芯片封装结构以及电子设备的制作方法

本实用新型涉及芯片封装技术领域，更具体的说，涉及一种芯片封装结构以及电子设备。

背景技术：

随着科学技术的不断发展，越来越多的电子设备被广泛的应用于人们的日常生活以及工作当中，为人们的日常生活以及工作带来了巨大的便利，成为当今人们不可或缺的重要工具。

电子设备实现各种功能的核心部件是控制芯片。芯片需要进行封装保护，形成芯片封装结构，以避免芯片受到外力损坏，并提高其散热性能，避免受到水汽侵蚀。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种芯片封装结构以及电子设备，有利于提高芯片的过电流能力以及散热能力。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种芯片封装结构，所述芯片封装结构包括：

待封装芯片，所述待封装芯片具有相反的第一表面以及第二表面；所述待封装芯片的第一表面具有多个点阵排布的第一引脚；

金属框架，所述金属框架具有相反的第一表面以及第二表面；所述金属框架的第一表面具有多个与所述第一引脚电接触的接触区；所述金属框架的第二表面具有多个第二引脚，所述第二引脚用于连接外部电路；所述金属框架为金属板，具有贯穿金属板的镂空区，以形成多个用于和第一引脚焊接固定的焊接区，其背面具有凹槽，以形成所述第二引脚；

塑封层，所述塑封层包围所述待封装芯片以及所述金属框架，且露出所述第二引脚的端面。

优选的，在上述的芯片封装结构中，所述第一引脚为金属柱；

所述金属柱为铜柱、锡柱或是金柱。

优选的，在上述的芯片封装结构中，所述第一引脚与所述接触区通过焊锡焊接固定；

所述第二引脚的端面覆盖有焊锡。

优选的，在上述的芯片封装结构中，所述待封装芯片的第一表面具有m×n个所述第一引脚，m和n均为大于1的正整数。

优选的，在上述的芯片封装结构中，所述金属框架是图形化的金属板，所述金属板具有刻蚀镂空区，以形成多个所述接触区，所述金属板的一个表面具有刻蚀凹槽，以形成多个所述第二引脚。

优选的，在上述的芯片封装结构中，所述接触区与所述第一引脚焊接固定，一个所述接触区至少用于焊接固定一个所述第一引脚。

优选的，在上述的芯片封装结构中，所述第一表面具有中心区域以及包围所述中心区域的外围区域，所述第一引脚均位于所述中心区域内。

优选的，在上述的芯片封装结构中，所述外围区域的宽度不小于25μm。

优选的，在上述的芯片封装结构中，所述第一引脚的间距为0.3mm-0.5mm。

本实用新型还提供了一种电子设备，包括：

电路主板；

所述电路主板固定有上述任一项所述的芯片封装结构，所述芯片封装结构的第二引脚与所述电路主板上的焊接端子连接。

通过上述描述可知，本实用新型技术方案提供的芯片封装结构以及电子设备中，在待封装芯片的第一表面设置多个点阵排布的第一引脚，相对于传统的芯片封装结构中在芯片表面周缘设置引脚的方式，本实用新型技术方案可以在相同尺寸的芯片上设置更多的引脚数量，提高了芯片的过电流能力，而且可以通过第一引脚使得芯片热量通过金属框架的第二引脚散发到芯片封装结构的外部，从而提高了芯片的散热能力。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

需要说明的是，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为传统芯片封装结构所采用金属框架的正面俯视图；

图2是传统芯片封装结构的背面俯视图；

图3为传统芯片封装结构的剖面图；

图4为传统金属框架的制作方法流程示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种芯片封装结构的剖面图；

图6为本实用新型实施例中金属框架的制作原理示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种芯片封装结构朝向芯片第一表面的俯视图；

