一种塑料封装及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种塑料封装及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着电子科学技术的日新月异，半导体工业化进程也在不断地发展。近年来，电子封装正在向高密度、轻量化、窄节距、低分布、多功能、适用于表面安装的方向发展。从封装所用的材料来划分，电子封装主要可以分为金属封装、陶瓷封装和塑料封装。前两者属于气密性封装，具有很高的可靠性，但是由于高成本，使得这两种封装形式多用于航空航天等对器件具有高性能要求的领域。塑料封装属于非气密性封装，这种封装形式相比于前面两种形式可靠性要低一些，但是由于其成本低，工艺简单，被广泛应用于人们的生活中。目前，塑料封装已经成为市场上的主流，被广泛应用于民用消费类电子产品领域。
[0003]传统的用于塑料封装的材料需要具有以下特点:良好的绝缘性、温度适应能力、抗辐射能力，与所接触的芯片和支撑件的材料相接近的热膨胀系数(CTE)、良好的化学稳定性、与支撑件材料之间良好的粘附性、好的致密性及低成本等。基于以上特点，传统的塑料封装的材料主要为热固性环氧树脂。环氧树脂的优点在于电学性质优良、机械强度好、成型后收缩性小、耐化学腐蚀性好、有一定抗辐射抗潮湿能力、可承受温度高等。但是其缺点就是与封装时所接触的芯片和支撑件的粘附性较差，且与封装时所接触的芯片和用以支撑芯片的支撑件的之间的热膨胀系数很难匹配。
[0004]所谓失效是指产品失去设计原本的功能。在工业生产中，产品失效的形式多种多样，但是脱层失效是一种普遍存在的失效形式。脱层失效主要是由于塑封料的热膨胀系数与基板或引线框架之间的热膨胀系数不匹配，在高温下产生脱落，导致失效。除此之外，由于塑封料的抗潮湿能力不足，水汽的进入也会导致脱层失效或爆米花现象的发生。再者，由于环氧树脂与封装时所接触的芯片和基板或引线框架的粘附性较差，也会造成脱层失效。脱层失效严重地影响电子封装的可靠性，给企业造成了巨大的损失。
[0005]因此，如何能够降低产品脱层失效从而提高产品的可靠性的塑料封装还有待于进一步研究。
【发明内容】
[0006]本发明的目的为了克服现有技术中的塑料封装容易产生脱层失效，从而降低产品的可靠性的问题，提供一种能够降低产品脱层失效从而提高产品的可靠性的塑料封装。
[0007]本发明提供一种塑料封装，该塑料封装包括芯片、用以支撑芯片I的支撑件2和封装壳体5，其中，所述封装壳体5包括包覆芯片I以使芯片I密封的第一塑封层3和包覆第一塑封层3以使第一塑封层3密封的第二塑封层4，其中，所述第一塑封层3由第一树脂材料制成；所述第二塑封层4由第二树脂材料制成；且所述第一树脂材料的等效热膨胀系数小于所述第二树脂材料的等效热膨胀系数。
[0008]本发明还提供了一种制备塑料封装的方法，该方法包括以下步骤:
[0009]a、将芯片I贴装到支撑件2上；
[0010]b、将第一塑封层3包覆在所述芯片I上以实现所述芯片I的密封；
[0011]C、将第二塑封层4包覆在所述第一塑封层3上以实现所述第一塑封层3的密封。
[0012]在本发明中，本发明的发明人经过大量的科学研究发现:传统的芯片结构是芯片、银浆(或贴片胶)以及基板(或钉架)直接与模塑料接触，这样芯片、银浆(或贴片胶)以及基板(或钉架)与模塑料之间就会出现由于粘结性不够，热膨胀系数不匹配以及水汽的吸入导致分层现象。本发明的发明人采用两种材料制备的第一塑封层和第二塑封层来代替仅为一种材料的模塑料来进行封装，且将第一塑封层直接与芯片、基板等直接接触，第二塑封层在第一塑封层的外部，直接与空气接触，且制备所述第一塑封层3的第一树脂材料的等效热膨胀系数小于制备所述第二塑封层4的第二树脂材料的等效热膨胀系数。本发明的塑料封装以及采用本发明的方法制备的塑料封装相比于传统的塑料封装，由于引入了第一塑封层，能够使芯片、基板等与第一塑封层的结合性更好，改善了热膨胀系数的不匹配问题，能够使应力大大减小，提高了整体的可靠性；另外，由于第二塑封层的引入，改善了芯片的机械性能、抗腐蚀、抗水气等能力，使得封装体内部不会因为水汽受热膨胀而出现爆米花现象,也提高了整体的可靠性；此外，由于引入了两种材料来代替原有的一种模塑料材料来进行模塑工艺，将原本需要集中在一种材料上的要素分散到两种材料上，大大提升了材料的选择空间。
