芯片封装结构和方法技术

本发明专利技术涉及芯片封装结构和相应以及封装方法，封装结构主要包括基板具有相对设置的第一表面和第二表面；芯片，包括功能面和与功能面相对设置的非功能面，芯片非功能面安装在基板的第一表面上；填充材料，设置在基板的第一表面上并围绕芯片；硬质盖板，覆盖在芯片的功能面上；芯片、基板、填充材料和硬质盖板具有互相匹配的热膨胀系数；相对于现有技术获得的进步是能够减少芯片的翘曲。

【技术实现步骤摘要】
芯片封装结构和方法
本专利技术涉及一种芯片封装结构和构建此种封装结构的方法，特别是热封装装芯片领域。
技术介绍
芯片在封装过程中将固定有芯片的基板放入压膜设备中在压膜设备中注入或封装料流体或熔融封装料形成流体封装芯片和基板经冷却形成封装模组，在某些应用需求中需要在封装模组的表面覆盖硬质盖板。在现有的封装方法中，芯片表面的硬质盖板会使用粘接剂将硬质盖板与芯片表面结合在一起，然后再采用高温烘烤将粘接剂固化。当前的封装方法的缺点有：1.工艺速度慢，效率低，步骤多包括表面清洗、上胶、贴盖板、烘烤等步骤；2.工艺不稳定，良率低；如粘接剂的厚度不稳定，导致最终产品表面不平整；如封装材料的热膨胀系数大于基板的热膨胀系数大于芯片的热膨胀系数导致芯片高度不稳定，封装表面产生内凹翘曲，在贴合硬质盖板前需要先进磨平。针对上述现有技术存在的缺点，申请号为：20510336488.X，名称为：一种IC封装方法及其封装结构的中国专利提出了新的封装方法：芯片以阵列的方式排布在基板上，并通过焊线或硅通孔工艺使得芯片电性连接固定于基板上；将硬质盖板预先放入压膜设备中，随后撒入封装料随后固定有芯片基板被放入压膜设备，压膜设备中熔融封装流体材料进入基板上芯片外围空间，封装材料还覆盖芯片的表面此部分封装材料体积较少；由于材料本身的特性，封装材料、基板、芯片和硬质盖板的热膨胀系数分别具有大（20ppm/℃）、中（10~15ppm/℃）、小（4ppm/℃）、小（小于10ppm/℃）的取值。热膨胀系数较大的封装材料与热膨胀系数小的芯片收缩速度不同而产生”W”型翘曲即芯片的中心部分向外凸出芯片与芯片之间的部分向内凹陷。在指纹芯片模组等应用中，翘曲的封装材料能够透过硬质盖板的油墨层显像出不均匀的色差，影响电子产品的美观度和可靠性。因此本申请旨在改进芯片封装过程中的翘曲问题同时提高工艺速度改良工艺稳定性。
技术实现思路
为解决上述技术问题本专利技术提供一种芯片封装结构以改善半导体封装过程中的翘曲问题，并同时提供一种整板封装结构，并且本专利技术还提供一种构造封装结构的方法。为达到上述目的本专利技术提供一种芯片封装结构，包括：基板，具有相对设置的第一表面和第二表面；芯片，包括功能面和与功能面相对设置的非功能面，且芯片的非功能面安装在基板的第一表面上；填充材料填充材料，设置在基板的第一表面上并围绕芯片；硬质盖板，具有相对设置的第一表面和第二表面，硬质盖板覆盖在芯片的功能面上；芯片、基板、填充材料和硬质盖板具有互相匹配的热膨胀系数。优选地，芯片、基板、填充材料和硬质盖板的热膨胀系数小于15ppm/℃。优选地，填充材料是芯片在封装时由熔融的流体固化形成的，芯片、基板、硬质盖板和填充材料的热膨胀系数小于15ppm/℃。优选地，填充材料是预制的硬质结构。优选地，预制的硬质结构上开设有收容芯片的孔。优选地，还包括封装料，填充材料为单一或混合封装料的粉末或颗粒，在芯片封装时熔融为流体再固化。。优选地，芯片、基板、和硬质盖板的热膨胀系数小于10ppm/℃，封装料热膨胀系数大于10ppm/℃小于15ppm/℃。优选地，芯片的功能面包括用于检测指纹的电容传感阵列，芯片与基板电性连接且基板的第二表面设置焊盘。