图8为本实用新型实施例提供的一种芯片封装结构的芯片第一表面的俯视图；

图9为本实用新型实施例提供的一种待封装芯片的第一表面俯视图；

图10为本实用新型实施例提供的一种芯片封装方法流程图；

图11为本实用新型实施例提供的一种金属框架的制作方法流程图；

图12为本实用新型实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的进行清楚、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，都属于本申请保护的范围。

正如背景技术中描述的，电子设备实现各种功能的核心部件是控制芯片。芯片需要进行封装保护，形成芯片封装结构，以避免芯片受到外力损坏，并提高其散热性能，避免受到水汽侵蚀。

如图1所示，图1为传统芯片封装结构所采用金属框架的正面俯视图，在图1所示金属框架的正面封装芯片后的封装结构如图2和图3所示，图2是传统芯片封装结构的背面俯视图，图3为传统芯片封装结构的剖面图。金属框架12的正面封装与芯片11背面固定连接，并通过塑封层16进行密封。

如图1-图3所示，芯片11背面具有第一引脚14，第一引脚14设置在芯片11的表面周缘，一般均匀分布在芯片11的周缘，芯片11一般为方形。该示例中，芯片11上共有14个第一引脚14。金属框架12为图形化的金属层，具有刻蚀镂空区19，受工艺限制，镂空区19最小宽度不小于0.1mm，金属框架12背面具有第二引脚18。

由于受限于金属框架12的加工腐蚀工艺，在第一引脚14的间距固定的情况下引脚数量相对固定，比如第一引脚14间的距离都为0.4mm的情况下，对于设定标准尺寸的芯片，常规2mm×2mm的qfn类封装的引脚数量最多14个。

第一引脚14连接有金属柱141(如可以为铜柱)，通过金属柱141与金属框架12正面设定焊接区域电连接固定，金属柱141下端可以通过焊锡15与金属框架12连接，在金属框架12背面具有第二引脚18，第二引脚18的端面与塑封层16齐平，且第二引脚18的端面覆盖有焊锡17。其中，可以通过电镀工艺形成平层的焊锡17。芯片11背面的散热主要通过塑封层16向下传导，将热量通过塑封层16散热到封装结构外部，散热效率较差。

参考图4，图4为传统金属框架的制作方法流程示意图。该金属框架的制作方法采用黄光制程工艺，具有以下步骤：

步骤一：如图4(a)所示，在金属基材31上涂覆光刻胶32。

步骤二：如图4(b)所示，在光刻胶32上方放置有图形的掩膜版33。

步骤三：如图4(c)所示，基于掩膜版33形成图形化的光刻胶32。通过曝光显影工艺完成该步骤。

步骤四：如图4(d)所示，基于图形化的光刻胶32形成图形化的金属层34。一般是直接通过电镀工艺未被光刻胶32覆盖的金属基材31表面形成图形化的金属层34。

步骤五：如图4(e)所示，对金属层34表面进行抛光减薄，使得金属层34具有较好的平坦性。

步骤六：如图4(f)所示，去除光刻胶32。

步骤七：如图4(g)所示，将图形化的金属层34与金属基材31分离。其中，金属层34为用于芯片的金属框架。

现有技术中采用的黄光制程需要在金属层34上电镀出矩阵式引脚，该引脚用于和芯片背面的第一引脚焊接。然后再采用倒装的贴片方式装片，并在塑封后将金属基材31剥离，由于采用的黄光制程工序比较多且复杂，造成金属框架12加工周期长，且成本较高。剥离后，需要在金属框架背离芯片的一侧表面形成第二引脚，还需增加一次塑封过程对第二引脚进行塑封。

常规的方形扁平无引脚封装(quadflatno-leadpackage，qfn)以及双侧扁平无引脚封装(dualflatno-leadpackage，dfn)类的封装输入或输出引脚的引出位置都是在芯片11背面的周缘，由于金属框架12引脚之间的距离受限于金属框架12的加工腐蚀工艺，所以金属框架12引脚间距固定的情况下数量相对固定。比如引脚间距为0.4mm，对于预设标准尺寸的芯片，常规qfn类封装的引脚数量最多14个。

