CN213583751U - 一种芯片封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种芯片封装结构，包括散热板、粘合片、加强板、以及突片，在所述散热片与加强板、加强板与突片分别通过第一粘合片和第二粘合片粘合，所述第一粘合片与第二粘合片四角设置有第一焊料布置区域，所述加强板、第二粘合片、突片上设置有对应的开口用以容纳IC芯片，所述第一粘合片与开口对应的位置设置有第二焊料布置区域。本实用新型结构简单，设计合理，通过使用粘合片将IC芯片和加强板粘合到散热板，简化了电子部件的制造工艺，同时具有较高的导热性，保障了芯片性能。

Description

一种芯片封装结构

技术领域

本实用新型涉及芯片封装技术领域，具体涉及一种芯片封装结构。

背景技术

如图1的截面图所示，在以TAB法或T-BGA(球状引脚栅格阵列封装技术)法的封装技术上，将IC芯片A通过锡球C实装到TAB B上(绝缘膜上带有金属布线的胶带)。此外，IC芯片A通过导电粘合剂D粘贴到散热板E，以便散发从其产生的热量并防止带电。此外，为了稳定连接至IC芯片A的接线片B并提高整个电子组件的强度，在接线片B和散热器E之间经由热固性粘合剂G设置加强件F。在所示的电子组件中，为了消除IC新芯片A的静电干扰，需要设计接地导电路径H，此静电干扰是通过从散热器E焊接到接线片B形成的。在此，作为导电粘合剂，与银粉混合的导电粘合剂，例如导电银浆，已经被广泛使用。

然而，在上述导电粘合剂中，大量的银粉和其他金属填料分散在绝缘聚合物或单体中，使得材料成本增加并且导电粘合剂变得极其昂贵，面临成本问题。因此，在如图1所示的TAB方法中，难以将其用于大面积的接合，并且从散热片到接地点需要使用低成本的锡球，这使安装过程复杂化。而且，近年来，随着IC芯片的集成度越来越高和芯片功耗的增加，产生的热量也增加了，然而，如上所述的混合有银粉的导电粘合剂通常具有3-5W/m.K的热传导率，这使得在安装产生大量热量的IC芯片时无法采取足够的散热措施。从而造成性能不足。

实用新型内容

本实用新型提供一种芯片封装结构，以解决背景技术中，IC芯片散热不及时导致性能不足的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种芯片封装结构，包括散热板、粘合片、加强板、以及突片，在所述散热片与加强板、加强板与突片分别通过第一粘合片和第二粘合片粘合，所述第一粘合片与第二粘合片四角设置有第一焊料布置区域，所述加强板、第二粘合片、突片上设置有对应的开口用以容纳IC芯片，所述第一粘合片与开口对应的位置设置有第二焊料布置区域。

作为本实用新型的优选设置，所述第二焊料布置区域为均匀布置的若干条形区域。

作为本实用新型的优选设置，所述粘合片为热固性树脂，其包含热固型粘合剂组合物，所述热固型粘合剂组合物包含乙烯-(甲基)丙烯酸油酯共聚物和具有羧基的树脂，在进行贴合后用电子束进行照射，让其在所述共聚物的乙烯之间进行交联。

作为本实用新型的优选设置，所述共聚物还包含乙烯-(甲基)丙烯酸烷基酯。

本实用新型具备以下有益效果：

本实用新型结构简单，设计合理，通过使用粘合片将IC芯片和加强板粘合到散热板，简化了电子部件的制造工艺，同时具有较高的导热性，保障了芯片性能。

附图说明

图1为芯片封装结构分解立体图。

1-散热板；

2-粘合片；

3-加强板；

4-突片；

5-第一粘合片；

6-第二粘合片；

7-第一焊料布置区域；

8-开口；

9-第二焊料布置区域；

10-IC芯片。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参考图1，本实用新型提供一种芯片封装结构，包括散热板1、粘合片2、加强板3、以及突片4，在所述散热片1与加强板3、加强板3与突片4分别通过第一粘合片5和第二粘合片6粘合，所述第一粘合片5与第二粘合片6四角设置有第一焊料布置区域7，所述加强板3、第二粘合片6、突片4上设置有对应的开口8用以容纳IC芯片10，所述第一粘合片5与开口8对应的位置设置有第二焊料布置区域9。

