一种芯片封装结构的制作方法

1.本实用新型涉及芯片封装技术领域，尤其涉及一种芯片封装结构。


背景技术：

2.随着电子设备小型化和成本降低的需求，倒装芯片安装工艺应运而生。在倒装芯片安装中，芯片使用凸块安装在基板上。部分特殊功能的芯片在封装过程中要求与基板之间具有空腔结构，以满足其功能、性能或者其他特殊的要求，如声表面波(surface acoustic wave，saw)滤波器芯片以及体声波(bulk acoustic wave，baw)滤波器芯片等。
3.为了保护芯片免受外部环境影响，现有技术一般在芯片表面覆盖保护膜使得芯片与基板之间形成密闭空腔。但在实践中发现，覆膜的方式普遍存在封装结构不稳定，在一些恶劣环境下气密性容易被破坏的情况，工艺处理中会有部分密封材料通过芯片与基板之间的间隙流入空腔，使得芯片功能失效或性能降低。因此，如何提高这一类芯片封装结构的可靠性已成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种芯片封装结构，能够避免塑封料在塑封过程中流入空腔，提高封装结构的可靠性。
5.本实用新型实施例第一方面提供了一种芯片封装结构，包括：
6.基板；
7.承载结构，设置于所述基板上，且设有一开窗；
8.芯片装置，通过凸块倒装于所述基板上，所述芯片装置的第一区在所述基板方向上的投影位于所述开窗内，所述芯片装置的第二区在所述基板方向上的投影位于所述承载结构远离所述基板的第一表面上，所述芯片装置、所述基板与所述承载结构之间形成空腔；
9.塑封料，覆盖于所述芯片装置以及所述承载结构上。
10.可选的，所述第一表面与所述第二区的底面在所述开窗深度方向上的距离小于或等于15um，所述芯片装置的底面与所述基板相对。
11.可选的，所述第一表面与所述第二区的底面在所述开窗深度方向上的距离在0.1um-5um之间，所述第二区的底面与所述基板相对。
12.可选的，所述塑封料包括含有颗粒物的密封树脂。
13.可选的，所述第一表面与所述第二区的底面在所述开窗深度方向上的距离小于或等于所述颗粒物的最大粒径。
14.可选的，所述芯片封装结构还包括：
15.密封部，设置于所述第一表面与所述第二区的底面之间，使得所述芯片装置、所述基板、所述密封部与所述承载结构之间形成密闭空腔。
16.可选的，所述密封部采用低挥发性材料或无挥发性材料。
17.可选的，所述第一表面设有凹槽，所述密封部的第一部分位于所述凹槽中，所述密
封部的第二部分位于所述凹槽的边缘，且与所述第二区的底面接触。。
18.可选的，所述第二区在所述基板方向上的投影与所述凹槽在所述基板方向上的投影存在重叠区域。
19.可选的，所述芯片装置相对于所述基板的底面设有第一阻挡部件，所述第一阻挡部件位于所述芯片装置的芯片元件外侧，且所述第一阻挡部件在所述基板方向上的投影位于所述开窗内。
20.可选的，所述基板设置有第二阻挡部件，所述第二阻挡部件位于所述第一开窗内，且所述第二阻挡部件在所述芯片装置方向上的投影位于所述所述芯片装置的芯片元件外侧。
21.本实用新型实施例中，芯片封装结构包括基板、承载结构、芯片装置以及塑封料。其中，承载结构设置于基板上，且设有一开窗；芯片装置倒装于基板上，芯片装置的第一区在基板方向上的投影位于开窗内，芯片装置的第二区在基板方向上的投影位于承载结构远离基板的第一表面，芯片装置、基板与承载结构之间形成空腔；塑封料覆盖于芯片装置以及承载结构上。通过本实用新型实施例，可避免塑封料在塑封过程中流入空腔，提高封装结构的可靠性。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是本实用新型实施例提供的一种芯片封装结构的示意图；
24.图2是图1所示芯片封装结构的俯视图；
25.图3是图1所示芯片封装结构的局部放大图；
26.图4是本实用新型实施例提供的另一种芯片封装结构的示意图；
27.图5a是图4所示芯片封装结构的一局部放大图；
28.图5b是图4所示芯片封装结构的另一局部放大图；
29.图6是本实用新型实施例提供的又一种芯片封装结构的示意图；
30.图7是本实用新型实施例提供的又一种芯片封装结构的示意图。
具体实施方式