为了解决上述引脚排布方式的问题以及金属框架制作的问题，本实用新型实施例提供了一种芯片封装结构，所述芯片封装结构包括：

待封装芯片，所述待封装芯片具有相反的第一表面以及第二表面；所述待封装芯片的第一表面具有多个点阵排布的第一引脚；

金属框架，所述金属框架具有相反的第一表面以及第二表面；所述金属框架的第一表面具有多个与所述第一引脚电接触的接触区；所述金属框架的第二表面具有多个第二引脚，所述第二引脚用于连接外部电路；

塑封层，所述塑封层包围所述待封装芯片以及所述金属框架，且露出所述第二引脚的端面。

由此可知，本实用新型技术方案提供的芯片封装结构中，在待封装芯片的第一表面设置多个点阵排布的第一引脚，相对于传统的芯片封装结构中在芯片表面周缘设置引脚的方式，本实用新型技术方案可以在相同尺寸的芯片上设置更多的引脚数量，提高了芯片的过电流能力，而且可以通过第一引脚使得芯片热量通过金属框架的第二引脚散发到芯片封装结构的外部，从而提高了芯片的散热能力。

进一步的，相对于传统的芯片封装结构，本实用新型采用的矩阵式引脚封装设置方式，引脚数量增加的同时，金属框架加工工序减少，成本降低，另外，在表面贴装技术(surfacemounttechnology，smt)制程，本实用新型的矩阵式引脚的金属框架类封装芯片，可以与焊球阵列封装(ballgridarray，bga)、晶圆级芯片封装(waferlevelchipscalepackaging，wlcsp)等矩阵式的输入或输出引脚设计的芯片兼容smt贴片。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

参考图5，图5为本实用新型实施例提供的一种芯片封装结构的剖面图。本实用新型采用矩阵式引脚封装的设置方式，引脚数量相对于传统的引脚数量增多。

如图5所示，所述芯片封装结构包括：

待封装芯片21，所述待封装芯片21具有相反的第一表面以及第二表面；所述待封装芯片21的第一表面具有多个点阵排布的第一引脚24。

金属框架22，所述金属框架22具有相反的第一表面以及第二表面；所述金属框架22的第一表面具有多个与所述第一引脚24电接触的接触区；所述金属框架22的第二表面具有多个第二引脚27，所述第二引脚27用于连接外部电路。其中，所述第二引脚27可以点阵排布。

塑封层26，所述塑封层26包围所述待封装芯片21以及所述金属框架22，且露出所述第二引脚27的端面。其中，所述第二引脚27的端面可以与塑封层26齐平，且第二引脚27的端面覆盖有焊锡28。通过塑封层26对所述待封装芯片21以及所述金属框架22进行密封保护后，可以通过电镀工艺在所述第二引脚27的端面形成焊锡28。

需要说明的是，所述塑封层26的材料可以为树脂，树脂可以保护芯片封装结构不易受潮或吸湿，且不易受应力损伤，提高可靠性。

本实用新型实施例中，所述第一引脚24连接有金属柱241，所述第一引脚24通过金属柱241与金属框架22电连接固定，金属柱241下端可以通过焊锡25与金属框架22连接，其中，所述金属柱241可以为铜柱、锡柱或是金柱。

如图6所示，图6为本实用新型实施例中金属框架的制作原理示意图，如图6中(a)图所示，所述金属框架22为由金属板51制作，如图6中(b)图所示，对金属板51进行刻蚀处理，图形化金属板51。形成贯穿金属板51的镂空区52，以形成多个所述接触区，在所述金属板51背面刻蚀凹槽53，以形成多个所述第二引脚27，所述第二引脚27与金属框架22为一体成型结构，具有更好的可靠性。基于所述刻蚀凹槽53形成所述镂空区52，以降低镂空区52的形成工艺难度。其中，一个接触区可以对应连接多个第一引脚24，或者是一个接触区对应连接一个第一引脚24，可以基于待封装芯片21的电互联功能设计，对此不做具体限定。所述接触区与所述第一引脚24焊接固定，一个所述接触区至少用于焊接固定一个所述第一引脚24。

