CN107658277A - 一种栅格阵列lga封装结构及其加工方法 - Google Patents

一种栅格阵列lga封装结构及其加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种栅格阵列LGA封装结构及其加工方法。本申请公开了一种LGA封装结构及其加工方法，用于解决热耦合现象，并提高LGA封装结构的散热性能。本申请实施例方法包括：提供Cavity基板，Cavity基板包括Cavity腔体、线路层及金属过孔，线路层处于Cavity腔体内，金属过孔的位置对应于Cavity腔体；在线路层上设置IC结构，并对IC结构进行封装；在Cavity基板对应Cavity腔体的背面形成导热金属块，导热金属块通过金属过孔与线路层热传导连接；对Cavity基板具有导热金属块的一面进行封装，得到LGA封装结构。

Description

一种栅格阵列LGA封装结构及其加工方法
技术领域
本申请涉及电路板技术领域，具体涉及一种LGA封装结构及其加工方法。
背景技术
常规的栅格阵列(Land Grid Array，LGA)封装结构如图1所示，LGA封装的塑胶封装层13中封装有集成电路(Integrated Circuit，IC)11，IC11中包括有芯片裸片(Die)12，Die12底部的印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)14上增加接地(GND)过孔，GND过孔与铜片15连接，从而使得IC11和Die12产生的热量，通过GND焊盘和GND过孔将热量导入到铜片15进行散热。
但是，图1所示的LGA封装结构中，散热效果与PCB14的尺寸、铜片15的厚度以及封装结构的整体热耗都较大关系。随着现在电子产品的小型化，PCB14的尺寸也在逐步降低，而整体热耗没有太大变化，很容易达到热饱和的情况，通过PCB14上的铜片15进行散热难度在加大。同时通过铜片15进行散热时，其热量也会影响PCB14上贴装的器件的散热，形成热耦合。
发明内容
本申请提供一种LGA封装结构及其加工方法，用于解决热耦合现象，并提高LGA封装结构的散热性能。
本申请第一方面提供一种LGA封装结构的加工方法，包括：
提供Cavity基板，所述Cavity基板包括Cavity腔体、线路层及金属过孔，所述线路层处于所述Cavity腔体内，所述金属过孔的位置对应于所述Cavity腔体；
在所述线路层上设置IC结构，并对所述IC结构进行封装；
在所述Cavity基板对应所述Cavity腔体的背面形成导热金属块，所述导热金属块通过所述金属过孔与所述线路层热传导连接；
对所述Cavity基板具有所述导热金属块的一面进行封装，得到LGA封装结构。
结合本申请第一方面，本申请第一方面第一实施方式中，所述提供Cavity基板，包括：
提供第一基板，所述第一基板为单层结构或多层结构；
在所述第一基板的一面进行铣槽加工，得到Cavity腔体；
在所述Cavity腔体内进行电镀加工，形成第一金属层；
对所述第一金属层进行图形加工，形成线路层；
对所述第一基板上对应所述Cavity腔体的部分进行钻孔，形成第一过孔，所述第一过孔至少为一个；
对所述第一过孔进行金属化处理，得到金属过孔，形成Cavity基板。
结合本申请第一方面，本申请第一方面第二实施方式中，所述提供Cavity基板，包括：
提供第二基板以及第三基板，所述第三基板具有Cavity腔体，所述Cavity腔体内具有线路层；
将所述第三基板与所述第二基板进行压合；
在所述第三基板上对应所述Cavity腔体对应的位置进行钻孔，形成第二过孔，所述第二过孔至少为一个；
在所述第二基板上与所述第二过孔对应的位置进行钻孔，形成第三过孔，所述第三过孔的数量与所述第二过孔的数量一致；
对所述第二过孔和所述第三过孔进行金属化处理，得到金属过孔，形成Cavity基板。
结合本申请第一方面、第一方面第一实施方式或第一方面第二实施方式，本申请第一方面第三实施方式中，所述在所述线路层上设置IC结构，并对所述IC结构进行封装，包括：
在所述线路层上放置IC器件，形成IC电路；
在IC电路上固定Die，形成IC结构；
通过点胶固化工艺对所述IC结构进行封装。
结合本申请第一方面第三实施方式，本申请第一方面第四实施方式中，所述对所述Cavity基板具有所述导热金属块的一面进行封装，得到LGA封装结构，包括：
通过塑胶封装工艺对所述Cavity基板具有所述导热金属块的一面进行封装，得到塑胶封装层；
