芯片封装结构的制作方法

[0001]
本实用新型涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种芯片封装结构。


背景技术：

[0002]
半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生受激发射作用的器件。目前的半导体激光器几乎可以覆盖从紫外光到长波红外的波长范围。半导体激光器是实用中最重要的一类激光器。它体积小、寿命长，并可采用简单的注入电流的方式来泵浦，其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成。由于这些优点，半导体二极管激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等方面以及获得了广泛的应用。
[0003]
为了调整半导体激光器发射出的光路的水平高度，通过在芯片下面加垫片来对光路的高度进行调整。一般采用将垫片通过焊料粘贴在基板上，芯片再通过焊料粘贴在垫片上。
[0004]
如图1和图2所示，由于芯片100的外延结构的厚度只有100多微米且又与所用的焊料200紧邻。在涂敷一定质量的焊料200后，焊料200在垫片300上受到表面浸润性的影响，会向芯片100的四个侧面和上表面扩散形成“攀爬”效应。在焊接的时候，通常会利用显微镜观察芯片100的底部四周，芯片100的底部四周要有一定的焊料溢出量。而半导体激光器的前端面能够发射一定波长的出射光，此时如果出现焊料“攀爬”效应，会降低出射光的功率，甚至完全遮挡出射光，从而导致整个半导体激光器的失效。且半导体激光器的后端面也有少部分的出射光输出，可作为监视光对半导体激光器的前端输出光特性进行控制，若出现焊料“攀爬”效应，半导体激光器因无法正确监视输出光特性而导致整个半导体激光器的失效。
[0005]
另外，在芯片封装过程中以及封装成的器件在较大电流下工作时，由于焊料200的熔化和熔化后的流动性，致使焊料200从芯片100的侧向爬升至芯片100的上表面，同样容易造成器件短路现象。