其中，所述金属框架22的制作方法可以直接在金属板51上，先采用黄光制程将需要的部分用光阻剂保护起来，再将不需要的部分用化学药水腐蚀的方式形成上述凹槽53以及刻蚀镂空52区，从而形成需要图形结构的金属框架22，对比图4中所示的现有制作方法，加工工序减少，加工周期减短，且成本降低。

本实用新型实施例中，所述第一引脚24与所述接触区通过焊锡25焊接固定，由于在第一表面设置多个点阵排布的第一引脚24，可以无需设置散热片，金属材质的第一引脚24和焊锡25是良好的导热导体，待封装芯片21的热量可以直接通过第一引脚24传导至金属框架22，进而通过第二引脚27散发到封装结构的外部。

进一步的，所述第二引脚27的端面覆盖有焊锡28。焊锡28是等厚度的平层结构，可用于smt焊接。

对比图3和图5可以看出，本实用新型提供的芯片封装结构中，引脚数量相对于传统的引脚数量较多，引脚数量多的话可以增强芯片的过电流能力以及散热能力。如可以在表面设置16个点阵分布的第一引脚24，可以设置第一引脚24以4×4阵列排布的方式设置在第一表面，这样芯片的热量在第一表面不仅可以通过封装层向下传输，还可以通过导热性能更好的第一引脚24传导至金属框架22，通过金属框架22散发到封装结构的下方。

参考图7和图8，图7为本实用新型实施例提供的一种芯片封装结构朝向芯片第一表面的俯视图，图8为本实用新型实施例提供的一种芯片封装结构的芯片第一表面的俯视图。

如图7所示，具有金属框架22，待封装芯片21，待封装芯片21的一端表面具有第一引脚24，在第一引脚24上具有金属柱241，金属框架22是图形化的金属板51，所述金属板51具有刻蚀镂空区，以形成多个接触区，第一引脚24通过接触区与金属框架22电气连接。

其中，所述待封装芯片21的第一表面具有m×n个所述第一引脚24，m和n均为大于1的正整数。由于将第一引脚24设置在芯片背面，点阵排布，在芯片尺寸一定以及相同工艺条件下，相对于传统芯片周缘设置第一引脚24的方式，本实用新型技术方案使得第一引脚24的数量增多，有利于增强待封装芯片21的过电流能力和散热能力。此外，根据需要所述第一引脚24的数量设置更加灵活，包括但不局限于为4×4，如还可以为2×3，或3×3，与所采用芯片尺寸和最小引脚距离相同。

如图8所示，所述第一引脚24的间距b可以为0.3mm-0.5mm，间距a可以为1.2mm。

通过对比图1和图7、图2和图8，相对于传统的芯片封装结构，在相同尺寸的芯片上且在第一引脚24间距固定的情况下，本实用新型采用的矩阵式引脚的设计方式可以设置更多的引脚数量，引脚数量增加，有利于增强待封装芯片21的过电流能力和散热能力。

如图9所示，图9为本实用新型实施例提供的一种待封装芯片的第一表面俯视图，所示待封装芯片21的第一表面具有中心区域211以及包围所述中心区域211的外围区域212，所述第一引脚24均位于所述中心区域211内，所述外围区域212的宽度l不小于25μm。这样，相对于现有在芯片四周边缘区域设置引脚的方式，本实用新型技术方案可以通过第一表面中心区域211的多个第一引脚24提高散热性能。

其中，所述中心区域211可以为矩形，所述矩形区域的边与所述待封装芯片21对应边的距离不小于25μm。需要说明的是，所述中心区域211的形状不局限于矩形，也可以为圆形或是其他形状。

