CN111739855A - 一种封装结构及封装结构的形成方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种封装结构及封装结构的形成方法，其中封装结构包括散热结构，散热结构的第一散热部可以将焊料层和被动元件分开，避免了在焊接焊料层时金属焊料溅射到被动元件上导致短路的风险；此外，第一散热部位于靠近基板中心的区域，可以降低基板翘曲对焊接层的影响，从而避免焊料层结构断裂；同时，多个第一散热部为间隔设置，在对焊料层进行回流焊接时，挥发的助焊剂可以由第一散热部之间的间隙排出，从而保证了焊料层的焊接质量，保证了焊料层的强度；该封装结构和封装结构的形成方法可以提高产品的可靠性，提高产品的良率。
Description
技术领域
本发明一般涉及半导体制造领域，具体涉及一种封装结构及封装结构的形成方法。
背景技术
传统的BGA产品主要包括基板及设置在基板上的被动元件、底封胶、芯片、焊球，此封装结构存在低翘曲的优点，但散热性能差，目前的BGA产品主要通过设置散热盖，并通过金属焊料层（如铟片）连接散热盖和芯片来传导热量，提高散热的目的，然而现有的封装结构将金属焊料层处于一个密闭的环境中，使金属焊料层在焊接时挥发的助焊剂不能排出，从而影响金属焊料层的焊接质量。
在申请公布号为CN110854083A的申请文件中公开了一种半导体芯片的封装结构及封装工艺，其通过在第一散热结构与第一表面之间与通气道对应的位置不设置密封材料的方式形成排气孔，通过排气孔将挥发的助焊剂排出；但这种方式对密封层材料设置的量和第一散热结构的装贴精度都有较高要求，容易出现形成的通气孔较小或形成不了通气孔的问题。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种封装结构及形成方法，用于提高封装结构的性能。
第一方面，为解决上述技术问题，本发明提供了一种封装结构，包括：基板，所述基板设置有承载面，所述承载面上设置有至少一个芯片及围绕至少一个所述芯片设置的多个被动元件；至少一个所述芯片远离所述承载面的第一面上设置有焊料层；散热结构，罩设在所述承载面的上方，包括位于所述承载面的多个第一散热部及位于多个所述第一散热部顶部的第二散热部，部分所述第二散热部接触所述焊料层，多个所述第一散热部设置在至少一个所述芯片所述被动元件之间，且多个所述第一散热部间隔设置。
进一步地，每个所述第一散热部在所述承载面上的投影均包括位于所述芯片与所述被动元件之间的第一部分，所述第一部分包括线段、圆弧或折线。
进一步地，所述第一散热部的投影还包括分别连接于所述第一部分两端的两个第二部分，两个所述第二部分均自所述第一部分的端部向远离所述芯片的方向延伸。
进一步地，在所述承载面上还固设有用于抑制所述基板翘曲的多个加强件，多个所述加强件异于多个所述第一散热部在所述承载面上的投影位置、至少一个所述芯片及多个所述被动元件的位置设置。
进一步地，所述加强件沿所述基板的边缘位置设置。
进一步地，所述加强件由所述承载面的中心区域通过多个所述第一散热部之间的间隙向基板的边缘延伸设置。
第二方面，本申请还公开了一种封装结构的形成方法，包括：
提供基板，所述基板包括承载面，所述承载面上设置有至少一芯片及围绕至少一个所述芯片设置的多个被动元件；
在所述至少一个芯片远离所述承载面的表面设置焊料层；
贴装散热结构，所述散热结构包括位于所述承载面的多个第一散热部及位于多个所述第一散热部顶部的第二散热部，多个所述第一散热部间隔设置，部分所述第二散热部接触所述焊料层；多个所述第一散热部位于至少一个所述芯片和多个所述被动元件之间；
将上述设置有被动元件、芯片及散热结构的基板进行回流焊接。
进一步地，每个所述第一散热部在所述承载面上的投影均包括位于所述芯片与所述被动元件之间的第一部分，所述第一部分包括线段、圆弧或折线。
进一步地，所述第一散热部的投影还包括分别连接于所述第一部分两端的两个第二部分，两个所述第二部分均自所述第一部分的端部向远离所述芯片的方向延伸。
进一步地，在所述贴装散热结构之前还包括在所述承载面上贴装加强件，所述加强件异于至少一个所述芯片、多个所述被动元件及多个所述第一散热部在所述承载面上的投影位置设置。
有益效果
