半导体封装结构和封装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体封装领域，具体地，涉及一种半导体封装结构和封装方法。
【背景技术】
[0002]传统的封装技术主要有两种，一是倒装键合(即，Flip-Chip—倒装焊芯片)，一是引线键合(Wire bond),分别如图1a和图1b所示。
[0003]在图1a示出的倒装键合封装技术中，在芯片103与基板101之间植入多个焊球104，并填充底充胶102，以实现芯片103与基板101之间的电连接。之后，利用封装层20对芯片103进行封装。其中，该封装层20的材料可以例如为模塑料(EMC)。在图1b示出的引线键合封装技术中，利用贴片胶105将芯片103粘贴在基板101上，并通过打线的方式实现芯片103与基板101之间的电连接。之后，利用封装层20对芯片103进行封装。
[0004]通过上述两种封装技术，可以为芯片103提供电连接、保护、支撑、散热等功能。然而，在上述两种封装技术中，由于封装层20的材料(例如，EMC)与基板材料(例如，FR4或BT)在热膨胀系数(CTE)上的差别(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ISppm)，导致在升降温时这种非对称的封装结构中封装层20与基板101膨胀的体积不相等，这就容易造成翘曲。翘曲的产生，可能造成芯片的垂直断裂或水平断裂，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一种能够有效减小翘曲的半导体封装结构和封装方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供一种半导体封装结构，该封装结构包括基板、位于所述基板上并与该基板电连接的至少一个芯片、以及用于对所述至少一个芯片进行封装的封装层，该封装结构还包括:框架，所述框架被固定在所述至少一个芯片中的一者或多者的上表面上，其中，该框架的热膨胀系数小于所述封装层的热膨胀系数。
[0007]优选地，所述框架是通过粘结剂被固定在所述至少一个芯片中的一者或多者的上表面上的。
[0008]优选地，所述框架被容纳在所述封装层中。
[0009]优选地，所述框架具有至少一个接合部分，其中，接合部分的数量与该框架所固定的芯片的数量一致，且接合部分在该框架上的分布与该框架所固定的芯片的分布相对应；以及所述粘结剂被附着于每个接合部分，以使所述框架通过各个附有粘结剂的接合部分被固定在相应的芯片的上表面上。
[0010]优选地，所述框架的接合部分从所述框架中突出，或与所述框架处于同一平面。
[0011 ] 优选地，在所述至少一个芯片与所述基板是通过所述弓I线键合方式电连接的情况下，所述框架不与键合引线相接触。
[0012]优选地，所述框架的边缘呈锯齿状。
[0013]优选地，所述框架具有至少一个网孔。
[0014]优选地，在所述至少一个芯片与所述基板是通过倒装键合方式电连接的情况下，所述粘结剂为银浆；在所述至少一个芯片与所述基板是通过所述引线键合方式电连接的情况下，所述粘结剂为DAF膜(芯片粘接膜)。
[0015]优选地，所述框架为金属框架。
[0016]本发明还提供一种半导体封装方法，该方法包括:在基板的上表面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；在所述至少一个芯片的上表面上固定框架，其中，该框架的热膨胀系数小于用于对所述至少一个芯片进行封装的封装层的热膨胀系数；以及对所述至少一个芯片进行封装。
[0017]优选地，利用粘结剂在所述至少一个芯片的上表面上固定所述框架。
[0018]优选地，所述框架被容纳在所述封装层中。
[0019]优选地，所述框架具有至少一个接合部分，其中，接合部分的数量与该框架所固定的芯片的数量一致，且接合部分在该框架上的分布与该框架所固定的芯片的分布相对应；以及所述粘结剂被附着于每个接合部分，以使所述框架通过各个附有粘结剂的接合部分被固定在相应的芯片的上表面上。
[0020]优选地，所述框架的接合部分从所述框架中突出，或与所述框架处于同一平面。
[0021]优选地，在通过引线键合方式将所述至少一个芯片与所述基板电连接的情况下，所述框架不与键合弓I线相接触。
[0022]优选地，所述框架的边缘呈锯齿状。
[0023]优选地，所述框架具有至少一个网孔。
[0024]优选地，在通过倒装键合方式将所述至少一个芯片与所述基板电连接的情况下，所述粘结剂为银浆；在通过引线键合方式将所述至少一个芯片与所述基板电连接的情况下，所述粘结剂为DAF膜。
[0025]优选地，所述框架为金属框架。
[0026]在上述技术方案中，通过在芯片的上表面上固定框架，可以增加封装结构的对称性。并且，由于框架的热膨胀系数小于封装层的热膨胀系数，因而，增设该框架可以有效降低封装层的热膨胀系数。进而，可以减小封装层与基板之间的热膨胀系数差异，使得在升降温时，封装层与基板的膨胀体积大体上相等。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。
[0027]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】
[0028]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:
[0029]图1a和图1b是现有的两种封装技术的示意图；
[0030]图2是根据本发明的一种实施方式的半导体封装结构的结构示意图；
[0031]图3是根据本发明的另一种实施方式的半导体封装结构的结构示意图；
[0032]图4是根据本发明的一种实施方式的框架的结构示意图；
[0033]图5是根据本发明的另一种实施方式的框架的结构示意图；
[0034]图6是根据本发明的又一种实施方式的框架的结构示意图；
[0035]图7是根据本发明的一种实施方式的半导体封装方法的流程示意图；
[0036]图8a?图8f是根据本发明的一种实施方式的封装工艺示意图；以及
[0037]图9a?图9f是根据本发明的另一种实施方式的封装工艺示意图。
[0038]附图标记说明
[0039]10 半导体封装结构 101 基板102 底充胶
[0040]103芯片104 焊球105 贴片胶
[0041]106框架1061接合部分 1062网孔
[0042]107粘结剂108 键合引线 20 封装层
【具体实施方式】
[0043]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。
[0044]图2和图3示出了根据本发明的两种实施方式的半导体封装结构的结构示意图。如图2和图3所示，该半导体封装结构10可以包括:基板101，位于所述基板101上并与该基板101电连接的芯片103、以及用于对所述芯片103进行封装的封装层(虽然在图2和图3中未示出，但可以理解的是，该封装层可以例如为图1所示的封装层20)。
[0045]图2示出了通过倒装键合方式实现芯片103与基板101之间的电连接的示例。如图2所示，在芯片103与基板101之间植入多个焊球104，并填充底充胶105，从而可以对芯片103和焊球104进行固定，并通过多个焊球104来实现芯片103与基板101之间的电连接。图3示出了通过引线键合方式实现芯片103与基板101之间的电连接的示例。如图3所示，芯片103通过贴片胶105被粘贴到基板101上。之后，通过打线方式将芯片103与基板101电连接。
[0046]此外，如图2和图3所示，该半