作为本实用新型的优选设置，所述第二焊料布置区域9为均匀布置的若干条形区域。

所述粘合片为热固性树脂，其包含热固型粘合剂组合物，所述热固型粘合剂组合物包含乙烯-(甲基)丙烯酸油酯共聚物和具有羧基的树脂，在进行贴合后用电子束进行照射，让其在所述共聚物的乙烯之间进行交联。这种热固性粘合片可以在厚度方向上的期望区域中提供高导电率和高导热率。此外，与常规的导电粘合片相比，可以减少金属的使用量。这种热固性粘合片对于将诸如半导体元件的电子元件粘合到散热器特别有用。

本实用新型的热固性粘合片包含乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物和具有羧基的松香，并且具有通过电子束照射通过在共聚物的乙烯之间交联而形成的热固性粘合剂。使用由粘合剂组合物制成的热固性粘合片。该粘合片在期望位置具有通孔区域，并且在该位置提供低熔点焊料以提供导电性和导热性。热固性粘合剂组合物(以下有时简称为“粘合剂组合物”)在常温下为固体，但在规定的温度(例如100％)下相对较低的压力且时间较短。在约200℃的温度和0.1至10kg/cm2的压力下进行热压粘合0.1至30秒)，并且在压接过程中加热或在压接后加热(后固化)，从而在没有水分的情况下进行固化(交叉链接)。在本说明书中，术语“常温”是指约25℃。

热固性时的加热温度通常超过150℃，加热时间通常为1分钟以上。热固性反应本质上是乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物的“环氧基”与具有羧基的松香的“羧基”之间的反应，并且不会产生水和水之类的反应副产物。

与常规的热熔粘合剂相比，用于本实用新型的粘合剂组合物的前体可以在较低的温度(例如120℃或更低)下熔融，并且可以容易地进行热熔涂布。另外，热熔期间的流动性相对较高，并且不需要溶剂来形成涂层或膜。术语“前体”是指在通过电子束照射形成分子间交联之前的状态。

在乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物的乙烯单元之间形成分子间交联。在分子之间的这种交联反应中，乙烯单元通过电子束辐射被自由基活化，并在乙烯单元之间进行。

这种交联结构改善了热压缩过程中粘合剂组合物的弹性模量。改进的弹性模量防止了在热压粘合操作期间夹在两个被粘物之间的粘合剂组合物的层过大地流动，从而粘合剂组合物可以粘附至被粘物。由于粘合层太薄，有效地防止了粘合性能从层之间突出并且降低了粘合性能。

如上所述，用于控制性能的粘合剂组合物的弹性模量理想地由在150℃下的储能弹性模量(G')指定。但是，用于本实用新型的粘合剂组合物通常在该温度下不表现出恒定的弹性模量，因为固化反应通过加热而进行。因此，粘合剂组合物的储能弹性模量定义如下。在使用前(在施加在被粘物上之前，例如在热压粘合之前)使用粘合剂组合物作为样品，使用动态粘弹性测量装置将样品的温度从80℃升高到280℃。以5℃/min的温度速率升高温度，并且以6.28rad/sec的剪切速率测量储能模量。然后，在所获得的图表(温度对储能弹性模量)上，将150℃下的储能弹性模量的值定义为“粘合剂组合物的储能弹性模量”。

