯片与所述基板电连接；将所述基板贴合在所述封装模具的下模具的上表面上；将所述封装模具的上模具倒扣在所述下模具之上；以及在所述上模具的下表面与所述下模具的上表面之间注塑封装层，以对所述至少一个芯片进行封装。
[0014]优选地，该方法还包括:在将所述基板贴合在所述封装模具的下模具的上表面上之前，根据所述基板与所述封装层的热膨胀系数的差异，选择合适的封装模具。
[0015]本发明还提供一种由使用根据本发明提供的方法制成的半导体封装结构。
[0016]上述技术方案中，将封装模具的上模具的下表面和下模具的上表面配置为凹凸配合的曲面，使得当上、下模具接合时，中间部分可以形成为弯曲的空腔。封装模具的这种结构使得封装在其中的封装结构能够产生向上或向下弯曲的预形变。在降温过程中，由于基板和封装层的热膨胀系数不同而使得封装结构的预形变逐渐减小，最终趋于平整。这样，可以在目前还没有研究出热膨胀系数基本匹配的封装层与基板的情况下，有效减小由于热膨胀系数上的差异引起的翘曲，从而防止芯片断裂，提高封装结构的可靠性。
[0017]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0018]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0019]图la-图lc是传统的半导体封装技术中使用的封装模具的示意图；
[0020]图2a_图2c是根据本发明的实施方式的封装模具的示意图；
[0021]图3a_图3c是根据本发明的另一实施方式的封装模具的示意图；
[0022]图4a和图4b是根据本发明的又一实施方式的封装模具的示意图；以及
[0023]图5是根据本发明的实施方式的半导体封装方法的流程图。
[0024]附图标记说明
[0025]101上模具101a上模具的下表面
[0026]102下模具102a下模具的上表面
[0027]1011第一组块1012第一框架 1012a第一凹槽
[0028]1021第二组块1022第二框架 1022a第二凹槽
【具体实施方式】
[0029]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0030]在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是在本发明提供的半导体封装模具正常使用的情况下定义的，具体地可参考图lc、图2c以及图3c所示的图面方向。需要说明的是，这些方位词只用于说明本发明，并不用于限制本发明。
[0031]图2a_图2c是根据本发明的实施方式的封装模具的示意图。该封装模具可以包括上模具101 (如图2a所示)和下模具102 (如图2b所示)。与图la和图lb中的传统的封装模具不同的是，在该实施方式中，上模具101的下表面101a和下模具102的上表面102a是具有一定曲率的曲面。
[0032]本领域技术人员可以理解的是，在进行半导体封装的时候，需将上模具101倒扣在下模具102上，以与该下模具102接合。图2c中的封装模具就是在进行半导体封装的时候，将上模具101倒扣在下模具102上形成的。如图2c所示，该上模具101的下表面101a和该下模具102的上表面102a可以形成为凹凸配合的曲面。例如，在图2c所示的实施方式中，下模具102的上表面102a可以形成为向上凸起的曲面，而上模具101的下表面101a可以形成为向上凹进的曲面。这样，当所述上模具101与所述下模具102接合以后，该上模具101的下表面101a和该下模具102的上表面102a之间可以形成一弯曲(具体为向上弯曲)的空腔。
[0033]在所述下模具102的上表面102a上可以贴合有带有芯片的基板，以及在该上表面102a与所述上模具101的下表面101a之间容纳有用于对该芯片进行封装的封装层。由于下模具102的上表面102a形成为一曲面