半导体封装结构的制作方法

1.本实用新型涉及半导体封装技术领域，具体而言，涉及一种半导体封装结构。


背景技术：

2.随着半导体行业的快速发展，电子产品微型化越来越高密度，通信内产品需要满足高带宽性能，通过pop(package on package)堆叠结构广泛应用于半导体行业中，将存储芯片与处理器芯片封装在一起，满足高带宽性能，以及实现微型化，其封装产品尺寸小，产品性能优越，信号传输频率快等，产品主要应用于微型化和薄型化的通信终端产品。
3.由于客户定制化产品的要求，需要在pop堆叠结构上层结构，实现自由分配存储芯片的大小，故需要满足可拆卸性，传统pop堆叠结构，通常采用激光开孔将塑封体开孔后漏出基板表面，容易导致焊盘烧坏，导致上层叠装结构焊接失效，同时也无法实现产品的自主的可分配性。进一步地，出现了利用转接板实现堆叠的封装结构。
4.然而，现有技术中利用转接板实现堆叠，由于堆叠不同封装体的材料使用不同，材料间的cte系数不同，堆叠结构回流焊接过程中，容易导致产品翘曲，从而导致锡球与锡球(包括中间层锡球以及基板底部锡球)之间桥接/虚焊等问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的包括，例如，提供了一种半导体封装结构，其能够有效减缓基板翘曲导致的焊球桥接/虚焊等问题，并能够更好地控制焊球的一致性，提升焊接强度。
6.本实用新型的实施例可以这样实现：
7.本实施例提供了一种半导体封装结构，包括：
8.基板；
9.贴装在所述基板上的芯片；
10.设置在所述基板上，并位于所述芯片的至少两侧的支撑柱；
11.以及，设置在所述芯片远离所述基板一侧的转接板；
12.其中，所述支撑柱位于所述转接板和所述基板之间，并用于支撑所述转接板，所述转接板与所述基板之间还设置有第一焊球，所述转接板与所述基板通过所述第一焊球电连接。
13.在可选的实施方式中，所述半导体封装结构还包括塑封体，所述塑封体包覆在所述芯片和所述支撑柱外，所述支撑柱贯穿所述塑封体，且所述支撑柱的一端延伸至所述基板的表面，另一端延伸至所述转接板的表面，用于支撑所述转接板。
14.在可选的实施方式中，所述支撑柱相对于所述基板的高度大于所述芯片相对于所述基板的高度。
15.在可选的实施方式中，所述支撑柱包括基底部和支撑部，所述基底部设置在所述基板上，所述支撑部设置在所述基底部的顶部，并贴合在所述转接板的表面，且所述支撑部在所述基板上的投影面积大于所述基底部在所述基板上的投影面积。
16.在可选的实施方式中，所述基底部延伸至所述支撑部的中心位置，且所述基底部和所述支撑部的截面呈t字形。
17.在可选的实施方式中，所述基底部延伸至所述支撑部的一侧边缘，且所述基底部和所述支撑部的截面呈倒l字形。
18.在可选的实施方式中，所述转接板远离所述基板的一侧表面设置有转接焊盘，且所述转接板上靠近所述基板的一侧表面设置有连接焊盘，所述第一焊球与所述连接焊盘连接。
19.在可选的实施方式中，所述基板靠近所述转接板的一侧表面设置有第一基底焊盘，所述第一焊球与所述第一基底焊盘连接，且所述基板远离所述转接板的一侧表面设置有第二基底焊盘，所述第二基底焊盘上设置有第二焊球。
20.在可选的实施方式中，所述基板靠近所述转接板的一侧表面设置有第三基底焊盘，所述芯片的一侧表面设置有连接凸块或连接导线，所述连接凸块或所述连接导线与所述第三基底焊盘连接，以使所述芯片与所述基板电连接。
21.在可选的实施方式中，所述转接板远离所述基板的一侧还设置有堆叠结构，所述堆叠结构与所述转接板电连接。
22.本实用新型实施例的有益效果包括，例如：
23.本实用新型提供的半导体封装结构，通过在基板上贴装芯片，并在芯片的至少两侧设置支撑柱，同时在支撑柱上设置转接板，通过转接板来实现封装堆叠。并且，转接板与基板之间设置有第一焊球，转接板与基板通过第一焊球电连接。相较于现有技术，本实用新型通过额外设置支撑柱，能够起到支撑作用，避免焊接时第一焊球之间发生的虚焊/桥接问题，同时能够对于转接板和基板之间的间隙宽度进行限定，能够更好地控制焊接后第一焊球的一致性。并且，通过设置支撑柱，能够提高中间层的焊接强度，从而提高产品跌落测试的可靠性，防止焊球裂痕等问题。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
25.图1为本实用新型第一实施例提供的半导体封装结构的示意图；
26.图2为本实用新型第二实施例提供的半导体封装结构在第一视角下的示意图；
27.图3为本实用新型第二实施例提供的半导体封装结构在第二视角下的示意图；
28.图4为本实用新型第三实施例提供的半导体封装结构的示意图。
29.图标：100-半导体封装结构；110-基板；111-第一基底焊盘；113-第二基底焊盘；115-第三基底焊盘；120-芯片；121-连接凸块；130-支撑柱；131-基底部；133-支撑部；140-塑封体；150-转接板；151-转接焊盘；153-连接焊盘；160-第一焊球；170-第二焊球。
具体实施方式
30.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
