半导体封装结构和封装方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体封装结构和封装方法。该封装结构包括基板、位于所述基板上并与该基板电连接的至少一个芯片、以及用于对所述至少一个芯片进行封装的封装层，该封装结构还包括：框架，所述框架被固定在所述至少一个芯片中的一者或多者的上表面上，其中，该框架的热膨胀系数小于所述封装层的热膨胀系数。通过在芯片的上表面上固定框架，可以增加封装结构的对称性。并且，由于框架的热膨胀系数小于封装层的热膨胀系数，因而，增设该框架可以有效降低封装层的热膨胀系数。进而，可以使得在升降温时，封装层与基板的膨胀体积大体上相等。这样，可以有效减小由于热膨胀系数上的差异引起的翘曲，从而防止芯片断裂，提高封装结构的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体封装领域，具体地，涉及一种半导体封装结构和封装方法。
技术介绍
传统的封装技术主要有两种，一是倒装键合(即，Flip-Chip——倒装焊芯片)，一是引线键合(Wirebond)，分别如图1a和图1b所示。在图1a示出的倒装键合封装技术中，在芯片103与基板101之间植入多个焊球104，并填充底充胶102，以实现芯片103与基板101之间的电连接。之后，利用封装层20对芯片103进行封装。其中，该封装层20的材料可以例如为模塑料(EMC)。在图1b示出的引线键合封装技术中，利用贴片胶105将芯片103粘贴在基板101上，并通过打线的方式实现芯片103与基板101之间的电连接。之后，利用封装层20对芯片103进行封装。通过上述两种封装技术，可以为芯片103提供电连接、保护、支撑、散热等功能。然而，在上述两种封装技术中，由于封装层20的材料(例如，EMC)与基板材料(例如，FR4或BT)在热膨胀系数(CTE)上的差别(例如，某种EMC的热膨胀系数为45ppm，而用于基板的FR4的热膨胀系数为18ppm)，导致在升降温时这种非对称的封装结构中封装层20与基板101膨胀的体积不相等，这就容易造成翘曲。翘曲的产生，可能造成芯片的垂直断裂或水平断裂，也会在后续的组装过程(例如SMT)中造成开路(OPEN)或枕头效应(HiP)等失效。这种现象非常普遍，并且使得生产成本增加，封装结构的可靠性降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够有效减小翘曲的半导体封装结构和封装方法。为了实现上述目的，本专利技术提供一种半导体封装结构，该封装结构包括基板、位于所述基板上并与该基板电连接的至少一个芯片、以及用于对所述至少一个芯片进行封装的封装层，该封装结构还包括：框架，所述框架被固定在所述至少一个芯片中的一者或多者的上表面上，其中，该框架的热膨胀系数小于所述封装层的热膨胀系数。优选地，所述框架是通过粘结剂被固定在所述至少一个芯片中的一者或多者的上表面上的。优选地，所述框架被容纳在所述封装层中。优选地，所述框架具有至少一个接合部分，其中，接合部分的数量与该框架所固定的芯片的数量一致，且接合部分在该框架上的分布与该框架所固定的芯片的分布相对应；以及所述粘结剂被附着于每个接合部分，以使所述框架通过各个附有粘结剂的接合部分被固定在相应的芯片的上表面上。优选地，所述框架的接合部分从所述框架中突出，或与所述框架处于同一平面。优选地，在所述至少一个芯片与所述基板是通过所述引线键合方式电连接的情况下，所述框架不与键合引线相接触。优选地，所述框架的边缘呈锯齿状。优选地，所述框架具有至少一个网孔。优选地，在所述至少一个芯片与所述基板是通过倒装键合方式电连接的情况下，所述粘结剂为银浆；在所述至少一个芯片与所述基板是通过所述引线键合方式电连接的情况下，所述粘结剂为DAF膜(芯片粘接膜)。优选地，所述框架为金属框架。本专利技术还提供一种半导体封装方法，该方法包括：在基板的上表面上布置至少一个芯片，并将所述至少一个芯片与所述基板电连接；在所述至少一个芯片的上表面上固定框架，其中，该框架的热膨胀系数小于用于对所述至少一个芯片进行封装的封装层的热膨胀系数；以及对所述至少一个芯片进行封装。优选地，利用粘结剂在所述至少一个芯片的上表面上固定所述框架。优选地，所述框架被容纳在所述封装层中。优选地，所述框架具有至少一个接合部分，其中，接合部分的数量与该框架所固定的芯片的数量一致，且接合部分在该框架上的分布与该框架所固定的芯片的分布相对应；以及所述粘结剂被附着于每个接合部分，以使所述框架通过各个附有粘结剂的接合部分被固定在相应的芯片的上表面上。优选地，所述框架的接合部分从所述框架中突出，或与所述框架处于同一平面。优选地，在通过引线键合方式将所述至少一个芯片与所述基板电连接的情况下，所述框架不与键合引线相接触。