本发明提供了一种封装结构，包括：基板，所述基板设置有承载面，所述承载面上设置有至少一个芯片及围绕至少一个所述芯片设置的多个被动元件；至少一个所述芯片远离所述承载面的第一面上设置有焊料层；散热结构，罩设在所述承载面的上方，包括位于所述承载面的多个第一散热部及位于多个所述第一散热部顶部的第二散热部，部分所述第二散热部接触所述焊料层，多个所述第一散热部设置在至少一个所述芯片所述被动元件之间，且多个所述第一散热部间隔设置；本申请提供的封装结构至少有以下有益效果：
1、散热结构将第一散热部移动至位于芯片和被动元件之间，从而避免焊料层结构断裂；2、防止焊料层与被动元件之间发生短路；3、在对焊料层进行回流焊接时，挥发的助焊剂可以由第一散热部之间的间隙排出，从而保证了焊料层的焊接质量，从而保证了焊料层的强度，从而保证了产品的可靠性，提高产品的良率。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为现有的封装结构的结构示意图 ；
图2为本发明的封装结构的剖面示意图 ；
图3为本发明的封装结构的俯视示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
参考图1，为现有的一种封装结构，通过在基板200上设置散热盖100来散热，散热盖通过金属焊料层310与散热盖100连接并传递热量，由于封装结构在受热时基板200会发生翘曲，基板翘曲边缘位置为将翘曲的力施加至散热盖的侧壁110上，从而使金属焊料层310发生断裂，影响封装结构的散热性能；另一方面，由于在对金属焊料层310回流焊接时，金属焊料层310中的助焊剂挥发从而使焊料飞溅至被动元件400上，引发被动元件400短路，一些封装结构通过在芯片300与被动元件400之间设置挡墙挡住飞溅的金属焊料，但由于挡墙使芯片和金属焊料层处于一个密闭的环境中，从而在对金属焊料层进行回流焊时由于助焊剂的挥发使金属焊料层310处于一个较高气压的环境中，使金属焊料层310中形成气洞，影响金属焊料层310的焊接质量，如图1中的封装结构也存在相应的问题，散热盖100将金属焊料层310处于一个密闭的环境中，从而使金属焊料层310在焊接时产生气洞，影响散热效果及金属焊料层310的强度，也是金属焊料层310发生断裂的原因之一。
针对以上问题，本申请提供了一种封装结构，参考图2，包括：基板10，所述基板设置有承载面，所述承载面上设置有至少一个芯片30及围绕至少一个所述芯片30设置的多个被动元件40；至少一个所述芯片30远离所述承载面的第一面上设置有焊料层31；散热结构50，罩设在所述承载面的上方，包括位于所述承载面的多个第一散热部52及位于多个所述第一散热部52顶部的第二散热部51，部分所述第二散热部51接触所述焊料层31，多个所述第一散热部52设置在至少一个所述芯片30和所述被动元件40之间，且多个所述第一散热部52间隔设置。
具体的，基板10具有用于承载芯片30、被动元件40的承载面，和与承载面反向设置的下表面，在基板10的下表面具有BGA的焊球70，基板10可以为PCB板或其它合适的衬底材料，基板10内设置有内部互连结构，包括位于基板10的承载面上的第一导电面和位于基板下表面的第二导电面和电连接所述第一导电面和第二导电面的导电插塞，第一导电面与位于基板10承载面的芯片、被动元件40电连接，第二导电面与所述焊球70电连接。
位于基板10承载面的至少一个芯片30，芯片30为常见的芯片结构，通过位于芯片表面的凸点接触所述第一导电面进行点连接，且芯片30与基板10的承载面之间通过填充胶32填充，填充胶32可以缓解芯片30与基板10之间因热膨胀系数差引起的剪切应力，所述被动元件40可以为电阻、电容或电感中的一种或多种组合。
所述焊料层31为金属焊料层，后续通过焊料层31连接散热结构50与芯片30，通过焊料层31将芯片产生的热量传递给散热结构50，通过散热结构50将热量散发出去；