31.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。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.应当理解的是，本实用新型能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本实用新型的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大自始至终相同附图标记表示相同的元件。
33.应当明白，当元件或层被称为“在
…
上”、“与
…
相邻”、“连接到”或“耦合到”、“连接至”、“与
…
连接”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在
…
上”、“与
…
直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本实用新型教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
34.空间关系术语例如“在
…
下”、“在
…
下面”、“下面的”、“在
…
之下”、“在
…
之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在
…
下面”和“在
…
下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
35.在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
36.为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构及步骤，以便阐释本实用新型提出的技术方案。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。
37.本实用新型涉及芯片封装技术领域，具体涉及到一种芯片封装结构。热固性树脂在封装芯片装置的过程中，部分树脂由于高温可能会通过芯片装置与基板之间的间隙流入空腔，使得芯片功能失效或性能降低。为了解决上述的问题，因此有了本技术的构思，具体将通过以下的实施例进行说明：
38.本实用新型实施例所提到的芯片装置可以是声表面滤波器、体声波滤波器等需要空腔的芯片装置。基板可以包括树脂、陶瓷、石英等，承载结构可以是可成型性较好，阻焊性能较好的材料在基板上形成的结构，也可以是基板的阻焊层结构，如树脂、阻焊绿漆等，本实用新型实施例不做限定。
39.需要说明的是，本实用新型实施例可以应用于需要空腔的单个芯片装置的封装结构中，也可以应用于芯片模组的封装结构中，该模组包括了需要空腔的多个芯片装置以及不需要空腔的芯片装置。
40.在一实施例中，请参见图1，图1是本实用新型实施例提供的一种芯片封装结构的示意图。在图1所示的芯片封装结构中，包括有基板101、承载结构102、芯片装置103以及塑封料104。
41.其中，基板101的一面设有焊盘1011，具体可以嵌入基板101，也可以设置在基板
101的表面，本实用新型实施例不做限定。焊盘1011可以是金属或合金，金属可以是镍、钯、钼、钨、钌、金、镁、铝、铜、铬、钛、锇、铱等，焊盘1011通过基板101上的布线(图中未示出)接外部线路。
42.本实用新型实施例中，承载结构102设置于基板101设有焊盘1011的一面上，并且在承载结构102的厚度方向上设有一开窗，使得焊盘1011暴露于开窗中。
43.芯片装置103倒装于基板101上。具体的，芯片装置103包括凸起结构1031、第一区1032和第二区1033。凸起结构1031可以是锡、金等，凸起结构1031的一端连接芯片装置103中的布线(图中未示出)，芯片装置103通过凸起结构1031倒装到焊盘1011上，使得凸起结构1031也位于开窗内，芯片装置103通过凸起结构1031以及焊盘1011从而与外部线路连接。
44.本实用新型实施例中，第二区1033可以为芯片装置103的非功能区域，那么第一区1032对应为芯片装置103的功能区域，第二区1033也可以为芯片装置103非功能区的一部分，那么第一区1032对应包括芯片装置103的非功能区的另一部分和功能区，本实用新型实施例不做限定。
45.第一区1032在基板101方向上的投影位于承载结构102的开窗内，第二区1033在基板101方向上的投影位于承载结构102的第一表面，也即是承载结构102远离基板101的一面。
46.图2是图1所示芯片封装结构的俯视图，图2中未示出塑封料104，图2中，103为芯片装置，102为承载结构，其包括虚线至最外侧实线部分。
