CN220106500U - 一种适用于fcbga的封装结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种适用于FCBGA的封装结构，包括散热盖，所述散热盖呈帽状结构，包括帽体部和帽檐部，所述帽体部下表面与导热凝胶TIM之间设置有多个凸台；所述凸台与导热凝胶TIM连接处的TIM厚度小于未与导热凝胶TIM连接处的TIM厚度。本实用新型对散热盖的设计解决热界面材料与散热盖分层的问题，封装结构中热界面材料的边缘热界面材料体积高于中间，而在服役条件下发生翘曲时，边缘部分的热界面材料在同等压缩比的情况下拥有更高的回弹量，故此结构能够针对热界面材料的边缘降低其分层现象。通过散热盖的导入，封装模块在经过三次回流后，其覆盖率从原始的平底散热盖的95.69％提升到了98.92％。
Description
技术领域
本实用新型涉及芯片封装结构技术领域，特别涉及一种适用于FCBGA的封装结构。
背景技术
在FCBGA器件中，散热盖承担起保护芯片，为芯片提供支撑，以及引导芯片热量散出缓解热沉散热压力的作用。其上侧连接了TIM2与热沉，下侧连接了TIM1与芯片。
现有技术的散热盖下侧直接与TIM1相连，而散热盖与TIM1的接触直接影响了芯片散热的效果。在实际的服役过程之中，由于芯片与散热盖的热膨胀系数不匹配极易产生内应力，而这些应力会造成散热盖与热界面材料1的分层现象产生，导致热界面材料与散热盖的覆盖率下降，接触面积降低，在热界面材料的边缘处此现象尤为明显。通过优化点胶工艺以及加强热界面材料的附着力，断裂伸长率等性能以加强服役条件下热界面材料与均热板的连接，避免分层。但是热界面材料本身具有很大的局限性，往往其附着力与热导率不能共存，提高附着力加强连接，势必会牺牲掉其导热性能，所以改变热界面材料较为困难，而点胶工艺的优化对覆盖率的提升效果比较有限。
CN213401202U一种芯片的封装结构中解决扇出型芯片在芯片回流焊过程中翘曲变形导致四周焊球高度比中间焊球高度差异过大问题所采取的手段为散热板帽体部的内侧设置平底凹槽，所述平底凹槽的长宽尺寸不小于扇出型芯片封装体的长宽尺寸，其内设置散热胶，所述散热胶充满平底凹槽并充实平底凹槽与硅板之间的间隙。但是其结构额外增加了一层硅片以及一层散热胶，为芯片的散热路径上增加了新的界面，阻碍了本身的散热路径，降低了芯片整体的散热效率；其次，增加的两层界面虽然能够抑制芯片下焊球的断裂风险，但是由于碳化硅板的存在，存在上下散热胶与硅板之间在回流焊测试时的边缘分层风险。
实用新型内容
本实用新型提供了一种适用于FCBGA的封装结构，其目的是为了解决背景技术存在的上述问题。
为了达到上述目的，本实用新型的实施例提供了一种适用于FCBGA的封装结构，通过对散热盖的设计解决热界面材料与散热盖分层的问题。通过散热盖的导入，封装模块在经过三次回流后，其覆盖率从原始的平底散热盖的95.69％提升到了98.92％。
根据实施例的一方面，本实用新型提供了一种适用于FCBGA的封装结构，包括散热盖，所述散热盖呈帽状结构，包括帽体部和帽檐部，所述帽体部下表面与导热凝胶TIM之间设置有多个凸台；所述凸台与导热凝胶TIM连接处的TIM厚度小于未与导热凝胶TIM连接处的TIM厚度。
优选地，所述封装结构还包括基板；所述基板与散热盖的帽檐部通过连接胶连接。
优选地，所述导热凝胶TIM与芯片连接；所述芯片底部设置有多个焊球；所述芯片与基板通过焊球连接。
优选地，所述凸台数量至少为4个。
优选地，所述凸台呈棱台或圆台状。
优选地，所述散热盖和凸台的材质均为镀镍紫铜。
优选地，所述导热凝胶TIM与凸台连接处厚度为60μm，未与凸台连接处厚度为90μm。
优选地，所述凸台的高度为30μm，凸台的底部尺寸为5.0*5.0mm，凸台的顶部尺寸为4.5*4.5mm。
优选地，所述散热盖整体尺寸为43.06*43.06*1.36mm；散热盖帽体部尺寸为37.5*37.5mm。
优选地，所述芯片尺寸为11.3*11.3*0.3mm；所述基板尺寸为43.07*43.07*1.17mm；所述连结胶截面尺寸：1.34*0.13mm。
本实用新型的上述方案有如下的有益效果：
(1)本实用新型对散热盖的设计解决热界面材料与散热盖分层的问题。通过散热盖的导入，封装模块在经过三次回流后，其覆盖率从原始的平底散热盖的95.69％提升到了98.92％。
(2)本实用新型与平底散热盖相比，热界面材料与均热板的接触面积增加，散热效果有所提升。
(3)因为翘曲在热界面材料四个角处最为明显，分层现象也往往是从热界面材料的边缘开始并且最为严重。本实用新型封装结构中热界面材料的边缘热界面材料体积高于中间，而在服役条件下发生翘曲时，边缘部分的热界面材料在同等压缩比的情况下拥有更高的回弹量，故此结构能够针对热界面材料的边缘降低其分层现象。
附图说明
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的一种适用于FCBGA的封装结构的截面图；
图2是本实用新型的一种适用于FCBGA的封装结构的局部放大图；
图3是本实用新型的一种适用于FCBGA的封装结构中散热盖的俯视图。
【附图标记说明】
1-散热盖；2-导热凝胶TIM；3-芯片；4-焊球；5-基板；6-连接胶；7-凸台。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