31.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
33.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
34.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.正如背景技术中所公开的，现有技术中的pop封装体中，由于不同封装体的材料使用不同，产品回流焊接过程中，容易导致产品翘曲。从而导致锡球与锡球之间出现桥接/虚焊问题，即在焊接过程中转接板与基板之间距离过近，导致锡球扩散而相互桥接或虚焊，影响产品质量。并且，现有技术中采用转接板进行堆叠时，需要使用转接板形成锡球，并利用锡球焊接基板表面的焊盘，基板存在翘曲的情况下容易导致锡球与锡球之间桥接，转接板与基板之间的间隙难以把控，锡球一致性差。
36.并且，常规的转接板堆叠结构，其转接板与基板之间仅仅通过锡球进行支撑，容易在跌落测试时发生锡球隐裂现象，影响结构稳定性。而且在切割形成单颗产品的过程中，由于切割应力拉扯，容易导致基板或者塑封体从切割道位置断裂，且中间层的厚度(即转接板与基板之间的距离)较小，使得底部填充量流动性受到影响，使得底部空间的填充受到影响。
37.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种新型的半导体封装结构，其能够保证产品结构稳定性，避免锡球虚焊/桥接带来的一系列问题。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。
38.第一实施例
39.参见图1，本实施例提供了一种半导体封装结构100，其能够避免焊接时发生的虚焊/桥接问题，同时能够更好地控制焊接后的一致性。并且能够提高产品跌落测试的可靠性，防止焊接失效、锡球裂痕等问题。
40.本实施例提供的半导体封装结构100，包括基板110、芯片120、支撑柱130、塑封体140和转接板150，芯片120贴装在基板110上，支撑柱130设置在基板110上，并位于芯片120的至少两侧，转接板150设置在芯片120远离基板110的一侧，并设置在支撑柱130上，其中，支撑柱130位于转接板150和基板110之间，并用于支撑转接板150，转接板150与基板110之间还设置有第一焊球160，转接板150与基板110通过第一焊球160电连接。塑封体140包覆在
芯片120和支撑柱130外，支撑柱130贯穿塑封体140，且支撑柱130的一端延伸至基板110的表面，另一端延伸至转接板150的表面，用于支撑转接板150。
41.在本实施例中，支撑柱130设置在芯片120的四周，从而能够从四周对转接板150进行支撑，通过额外设置支撑柱130，能够起到支撑作用，避免焊接时第一焊球160之间发生的虚焊/桥接问题，同时能够对于转接板150和基板110之间的间隙宽度进行限定，能够更好地控制焊接后第一焊球160的一致性。并且，通过设置支撑柱130，能够提高中间层的焊接强度，从而提高产品跌落测试的可靠性，防止焊球裂痕等问题。
42.在本实施例中，支撑柱130相对于基板110的高度大于芯片120相对于基板110的高度。具体地，支撑柱130的高度更高，且支撑柱130支撑在转接板150的表面，从而使得转接板150与芯片120之间能够间隙配合，避免转接板150直接压合在芯片120上，从而避免芯片120受力。同时，由于支撑柱130的高度更高能够使得转接板150与基板110之间形成的中间层更宽，空间更大，在形成塑封体140时塑封料的流动更加顺畅，更有利于塑封体140的形成。当然，在本实用新型其他较佳的实施例中，支撑柱130的高度也可以与芯片120的高度相同，从而使得转接板150的支撑点更多，更有利于产品结构的稳定性。
43.在本实施例中，支撑柱130采用圆柱状结构，其底部设置在基板110上，顶部与转接板150的底侧表面接触，从而起到了良好的支撑作用。需要说明的是，此处支撑柱130无需起到电连接的作用，故此处支撑柱130的设置位置需要避开基板110和转接板150上的焊盘结构。
44.需要说明的是，本实施例中支撑柱130的材质可以与基板110一致，在形成基板110时可以一并形成支撑柱130。当然，在其他较佳的实施例中，支撑柱130也可以采用金属材料，其支撑效果更好，并且能够起到对芯片120的电磁屏蔽作用。
45.在本实施例中，转接板150远离基板110的一侧表面设置有转接焊盘151，且转接板150上靠近基板110的一侧表面设置有连接焊盘153，第一焊球160与连接焊盘153连接。具体地，转接板150远离基板110的一侧还设置有堆叠结构，堆叠结构可以是其他半导体器件，并利用转接板150可以实现自由分配。堆叠结构与转接焊盘151连接，从而实现外部电连接。
46.在本实施例中，基板110靠近转接板150的一侧表面设置有第一基底焊盘111，第一焊球160与第一基板110焊盘连接，且基板110远离转接板150的一侧表面设置有第二基底焊盘113，第二基底焊盘113上设置有第二焊球170。具体地，第一焊球160为锡球结构，锡球设置在第一基底焊盘111与连接焊盘153之间，从而实现了良好的电连接，并且由于支撑柱130的支撑作用，能够保持各处的基板110与转接板150之间距离一致，从而大幅减缓基板110翘曲现象，避免了锡球的虚焊或桥接现象。