所述散热结构50包括与基板10的承载面接触的第一散热部52和位于所述第一散热部52顶部的第二散热部51，所述第一散热部52设置有多个，且位于至少一个所述芯片30和被动元件40之间，参考图2、图3，封装结构的散热结构50罩设在基板10上，第一散热部52位于基板10的中间区域，从而在基板10发生翘曲时第一散热部52受到翘曲的影响较小，因此因翘曲焊料层31受到的力也较小，避免了焊料层31的断裂，保证封装结构的散热性能；此外，由于第一散热部52位于至少一个所述芯片30和多个被动元件40之间，可以阻挡焊料层在焊接时飞溅的金属焊料，避免了被动元件40发生桥接短路；且多个所述第一散热部52为间隔设置，在多个第一散热部52之间具有空隙，形成流动通道，可以在焊料层31在焊接时及时排出挥发的助焊剂，从而保证了焊料层31的焊接质量，增加焊料层31的强度，避免断裂，从而提高了封装结构的整体性能。
进一步地，参考图2、图3，每个所述第一散热部52在所述承载面上的投影均包括位于所述芯片30与所述被动元件40之间的第一部分510，所述第一部分510包括线段、圆弧或折线。
具体的，第一散热部52通过粘接层53粘接至基板10的承载面上，所述第一散热部52包括位于所述芯片30和所述被动元件40之间的第一部分510，通过第一部分510遮挡焊料层31焊接时飞溅的金属焊料，避免金属焊料直接飞溅至被动元件40上，从而避免了被动元件40短路，保证被动元件40可以正常工作，从而提升封装结构的性能。
进一步地，参考图3，所述第一散热部52的投影还包括分别连接于所述第一部分510两端的两个第二部分520，两个所述第二部分520均自所述第一部分510的端部向远离所述芯片30的方向延伸，具体的，第一散热部52通过设置第二部分520将被动元件40半包围或全包围，更好地对被动元件40进行保护，此外通过粘接层53将第二部分520牢固的粘贴至基板10的承载面上，第二部分520还能起到抑制基板10翘曲的目的，进一步提高了产品的可靠性。
进一步地，参考图3，在所述承载面上还固设有用于抑制所述基板10翘曲的多个加强件60，多个所述加强件60异于多个所述第一散热部52在所述承载面上的投影位置、至少一个所述芯片30及多个所述被动元件40的位置设置，具体的，通过在基板10的承载面上设置加强件60，抑制基板10的翘曲，从而避免了因基板翘曲而导致的焊料层31折断的问题，进一步提高了产品的可靠性。
进一步地，所述加强件60沿所述基板10的边缘位置设置，由于基板10的承载面的中间区域设置有芯片30及被动元件40，在为了不影响其他部件的前提下可以将加强件60设置在基板的边缘位置，沿基板的长度方向或/和宽度方向设置，从而抑制基板10的翘曲，保证产品的质量，
作为另一种实施方式，所述加强件60由所述承载面的中心区域通过多个所述第一散热部52之间的间隙向基板10的边缘延伸设置，还可以即在基板10的边缘位置设置加强件60，也在由所述承载面的中心区域通过多个所述第一散热部52之间的间隙向基板10的边缘延伸设置加强件60，对基板10全面的加强，可有效地抑制基板的翘曲，提高产品的可靠性，加强件60选自耐高温的刚性材料，以适应回流焊接等的高温环境，具体的，加强件60可以选自合金钢和合金铜等，优选不锈钢，加强件60可以条型板状结构、圆柱型结构等。
第二方面，本申请还公开了一种封装结构的形成方法，包括：
提供基板10，所述基板10包括承载面，所述承载面上设置有至少一个芯片30及围绕至少一个所述芯片30设置的多个被动元件40；
具体的，基板10具有用于承载芯片30、被动元件40的承载面，和与承载面反向设置的下表面，在基板10的下表面具有BGA的焊球70，基板10可以为PCB板或其它合适的衬底材料，基板10内设置有内部互连结构，包括位于基板10的承载面上的第一导电面和位于基板下表面的第二导电面和电连接所述第一导电面和第二导电面的导电插塞，第一导电面与位于基板10承载面的芯片、被动元件40电连接，第二导电面与所述焊球70电连接。
然后在所述至少一个芯片30远离所述承载面的表面设置焊料层31；具体的，在芯片的表面依次涂上助焊剂层、金属焊料层、助焊剂层，通过涂覆助焊剂可以使芯片30与散热结构50的第二散热部51更好地熔接在一起，所述焊料层31的材料为铟，铟银合金，银，锡或锡银合金或锡铅合金。
贴装散热结构50，所述散热结构50包括位于所述承载面的多个第一散热部52及位于多个所述第一散热部52顶部的第二散热部51，多个所述第一散热部52间隔设置，部分所述第二散热部51接触所述焊料层31；多个所述第一散热部52位于至少一个所述芯片30和多个所述被动元件40之间，所述散热结构50的材料选自金属导热材料，包括铜、不锈钢、铝合金、钨、钼。
