芯片封装的制作方法

本发明涉及元器件封装技术领域，尤其涉及一种芯片封装。

背景技术：

电子产品自始至终都是朝着更小的尺寸、更轻的质量、更快的速度、更高的频率、更低的成本、更高的可靠性方向演进。qfn器件凭借更薄的厚度、无引脚设计、优异的散热性能，非常低的阻抗和自感，在5g产品的高速或微波设计中大量应用。

qfn是一种无引脚封装，呈正方形或矩形，封装底部中央位置有一个大面积裸露的焊盘，具有导热作用，这个焊盘是内部的厚铜框架结构的一部分，也是qfn具有优异散热性能的原因。但是这种厚铜框架结构却在smt焊接、或者长期工作时，会受环境温度或功率变化的影响而发生动态的热变形，致使焊点受到较大拉应力作用，会严重劣化焊点的寿命，影响高可靠产品，包括通讯产品的应用。

业内在解决这个问题时，一般有两种方案：一是增大四角封装焊盘，或者nc(non-connect)焊盘；二是在smt焊接时在四周点胶固定。方案一简单有效，不增加现有生产流程，但是现在qfn也不断向高密度发展，很多qfn器件已经没有空间在四角增大焊盘或nc焊盘。方案二将器件与pcb相对固定，即使产生了应力，很难作用到焊点上，因此解决qfn焊点拉断失效问题也非常有效，但是点胶增加了pcba的加工流程，且点胶后的qfn返修困难。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，以期提供一种可矫正热变形的qfn的封装结构，以降低qfn封装在焊接或工作过程中产生的拉应力，减少器件失效，本申请提供了如下技术方案。

本申请实施例提供了一种芯片封装。

根据本申请实施例提供的介质移相器，其包括：

焊盘，其包括散热焊盘和设置在所述散热焊盘周围的电极触点焊盘；

芯片，其附着于所述散热焊盘的上表面，并与所述电极触点焊盘电连接；

封装体，包覆密封所述焊盘和芯片，所述焊盘的下表面暴露于所述封装体的表面；

热变形构件，在受热时会产生热变形，其设置在所述封装体上，且所述热变形构件与所述焊盘分别设置在所述芯片的两侧。

根据本申请实施例提供的qfn封装，封装体上设置的热变形构件对器件的热变形有应力矫正效果：当器件受热时，芯片与散热焊盘因cte不匹配产生应力，同时热变形构件也因受热变形产生应力，顶部的热变形构件与底部的散热焊盘上下设置，使应力抵消或部分抵消，消除或减小了变形。采用这种应力矫正的结构设计，器件可以避免在smt组装过程或者长期工作中受热产生的变形，保护了焊点，延长器件应用寿命；这种结构上的优化，相比现有技术的解决方案，不占用板上布局面积，不增加smt流程，具有明显优势。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种qfn封装的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种芯片封装的剖面结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种芯片封装的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的再一种芯片封装的结构示意图；以及

图5为本申请实施例提供的芯片封装的结构的尺寸计算参考图。

图中：

10、焊盘；11、散热焊盘；12、电极触点焊盘；20、芯片；21、连接线；30、封装体；40、热变形构件。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

qfn，其英文全称为quadflatno-leadpackage，是一种方形扁平无引脚封装，qfn器件厚度薄、无引脚设计、具有优异的散热性能，具有非常低的阻抗和自感，在5g产品的高速或微波设计中大量应用。

现有技术中qfn封装的结构如图1所示，总体呈正方形或矩形，qfn封装底部中央位置有一个大面积裸露的散热焊盘，具有导热作用，这个散热焊盘是内部的厚铜框架结构的一部分，也是qfn具有优异散热性能的原因。在散热焊盘的周围设置有电极触点焊盘，散热焊盘的上表面连接有芯片，qfn封装的外部为包覆密封上述各结构的封装体。这种具有厚铜框架结构的qfn封装在smt焊接、或者长期工作时，会受环境温度或功率变化的影响而发生动态的热变形，致使焊点受到较大拉应力作用，会严重劣化焊点的寿命。

为了解决上述的问题，如图2所示，在qfn封装结构中除了包括焊盘10、芯片20和封装体30外，还设置有一热变形构件40。热变形构件40在受热时会产生热变形，其设置在所述封装体30上，且热变形构件40与焊盘10分别设置在芯片20的两侧。封装体30上设置的热变形构件10对器件的热变形有应力矫正效果：当器件受热时，芯片20与散热焊盘11因cte不匹配产生应力，同时热变形构件40也因受热变形产生应力，顶部的热变形构件40与底部的散热焊盘11上下设置，使应力抵消或部分抵消，消除或减小了变形。

采用这种应力矫正的结构设计，器件可以避免在smt组装过程或者长期工作中受热产生的变形，保护了焊点，延长器件应用寿命；这种结构上的优化，不占用板上布局面积，不增加smt流程，具有明显优势。

在芯片封装中，热变形构件40的设置位置可以有多种选择，例如热变形构件40可以完全被包覆于封装体30内、可以嵌于封装体30的顶面或与封装体30的顶面贴合连接。

在芯片封装中，热变形构件40的材质可以有多种选择，优选为纯金属或合金，例如紫铜或铜合金。此外，热变形构件40的材质可以与散热焊盘11的材质相同，例如都选择为紫铜材质，可以保证散热焊盘11与热变形构件40膨胀系数一致，在二者尺寸相同或相近的情况下，可以产生大体相当的形变量；热变形构件40的材质也可以与散热焊盘11的材质不相同，通过调整热变形构件40的尺寸来实现与散热焊盘11的相匹配的热变形。热变形构件40的厚度一般大于等于0.1mm，其尺寸小于等于器件顶部尺寸。具体的，热变形构件40的尺寸厚度需要根据热变形构件40的强度、热膨胀系数(cte)与散热焊盘11的热膨胀系数、厚度、强度来进行计算，确保热变形构件40的强度能够纠正底部散热焊盘11热变形产生的应力。