为解决上述技术问题本专利技术还提供一种芯片封装方法，包括以下步骤：S1：对晶圆进行预处理，并将晶圆切割成若干单颗的芯片；S2：提供基板，基板具有相对设置的第一表面和第二表面，将一个或多个芯片电性连接固定于基板的第一表面上；S3：提供硬质盖板和填充材料，硬质盖板包括朝向芯片的第一表面及与第一表面相对应的第二表面；S4：将硬质盖板、填充材料和固定有芯片的基板放入压模设备中，使用封装料将硬质盖板、填充材料和固定有芯片的基板在压模设备中一步成型完成封装，得到芯片封装结构。优选地，填充材料是预制的硬质结构，其上开设有收容芯片的孔。优选地，步骤S4进一步包括：在硬质盖板、填充材料和固定有芯片的基板放入压模设备前，预先将填充材料与基板的第一表面相贴合，并使一个或多个芯片收容于填充材料的孔。优选地，步骤S4进一步包括：在硬质盖板、填充材料和固定有芯片的基板放入压膜设备前，预先将填充材料与硬质盖板的第一表面进行贴合。优选地，步骤S4进一步包括：S41：在压模设备的第一模具中贴入离型膜；S42：在第一模具中的离型膜上放入硬质盖板，第一表面朝上；S43：在硬质盖板的第一表面放置封装料；S44：将固定有芯片的基板固定在第二模具上；S45：将第二模具和第一模具进行合模，抽真空并加温，使封装料固化形成封装层；S46：脱模得到芯片封装结构。优选地，步骤S4进一步包括：S41：在压模设备的第一模具中贴入离型膜；S42：在第一模具中的离型膜上放入硬质盖板，第一表面朝上；S43：将固定有芯片的基板固定在第二模具上；S44：将第二模具和第一模具进行合模，抽真空并加温，注入流体封装料，使封装料固化形成封装层；S45：脱模得到芯片封装结构。优选地，步骤S4进一步包括：S41：在压模设备的第一模具中贴入离型膜；S42：在第一模具中的离型膜上放入硬质盖板，第一表面朝上；S43：在硬质盖板第一表面上放置填充材料；S44：将固定有芯片的基板固定在第二模具上；S45：将第二模具和第一模具进行合模，抽真空并加温，注入流体封装料，使封装料固化形成封装层；S46：脱模得到芯片封装结构。优选地，步骤S4进一步包括：S41：在压模设备的第一模具中贴入离型膜；S42：在第一模具中的离型膜上放入硬质盖板，第一表面朝上；S43：在硬质盖板第一表面上放置填充材料；S44：在硬质盖板的第一表面和填充材料表面放置封装料；S45：将固定有芯片的基板固定在第二模具上；S46：将第二模具和第一模具进行合模，抽真空并加温，使封装料固化形成封装层；S47：脱模得到芯片封装结构。优选地，填充材料用于形成熔融的流体。优选地，步骤S4进一步包括：S41：在压模设备的第一模具中贴入离型膜；S42：在第一模具中的离型膜上放入硬质盖板，第一表面朝上；S43：在硬质盖板的第一表面放置填充材料；S44：将固定有芯片的基板固定在第二模具上；S45：将第二模具和第一模具进行合模，抽真空并加温，使填充材料熔融固化；S46：脱模得到芯片封装结构。优选地，步骤S4进一步包括：S41：在压模设备的第一模具中贴入离型膜；S42：在第一模具中的离型膜上放入硬质盖板，第一表面朝上；S43：将固定有芯片的基板固定在第二模具上；S44：将第二模具和第一模具进行合模，抽真空并加温，注入填充材料熔融形成的流体，使流体固化；S45：脱模得到芯片封装结构。优选地，步骤S2还包括将一个或多个芯片通过打线工艺与基板电性连接。优选地，还包括步骤S5：将完成封装的结构进行切割，得到若干封装的芯片封装结构。本专利技术的有益效果是：填充材料围绕芯片设置，同时填充材料具有较低的热膨胀系数，其会对热膨胀系数较高的封装材料产生中和作用，使得除芯片、硬质盖板和基板以外的填充材料也具有较低的热膨胀系数，众所周知芯片的热膨胀系数为4ppm/℃左右填充材料和封装材料形成的填充整体的均热膨胀系数小于10ppm/℃其能够与热膨胀系数较小的芯片、硬质盖板和基板填充材料的热膨胀系数与芯片和基板的热膨胀系数相匹配，在固化过程中，上述的芯片、硬质盖板、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.芯片封装结构，其特征在于，包括：基板，具有相对设置的第一表面和第二表面；芯片，包括功能面和与功能面相对设置的非功能面，且所述芯片的非功能面安装在所述基板的第一表面上；填充材料，设置在所述基板的第一表面上并围绕所述芯片；硬质盖板，具有相对设置的第一表面和第二表面，硬质盖板覆盖在所述芯片的功能面上；所述的芯片、基板、填充材料和硬质盖板具有互相匹配的热膨胀系数。

