一种异型封装结构的制备方法及异型封装装置与流程

本发明属于异型芯片封装，具体涉及一种异型封装结构的制备方法及异型封装装置。

背景技术：

1、半导体封装行业处于集成电路产业链下游。芯片制造完成后，封装环节保护裸晶，分配电气引脚，散发运行热量。

2、基板表面的贴装焊盘不仅占据基板表面的面积，还需要通过基板内部的过孔和线路与内层布线层连接。每一个表面贴装元器件都对应着若干焊盘，每一个焊盘都需要占用基板内部的布线通道和过孔资源。当表面贴装的元器件数量较多时，大量基板内部布线资源被用于连接这些表面焊盘，留给其他信号线的布线空间被压缩。基板内部布线资源被大量占用后，信号线的布线密度被迫降低，或者需要增加基板的层数来提供更多的布线层。增加基板层数会提高基板的加工难度，基板的整体厚度也随之增加，这就难以满足需求。

技术实现思路

1、本发明提供的异型封装结构的制备方法，通过t型承载板嵌入基板盲孔的异型结构设计，实现了立体组装，提升了封装空间利用率，有效减小了封装产品的整体体积，t型承载板可预先独立完成元器件焊接和电气测试，能够提前筛选出不良品，降低了整体封装的报废率。

2、包括以下步骤：

3、s1：提供基板，在所述基板的中心加工形成方形盲孔，所述方形盲孔底部保留有基材，所述基板上表面在所述方形盲孔四周设置有键合手指；

4、s2：提供t型承载板，所述t型承载板具有横部和竖部，所述横部的边缘设置有键合焊盘，在所述t型承载板的侧面分别焊接电子元器件；

5、s3：将所述t型承载板的竖部插入所述基板的方形盲孔中，直至所述t型承载板的横部与所述基板的上表面接触，使所述t型承载板与所述基板形成限位配合；

6、s4：向所述方形盲孔与所述t型承载板之间的间隙中注入胶水并固化，将所述t型承载板固定于所述基板的方形盲孔中；

7、s5：通过焊线将所述键合焊盘与所述键合手指进行键合连接，使所述t型承载板与所述基板电性连接；

8、s6：对完成键合连接的基板依次进行塑封、植球和切单处理，形成异型封装结构。

9、优选地，s1具体包括如下步骤：

10、选取基板并确定盲孔加工区域；

11、在基板中心加工方形盲孔，盲孔底部保留设定厚度的基材；

12、在基板上表面盲孔四周制备键合手指。

13、优选地，步骤s2具体包括如下步骤：

14、在t型承载板上加工导电通孔；

15、在t型承载板的两侧面分别制作金属线路层，通过导电通孔实现两侧面的互连；

16、在t型承载板横部边缘的设定位置制作键合焊盘，对键合焊盘表面进行镍钯金处理。

17、优选地，s2中，在所述t型承载板的侧面分别焊接电子元器件具体包括如下步骤：

18、在t型承载板的正面涂覆锡膏，将电子元器件贴装于正面焊盘，通过回流焊炉加热使锡膏熔化并冷却凝固，将电子元器件焊接于t型承载板的第一侧面；

19、翻转t型承载板，在背面涂覆锡膏，将电子元器件贴装于背面焊盘，通过回流焊炉加热使锡膏熔化并冷却凝固，将电子元器件焊接于t型承载板的第二侧面。

20、优选地，步骤s3具体包括如下步骤：

21、贴片机吸嘴拾取t型承载板，识别t型承载板的横部边缘和竖部轮廓，计算竖部中心坐标，驱动贴装头移动至基板方形盲孔的正上方；

22、贴装头带动t型承载板沿z轴垂直下降，侧视相机实时监测竖部侧边与方形盲孔侧壁之间的间隙宽度，图像处理系统计算竖部四边与方形盲孔四壁的间隙值，若四边间隙不均匀，运动控制器输出补偿信号调整贴装头水平位置，使竖部四边间隙趋于一致；

23、贴装头继续垂直下降，竖部逐渐进入方形盲孔内部，横部下表面接近基板上表面，直至横部下表面与基板上表面接触，横部的边缘搭接于基板上表面，竖部底面接近方形盲孔底部基材的上表面；