47.可以理解的是，虚线至芯片装置103的外侧所对应的芯片装置103为其第二区1033，虚线内侧所对应的芯片装置103为其第一区1032，也即是说，承载结构102的一部分延伸至芯片装置103的第二区1033与基板101之间。
48.通过上述结构，芯片装置103、基板101与承载结构102之间形成空腔105。通常，芯片装置103的底面(也即是芯片装置103与基板101相对设置的一面)与焊盘1011的表面(也即焊盘1011面向芯片装置103的一面)之间在焊盘1011厚度方向上的距离一般在5um-30um之间，优选的，该距离可在10um-20um之间。在一种情况下，该距离可在45um-50um之间。
49.本实用新型实施例中，塑封料104覆盖于芯片装置103以及承载结构102上，该塑封料104包括含有颗粒物的密封树脂。其中，该颗粒物可以是二氧化硅(sio2)颗粒，也可以是三氧化二铝(al2o3)颗粒，也可以多种颗粒的结合，本实用新型实施例不做限定。
50.本实用新型实施例中，塑封料采用流动性较低的材料，如含有颗粒物的密封树脂，在塑封过程中通过承载结构即可对塑封料进行有效阻挡，避免其流入空腔，提高芯片封装结构的可靠性，从而提高芯片性能。一般情况下，芯片覆膜采用的材料成本较高，采用本方案使得在芯片封装中不需要覆膜，还能降低生产成本。
51.进一步的，请参见图3，图3是图1所示芯片封装结构中虚线框部分的局部放大图，在图3中未示出塑封料104。在图3中，承载结构102(图中未示出标号)包括第一表面1021和位于开窗内的侧面1022，第一表面1021也即是承载结构102远离基板101的一面。芯片装置103与基板101相对设置的一面称为芯片装置103的底面1034，该底面1034相应的包括第一区1032的底面和第二区1033的底面，图中未示出。
52.本实用新型实施例中，第一表面1021与第二区1033的底面在开窗深度方向上的距离(h)小于或等于15um。具体的，承载结构102与芯片装置103之间可以相互接触，也可以存
在一定的间隙，该间隙大于0，且小于或等于15um。
53.优选的，第一表面1021与第二区1033的底面在开窗深度方向上的距离(h)在0.1um-5um之间。承载结构102与芯片装置103之间的间隙在足够小的范围内，从而能够有效阻挡塑封料流入空腔。
54.可以理解的是，在一优选方案中，承载结构102的第一表面1021与芯片装置103的底面1034(具体为第二区1033的底面)完全接触，承载结构102与芯片装置103之间没有间隙，使得芯片装置103、基板101以及承载结构102之间形成密闭空腔，从而可以避免在塑封过程中塑封料通过承载结构与芯片装置之间的间隙流入空腔。但在实际工艺中，很难做到毫无间隙，因此可控制第一表面1021与第二区的底面之间在开窗深度方向上的距离h在足够小的范围内。
55.可选的，在塑封料包括含有颗粒物的密封树脂情况下，第一表面1021与第二区1033的底面之间在开窗深度方向上的距离h小于或等于颗粒物的最大粒径。
56.本实用新型实施例中，通过在密封树脂中混入颗粒物的方式，降低其流动性，第一表面1021与第二区1033的底面之间在开窗深度方向上的距离h小于或等于颗粒物的最大粒径，能够进一步阻挡其在塑封过程中通过承载结构与芯片装置之间的间隙流入空腔，对本结构的可靠性有进一步提升。
57.在一种可行的实施方式中，请参见图4，图4是本实用新型实施例提供的另一种芯片封装结构的示意图。由于芯片装置103包括第一区1032和第二区1033，因此，芯片装置103的底面1034包括第一区1032的底面和第二区1033的底面。图4与图1之间的区别点在于，该芯片封装结构还包括密封部106，密封部106设置于承载结构102的第一表面1021与芯片装置103的第二区1033的底面之间，芯片装置103与承载结构102之间通过密封部106完全接触，使得芯片装置103、基板101、密封部106与承载结构102之间形成密闭空腔。
58.具体的，密封部106可以采用低挥发性材料或无挥发性材料，低挥发性材料可以包括低挥发性绝缘材料和低挥发性树脂材料，低挥发性材料可以理解为包含低挥发物的材料；无挥发性材料可以包括无挥发性绝缘材料和无挥发性树脂材料，无挥发性材料可以理解为不包含挥发物的材料。具体可以是不导电的树脂胶、紫外光固化胶(ultraviolet rays，uv)胶、环氧树脂、树脂类助焊剂等，本实施例不做限定。