【技术特征摘要】
1.芯片封装结构，其特征在于，包括：基板，具有相对设置的第一表面和第二表面；芯片，包括功能面和与功能面相对设置的非功能面，且所述芯片的非功能面安装在所述基板的第一表面上；填充材料，设置在所述基板的第一表面上并围绕所述芯片；硬质盖板，具有相对设置的第一表面和第二表面，硬质盖板覆盖在所述芯片的功能面上；所述的芯片、基板、填充材料和硬质盖板具有互相匹配的热膨胀系数。2.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述芯片、基板、填充材料和硬质盖板的热膨胀系数小于15ppm/℃。3.根据权利要求2所述的芯片封装结构，其特征在于，填充材料是芯片在封装时由熔融的流体固化形成的，所述芯片、基板、硬质盖板和填充材料的热膨胀系数小于15ppm/℃。4.根据权利要求2所述的芯片封装结构，其特征在于，所述填充材料是预制的硬质结构。5.根据权利要求4所述的芯片封装结构，其特征在于，所述预制的硬质结构上开设有收容所述芯片的孔。6.根据权利要求2所述的芯片封装结构，其特征在于，还包括封装料，所述填充材料为单一或混合封装料的粉末或颗粒，在芯片封装时熔融为流体再固化。7.根据权利要求4-6任一项所述的芯片封装结构，其特征在于，所述芯片、基板、和硬质盖板的热膨胀系数小于10ppm/℃，所述封装料热膨胀系数大于10ppm/℃小于15ppm/℃。8.根据权利要求1-6任一项所述的芯片封装结构，其特征在于，所述芯片的功能面包括用于检测指纹的电容传感阵列，所述芯片与基板电性连接且所述基板的第二表面设置焊盘。9.芯片封装结构的制造方法，其特征在于包括以下步骤：S1：对晶圆进行预处理，并将晶圆切割成若干单颗的芯片；S2：提供基板，所述基板具有相对设置的第一表面和第二表面，将一个或多个芯片电性连接固定于基板的第一表面上；S3：提供硬质盖板和填充材料，所述硬质盖板包括朝向芯片的第一表面及与第一表面相对应的第二表面；S4：将硬质盖板、填充材料和固定有芯片的基板放入压模设备中，使用封装料将硬质盖板、填充材料和固定有芯片的基板在压模设备中一步成型完成封装，得到芯片封装结构。10.根据权利要求9所述的芯片封装结构的制造方法，其特征在于，所述填充材料是预制的硬质结构，其上开设有收容所述芯片的孔。11.根据权利要求10所述的芯片封装结构的制造方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括：在硬质盖板、填充材料和固定有芯片的基板放入压模设备前，预先将填充材料与基板的第一表面相贴合，并使所述一个或多个芯片收容于所述填充材料的孔内。12.根据权利要求10所述的芯片封装结构的制造方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括：在硬质盖板、填充材料和固定有芯片的基板放入压膜设备前，预先将填充材料与硬质盖板的第一表面进行贴合。13.根据权利要求11或12所述的芯片封装结构的制造方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括：S41：在压模设备的第一模具中贴入离型膜；S42：在第一模具中的离型膜上放入硬质盖板，第一表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：李扬渊，皮孟月，
申请(专利权)人：苏州迈瑞微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32