CN113380723A - 一种封装结构 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种封装结构，包括：芯片；基板，基板与芯片相接合，基板朝向芯片的一侧内嵌有第一加固件；加固结构，加固结构与第一加固件磁力连接。该方案通过加固结构与第一加固件磁力连接，代替原粘结剂，抑制基板翘曲，磁力连接可靠性更高，并且粘结力可控。
Description
技术领域
本发明一般涉及封装技术领域，具体涉及一种封装结构。
背景技术
半导体集成电路(IC)工业经历了快速的发展。随着一代又一代IC产生，IC的几何尺寸也越来越小，IC的封装工艺变得越来越困难。
目前的其中一种封装工艺使用了“倒装芯片”封装技术，在这种技术中，需要将芯片(IC)翻转，并将其与载体基板相接合。而“倒装芯片”封装技术中芯片和基板之间的热膨胀系数不同，导致产品存在较大的翘曲，而严重的翘曲会带来一系列失效问题，例如芯片下的晶圆凸点断裂、芯片内部电路层断裂、芯片上导热界面层开裂以及较差的共面性导致基板面无法植球等一系列问题。一般通过在基板表面设置加固件来抑制基板翘曲、以及为半导体封装结构提供一定程度的机械强度等。
而现有的加固件和基板之间通过粘结剂连接。粘结剂一般为热固性树脂、聚合物。但是当高温或酸碱性腐蚀时会导致粘结剂的粘结力变差，使得粘结剂失效，加固件会从基板上脱落，从而无法抑制基板翘曲。
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。
第一方面，本发明提供了一种封装结构，该结构包括：
芯片；
基板，基板与芯片相接合，基板朝向芯片的一侧内嵌有第一加固件；
加固结构，加固结构与第一加固件磁力连接。
在其中一个实施例中，加固结构包括第二加固件，第二加固件和第一加固件磁力连接。
在其中一个实施例中，第一加固件和第二加固件其中一个采用磁性加固件、另一个采用磁性加固件或亲磁加固件。
在其中一个实施例中，加固结构包括散热盖和第三加固件，第三加固件内嵌于散热盖朝向基板的一侧，第三加固件和第一加固件磁力连接；
芯片位于散热盖和基板形成的封闭空间内。
在其中一个实施例中，第一加固件和第三加固件其中一个采用磁性加固件、另一个采用磁性加固件或亲磁加固件。
在其中一个实施例中，散热盖与芯片之间设置有热界面材料。
在其中一个实施例中，热界面材料采用铟片。
在其中一个实施例中，散热盖内嵌第三加固件的一侧镀有环氧树脂涂层。
在其中一个实施例中，环氧树脂涂层的厚度为15um-25um。
在其中一个实施例中，第一加固件与基板内接地线电连接。
本申请提供了一种封装结构，通过加固结构与第一加固件磁力连接，代替原粘结剂，抑制基板翘曲，磁力连接可靠性更高，并且粘结力可控。
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为本发明实施例提供的封装结构的结构示意图一；
图2为本发明实施例提供的封装结构的结构示意图二；
图3为本发明实施例提供的封装结构的结构示意图三。
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。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。
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。
相关技术中，“倒装芯片”封装技术通过在基板表面设置加固件来抑制基板翘曲、以及为半导体封装结构提供一定程度的机械强度等。而现有的加固件和基板之间通过粘结剂连接。粘结剂一般为热固性树脂、聚合物。但是当高温或酸碱性腐蚀时会导致粘结剂的粘结力变差，使得粘结剂失效，加固件会从基板上脱落，从而无法抑制基板翘曲。以及采用粘结剂连接加固件和基板，也会受到粘结剂表面清洁度或连接面的配合间隙的影响，例如粘结剂表面不是清洁度较低时，粘结剂的粘结强度也会较低等。
为了克服上述缺陷，本申请实施例提出一种封装结构，可以解决上述使用粘结剂连接加固件和基板时，由于受外界条件影响而导致粘结剂失效或粘结强度低的问题。
下述结合图1-图3阐述封装结构的结构。
参照图1，其示出了根据本申请一个实施例描述的封装结构的结构示意图。本申请实施例提供的封装结构可以适用的器件，示例性的，可以包括各种无源微电子器件和有源微电子器件，比如电阻器、电容器、电感器、二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管、双极结式晶体管(BJT)、横向扩散MOS(LDMOS)晶体管、大功率MOS晶体管、或者其他类型的晶体管。
如图1所示，一种封装结构，可以包括：
芯片10；
基板20，基板20与芯片10相接合，基板20朝向芯片10的一侧内嵌有第一加固件30；
加固结构40，加固结构40与第一加固件30磁力连接。
芯片10可以是集成电路(IC)芯片、片上***(SoC)、或者上述的部分，示例性的，芯片110可以包括微机电***(MEMS)器件和/或纳机电***(NEMS)器件。
本申请实施例的封装结构适用于倒装芯片的封装技术，因此，芯片10上下“翻转”(纵向旋转180度)，并且接合到基板20。更具体地来说，芯片10的有源表面与基板20的表面电连接。芯片10可以通过任何适当机构接合到基板20。例如，芯片10可以包括位于互连结构上方的接合焊盘，以及可以形成在接合焊盘上的焊球(也称为焊料凸块)。焊球可以与基板20的接合焊盘对齐并且相接触，从而在芯片10和基板20之间形成电连接。