对所述塑胶封装层进行处理，得到LGA封装结构，使得所述塑胶封装层的表面不高于所述导热金属块的表面。
本申请第二方面提供一种LGA封装结构，包括：
Cavity基板、IC结构及导热金属块；
所述Cavity基板包括Cavity腔体、线路层及金属过孔，所述线路层处于所述Cavity腔体内，所述金属过孔的位置对应于所述Cavity腔体；
所述IC结构封装于所述线路层上；
所述导热金属块封装于所述Cavity基板对应所述Cavity腔体的背面，且通过所述金属过孔与所述线路层热传导连接。
结合本申请第二方面，本申请第二方面第一实施方式中，所述Cavity基板包括：
第一基板，所述第一基板为单层结构或多层结构；
所述第一基板上具有Cavity腔体，所述Cavity腔体内具有线路层；
所述第一基板上具有第一过孔，所述第一过孔为金属化的金属过孔，所述金属过孔处于所述第一基板上对应所述Cavity腔体的部分，所述金属过孔至少为一个。
结合本申请第一方面，本申请第一方面第二实施方式中，所述Cavity基板包括：
第二基板以及第三基板；
所述第三基板具有Cavity腔体，所述Cavity腔体内具有线路层；
所述第三基板具有第二过孔，所述第二过孔为金属化的金属过孔，所述第二过孔处于所述第三基板上对应所述Cavity腔体的部分，所述第二过孔至少为一个；
所述第二基板具有第三过孔，所述第三过孔为金属化的金属过孔，所述第三过孔的位置对应所述第二过孔。
结合本申请第二方面、第二方面第一实施方式或第二方面第二实施方式，本申请第二方面第三实施方式中，所述IC结构包括：
IC电路及Die；
所述IC电路包括IC器件，所述IC器件设置处于所述线路层上；
所述Die固定于所述IC电路上。
结合本申请第二方面第三实施方式，本申请第二方面第四实施方式中，所述LGA封装结构还包括：
塑胶封装层；
所述塑胶封装层处于所述Cavity基板具有所述导热金属块的一面，且所述塑胶封装层的表面不高于所述导热金属块的表面。
综上所述，LGA封装结构包括Cavity基板、IC结构及导热金属块，Cavity基板包括Cavity腔体、线路层及金属过孔，线路层处于Cavity腔体内，金属过孔的位置对应于Cavity腔体，IC结构封装于线路层上，导热金属块封装于Cavity基板对应Cavity腔体的背面，且通过金属过孔与线路层热传导连接。那么安装与线路层上的IC结构和其他器件产生的热量，可以通过金属过孔热传导至导热金属块中，与图1所示的现有技术相比，由于导热金属块的大小远大于图1中的铜片，那么散热性能变好了，由于导热金属块与线路层处于Cavity基板的两面，那么导热金属块进行散热时，其热量不会影响线路层上的其他器件的散热，因此，不会产生热耦合。因此，LGA封装结构不但提高了散热性能，还解决了现有技术中的热耦合现象。
附图说明
图1为本申请提供的一种现有的LGA封装结构的结构示意图；
图2为本申请提供的一个LGA封装结构的加工方法的实施例流程示意图；
图3为本申请提供的一个Cavity基板的结构示意图；
图4为本申请提供的封装有IC结构的Cavity基板的结构示意图；
图5为本申请提供的具有导热金属块的Cavity基板的示意图；
图6为本申请提供的一个LGA封装结构的实施例结构示意图；
图7为本申请提供的另一个Cavity基板的结构示意图；
图8为本申请提供的IC结构的的结构示意图。
具体实施方式
本申请提供一种LGA封装结构及其加工方法，用于解决热耦合现象，并提高LGA封装结构的散热性能。
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，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图2，本申请实施例提供一种LGA封装结构的加工方法，包括：
201、提供Cavity基板；
如图3所示，Cavity基板31包括Cavity腔体311、线路层312及金属过孔313，其中，线路层312处于Cavity腔体311内，金属过孔313的数量不限制为一个，也可以是多个，例如图3中金属过孔313的数量就为4个，并且金属过孔313的位置处于Cavity腔体对应范围内。
202、在线路层上设置IC结构，并对IC结构进行封装；
在图3所示结构的线路层312上设置IC结构41，并对IC结构41进行封装后，得到图4所示的结构。
203、在Cavity基板对应Cavity腔体的背面形成导热金属块，导热金属块通过金属过孔与线路层热传导连接；