这样定义的粘合剂组合物的储能弹性模量通常在1×10⁴至1×10⁶达因/cm²的范围内，优选在2×10⁴至3×10⁵达因/cm²的范围内。如果储能弹性模量过小，则在热压粘合操作中防止流动的效果降低，而如果储能弹性模量太大，则瞬时热压(例如，30秒以下)操作中的粘合性(临时粘合性)变差。如果这种暂时的粘合性差，则当将粘合的组分运输到随后的过程(例如，后固化过程)时，该组分可能会从粘合片上脱落。

在熔融涂布或挤出期间的加热温度下，(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物和具有羧基的松香之间的固化反应非常缓慢，并且粘合剂组合物的前体凝胶化。其粘度(复数模量)也不会升高到使连续生产困难的水平。如果温度低于90℃，则固化反应实质上不进行，因此可以提高粘合剂组合物的保存稳定性。另一方面，当温度超过150℃时，固化反应迅速进行，因此可以容易地减少后固化等热固化时间。

本实用新型中使用的粘合剂组合物是通过将粘合剂组合物的前体成型为片材，用电子束照射成型品，并在共聚物的分子之间形成交联结构而制造的。

当将粘合剂组合物在预定温度下加热时，乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物与具有羧基的松香发生固化反应，从而提高了固化产物的内聚强度。这样的高内聚强度对于改善粘合性能如粘合剂组合物的剥离粘合强度是有利的。另外，电子束辐射在共聚物的分子之间形成交联结构，并在热压粘合期间起到改善粘合剂组合物的弹性模量的作用。

另外，乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物具有在相对较低的温度下熔融粘合剂组合物的前体并促进熔融涂布的作用。另外，它对粘合剂组合物提供了良好的热粘合性。术语“热粘合”是指在粘合剂组合物熔融，粘合至被粘合体然后冷却并固化的阶段对粘合体的粘合。

乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物可以例如通过使包含(i)(甲基)丙烯酸缩水甘油酯单体和(ii)作为起始单体的乙烯单体的单体混合物聚合而获得。只要不损害本实用新型的效果，除上述单体外，还可以使用丙烯，(甲基)丙烯酸烷基酯，乙酸乙烯酯等第三单体。在这种情况下，(甲基)丙烯酸烷基酯的烷基通常具有1至8个碳原子。乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物的具体实例包括(甲基)丙烯酸缩水甘油酯和乙烯的叔共聚物，(甲基)丙烯酸缩水甘油酯，乙酸乙烯酯和乙烯的叔共聚物和缩水甘油基。可以提及(甲基)丙烯酸酯，乙烯和(甲基)丙烯酸烷基酯的三元共聚物。

这样的乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物通常基于全部聚合物，包含重量50％的通过使由(甲基)丙烯酸缩水甘油酯和乙烯组成的单体混合物聚合而获得的重复单元。含量优选为重量75％以上。重复单元中的(甲基)丙烯酸缩水甘油酯(G)与乙烯(E)的重量比(G：E)优选为

特别优选为

如果乙烯的含量太小，则与松香的相容性可能降低，并且可能无法获得均匀的组成，并且电子束交联可能会困难。相反，如果乙烯的含量太大，则粘合性能可能降低。乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物可以单独使用或两种或更多种混合使用。

在190℃下测量的乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯(甲基)丙烯酸酯共聚物的熔体流动速率(在下文中有时缩写为“MFR”)通常为1(g/10分钟)以上。如果为1以上，则可以使粘合剂组合物热粘合。但是，为了促进粘合剂组合物的前体的熔融涂布，优选为150(g/10分钟)以上。另一方面，如果MFR太大，则固化的组合物的内聚强度可能降低。从这些观点出发，MFR特别优选在200至1000(g/10分钟)的范围内。

此处，“MFR”是根据JIS K 6670的规定测量的值。选择乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物的重均分子量，以使MFR在上述范围内。

粘合剂组合物中所含的乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物的比例通常重量比为10至95％。如果该量重量小于10％，则固化产物的内聚强度的提高效果可能降低，而如果重量比超过95％，则热压粘合期间的粘合力可能降低。从这样的观点出发，其含量优选在重量比