基于上述实施例，本实用新型另一个实施例还提供了一种芯片封装方法，如图10所示，图10为本实用新型实施例提供的一种芯片封装方法流程图。

如图10所示，芯片封装方法包括：

步骤s11：提供一待封装芯片，所述待封装芯片具有相反的第一表面以及第二表面；所述待封装芯片的第一表面具有多个点阵排布的第一引脚。

步骤s12：将所述待封装芯片与金属框架电连接固定，所述金属框架具有相反的第一表面以及第二表面；所述金属框架的第一表面具有多个与所述第一引脚电接触的接触区；所述金属框架的第二表面具有多个第二引脚，所述第二引脚用于连接外部电路。

本实用新型实施例中，待封装芯片的热量可以直接通过第一引脚传导至金属框架，进而通过第二引脚散发到芯片封装结构的外部。

步骤s13：通过塑封层对所述待封装芯片以及所述金属框架进行封装保护，所述塑封层包围所述待封装芯片以及所述金属框架，且露出所述第二引脚的端面。

由此可知，本实用新型技术方案提供的芯片封装方法中，在待封装芯片的第一表面设置多个点阵排布的第一引脚，相对于传统的芯片封装结构中在芯片表面周缘设置引脚的方式，本实用新型实施例可以在相同尺寸的芯片上设置更多的引脚数量，提高了芯片的过电流能力，而且可以通过第一引脚使得芯片热量通过金属框架的第二引脚散发到芯片封装结构的外部，从而提高了芯片的散热能力。

进一步的，相对于传统的芯片封装结构，本实用新型采用的矩阵式引脚封装设置方式，引脚数量增加的同时，金属框架加工工序减少，成本降低。所述金属框架的制作方法可如图11所示，图11为本实用新型实施例提供的一种金属框架的制作方法流程图。

如图11所示，金属框架的制作方法包括：

步骤s21：提供一金属板。

步骤s22：对所述金属板进行刻蚀，形成刻蚀镂空区以及刻蚀凹槽，所述刻蚀镂空区用于形成多个所述接触区，所述刻蚀凹槽用于形成多个所述第二引脚。

在步骤s22中，对所述金属板进行刻蚀的方法包括：首先，对所述金属板进行第一刻蚀处理，在所述金属板表面形成凹槽，以形成所述第二引脚；然后，基于所述凹槽对所述金属板进行第二次刻蚀处理，形成贯穿所述金属板的镂空区，以形成所述接触区。基于第一次刻蚀处理，进行第二次刻蚀处理，便于形成镂空区，降低工艺难度。

本实用新型实施例中，金属框架的制作方法是直接在金属板上，先采用黄光制程将需要的部分用光阻剂保护起来，再将不需要的部分用化学药水腐蚀的方式形成上述凹槽以及刻蚀镂空区，从而形成需要图形结构的金属框架，对比图4中所示的现有制作方法，加工工序减少，加工周期减短，且成本降低。

基于上述实施例，本实用新型另一实施例还提供了一种电子设备，如图12所示，图12为本实用新型实施例提供的一种电子设备的结构示意图，包括：电路主板61；所述电路主板61固定有上述实施例所述的芯片封装结构62，所述芯片封装结构62的第二引脚27与所述电路主板61上的焊接端子63连接。

本实施例所述电子设备可以为手机、平板电脑或是其他电子设备，采用上述实施例所述封装结构，可以使得封装结构中芯片的热量通过芯片的第一引脚、金属框架的第二引脚27快速的传递至电路主板61，进而通过电路主板61将热量散发到设备外部，具有较高的散热效率。

本说明书中各个实施例采用递进、或并列、或递进和并列结合的方式描述，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。对于实施例公开的芯片封装方法和电子设备而言，由于其与实施例公开的芯片封装结构相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见芯片封装结构部分说明即可。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。