在图4所示结构的Cavity基板31对应Cavity腔体311的背面形成导热金属块51，导热金属块51通过金属过孔313与线路层312热传导连接，得到图5所示的结构，导热金属块51的具体材料，可以选择热传导性较好的固态金属，例如铜或者铝等等，由于金属过孔313中是填充有金属的，那么线路层312上安装的IC结构或者其他器件产生的热量，可以通过金属过孔313将热量传导至导热金属块上。
204、对Cavity基板具有导热金属块的一面进行封装，得到LGA封装结构。
在图5所示结构的Cavity基板31具有导热金属块51的一面进行封装，得到图6所示的LGA封装结构。
本申请实施例中，LGA封装结构的加工方法得到的图6所示的LGA封装结构中，由于导热金属块封装于Cavity基板对应Cavity腔体的背面，且通过金属过孔与线路层热传导连接。那么安装与线路层上的IC结构和其他器件产生的热量，可以通过金属过孔热传导至导热金属块中，与图1所示的现有技术相比，由于导热金属块的大小远大于图1中的铜片，那么散热性能变好了，由于导热金属块与线路层处于Cavity基板的两面，那么导热金属块进行散热时，其热量不会影响线路层上的其他器件的散热，因此，不会产生热耦合。因此，LGA封装结构不但提高了散热性能，还解决了现有技术中的热耦合现象。
在上述图2实施例中，提供的Cavity基板具体的得到方式可以有以下两种方式，具体包括：
(一)、可选的，本申请的一些实施例中，提供Cavity基板，包括：
提供第一基板，第一基板为单层结构或多层结构；
在第一基板的一面进行铣槽加工，得到Cavity腔体；
在Cavity腔体内进行电镀加工，形成第一金属层；
对第一金属层进行图形加工，形成线路层；
对第一基板上对应Cavity腔体的部分进行钻孔，形成第一过孔，第一过孔至少为一个；
对第一过孔进行金属化处理，得到金属过孔，形成Cavity基板。
本实施例中，形成的Cavity基板如图3所示，Cavity基板31即是第一基板，而且线路层312是在第一金属层上进行图形加工后得到的，第一过孔进行金属化处理时，为了有利于导热，采用的金属材料为与导热金属块相同，或者比导热金属块导热性更好的金属材料。
(二)、可选的，本申请的一些实施例中，提供Cavity基板，包括：
提供第二基板以及第三基板，第三基板具有Cavity腔体，Cavity腔体内具有线路层；
将第三基板与第二基板进行压合；
在第三基板上对应Cavity腔体对应的位置进行钻孔，形成第二过孔，第二过孔至少为一个；
在第二基板上与第二过孔对应的位置进行钻孔，形成第三过孔，第三过孔的数量与第二过孔的数量一致；
对第二过孔和第三过孔进行金属化处理，得到金属过孔，形成Cavity基板。
本实施例中，形成的Cavity基板如图7所示，第二基板71及第三基板72，第二基板71是光板，而第三基板72具有Cavity腔体311，Cavity腔体311内具有线路层312，将第三基板72与第二基板71进行压合之后，在第三基板72上对应Cavity腔体对应的位置进行钻孔，形成第二过孔，在第二基板71上与第二过孔对应的位置进行钻孔，形成第三过孔，对第二过孔和第三过孔进行金属化处理，得到金属过孔313，最终形成图7所示的Cavity基板。
需要说明的是，以上(一)和(二)为Cavity基板的两种得到方式，在实际应用中，还可以通过其他方式得到，具体不做限定。
可选的，本申请的一些实施例中，在线路层上设置IC结构，并对IC结构进行封装，包括：
在线路层上放置IC器件，形成IC电路；
在IC电路上固定Die，形成IC结构；
通过点胶固化工艺对IC结构进行封装。
本实施例中，得到的结构如图8所示，在线路层312上放置IC器件，形成IC电路81之后,通过上芯(Die Bond)方式固定好Die82，从而得到完整的IC结构，再通过点胶固化工艺在IC结构之外形成封装83，完成对IC结构封装。
需要说明的是，线路层上除了设置有IC结构之外，还可以安装其他的器件，这些器件在工作时也会热量。
可选的，本申请的一些实施例中，对Cavity基板具有导热金属块的一面进行封装，得到LGA封装结构，包括：
通过塑胶封装工艺对Cavity基板具有导热金属块的一面进行封装，得到塑胶封装层；
对塑胶封装层进行处理，得到LGA封装结构，使得塑胶封装层的表面不高于导热金属块的表面。