的范围内，特别优选在重量比

的范围内。上述比率基于乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物，可以存在的乙烯-(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物和具有羧基的松香的总重量，这将在下记会描述。基于同样的原因，通常为1(g/10分钟)以上，优选为150(g/10分钟)以上，特别优选为

(g/10分钟)的范围。选择该共聚物的重均分子量，以使MFR在上述范围内。

如果粘合剂组合物包含乙烯-(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物，则该比例通常为重量比80％以下。如果含量超过80％重量比，则组合物的热固性可能降低。乙烯-(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物的比例通常为

的重量比，优选为重量比

特别优选重量比为

上述比率基于乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物，乙烯-(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物和具有羧基的松香的总重量。

具有羧基的松香在热固化操作中与乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物反应，起到使粘合剂组合物热固化的作用，并提高粘合性能。作为松香，可以使用树胶松香，木松香，妥尔油松香或通过化学改性它们而获得的松香(例如，聚合松香)。

松香的酸值优选为100至300(mgKOH/g)。如果酸值太低，则可能降低与乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物的反应性，并且可能降低组合物的固化性。(防止粘度上升的效果)可能会受损。在此，``酸值”是中和1g样品所需的以氢氧化钾的mg表示的值。

松香的软化点优选为50至200℃，特别优选为70至150℃。如果软化点太低，则在储存期间可能与乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物发生反应，并且可能降低储存稳定性。产品的可固化性可能降低。在此，“软化点”是根据JIS K 6730测定的值。

粘合剂组合物中所含的松香的比例通常为重量比1至20％。如果重量比不足1％，则组合物的固化性，热密合性降低，另一方面，如果超过重量比20％，则固化后的组合物的密合性降低。从这样的观点出发，其含量优选为重量比

特别优选为重量比为

上述比率基于乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物，可以存在的乙烯-(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物和具有羧基的松香的总重量。

松香可以单独使用或以两种以上的混合物使用，并且只要不损害本实用新型的效果，可以将实质上不具有羧基的松香组合使用。

只要不损害本实用新型的效果，则粘合剂组合物除了上述成分以外还可以含有各种添加剂。这样的添加剂的实例包括抗氧化剂，紫外线吸收剂，填料(无机填料，导电颗粒，颜料等)，润滑剂例如蜡，橡胶组分，增粘剂，交联剂，固化促进剂等。

固化反应在150℃或更高的温度下进行，并且通过加热(压接或后固化期间加热)1分钟至24小时的时间可获得足够的粘合力(例如4至15kg/25mm或更多)。)可以表示。用于本实用新型的粘合片可以例如如下制造。首先，制备包含乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物和松香并且任选包含乙烯-(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物的粘合剂组合物的前体。接下来，将前体熔融涂覆在基板上以形成前体膜。之后，用电子束照射片状前体以在包含乙烯单元的共聚物的分子之间形成交联结构，从而制备粘合片。

通常通过使用捏合或混合设备混合用作其原料的组分直至组分基本均匀来制备上述组合物前体。作为这样的设备，可以使用捏合机，辊磨机，挤出机，行星式混合机，均质混合机等。选择混合期间的温度和时间，以使乙烯-(甲基)丙烯酸缩水甘油酯(甲基)丙烯酸酯共聚物与松香之间的反应基本上不进行，通常在20至120℃的范围内进行1分钟至2小时。

在120℃和6.28rad/sec条件下测量的组合物前体的复弹性模量η*优选在500至1,000,000泊的范围内，并且特别优选在1200至10,000泊的范围内。如果复弹性模量η*太低，则可能难以模制(包括涂层)至预定厚度，而如果太高，则可能难以连续模制。

衬里可以用作基础材料，而普通衬里例如离型纸或离型膜可以用作衬里。熔融涂布通常在60至120℃的温度范围内进行。常规的涂覆方法如刮刀涂覆机和模头涂覆机用于涂覆。此外，可以通过挤出方法形成片状前体而不使用基板。使用电子束加速器以通常在150至500keV范围内的加速电压和通常在10至400kGy范围内的吸收剂量进行电子束照射。之后，通过诸如冲压的适当手段在粘合片上的期望位置处形成通孔以形成开放区域。