24、贴装头吸嘴解除真空吸附，释放t型承载板，横部自重压持于基板上表面，竖部嵌合于方形盲孔内部，贴装头沿z轴抬升复位，t型承载板与基板形成限位配合。

25、优选地，s4具体包括如下步骤：

26、点胶机针头移动至基板上表面，针尖对准方形盲孔侧壁与t型承载板竖部之间的间隙上方；

27、推动胶筒内的胶水，胶水经针头内部流道从针尖出口挤出，沿间隙开口流入方形盲孔侧壁与竖部之间的空隙，注胶量达到设定值后停止供胶；

28、将注胶后的基板转移至固化炉，胶水受热发生交联反应，由液态转变为固态，将竖部与方形盲孔侧壁粘接固定。

29、优选地，s5具体包括如下步骤：

30、将基板固定于焊线机的工作台上，安装焊线，设定键合参数，将焊线穿入焊线机的劈刀中，劈刀移动至t型承载板的键合焊盘上方，识别键合焊盘的位置；

31、劈刀下降接触键合焊盘，施加键合压力和超声振动，焊线在热能和超声能共同作用下与键合焊盘的金属表面形成冶金结合，劈刀上升并移动，携带焊线拉出设定弧高和长度的线弧，劈刀移动至基板键合手指上方，识别键合手指的位置；

32、劈刀下降接触键合手指，施加键合压力和超声振动，焊线与键合手指的金属表面形成冶金结合，劈刀上升并切断尾丝，完成单根焊线的键合连接，重复上述操作完成所有键合焊盘与对应键合手指之间的键合连接。

33、根据本技术的另一个实施例，提供了一种异型封装装置，包括：基板；

34、基板的中心开设有方形盲孔，方形盲孔的底部保留有盲孔底部基材；

35、基板的上表面在方形盲孔的孔壁外侧设置有键合手指；t型承载板设置有横部和竖部；

36、竖部插入基板的方形盲孔中，竖部的外壁与方形盲孔的内壁之间形成环形间隙；

37、t型承载板的第一侧面设置有正面线路层，t型承载板的第二侧面设置有背面线路层；导电通孔贯穿t型承载板的侧面，导电通孔的内壁镀有金属层，正面线路层与背面线路层通过导电通孔内的金属层实现电气互连；横部的边缘设置有键合焊盘，键合焊盘与正面线路层连接；

38、第一电子元器件贴装在t型承载板的第一侧面，第一电子元器件的焊球与第一侧面线路层上的焊盘连接；

39、第二电子元器件贴装在t型承载板的第二侧面，第二电子元器件的焊球与第二侧面线路层上的焊盘连接；

40、胶水层填充于方形盲孔内壁与竖部外壁之间的环形间隙中，

41、胶水层的上表面与基板的上表面平齐或略低于基板的上表面；

42、焊线的第一端连接于横部边缘的键合焊盘上，焊线的第二端与键合手指电性连接。

43、进一步需要说明的是，基板的下表面设置有植球焊盘；

44、竖部的底面与盲孔底部基材的上表面之间形成底部空隙；

45、横部的下表面与基板的上表面接触，横部的尺寸大于方形盲孔的边长，形成限位台阶；胶水层同时填充于竖部底面与盲孔底部基材上表面之间的底部空隙中。

46、进一步需要说明的是，还包括：塑封体；

47、塑封体覆盖于基板的上表面、t型承载板的横部的上表面和侧面、所有焊线以及基板上表面的键合手指上方；塑封体填充横部下表面与基板上表面之间的接合缝外围区域。

48、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

49、本发明通过在基板中心加工方形盲孔并将t型承载板的竖部插入盲孔中、横部搭接于基板上表面的方式，构建了异型封装结构。t型承载板的横部与竖部采用一体化陶瓷基板制成，横部尺寸大于盲孔边长形成限位台阶，竖部尺寸小于盲孔边长形成均匀的环形间隙。

50、环形间隙在点胶工序中被胶水完全填充，胶水固化后将t型承载板与基板固定为一个整体。焊线从横部边缘的键合焊盘跨越盲孔边缘连接至基板上表面的键合手指，实现了t型承载板与基板之间的电气互连。

51、塑封体覆盖基板上表面、横部和焊线，形成完整的异型封装结构。该技术方案将原本需要在基板表面并排布置的电子元器件转移至t型承载板的侧面，在垂直方向上利用了盲孔内部空间和横部上方的空间，缩小了封装结构在基板表面的占用面积。

52、t型承载板在插入基板前完成独立的电气测试，确保了只有功能完好的模块小板才被装入基板盲孔中，避免了将缺陷模块装入基板后整体封装造成的整批报废。

53、横部与竖部的一体化陶瓷结构在点胶固化、塑封高温等工序中保持尺寸稳定，t型承载板与基板之间的相对位置不会因热膨胀差异而产生偏移。盲孔底部保留的基材在点胶工序中防止了胶水从盲孔底部泄漏，保证了胶水完全填充盲孔内部间隙而不污染基板下表面。

54、竖部外壁与盲孔内壁之间的环形间隙均匀一致，胶水固化后形成厚度均匀的粘接层，粘接层各处的内应力分布均匀，不会因局部胶层过厚或过薄产生应力集中。