本实施例中，如图6所示的LGA封装结构中，塑胶封装层的表面是等于导热金属块51表面的，如果塑胶封装层的表面高于导热金属块51表面，使得导热金属块51处于塑胶封装层内部，那么由于塑胶封装层本身的导热性不好的原因，导热金属块51的散热性能将会受到影响，因此，需要对塑胶封装层进行处理，使得塑胶封装层的表面不高于导热金属块51的表面，这样导热金属块51就有部分表面是处于空气中，这样通过自然散热的方式就能将线路层传导的热量散去，当然，也可以通过在导热金属块51的表面安装散热器，或者加快空气对流的方式加快散热。
请参阅图6，本申请实施例提供一种LGA封装结构，包括：
Cavity基板31、IC结构41及导热金属块51；
Cavity基板31包括Cavity腔体311、线路层312及金属过孔313，线路层312处于Cavity腔体311内，金属过孔313的位置对应于Cavity腔体311；
IC结构41封装于线路层312上；
导热金属块51封装于Cavity基板31对应Cavity腔体311的背面，且通过金属过孔313与线路层312热传导连接。
本申请实施例中，由于导热金属块51封装于Cavity基板31对应Cavity腔体311的背面，且通过金属过孔313与线路层312热传导连接。那么安装与线路层312上的IC结构41和其他器件产生的热量，可以通过金属过孔313热传导至导热金属块51中，与图1所示的现有技术相比，由于导热金属块51的大小远大于图1中的铜片，那么散热性能变好了，由于导热金属块51与线路层312处于Cavity基板的两面，那么导热金属块51进行散热时，其热量不会影响线路层312上的其他器件的散热，因此，不会产生热耦合。因此，LGA封装结构不但提高了散热性能，还解决了现有技术中的热耦合现象。
可选的，如图3所示，本申请的一些实施例中，Cavity基板包括：
第一基板31，第一基板31为单层结构或多层结构；
第一基板31上具有Cavity腔体311，Cavity腔体311内具有线路层312；
第一基板31上具有第一过孔，第一过孔为金属化的金属过孔313，金属过孔313处于第一基板31上对应Cavity腔体311的部分，金属过孔313至少为一个。
本实施例中，Cavity基板31即是第一基板，第一过孔进行金属化处理时，为了有利于导热，采用的金属材料为与导热金属块相同，或者比导热金属块导热性更好的金属材料。
可选的，如图7所示，本申请的一些实施例中，Cavity基板包括：
第二基板71以及第三基板72；
第三基板72具有Cavity腔体311，Cavity腔体311内具有线路层312；
第三基板72具有第二过孔，第二过孔为金属化的金属过孔，第二过孔处于第三基板上对应Cavity腔体的部分，第二过孔至少为一个；
第二基板71具有第三过孔，第三过孔为金属化的金属过孔，第三过孔的位置对应第二过孔。
本实施例中，第二基板71及第三基板72，第二基板71是光板，而第三基板72具有Cavity腔体311，Cavity腔体311内具有线路层312，将第三基板72与第二基板71进行压合之后，在第三基板72上第二过孔和第二基板71对应的第三过孔形成金属过孔313。
可选的，如图8所示，本申请的一些实施例中，IC结构包括：
IC电路81及Die82；
IC电路81包括IC器件，IC器件设置处于线路层312上；
Die82固定于IC电路81上。
本实施例中，在线路层312上放置IC器件，形成IC电路81之后，通过上芯(DieBond)方式固定好Die82，从而得到完整的IC结构，再通过点胶固化工艺在IC结构之外形成封装83，完成对IC结构封装。
需要说明的是，线路层上除了设置有IC结构之外，还可以安装其他的器件，这些器件在工作时也会热量。
可选的，如图6所示，本申请的一些实施例中，LGA封装结构还包括：
塑胶封装层；
塑胶封装层处于Cavity基板31具有导热金属块51的一面，且塑胶封装层的表面不高于导热金属块51的表面。
本实施例中，在图6所示的LGA封装结构中，塑胶封装层的表面是等于导热金属块51表面的，如果塑胶封装层的表面高于导热金属块51表面，使得导热金属块51处于塑胶封装层内部，那么由于塑胶封装层本身的导热性不好的原因，导热金属块51的散热性能将会受到影响，因此，需要塑胶封装层的表面不高于导热金属块51的表面，这样导热金属块51就有部分表面是处于空气中，这样通过自然散热的方式就能将线路层传导的热量散去，当然，也可以通过在导热金属块51的表面安装散热器，或者加快空气对流的方式加快散热。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种栅格阵列LGA封装结构的加工方法，其特征在于，包括：
提供Cavity基板，所述Cavity基板包括Cavity腔体、线路层及金属过孔，所述线路层处于所述Cavity腔体内，所述金属过孔的位置对应于所述Cavity腔体；