59.其中，密封部106采用低挥发性材料是指密封部106中包括了低挥发性物质，或者密封部106整体的挥发性较低，或者密封部106不包含挥发性材料。在一个实施方式中，低挥发性可以被理解为密封部106整体在封装过程(例如，回流焊过程)中都不会挥发，或者存在较小比例的挥发但不会对该空腔造成污染或者造成较小的污染，不会影响芯片的性能或者导致芯片失效。
60.芯片装置103中的芯片在密闭空腔中，为了保证芯片功能的实现，密封部106采用低挥发性材料或无挥发性材料，可以避免在封装或其他工艺过程中挥发物聚集空腔105，污染芯片功能区，从而提高芯片封装结构的可靠性。
61.密封部106可以围绕芯片装置103侧面的四周设置，也可以在侧面的至少一部分设置，本实用新型实施例不做限定。
62.通过上述方案，可进一步提高本结构的可靠性，有效阻止塑封料在塑封过程中通过芯片装置与承载结构之间的间隙流入空腔。
63.在另一种可行的实施方式中，请参见图5a和图5b，图5a和图5b均是图4所示芯片封装结构的局部放大图。在图5a和图5b中，承载结构102的第一表面1021设有凹槽1023，密封部106的第一部分位于凹槽1023中，第二部分溢出凹槽1023，位于凹槽1023的边缘且与第二区1033的底面接触。
64.具体的，密封部103的第二部分远离凹槽1023的一面与芯片装置103的底面1034(具体与芯片装置103第二区1033的底面)接触，与密封部103上述相背的一面在承载结构102的第一表面1021上。凹槽1023其深度小于承载结构102的厚度。
65.通过本实用新型实施例，通过在承载结构设置凹槽，密封部106(点胶或助焊剂)能够大部分固定在凹槽内，从而可以避免工艺过程中密封部106向四周流动的面积，一方面可以避免对其他芯片装置或元器件的影响，从而不需要增大封装尺寸，另一方面可以避免其流入空腔。
66.进一步的，芯片装置103的第二区1033在基板101方向上的投影与凹槽1023在基板101方向上的投影存在重叠区域。也即是说，凹槽的至少一部分位于芯片装置103与承载结构102之间，如图5a所示。
67.可选的，芯片装置103的第二区1033在基板101方向上的投影与凹槽1023在基板101方向上的投影不相交。也即是说，凹槽位于芯片装置103与承载结构102之间的外侧，如图5b所示。
68.需要说明的是，凹槽1023在承载结构102的第一表面1021上可以围绕可以围绕芯片装置103侧面的四周设置，也可以在侧面的至少一部分设置，本实用新型实施例不做限定。
69.在又一种可行的实施方式中，请参见图6，图6是本实用新型实施例提供的又一种芯片封装结构的示意图。芯片装置103还包括芯片元件1035。芯片装置103的底面1034设有第一阻挡部件1036，第一阻挡部件1036围绕芯片元件1035设置。第一阻挡部件1036在基板101方向上的投影位于第一承载结构102的开窗内。第一阻挡部件1036可以是连续的，也可以是间断的，本实用新型实施例不做限定。
70.第一阻挡部件1036的高度可以与空腔105的高度一致，一方面起支撑芯片装置103的作用，另一方面还可以为后续的塑封起二次阻挡的作用。第一阻挡部件1036的高度还可以小于空腔105的高度，优选的，可以是5-15um。
71.在又一种可行的实施方式中，请参见图7，图7是本实用新型实施例提供的又一种芯片封装结构的示意图。在图7中，芯片装置103还包括芯片元件1035。基板101设置有第二阻挡部件1012，具体在基板101设有焊盘1011的一面设置有第二阻挡部件1012。第二阻挡部件1012位于承载结构102的开窗内，第二阻挡部件1012在芯片装置103方向上的投影位于芯片元件1035外侧。
72.可以理解的是，在芯片装置103倒装在基板101上时，第二阻挡部件1012位于芯片元件1035的外侧。第二阻挡部件1012可以是连续的，也可以是间断的，本实用新型实施例不做限定。
73.第二阻挡部件1012的高度可以与空腔105的高度一致，一方面起支撑芯片装置103的作用，另一方面还可以为后续的塑封起二次阻挡的作用。第二阻挡部件1012的高度还可以小于空腔105的高度，优选的，可以是5-15um。
74.进一步的，第一阻挡部件1036与第二阻挡部件1012可以同时存在，两者可交错设置，也可以在基板101厚度方向上相对设置，图中未示出，本实用新型实施例不做限定。
75.以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。