粘合片的厚度优选为

特别优选为

如果厚度太薄，则难以作为粘接片进行处理；另一方面，如果厚度太厚，则交联在厚度方向上变得不均，粘接剂的可靠性降低。

在本实用新型的具有导电性和导热性的热固性粘合片中，在通孔区域中设置低熔点焊料。低熔点焊料通常具有低于约150℃的熔点，并且优选具有低于120℃的熔点。将本实用新型的焊料放置在如上所述形成的粘合片的开口区域中，并根据需要通过诸如热压粘合机(粘合剂)之类的合适手段通过剥离衬垫进行按压。获得热固性粘合片。压接温度优选为120℃至150℃。在这样的温度下，焊料熔融并充分流动，并且热固性粘合剂组合物熔融，并且焊料和粘合剂组合物熔融结合，但是粘合剂组合物固化。进度不明显。此外，由于以这种方式将焊料和粘合剂组合物熔融结合，所以即使其不是铆钉形也不会脱落。对低熔点焊料没有特别限制，只要其熔点为150℃或更低即可。例如，可以提及在“电子材料的焊接技术，第一版，第五版，第114页”中描述的那些，具体地，Sn/Bi，Sn/Bi/Pb，Sn/Bi/Pb/Cd，Sn。/Bi/Zn，Sn/Bi/Pb/Cd/In等。此外，尽管在上述文献中没有描述，但是Sn/In，Sn/Pb/In等也可以从焊料制造商商购获得，并且它们具有150℃以下的熔点并且可以被优选地使用。特别地，最优选Sn/In(熔点117℃)和Sn/Bi(熔点139℃)，因为它们不含有害的Pb或Cd。使用具有导电性和导热性的热固性粘合片的粘合方法例如如上所述使用具有衬里的粘合片。首先，利用衬里从粘合剂片上去除衬里，将粘合剂片夹在第一被粘物和第二被粘物之间，并且将第一被粘物，粘合剂片和第二被粘物彼此粘附。该主体形成以该顺序层压的层压体。随后，在120℃至300℃的温度范围内以及0.1至100kg/cm²的压力范围内对层压板进行热压粘合操作，以形成三个构件彼此紧密接触的粘合结构。根据该方法，可以在0.1秒至30秒的时间范围内以足够的粘合力粘合两个被粘物。

本实用新型的热固性粘合片仅通过如上所述的热压粘合发挥足够的粘合强度，但是固化后可以进一步提高粘合强度。即，在上述接合方法中，通常在120℃以上，优选

的温度下对上述接合结构进行

的后固化。为了缩短后固化步骤的时间，特别优选的条件是140至200℃和30分钟至1.2小时。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”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，除非另有明确的限定，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。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (4)

1.一种芯片封装结构，包括散热板、粘合片、加强板、以及突片，其特征在于，在所述散热板与加强板、加强板与突片分别通过第一粘合片和第二粘合片粘合，所述第一粘合片与第二粘合片四角设置有第一焊料布置区域，所述加强板、第二粘合片、突片上设置有对应的开口用以容纳IC芯片，所述第一粘合片与开口对应的位置设置有第二焊料布置区域。

2.如权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述第二焊料布置区域为均匀布置的若干条形区域。

3.如权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述粘合片为热固性树脂，其包含热固型粘合剂组合物，所述热固型粘合剂组合物包含乙烯-(甲基)丙烯酸油酯共聚物和具有羧基的树脂，在进行贴合后用电子束进行照射，让其在所述共聚物的乙烯之间进行交联。

4.如权利要求3所述的芯片封装结构，其特征在于，所述共聚物还包含乙烯-(甲基)丙烯酸烷基酯。

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