下面参考附图5来举例说明一种热变形构件40可选的尺寸计算方式。

为了实现热应力的消除，需要热变形构件40的强度大于焊盘10的强度。热变形构件40的尺寸主要根据材料的强度和热膨胀系数，如下图5所示，图中上部为热变形构件40，下部为qfn器件本身的焊盘10，中间为芯片。

热变形构件40的强度b1按其短边截面进行计算，即：

b1＝w1×h1×σ1；

焊盘10的强度b2按qfn封装的短边截面进行计算，即：

b2＝(w2-1.4)×h2×σ2；

热变形构件40的强度b1大于qfn引出端框架强度，则有b1≥b2。

上述σ1是热变形构件40的热膨胀系数；σ2是焊盘10的热膨胀系数；w1是热变形构件40的短边长度；w2是焊盘10的短边长度；上述公式中w2-1.4是对焊盘10有效长度进行经验处理，这是由于焊盘10一般不是严格的四边形，而是有些缺口和突出，从而形成焊盘10，为了便于计算，对它的有效长度进行经验处理。当然经验处理值1.4可以根据实际情况进行调整。

一般的焊盘10位厚铜框架焊盘，其材质为铜，即σ2为16.7×10^-6/℃，假设厚铜框架焊盘厚度为0.25mm，根据b1≥b2，有

w1×h1×σ1≥(w2-1.4)×0.25×16.7×10^-6，

即h1≥[(w2-1.4)×0.25×16.7×10^-6]/(w1×σ1)。

在上述列举的计算过程仅为一种可选的计算方式的示例性说明，其将热变形构件的形状等效为四边形结构来进行计算，将需要说明的是，本申请中热变形构件40的尺寸不需要和散热焊盘11完全一致，只要存在热变形构件40，就会有应力消除的效果。热变形构件40的尺寸一般通过工程测试，选取兼顾成本和效果的厚度和尺寸。

在芯片封装中，芯片20与电极触点焊盘12通过连接线21实现电气连接，其中连接线21包括但不限于金线和铝线。

在芯片封装中，芯片20通过导电导热层与散热焊盘11连接，其中导电导热层的材质包括但不限于导电银浆。

在芯片封装中，封装体30的材质为塑料或陶瓷。封装体30将焊盘10、芯片30、连接线21都封装在一起，封装外形一般是方形。

在芯片封装中，焊盘10包括四周的电极触点焊盘12和底部散热焊盘11，散热焊盘11在封装体30内部也叫厚铜框架结构。电极触点焊盘12和散热焊盘11的材质可以采用现有焊盘的常用材质，例如铜；电极触点焊盘12和底部散热焊盘11表面处理可以采用现有焊盘常用表面处理，例如镀银或镀镍钯金。

在芯片封装中，芯片20包括但不限于现有硅片。

下面将参考附图3-4并结合实施例来举例说明本申请。

实施例1

如图3所示，给出了一种芯片封装，包括焊盘10、芯片20、封装体30和热变形构件40，焊盘10包括散热焊盘11和设置在散热焊盘11周围的电极触点焊盘12；芯片20附着于散热焊盘11的上表面，并与电极触点焊盘12电连接；封装体30包覆密封焊盘10和芯片20，焊盘10的下表面暴露于封装体30的表面；热变形构件40在受热时会产生热变形，其设置在封装体30上，且热变形构件40与焊盘10分别设置在芯片20的两侧。

在本实施例中，如图3所示，热变形构件40完全封装在封装体30的内部。芯片20选择为硅片，其与底部的散热焊盘11通过银浆连接，实现接地散热。硅片通过打金线的方式与电极触点焊盘12连接，实现电气连接。封装体30采用环氧树脂塑料材料。在器件的顶部有热变形构件40封装在器件内部，热变形构件40的尺寸大于底部散热焊盘11尺寸，仅比器件封装体30外围尺寸略小，厚度采用0.2mm，材质与底部的散热焊盘11材质一样，采用紫铜材质。

对实施例1的qfn封装进行测试，将qfn封装采用无铅焊接工艺正常组装，组装完毕后进行温度循环测试，按照ipc9701标准进行测试，器件通过500循环测试，达到工程应用寿命要求。

实施例2

如图4所示，给出了一种芯片封装，包括焊盘10、芯片20、封装体30和热变形构件40，焊盘10包括散热焊盘11和设置在散热焊盘11周围的电极触点焊盘12；芯片20附着于散热焊盘11的上表面，并与电极触点焊盘12电连接；封装体30包覆密封焊盘10和芯片20，焊盘10的下表面暴露于封装体30的表面；热变形构件40在受热时会产生热变形，其设置在封装体30上，且热变形构件40与焊盘10分别设置在芯片20的两侧。

在本实施例中，如图4所示，本实施例的热变形构件40设在封装体30外部。芯片20选择为硅片，其与底部的散热焊盘11通过银浆连接，实现接地散热。硅片通过打铝线的方式与电极触点焊盘12连接，实现电气连接。封装体30采用环氧树脂塑料封装材料。在器件的顶部有热变形构件40，热变形构件40的尺寸与器件外围尺寸一样大，厚度采用0.25mm，材质与底部的散热焊盘11材质一样，采用铜合金材料。

对实施例2的qfn封装进行测试，将qfn封装采用无铅焊接工艺正常组装，组装完毕后进行温度循环测试，温循条件为-45℃到125℃，器件通过500循环测试，达到工程应用寿命要求。

本说明书中部分实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。