在本申请文件的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。在本申请文件的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。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专利中的具体含义。
本实用新型针对现有的问题，提供了一种适用于FCBGA的封装结构，包括散热盖1，所述散热盖1呈帽状结构，包括帽体部和帽檐部，所述帽体部下表面与导热凝胶TIM 2之间设置有多个凸台7；所述凸台7与导热凝胶TIM 2连接处的TIM厚度小于未与导热凝胶TIM 2连接处的TIM厚度。
优选地，所述封装结构还包括基板5；所述基板5与散热盖1的帽檐部通过连接胶6连接。
优选地，所述导热凝胶TIM 2与芯片3连接；所述芯片3底部设置有多个焊球4；所述芯片3与基板5通过焊球4连接。
优选地，所述凸台7数量至少为4个。
优选地，所述凸台7呈棱台或圆台状。
优选地，所述散热盖1和凸台7的材质均为镀镍紫铜。
优选地，所述导热凝胶TIM 2与凸台7连接处厚度为60μm，其余处厚度为90μm。
优选地，所述凸台7的高度为30μm，凸台7的底部尺寸为5.0*5.0mm，凸台7的顶部尺寸为4.5*4.5mm。
优选地，所述散热盖1整体尺寸为43.06*43.06*1.36mm；散热盖1帽体部尺寸为37.5*37.5mm。
优选地，所述芯片3尺寸为11.3*11.3*0.3mm；所述基板5尺寸为43.07*43.07*1.17mm；所述连结胶截面尺寸：1.34*0.13mm。
实施例1
以某氧化锌填料，硅油基体的导热凝胶2(粘度为250Pa·s，导热系数为3.8W/mK)为热界面材料，FCBGA-H芯片3(11*12mm)及其配套基板5(37.5*37.5)，上述散热盖1的封装结构作为封装体。点胶工艺采用田字图案，点胶量为60mg，点胶流速选取为12.23ng/s，点胶高度选取2.347mm，压片兼预固化工艺采用压片质量为0.6Kg，预固化温度为125℃，时间为600s；固化工艺采用150℃持续120min；回流工艺采用30℃在10min升温至272℃，在272℃保持5min后，在10min降温至30℃。封装工艺中回流工艺重复一次，可靠性测试工艺中回流工艺重复三次。封装后覆盖率达到了99.63％，可靠性测试后覆盖率达到了98.92％，边缘处未出现明显的分层现象，未覆盖的区域在于点胶时产生的空隙。
对比例1
以某氧化锌填料，硅油基体的导热凝胶(粘度为250Pa·s，导热系数为3.8W/mK)为热界面材料，FCBGA-H芯片(11*12mm)及其配套基板(37.5*37.5)，采用平底均热板作为封装体。点胶工艺采用田字图案，点胶量为60mg，点胶流速选取为12.23ng/s，点胶高度选取2.347mm，压片兼预固化工艺采用压片质量为0.6Kg，预固化温度为125℃，时间为600s；固化工艺采用150℃持续120min；回流工艺采用30℃在10min升温至272℃，在272℃保持5min后，在10min降温至30℃。封装工艺中回流工艺重复一次，可靠性测试工艺中回流工艺重复三次。最终封装后覆盖率为99.13％，可靠性测试后覆盖率为95.69％，其中分层现象主要在右上角上发生。未覆盖区域主要在于四个边以及角上出现了分层。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种适用于FCBGA的封装结构，包括散热盖，所述散热盖呈帽状结构，包括帽体部和帽檐部，其特征在于，所述帽体部下表面与导热凝胶TIM之间设置有多个凸台；所述凸台与导热凝胶TIM连接处的TIM厚度小于未与导热凝胶TIM连接处的TIM厚度。
2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括基板；所述基板与散热盖的帽檐部通过连接胶连接。
3.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述导热凝胶TIM与芯片连接；所述芯片底部设置有多个焊球；所述芯片与基板通过焊球连接。
4.根据权利要求3所述的封装结构，其特征在于，所述凸台数量至少为4个。
5.根据权利要求4所述的封装结构，其特征在于，所述凸台呈棱台或圆台状。
6.根据权利要求5所述的封装结构，其特征在于，所述散热盖和凸台的材质均为镀镍紫铜。
7.根据权利要求6所述的封装结构，其特征在于，所述导热凝胶TIM与凸台连接处厚度为60μm，未与凸台连接处厚度为90μm。
8.根据权利要求7所述的封装结构，其特征在于，所述凸台的高度为30μm，凸台的底部尺寸为5.0*5.0mm，凸台的顶部尺寸为4.5*4.5mm。
9.根据权利要求8所述的封装结构，其特征在于，所述散热盖整体尺寸为43.06*43.06*1.36mm；散热盖帽体部尺寸为37.5*37.5mm。
10.根据权利要求9所述的封装结构，其特征在于，所述芯片尺寸为11.3*11.3*0.3mm；所述基板尺寸为43.07*43.07*1.17mm；所述连接胶截面尺寸：1.34*0.13mm。
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