将上述设置有被动元件40、芯片30及散热结构50的基板10进行回流焊接，通过回流焊接将散热结构50固定至芯片30的表面。
进一步地，每个所述第一散热部52在所述承载面上的投影均包括位于所述芯片30与所述被动元件40之间的第一部分510，所述第一部分510包括线段、圆弧或折线。
进一步地，所述第一散热部52的投影还包括分别连接于所述第一部分510两端的两个第二部分520，两个所述第二部分520均自所述第一部分510的端部向远离所述芯片30的方向延伸。
进一步地，在所述贴装散热结构50之前还包括在所述承载面上贴装加强件60，所述加强件60异于至少一个所述芯片30、多个所述被动元件40及多个所述第一散热部52在所述承载面上的投影位置设置，具体的，根据产品在基板10的承载面上设置加强件60，加强件60的贴装步骤为：在需要设置加强件60的位置涂覆贴装胶，然后将加强件60贴装至贴装胶上，通过贴装胶将加强件60固定至基板10的表面，贴装胶一般选自绝缘胶，使用绝缘胶不影响其他元器件的功能，基板10通过贴装加强件60可以抑制基板的翘曲，从而保证了后续回流焊接中基板10不会因受热翘曲，进一步提升产品的可靠性。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.一种封装结构，其特征在于，包括：
基板，所述基板设置有承载面，所述承载面上设置有至少一个芯片及围绕至少一个所述芯片设置的多个被动元件；
至少一个所述芯片远离所述承载面的第一面上设置有焊料层；
散热结构，罩设在所述承载面的上方，包括位于所述承载面的多个第一散热部及位于多个所述第一散热部顶部的第二散热部，部分所述第二散热部接触所述焊料层，多个所述第一散热部设置在至少一个所述芯片和多个所述被动元件之间，且多个所述第一散热部间隔设置。
2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，每个所述第一散热部在所述承载面上的投影均包括位于所述芯片与所述被动元件之间的第一部分，所述第一部分包括线段、圆弧或折线。
3.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述第一散热部的投影还包括分别连接于所述第一部分两端的两个第二部分，两个所述第二部分均自所述第一部分的端部向远离所述芯片的方向延伸。
4.根据权利要求3所述的封装结构，其特征在于，在所述承载面上还固设有用于抑制所述基板翘曲的多个加强件，多个所述加强件异于多个所述第一散热部在所述承载面上的投影位置、至少一个所述芯片的位置及多个所述被动元件的位置设置。
5.根据权利要求4所述的封装结构，其特征在于，所述加强件沿所述基板的边缘位置设置。
6.根据权利要求4所述的封装结构，其特征在于，所述加强件由所述承载面的中心区域通过多个所述第一散热部之间的间隙向基板的边缘延伸设置。
7.一种封装结构的形成方法，其特征在于，包括：
提供基板，所述基板包括承载面，所述承载面上设置有至少一个芯片及围绕至少一个所述芯片设置的多个被动元件；
在所述至少一个芯片远离所述承载面的表面设置焊料层；
贴装散热结构，所述散热结构包括位于所述承载面的多个第一散热部及位于多个所述第一散热部顶部的第二散热部，多个所述第一散热部间隔设置，部分所述第二散热部接触所述焊料层；多个所述第一散热部位于至少一个所述芯片和多个所述被动元件之间；
将上述设置有被动元件、芯片及散热结构的基板进行回流焊接。
8.根据权利要求7所述的形成方法，其特征在于，每个所述第一散热部在所述承载面上的投影均包括位于所述芯片与所述被动元件之间的第一部分，所述第一部分包括线段、圆弧或折线。
9.根据权利要求8所述的形成方法，其特征在于，所述第一散热部的投影还包括分别连接于所述第一部分两端的两个第二部分，两个所述第二部分均自所述第一部分的端部向远离所述芯片的方向延伸。
10.根据权利要求7所述的形成方法，其特征在于，在所述贴装散热结构之前还包括在所述承载面上贴装加强件，所述加强件异于至少一个所述芯片、多个所述被动元件及多个所述第一散热部在所述承载面上的投影位置设置。
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