半导体封装结构和封装方法_2

文档序号:9378008阅读:来源:国知局
导体封装结构10还可以包括:框架106,所述框架106被固定在芯片103的上表面上,其中,该框架106的热膨胀系数小于所述封装层的热膨胀系数。
[0047]所述芯片103的上表面是指位于芯片103的顶部、朝向上方的表面。此外,所述封装层的材料可以例如为模塑料(EMC)。
[0048]虽然图2和图3中示出的是半导体封装结构10包括一个芯片103,但本发明不限于此,半导体封装结构10也可以包括多个芯片,并且所述多个芯片也可以与基板101进行电连接(例如,通过倒装键合或引线键合方式实现)。与此同时,半导体封装结构10也可以包括多个框架,所述框架可以被固定在至少一个芯片中的一者或多者的上表面上。
[0049]例如,假设半导体封装结构10包括四个芯片和一个框架,那么该框架可以被固定在这四个芯片的上表面上。可替换地,假设半导体封装结构10包括四个芯片和两个框架,那么一个框架可以被固定在两个芯片的上表面上,而另一个框架可以被固定在另外两个芯片的上表面上。可替换地,假设半导体封装结构10包括四个芯片和四个框架,那么可以在每个芯片的上表面上各固定一个框架。
[0050]从上述示例可以看出,在本发明提供的半导体封装结构10中,可以包括至少一个芯片,以及至少一个框架,每个框架可以被固定在所述至少一个芯片中的一者或多者的上表面上。此外,框架的大小可根据其所固定的芯片的分布范围来确定。
[0051]在本发明的实施方式中,可通过粘结剂107对框架106进行固定。在利用粘结剂107将框架106固定在芯片103的上表面上时,可根据芯片103与基板101之间不同的键合方式来选用不同的粘结剂107。例如,在通过倒装键合方式将芯片103与基板101电连接的情况下,可以选用银浆作为粘结剂107。在通过引线键合方式将芯片103与基板101电连接的情况下,为了保证绝缘,可以选用芯片粘接膜(简称“DAF膜(或者其他绝缘贴片胶)作为粘结剂107。
[0052]此外,在进行固定之前,可首先对框架106进行等离子清洗,并在完成芯片103与基板101的引线键合或倒装键合之后,利用粘结剂107将框架106固定在芯片103的上表面上。
[0053]由此,通过在芯片103的上表面上固定框架106,可以增加半导体封装结构10的对称性。并且,由于框架106的热膨胀系数小于封装层的热膨胀系数,因而,增设该框架106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101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101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103断裂,提高半导体封装结构10的可靠性。
[0054]在本发明的一个实施方式中,所述框架可以具有至少一个接合部分,其中,接合部分的数量可以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可以与该框架所固定的芯片的分布相对应。
[0055]例如,如图2和图3所示,对于框架106,其可以仅具有一个接合部分1061,因为该框架106所固定的芯片只有一个,S卩,芯片103。再如另一示例(未示出),假设封装结构10包括四个芯片和一个框架,该框架被固定在这四个芯片的上表面上。在这种情况下,该框架可以具有四个接合部分,并且这四个接合部分在该框架上的分布应对应于这四个芯片的分布。也就是说,每个接合部分对应一个芯片。
[0056]在进行固定时,可将粘结剂107附着于每个接合部分,以使框架可以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。例如,如图2和图3所示,可以在框架106的接合部分1061的底部附着粘结剂107。这样,框架106就可以通过附有粘结剂107的接合部分1061被固定在芯片103的上表面上。
[0057]在本发明的一个优选的实施方式中,所述框架106可以被容纳在所述封装层中。也就是说,在这一优选的实施方式中,框架106不能被裸露在封装层的表面。如果裸露在表面,由于框架106上下面不对称,可能造成封装层与框架106之间的应力过于集中、不均匀的问题。
[0058]此外,在通过引线键合方式将芯片103与基板101电连接的情况下,如图3所示,应当确保所述框架106不与键合引线108相接触。这样,可以避免在框架106为金属框架的情况下,金属框架通过键合引线108与芯片103之间出现电连接的情况,从而可以保证绝缘。
[0059]图4示出了根据本发明的一种实施方式的框架106的结构示意图。如图4所示,框架106可以具有接合部分1061。并且,该接合部分1061可以从所述框架106中突出。这种结构的框架106适合于封装层的厚度较大的情况。因为此种结构的框架106可以增大框架106与芯片103之间的空间,便于在对芯片103进行封装时封装层材料(例如,EMC)在框架106与芯片103之间的流动,并提高封装层材料在框架106与芯片103之间的均匀性。此夕卜,在通过引线键合方式将芯片103与基板101电连接的情况下,这种具有向外突出的接合部分1061的框架106有利于避免框架106与键合引线108的接触(如图3示出的示例)。
[0060]此外,为了增加封装层与框架106之间的结合力,并且为了便于在对芯片103进行封装时封装层材料的流动以及封装后的切片,在本发明的一个优选的实施方式中,如图4所示,框架106的边缘被设计成锯齿状。此外,还可以通过将框架106设计成网状结构,来实现上述两个目的。如图5所示,框架106可以具有至少一个网孔1062。
[0061]通过上述两种方式的任一者或全部,均可以实现增加封装层与框架106之间的结合力,并且便于在对芯片103进行封装时封装层材料的流动以及封装后的切片的目的。
[0062]图6示出了根据本发明的另一实施方式的框架106的结构示意图。如图6所示,框架106的接合部分1061可以与该框架106处于同一平面。这种结构的框架106适合于封装层的厚度较薄的情况,因为这种结构的框架106可以减小框架106与芯片103之间的空间。
[0063]同样地,这种结构的框架106的边缘也可以被设计成锯齿状,和/或具有至少一个网孔(图6中未示出)。
[0064]在本发明提供的半导体封装结构10中,对于框架106的材料没有具体的限制,只要满足该框架106的热膨胀系数小于所述封装层的热膨胀系数即可。在一个实施方式中,所述框架106可以例如为金属(如铁、铜等)框架。可替换地,所述框架106的材料可以与基板101的材料相同,等等。
[0065]在本发明中,在使用金属材料(例如,铁、铜等)的框架106的情况下,封装层与基板101之间的热膨胀系数差异可以被减小至个位数(例如,〈lOppm),甚至是零。相比于不使用框架106的情况(如【背景技术】中提到的,EMC与基板之间的热膨胀系数的差为27ppm),这种热膨胀系数差异被大大减小,进而使得在升降温时大幅度降低封装层与基板101之间的膨胀体积的差异,从而可有效防止翘曲。
[0066]此外,在所述框架106为金属框架的情况下,不仅可以减小封装层与基板101之间的热膨胀系数的差异,而且,由于金属材料的框架106被固定到芯片103的上表面上,靠近封装层上部,因而可以增加散热效率。此外,金属材料的框架106还可以吸收电磁波,因而能够有效改善半导体封装结构10的电学性能。
[0067]图7示出了根据本发明的一种实施方式的半导体封装方法的流程图。如图7所示,该方法可以包括:步骤S701,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。步骤S702,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,步骤S703,对所述至少一个芯片进行封装。
[0068]可以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。此外,所述框架可以被容纳在所述封装层中。
[0069]所述框架可以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
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