在所述线路层上设置IC结构，并对所述IC结构进行封装；
在所述Cavity基板对应所述Cavity腔体的背面形成导热金属块，所述导热金属块通过所述金属过孔与所述线路层热传导连接；
对所述Cavity基板具有所述导热金属块的一面进行封装，得到LGA封装结构。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述提供Cavity基板，包括：
提供第一基板，所述第一基板为单层结构或多层结构；
在所述第一基板的一面进行铣槽加工，得到Cavity腔体；
在所述Cavity腔体内进行电镀加工，形成第一金属层；
对所述第一金属层进行图形加工，形成线路层；
对所述第一基板上对应所述Cavity腔体的部分进行钻孔，形成第一过孔，所述第一过孔至少为一个；
对所述第一过孔进行金属化处理，得到金属过孔，形成Cavity基板。
3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述提供Cavity基板，包括：
提供第二基板以及第三基板，所述第三基板具有Cavity腔体，所述Cavity腔体内具有线路层；
将所述第三基板与所述第二基板进行压合；
在所述第三基板上对应所述Cavity腔体对应的位置进行钻孔，形成第二过孔，所述第二过孔至少为一个；
在所述第二基板上与所述第二过孔对应的位置进行钻孔，形成第三过孔，所述第三过孔的数量与所述第二过孔的数量一致；
对所述第二过孔和所述第三过孔进行金属化处理，得到金属过孔，形成Cavity基板。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的加工方法，其特征在于，所述在所述线路层上设置IC结构，并对所述IC结构进行封装，包括：
在所述线路层上放置IC器件，形成IC电路；
在IC电路上固定芯片裸片Die，形成IC结构；
通过点胶固化工艺对所述IC结构进行封装。
5.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于，所述对所述Cavity基板具有所述导热金属块的一面进行封装，得到LGA封装结构，包括：
通过塑胶封装工艺对所述Cavity基板具有所述导热金属块的一面进行封装，得到塑胶封装层；
对所述塑胶封装层进行处理，得到LGA封装结构，使得所述塑胶封装层的表面不高于所述导热金属块的表面。
6.一种栅格阵列LGA封装结构，其特征在于，包括：
Cavity基板、IC结构及导热金属块；
所述Cavity基板包括Cavity腔体、线路层及金属过孔，所述线路层处于所述Cavity腔体内，所述金属过孔的位置对应于所述Cavity腔体；
所述IC结构封装于所述线路层上；
所述导热金属块封装于所述Cavity基板对应所述Cavity腔体的背面，且通过所述金属过孔与所述线路层热传导连接。
7.根据权利要求6所述的LGA封装结构，其特征在于，所述Cavity基板包括：
第一基板，所述第一基板为单层结构或多层结构；
所述第一基板上具有Cavity腔体，所述Cavity腔体内具有线路层；
所述第一基板上具有第一过孔，所述第一过孔为金属化的金属过孔，所述金属过孔处于所述第一基板上对应所述Cavity腔体的部分，所述金属过孔至少为一个。
8.根据权利要求6所述的LGA封装结构，其特征在于，所述Cavity基板包括：
第二基板以及第三基板；
所述第三基板具有Cavity腔体，所述Cavity腔体内具有线路层；
所述第三基板具有第二过孔，所述第二过孔为金属化的金属过孔，所述第二过孔处于所述第三基板上对应所述Cavity腔体的部分，所述第二过孔至少为一个；
所述第二基板具有第三过孔，所述第三过孔为金属化的金属过孔，所述第三过孔的位置对应所述第二过孔。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的LGA封装结构，其特征在于，所述IC结构包括：
IC电路及芯片裸片Die；
所述IC电路包括IC器件，所述IC器件设置处于所述线路层上；
所述Die固定于所述IC电路上。
10.根据权利要求9所述的LGA封装结构，其特征在于，所述LGA封装结构还包括：
塑胶封装层；
所述塑胶封装层处于所述Cavity基板具有所述导热金属块的一面，且所述塑胶封装层的表面不高于所述导热金属块的表面。
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