技术实现要素：

[0006]
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种芯片封装结构。
[0007]
第一方面，本申请提供了一种芯片封装结构，包括：垫片、焊料和芯片；所述焊料叠接于所述垫片上，所述芯片叠接于所述焊料上，所述芯片的至少一侧边缘相对所述垫片的对应侧边缘悬空。
[0008]
可选地，所述芯片的相对两侧边缘分别相对所述垫片的对应侧边缘悬空。
[0009]
可选地，所述芯片的周侧边缘均相对所述垫片的对应侧边缘悬空。
[0010]
可选地，所述芯片的一侧边缘位于所述垫片上并与所述垫片的该侧边缘呈阶梯状错位。
[0011]
可选地，所述芯片的相对两侧边缘位于所述垫片上并与所述垫片的该侧边缘呈阶
梯状错位。
[0012]
可选地，所述芯片的三侧边缘均位于所述垫片上并与所述垫片的该侧边缘呈阶梯状错位。
[0013]
可选地，所述芯片的一侧长度大于所述垫片在该对应侧的长度。
[0014]
可选地，所述芯片的相对两侧长度分别大于所述垫片在该对应侧的长度。
[0015]
可选地，所述芯片的周侧长度均大于所述垫片在该对应侧的长度。
[0016]
可选地，所述芯片包括光电芯片或触控芯片。
[0017]
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
[0018]
本申请实施例提供的芯片封装结构，通过设置焊料叠接于垫片上，芯片叠接于焊料上，芯片的至少一侧边缘相对垫片的对应侧边缘悬空，这样使得焊料不容易通过芯片的四周侧面“攀爬”到芯片的表面上，减少了焊料“攀爬”效应的产生，降低了焊料对芯片的影响。将本申请实施例提供的芯片封装结构应用于半导体封装时，能够提升器件的良率、稳定性和可靠性。
附图说明
[0019]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
[0020]
为了更清楚地说明本实用新型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。
[0021]
附图中：
[0022]
图1是现有技术中一示例芯片封装结构的结构示意图；
[0023]
图2是现有技术中另一示例芯片封装结构的结构示意图；
[0024]
图3是本实用新型实施例一提供的芯片封装结构的结构示意图；
[0025]
图4是本实用新型实施例二提供的芯片封装结构的结构示意图。
具体实施方式
[0026]
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”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、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0027]
还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示
或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0028]
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。
[0029]
请参考图3和4，图3为本实用新型实施例一提供的芯片封装结构的结构示意图。本实用新型实施例提供的芯片封装结构20包括：垫片23、焊料22和芯片21；焊料22叠接于垫片23上，芯片21叠接于焊料22上，芯片21的至少一侧边缘相对垫片23的对应侧边缘悬空。这样，利用本实用新型实施例提供的芯片封装结构20，将芯片21以错位的方式叠接于焊料22上，使得芯片21的至少一侧边缘相对垫片23的对应侧边缘悬空，焊料22难以通过悬空的边缘“攀爬”到芯片21的表面上，从而保持器件的稳定性、可靠性和良率。
[0030]
所谓“悬空”，指的是层叠分布的两物体之间的边缘不齐平，例如芯片21与垫片23之间。
[0031]
具体地，垫片23包括陶瓷垫片或玻璃垫片。其中，陶瓷垫片是一种高导热性能的材料，主要由氧化铝组成(氧化铝含量高达96％以上)，质地坚硬，主要用于功率器件与散热器之间的传热和电气隔离。陶瓷垫片密封性能极佳，能达到防尘、防水、导热、绝缘的理想效果，并能适应高温、高压、多尘的恶劣工作环境，提高器件运行的安全性和稳定性。另外，垫片23的形状可以是矩形也可以是梯形等形状。此处不对垫片23的形状进行限制。
[0032]
焊料22包括银浆或金锡。通常半导体激光器的封装都采用的是铟焊料或部分采用铟焊料。这是由于铟具有熔点低和良好的塑性变形能力，能有效降低热应力，因而工艺较易实现，但是，铟极易氧化，以及在高电流下易产生电迁移和电热迁移问题，极大地降低了半导体激光器器件的可靠性。采用金锡焊料代替铟焊料，成为高功率、长寿命、良好稳定性及恶劣环境下所使用的半导体激光器的首选焊料。相比常用的焊料而言，锡焊料具有柔软、熔点低、延展性好等优点，但在半导体激光器烧焊过程中也极易发生攀爬现象，发生的部位如半导体激光器的侧面、腔面、上电极面等。
[0033]
芯片21包括光电芯片、触控芯片等，应用于半导体中。
[0034]
实际应用中，可以设置芯片的相对两侧边缘分别相对垫片的对应侧边缘悬空。这样，焊料难以通过悬空的边缘“攀爬”至芯片上。还可以设置芯片的周侧边缘均相对垫片的对应侧边缘悬空。这样，可以防止焊料“攀爬”效应的产生。
[0035]
实施例一：
[0036]
请继续参考图3，图3是本实用新型实施例一提供的芯片封装结构20的结构示意图。本实用新型实施例一提供的芯片封装结构20包括：垫片23、焊料22和芯片21；焊料22叠接于垫片23上，芯片21叠接于焊料22上，芯片21的至少一侧边缘相对垫片23的对应侧边缘悬空，且垫片23中至少一侧的长度小于芯片21在该对应侧的长度。芯片21的长度为h1，垫片23的长度为h2，h1大于h2。沿着a方向，垫片边缘与芯片边缘之间存在一定的距离h3，这样，将焊料22叠接于垫片23上，再将芯片21叠接于焊料22上时，由于垫片23与芯片21的长度差距，焊料22难以通“攀爬”至芯片21的侧面，提高芯片21的稳定性。
[0037]
实际应用中，可以设置垫片23相对两侧的的长度分别小于芯片21在该对应侧的长度。这样，芯片21相对两侧的边缘与垫片23在该对应侧边缘之间存在一定的水平距离，垫片23的相对两侧被芯片21所覆盖。这样，在将焊料22叠接于垫片23上，芯片21再叠接于焊料22上时，由于芯片21的相对两侧被垫片23覆盖，焊料22难以“攀爬”至芯片21的侧面，更难以通过芯片21的侧向“攀爬”至芯片21的表面上，从而减少焊料22对芯片21的影响，提高芯片21的稳定性。
[0038]
实际应用中，还可以设置垫片23的侧向长度分别小于芯片21在该对应侧的长度。这样，垫片23的侧向长度都小于芯片21在该对应侧的长度，在垫片23上叠接焊料22后，焊料22不容易通过芯片21的四周侧面“攀爬”至芯片21的表面上，提升芯片21的稳定性。
[0039]
具体地，芯片封装结构20应用于半导体封装技术中，可用于半导体激光器的制作。将本实施例一提供的芯片封装结构20应用于半导体激光器时，半导体激光器的激光前端面和后端面可以设置为垫片23的相对两侧长度分别小于芯片21在该对应侧的长度，这样，焊料22难以“攀爬”至芯片21相对的两侧面，从而可以通过半导体激光器后端面对前端面发射的激光进行监控，以监控半导体激光器前端面的发射光输出特性。
[0040]
实施例二：
[0041]
请参考图4，图4是本实用新型实施例二提供的芯片封装结构30的结构示意图。实施例二提供的芯片封装结构30，芯片31的一侧边缘位于垫片33上并与垫片33的该侧边缘呈阶梯状错位，芯片31的相对另一侧边缘相对垫片33悬空。所谓“阶梯状错位”，指的是呈阶梯状分布的层叠两物体之间的边缘不齐平，例如芯片31与垫片33之间。
[0042]
这样，芯片31的一侧边缘被垫片33覆盖，当焊料32叠接于垫片33上，芯片31再叠接于焊料32上时，焊料32可以通过垫片33对应侧的水平方向上进行延伸，焊料32不容易通过芯片31的侧向“攀爬”至芯片31的表面上；芯片31的另一侧边缘覆盖垫片33，当焊料32叠接于垫片33上，芯片再叠接于焊料32上时，焊料32距离芯片31该侧的边缘还存在一定的水平距离，焊料32沿着与芯片31接触的一侧难以“攀爬”至与芯片31相背离的一侧。从而可以减少焊料32“攀爬”现象的发生，提升芯片31的稳定性。
[0043]
实际应用中，可以设置芯片31的相对两侧边缘位于垫片33上并与垫片33的该对应侧边缘呈阶梯状错位。这样，将焊料32叠接于垫片33的表面时，由于芯片31相对的两侧边缘分别相对垫片33悬空，所以焊料32难以通过悬空的芯片31的侧面“攀爬”至芯片31的表面上，从而能够提高器件的稳定性和可靠性，且设置芯片31的相对两侧边缘位于垫片33上并与垫片33的该对应侧边缘呈阶梯状错位，能够延缓焊料的“攀爬”效应产生。
[0044]
实际应用中，可以设置芯片31的三侧边缘位于垫片33上并与垫片33的该对应侧边缘呈阶梯状错位。通过设置芯片31的一侧边缘相对垫片33的一侧边缘悬空，当焊料32叠接于垫片33的表面上时，焊料32难以通过芯片31的侧面“攀爬”至芯片31的表面上，减少“攀爬”效应的产生，提高芯片封装结构30的稳定性，提升器件的可靠性。且设置芯片31的三侧边缘位于垫片33上并与垫片33的该对应侧边缘呈阶梯状错位，能够延缓焊料的“攀爬”效应产生。
[0045]
可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由
组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。