基板20朝向芯片10的一侧内嵌有第一加固件30，可以理解的，第一加固件30是内嵌在基板20的没有接合芯片10的***区域。还可以理解的，如果器件为多芯片封装件，即多个芯片10接合到基板20，基板20的***区域是指没有接合到其中一块芯片的基板20的任意区域，示例性的，该***区域可以为矩形区域，可以为圆形区域等，即第一加固件30内嵌在基板中可以为矩形结构，可以为圆形结构等，这里不做限制，适合于器件的尺寸即可。
加固结构40与第一加固件30磁力连接，以抑制基板20翘曲。可以理解的，加固结构40与第一加固件30的连接面的形状与第一加固件30的沿横向方向截面的形状一致，且加固结构40与芯片10位于基板20的同一侧。其中，横向方向指芯片与基板接合面的方向。
本申请实施例中，通过加固结构与第一加固件磁力连接，代替原粘结剂，抑制基板翘曲，磁力连接可靠性更高，并且粘结力可控。
另外，采用粘结剂固化时，为达到良好的连接必须热压进行，即加固件与基板相连时需增加压力或用模具定位，使粘结剂固化后，再撤去压力或相应模具。而本申请实施例中采用加固结构与第一加固件磁力连接的方式时，直接由磁力吸引进行连接，或者人工放置即可，无需增加压力或用模具定位，简化了工艺。
在一个实施例中，加固结构40可以包括第二加固件410，第二加固件410和第一加固件30磁力连接。第二加固件410和第一加固件30的连接面与第一加固件沿横向方向截面的形状一致。
可以理解的，第一加固件30和第二加固件410其中一个可以采用磁性加固件、另一个可以采用磁性加固件或亲磁加固件。即当第一加固件采用磁性加固件时，第二加固件可以采用磁性加固件，也可以采用亲磁加固件；同样的，当第二加固件采用磁性加固件时，第一加固件可以采用磁性加固件，也可以采用亲磁加固件。
示例性的，亲磁加固件的亲磁材料可以采用铁、钴、镍等金属，这里对此不作限制，只需可以和磁性加固件通过磁力连接即可。
当芯片有散热需求或芯片高功率时可以增加散热盖，另外散热盖还可以防止芯片裸露于外部，对芯片起到保护作用。
如图2所示，在一个实施例中，加固结构40包括散热盖420和第三加固件430，第三加固件430内嵌于散热盖420朝向基板20的一侧，第三加固件430和第一加固件30磁力连接；芯片10位于散热盖420和基板20形成的封闭空间内。
第三加固件430和第一加固件30的连接面与第一加固件沿横向方向截面的形状一致。
可以理解的，第一加固件30和第三加固件430其中一个可以采用磁性加固件、另一个可以采用磁性加固件或亲磁加固件。即当第一加固件采用磁性加固件时，第三加固件可以采用磁性加固件，也可以采用亲磁加固件；同样的，当第三加固件采用磁性加固件时，第一加固件可以采用磁性加固件，也可以采用亲磁加固件。
示例性的，亲磁加固件的亲磁材料可以采用铁、钴、镍等金属，这里对此不作限制，只需可以和磁性加固件通过磁力连接即可。
如图3所示，为了将芯片散发的热量传导至散热盖，可以在散热盖420与芯片10之间设置热界面材料50。可选的，热界面材料50可以采用铟片。由于铟片在高温焊接过程中，固态转液态再转固态，铟片的体积收缩膨胀较大。可选的，可以在散热盖420内嵌第三加固件430的一侧镀环氧树脂涂层60，通过环氧树脂有限的热胀冷缩来提高铟片的覆盖率。可选的，环氧树脂涂层60厚度可以为15um-25um。
在上述任一个实施例的基础上，第一加固件30可以与基板20内接地线电连接。由于第一加固件30与加固结构40磁力连接即直接接触，因此，加固结构40可以用作公共接地。
可以理解的，上述实施例中的加固件可以采用整体磁性材料，也可以采用局部磁性材料。其中，局部磁性材料可以采用镶嵌磁铁工艺活磁铁嵌入式烧结成型等方法实现，这里对此不作限制。其中，加固件可以包括第一加固件、第二加固件及第三加固件。
可以理解的，当基板需要植球时，需要过高温工艺，示例性的，磁性加固件可以采用耐高温钐钴磁铁。而当基板需要控制翘曲时，示例性的，磁性加固件可以采用钕铁硼强力磁铁。
上述图1-图3所示的实施例中，芯片10和基板20之间还设置有底封胶。
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，所述封装结构包括：
芯片；
基板，所述基板与所述芯片相接合，所述基板朝向所述芯片的一侧内嵌有第一加固件；
加固结构，所述加固结构与所述第一加固件磁力连接。
2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述加固结构包括第二加固件，所述第二加固件和所述第一加固件磁力连接。
3.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述第一加固件和所述第二加固件其中一个采用磁性加固件、另一个采用磁性加固件或亲磁加固件。
4.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述加固结构包括散热盖和第三加固件，所述第三加固件内嵌于所述散热盖朝向所述基板的一侧，所述第三加固件和所述第一加固件磁力连接；
所述芯片位于所述散热盖和所述基板形成的封闭空间内。
5.根据权利要求4所述的封装结构，其特征在于，所述第一加固件和所述第三加固件其中一个采用磁性加固件、另一个采用磁性加固件或亲磁加固件。
6.根据权利要求4所述的封装结构，其特征在于，所述散热盖与所述芯片之间设置有热界面材料。
7.根据权利要求6所述的封装结构，其特征在于，所述热界面材料采用铟片。
8.根据权利要求7所述的封装结构，其特征在于，所述散热盖内嵌所述第三加固件的一侧镀有环氧树脂涂层。
9.根据权利要求8所述的封装结构，其特征在于，所述环氧树脂涂层的厚度为15um-25um。
10.根据权利要求1-9任一项所述的封装结构，其特征在于，所述第一加固件与所述基板内接地线电连接。
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