47.在本实施例中，芯片120采用倒装结构，基板110靠近转接板150的一侧表面设置有第三基底焊盘115，芯片120的一侧表面设置有连接凸块121，连接凸块121与第三基底焊盘115连接，以使芯片120与基板110电连接。具体地，采用倒装结构，能够使得芯片120的贴装区域更小，更有利于器件的小型化。当然，在其他较佳的实施例中，芯片120也可以采用正装结构，其芯片120贴装在基板110上，并且在芯片120的上侧表面通过打线工艺形成有连接导线，第三基底焊盘115位于芯片120的至少两侧，连接导线与第三基底焊盘115连接，从而实现了芯片120与基板110之间的电连接。
48.本实施例提供的半导体封装结构100，在实际制备时，可以首先取一基板110，在基
板110上设计第一基底焊盘111、第二基底焊盘113和第三基底焊盘115，然后通过植球或者点胶画锡工艺，在第一基底焊盘111的位置形成锡层，汇流固化后形成局部锡球，然后再次贴装芯片120至基板110上的第三基底焊盘115上，同样通过回流固化方式，将芯片120固定在基板110上。然后再贴装转接板150，其中转接板150需要提前制作好连接焊盘153和转接焊盘151，并且在连接焊盘153上形成局部锡球，将该局部锡球与基板110上的局部锡球对位贴合，并采用热压焊方式，在转接板150上部形成压力以及热量，然后融化底部锡球，使得局部锡球融合成共金层，并形成第一焊球160。其中热压焊温度可以大于锡球熔点温度，如若采用低温锡球150度，则热压温度大于150度，其表面压力压覆至转接板150上，使其锡球焊接的共面性一致，优选采用20-30n的表面压力。在完成转接板150的贴装后，再次通过塑封工艺，将堆叠好的结构塑封，其中塑封料填充在转接板150与基板110之间的中间层，固化后形成塑封体140。最后通过植球在第二基底焊盘113上植球形成第二焊球170，最后通过切割工艺，将产品切割为单颗。
49.综上所述，本实施例提供的半导体封装结构100，通过额外设置支撑柱130，采用支撑设计可以避免压力过大而导致锡球焊接时锡球之间的桥接问题，同时通过支撑柱130限定支撑高度，可以更好的控制焊接后的锡球的一致性，并且支撑柱130可以提高中间层的焊接强度，从而提高产品跌落测试的可靠性，防止锡球裂痕等问题。此外，在切割过程中，支撑柱130也能够起到支撑作用，防止切割过程中应力拉扯导致基板110或塑封体140从切割道位置断裂。并且，中间层高度增加后，能够大幅提高填充料在底部的流动性，更好地填充底部空间，减少了中间层塑封时材料的模流冲击导致的锡球隐裂问题。
50.第二实施例
51.结合参见图2和图3，本实施例提供了一种半导体封装结构100，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。
52.在本实施例中，支撑柱130包括基底部131和支撑部133，基底部131设置在基板110上，支撑部133设置在基底部131的顶部，并贴合在转接板150的表面，且支撑部133在基板110上的投影面积大于基底部131在基板110上的投影面积。具体地，基底部131和支撑部133一体成型，且支撑部133采用投影面积更大的结构，从而能够增加与转接板150的接触面积，从而减小局部压力，提升底部第一焊球160的焊接一致性。
53.优选地，在本实施例中，基底部131延伸至支撑部133的中心位置，且基底部131和支撑部133的截面呈t字形。具体地，基底部131可以呈圆柱形，同时支撑部133呈矩形，并贴合支撑在转接板150的底侧表面，能够起到良好的支撑效果，并且采用t字形结构，可以减缓锡球之间的流动性，防止锡球焊接时发生桥接现象。
54.第三实施例
55.参见图4，本实施例提供了一种半导体封装结构100，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。
56.在本实施例中，支撑柱130包括基底部131和支撑部133，基底部131设置在基板110上，支撑部133设置在基底部131的顶部，并贴合在转接板150的表面，且支撑部133在基板110上的投影面积大于基底部131在基板110上的投影面积。具体地，基底部131和支撑部133
一体成型，且支撑部133采用投影面积更大的结构，从而能够增加与转接板150的接触面积，从而减小局部压力，提升底部第一焊球160的焊接一致性。
57.优选地，在本实施例中，基底部131延伸至支撑部133的一侧边缘，且基底部131和支撑部133的截面呈倒l字形。具体地，基底部131与支撑部133之间呈折弯设置，且支撑部133可以朝向靠近芯片120的方向折弯，从而起到良好的支撑效果，并且采用倒l形结构，也可以减缓锡球之间的流动性，防止锡球焊接时发生桥接现象。
58.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。