一种倒装式COB封装结构的制作方法

本申请涉及封装领域，尤其是涉及一种倒装式cob封装结构。

背景技术：

1、板上芯片封装技术（chips on board，简称cob）是在基板的表面粘附裸芯片后进行电气连接的一种封装方式。cob封装主要包括正装和倒装两种方式，其中的倒装是将电极设置于芯片靠近基板的一侧，并将电极与基板电路进行贴合固定的技术。

2、倒装结构的cob技术，常见的固定方式为回流焊，也称再流焊，即，在电子元件的各电极表面预先设置定量的固体焊剂，将芯片放置于预定位置后，对整板进行加热使得焊剂融化，浸润基板上的电极，降温凝固后形成稳定连接的电路板。

3、上述的技术存在以下的问题，当对整板进行加热的时候，液态的焊剂浸润基板电极的同时，也可能与附近的焊剂相接触，一旦焊剂之间发生连接就会导致短路烧板的故障。因此，需要一种能预防短路现象发生的倒装式cob封装结构。

技术实现思路

1、为了解决倒装式cob在回流焊过程中易发生短路的问题，保障倒装式cob封装结构的合格率，本申请提供一种倒装式cob封装结构。

2、本申请提供一种倒装式cob封装结构，采用如下技术方案：

3、一种倒装式cob封装结构包括基板、芯片、封装层、背板和伞部；所述芯片阵列分布于所述基板的一侧表面，每个所述芯片有至少两个电极通过焊剂与所述基板电连接；所述基板上开设有多个通孔，所述通孔与所述芯片一一对应，每一个所述通孔设置于其对应的所述芯片的所述电极之间；所述背板设置于所述基板背离所述芯片的一侧，所述伞部固定连接于所述背板靠近所述基板的一侧，且与所述通孔一一对应；所述伞部包括伞柱与伞盖，所述伞柱一端固定于所述背板上，另一端与所述伞盖连接，所述伞柱配置为穿过所述通孔，所述伞盖位于所述芯片和所述基板之间且与所述基板抵接，所述伞盖靠近所述背板一侧的尺寸大于所述通孔，且小于对应的所述电极的间距，所述伞盖表面绝缘；所述封装层覆盖整个所述基板靠近所述芯片的一侧，且包覆所有所述芯片。

4、通过采用上述技术方案，同一芯片的多个电极被伞盖所分隔，在回流焊的过程中，融化的焊剂被伞盖阻隔，避免了不同电极之间被导通进而导致整个封装结构烧板。

5、优选的，所述伞柱与所述伞盖采用一体式设计，所述伞盖由弹性绝缘材料制成。

6、通过采用上述技术方案，整个伞部一体式设计，在基板与背板的结合过程中，伞部穿过基板的通孔，伞柱贯穿通孔的两端，伞盖在基板远离背板的一侧展开，一方面增大了阻隔面积，优化了防短路的效果，另一方面，伞盖的边缘与基板抵接，也对基板与背板的结合起到了卡接的效果。

7、优选的，所述伞盖沿其轴线开设有穿柱孔，所述穿柱孔贯穿所述伞盖，所述伞柱穿过所述穿柱孔与所述芯片抵接。

8、通过采用上述技术方案，伞柱一端与背板固定，另一端抵接于芯片，在正常工作场景下，芯片发热后，热量能被伞柱以较高的效率导出，维持整个封装机构较低的工作温度。

9、优选的，所述伞盖与所述伞柱采用分体式设计，所述伞盖靠近所述伞柱一侧开有穿柱孔，所述伞柱穿过所述通孔后穿入所述穿柱孔。

10、通过采用上述技术方案，伞盖和伞柱分体式设计，在实际安装的过程中，可以从基板的两侧进行装配，伞盖和伞柱套接后，也能对基板与背板的结合进行固定，此外，因为不再强调伞盖需要从基板的通孔中穿出，所以，伞盖的选择可以更加自由，当伞盖以导热性能良好的金属为基底时，基板的导热结构与芯片有更大的导热接触面，导热效果更好。

11、优选的，所述伞柱上设有凸缘，相应的，所述穿柱孔内设有与所述凸缘配合的凹槽，所述凸缘与所述穿柱孔的孔口为过盈配合。

12、通过采用上述技术方案，伞盖套设于伞柱上，抵达预定位置后，难以因为环境扰动而脱出，在工作与生产的过程中具有较高的稳定性。

13、优选的，所述伞盖靠近所述背板一侧凸设有凸台，所述凸台的外径小于所述通孔的直径，所述穿柱孔贯穿所述凸台，所述凸台配置为插入所述通孔与所述伞柱之间。

14、通过采用上述技术方案，伞盖和基板之间的定位不再完全依赖于伞柱，即使脱离伞柱也可以完成伞盖与基板的定位，在实际生产流程中，可以选择优先完成基板与伞盖、芯片的装配，然后装配背板及伞柱。

15、优选的，所述伞盖由紫铜制成，其表面涂覆绝缘漆，且穿柱孔内涂有导热膏。

16、通过采用上述技术方案，在保证了本申请“使同一芯片的多个电极相互分隔”的技术效果的前提下，伞部具有更大的导热面积和更好的导热性能，在实际使用过程中，封装结构的散热性能更佳；其次，在封装的过程中，对背板进行加热，也可经由伞柱、伞盖将热量传导至芯片与基板之间的封装胶液，封装胶液温度上升，黏度下降，流动性增强，其充型能力增强，气泡也可以更快排出。