优选地，所述框架的边缘呈锯齿状。优选地，所述框架具有至少一个网孔。优选地，在通过倒装键合方式将所述至少一个芯片与所述基板电连接的情况下，所述粘结剂为银浆；在通过引线键合方式将所述至少一个芯片与所述基板电连接的情况下，所述粘结剂为DAF膜。优选地，所述框架为金属框架。在上述技术方案中，通过在芯片的上表面上固定框架，可以增加封装结构的对称性。并且，由于框架的热膨胀系数小于封装层的热膨胀系数，因而，增设该框架可以有效降低封装层的热膨胀系数。进而，可以减小封装层与基板之间的热膨胀系数差异，使得在升降温时，封装层与基板的膨胀体积大体上相等。这样，可以在目前还没有研究出热膨胀系数基本匹配的封装层与基板的情况下，有效减小由于热膨胀系数上的差异引起的翘曲，从而防止芯片断裂，提高封装结构的可靠性。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1a和图1b是现有的两种封装技术的示意图；图2是根据本专利技术的一种实施方式的半导体封装结构的结构示意图；图3是根据本专利技术的另一种实施方式的半导体封装结构的结构示意图；图4是根据本专利技术的一种实施方式的框架的结构示意图；图5是根据本专利技术的另一种实施方式的框架的结构示意图；图6是根据本专利技术的又一种实施方式的框架的结构示意图；图7是根据本专利技术的一种实施方式的半导体封装方法的流程示意图；图8a～图8f是根据本专利技术的一种实施方式的封装工艺示意图；以及图9a～图9f是根据本专利技术的另一种实施方式的封装工艺示意图。附图标记说明10半导体封装结构101基板102底充胶103芯片104焊球105贴片胶106框架1061接合部分1062网孔107粘结剂108键合引线20封装层具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本发明。图2和图3示出了根据本专利技术的两种实施方式的半导体封装结构的结构示意图。如图2和图3所示，该半导体封装结构10可以包括：基板101，位于所述基板101上并与该基板101电连接的芯片103、以及用于对所述芯片103进行封装的封装层(虽然在图2和图3中未示出，但可以理解的是，该封装层可以例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体封装结构，该封装结构包括基板、位于所述基板上并与该基板电连接的至少一个芯片、以及用于对所述至少一个芯片进行封装的封装层，其特征在于，该封装结构还包括：框架，所述框架被固定在所述至少一个芯片中的一者或多者的上表面上，其中，该框架的热膨胀系数小于所述封装层的热膨胀系数。

【技术特征摘要】
1.一种半导体封装结构，该封装结构包括基板、位于所述基板上并与
该基板电连接的至少一个芯片、以及用于对所述至少一个芯片进行封装的封
装层，其特征在于，该封装结构还包括：
框架，所述框架被固定在所述至少一个芯片中的一者或多者的上表面
上，其中，该框架的热膨胀系数小于所述封装层的热膨胀系数。
2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述框架被容纳在
所述封装层中。
3.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，
所述框架具有至少一个接合部分，其中，接合部分的数量与该框架所固
定的芯片的数量一致，且接合部分在该框架上的分布与该框架所固定的芯片
的分布相对应；以及
每个接合部分上被附着粘结剂，以使所述框架通过各个附有粘结剂的接
合部分被固定在相应的芯片的上表面上。
4.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述框架的边缘呈
锯齿状，和/或所述框架具有至少一个网孔。
5.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述框架是通过粘
结剂被固定在所述至少一个芯片中的一者或多者的上表面上的；
在所述至少一个芯片与所述基板是通过倒装键合方式电连接的情况下，
所述粘结剂为银浆；
在所述至少一个芯片与所述基板是通过所述引线键合方式电连接的情
况下，所述粘结剂为芯片粘接膜。
6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的封装结构，其特征在于，
所述框架为金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡坚，陈钏，谭琳，王谦，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11