【附图说明】
[0013]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:
[0014]图1为现有技术中的薄型小尺寸封装形式的塑料封装的横截面图；
[0015]图2为本发明提供的薄型小尺寸封装形式的塑料封装的横截面图；
[0016]图3为现有技术中的球栅阵列结构封装形式的塑料封装的横截面图；
[0017]图4为本发明提供的球栅阵列结构封装形式的塑料封装的横截面图。
[0018]附图标记说明
[0019]1、芯片 2、支撑件
[0020]3、第一塑封层4、第二塑封层
[0021]5、封装壳体
【具体实施方式】
[0022]以下对本发明的【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。
[0023]本说明书和权利要求书中所使用的术语和词语，不应被理解为限制于典型含义或词典定义，而应理解为具有与本发明技术领域相关的含义和概念这样的原则，根据此原则发明者能够恰当地定义术语的概念，来最恰当地描述他或她所知晓的最佳方法实施本发明。
[0024]本发明中，术语“支撑件”是指在封装过程中，用以支撑芯片的物件，在薄型小尺寸封装(SOP)的情况下，所述“支撑件”是指引线框架；在球栅阵列结构封装(BGA)的情况下，所述“支撑件”是指基板。
[0025]通常，术语“热膨胀系数”是指物体由于温度改变而产生的胀缩现象，受热膨胀时，其变化能力以单位温度变化的膨胀率表示。在本发明中，用术语“热膨胀系数”来表示除了树脂材料以外的其它材料的胀缩现象。而术语“等效热膨胀系数”是由于树脂材料的热膨胀系数由两部分组成，当温度小于玻璃化转变温度时，热膨胀系数较小，一般为1ppm左右；当温度大于玻璃化转变温度时，热膨胀系数很大，一般为几十个ppm，故将两段热膨胀系数等效成按温度平均的值，即等效热膨胀系数。在本发明中，用术语“等效热膨胀系数”来表示树脂材料的胀缩现象。
[0026]本发明提供了一种塑料封装，该塑料封装包括芯片1、用以支撑芯片I的支撑件2和封装壳体5，其中，所述封装壳体5包括包覆芯片I以使芯片I密封的第一塑封层3和包覆第一塑封层3以使第一塑封层3密封的第二塑封层4，其中，所述第一塑封层3由第一树脂材料制成；所述第二塑封层4由第二树脂材料制成；且所述第一树脂材料的等效热膨胀系数小于所述第二树脂材料的等效热膨胀系数。
[0027]根据本发明，对于所述支撑件2的材料没有具体限定，可以为本领域技术人员所熟知的材料即可；以及对于所述支撑件2的形状也没有具体限定，只要能够将所述芯片I支撑即可，可以为一体结构(即，基板)，也可以为非一体结构(即，引线框架)。
[0028]根据本发明，所述第一树脂材料和所述第二树脂材料没有具体限定，可以本领域技术人员所熟知的树脂材料，优选地，对于制备所述第一塑封层3的第一树脂材料的要求主要是粘结强度好，所述第一树脂材料的等效热膨胀系数与直接接触的材料的热膨胀系数匹配良好即可，并不需要特别好的机械强度、强耐化学腐蚀性、好的抗辐射潮湿能力等，这样，一方面由于所述第一塑封层3与芯片、基板等材料粘结强度良好不容易出现剪切或者拉失效，另一方面由于制备所述第一塑封层3的第一树脂材料的等效热膨胀系数与芯片、基板等材料的热膨胀系数匹配良好，能够减小在加热过程中由于不同材料之间的膨胀而产生的应力，这样在烘焙工艺过程中就不会出现严重的脱层现象。优选地，对于制备第二塑封层4的第二树脂材料的要求主要是机械强度好、耐化学腐蚀性好、良好的抗辐射抗潮湿能力等即可，而且，由于制备第一塑封层3的第一树脂材料和制备第二塑封层4的第二树脂材料都是有机材料，所以对于第二树脂材料的等效热膨胀系数和粘结强度的选择十分广泛。
[0029]优选地，所述第一树脂材料和所述第二树脂材料均为热固性树脂材料；
[0030]更优选地，所述第一树脂材料和所述第二树脂材料各自为热固性环氧树脂。
[0031]根据本发明，所述热固性环氧树脂没有具体限定，可以