17、优选的，所述背板和所述伞柱选用材料的导热性能大于或等于400w/(m·k)。

18、通过采用上述技术方案，芯片在工作过程中所产生的热量，能被快速传导至背板上，背板分摊热量并与空气或其他散热器进行热量交换，达到高效散热的效果。

19、优选的，所述伞盖靠近所述芯片的一面设有密布的针刺，相邻所述针刺之间的间距小于10μm。

20、通过采用上述技术方案，封装过程中，当封装胶液中的气泡接触到针刺时，针刺会破坏气泡的表面张力使之破碎，当气泡的尺寸小于临界析出半径时，气泡会自发湮灭，达到消泡的效果。

21、优选的，所述针刺表面与所述焊剂的润湿角大于90°，所述针刺表面与所述封装层的材料的润湿角小于60°。

22、通过采用上述技术方案，一方面，焊剂在针刺与伞盖的表面上具有收缩成团的趋势，倾向于被电极上的焊剂团所附着，避免各电极的导通；另一方面，封装胶液会有自发挤入针刺间隙，将空气挤出的趋势，封装胶液表面的分子作用力提供了其充型的驱动力。

23、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

24、1.倒装式cob封装结构中的伞盖设置于基板和芯片之间，将同一芯片的多个电极分隔，避免了再流焊过程中融化的焊剂相互接触导致的短路。

25、2.倒装式cob封装结构的伞盖表面设有尖刺，相邻尖刺的间距小于封装胶可能产生的气泡，用以破坏气泡的表面张力避免在封装结构中形成气孔。

26、3.倒装式cob封装结构的伞部贯穿基板，一方面，在制造过程中，对背板进行加热，可以将热量传导至伞盖，加热封装胶，以增加封装胶的流动性，辅助消泡；另一方面，在使用过程中，伞部可以更高效地将芯片的热量导出，达到更好的散热效果。

技术特征：

1.一种倒装式cob封装结构，包括基板（1）、芯片（2）、封装层（5），其特征在于：还包括背板（3）和伞部（4）；

2.根据权利要求1所述的倒装式cob封装结构，其特征在于：所述伞柱（41）与所述伞盖（42）采用一体式设计，所述伞盖（42）由弹性绝缘材料制成。

3.根据权利要求2所述的倒装式cob封装结构，其特征在于：所述伞盖（42）沿其轴线开设有穿柱孔，所述穿柱孔贯穿所述伞盖（42），所述伞柱（41）穿过所述穿柱孔与所述芯片（2）抵接。

4.根据权利要求1所述的倒装式cob封装结构，其特征在于：所述伞盖（42）与所述伞柱（41）采用分体式设计，所述伞盖（42）靠近所述伞柱（41）一侧开有穿柱孔，所述伞柱（41）穿过所述通孔（11）后穿入所述穿柱孔。

5.根据权利要求4所述的倒装式cob封装结构，其特征在于：所述伞柱（41）上设有凸缘，相应的，所述穿柱孔内设有与所述凸缘配合的凹槽，所述凸缘与所述穿柱孔的孔口为过盈配合。

6.根据权利要求4所述的倒装式cob封装结构，其特征在于：所述伞盖（42）靠近所述背板（3）一侧凸设有凸台，所述凸台的外径小于所述通孔（11）的直径，所述穿柱孔贯穿所述凸台，所述凸台配置为插入所述通孔（11）与所述伞柱（41）之间。

7.根据权利要求4所述的倒装式cob封装结构，其特征在于：所述伞盖（42）由紫铜制成，其表面涂覆绝缘漆，且穿柱孔内涂有导热膏。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的倒装式cob封装结构，其特征在于：所述背板（3）和所述伞柱（41）选用材料的导热性能大于或等于400w/(m·k)。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的倒装式cob封装结构，其特征在于：所述伞盖（42）靠近所述芯片（2）的一面设有密布的针刺，相邻所述针刺之间的间距小于10μm。

10.根据权利要求9所述的倒装式cob封装结构，其特征在于：所述针刺表面与所述焊剂（22）的润湿角大于90°，所述针刺表面与所述封装层（5）的材料的润湿角小于60°。

技术总结
本申请涉及封装领域，尤其是涉及一种倒装式COB封装结构，包括基板、芯片、封装层、背板和伞部；芯片阵列分布于基板的一侧表面，每个芯片有至少两个电极与基板电连接；基板上开设有多个通孔，通孔与芯片一一对应，每一个通孔设置于其对应的芯片的电极之间；背板设置于基板背离芯片的一侧，伞部固定连接于背板靠近基板的一侧，且与通孔一一对应；伞部包括伞柱与伞盖，伞柱一端固定于背板上，另一端与伞盖连接，伞柱配置为穿过通孔，伞盖位于芯片和基板之间且与基板抵接，伞盖靠近背板一侧的尺寸大于通孔，且小于对应的电极的间距，伞盖表面绝缘；封装层包覆所有芯片。本申请能有效降低倒装式COB封装结构回流焊过程中发生短路的可能性。

技术研发人员：殷仕乐,洪会清,马骏,王强,汪章林,康勇君
受保护的技术使用者：深圳市中美欧光电科技有限公司
技术研发日：20230625
技术公布日：2024/2/1