芯片、芯片封装结构及封装方法技术

一种芯片(1)、芯片封装结构及封装方法，该芯片(1)包括：芯片基板、背面设有含金层(11)背金芯片(1)、以及依次设于所述芯片基板的背面的含金层(11)和至少一层非含金层(2)，非金层(2)用于通过锡焊焊接耦合至用于封装所述芯片基板的封装基板(4)。通过非金层(2)隔离锡焊料连接部(3)与含金层(11)，避免锡焊工艺中脆性的金锡合金的形成，进而避免金脆效应的产生，使得芯片(1)与封装基板(4)之间的焊接更加牢固。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】芯片、芯片封装结构及封装方法
本申请涉及芯片
，尤其涉及一种芯片、芯片的封装结构和封装方法。
技术介绍
通常，大功率半导体芯片,例如微波或射频芯片等的背面包括一层或多层金属层，该金属层可用于芯片接地或散热。金由于具有良好的导电性和导热性，广泛应用于芯片背面的金属层。大功率半导体芯片的封装技术通常包括共晶焊、粘结焊、锡焊等工艺技术。锡焊使用的温度较低，大约在260℃左右，对芯片或封装基板的耐温要求较低，被广泛应用于芯片封装。锡焊利用低熔点的金属锡或锡合金作为焊料，将焊料设置于线路基板和芯片之间，经加热熔化后，与芯片背面的金属形成合金，进而将芯片与线路基板焊接。然而，当芯片背面的金属为金或金合金时，在进行锡焊时容易产生金脆效应。金脆效应是指当金锡合金中金的含量达到3wt.％(重量百分比)以上时，金锡合金会形成脆性的金-锡化合物如AuSn4，其延展性将大幅下降，脆性则明显增加，容易导致焊接开裂，长期可靠性较差。
技术实现思路
本申请提供了一种芯片、芯片封装结构及封装方法，通过非金层隔离锡焊料与含金层，避免金脆效应的产生，使得芯片封装结构更加牢固。第一方面，本申请实施例提供了一种芯片封装结构，所述芯片封装结构包括：背金芯片，至少一层非金层、锡焊料连接部以及封装基板。其中，该背金芯片的背面设有含金层，该含金层由金或金合金形成；至少一层非金层设于所述含金层的背离所述背金芯片一侧，该非金层由非金金属或非金金属的合金形成；锡焊料连接部的一端连接非金层，锡焊料连接部的另一端连接封装基板，用于耦合至少一层非金层和封装基板。可见，本申请实施例通过非金层隔离锡焊料连接部与含金层，避免锡焊工艺中脆性的金锡合金的形成，进而避免金脆效应的产生，使得背金芯片与封装基板之间的焊接更加牢固。在一种可能的实现方式中，所述非金金属包括钛、镍、钨、铬、铜、钯、铂、银中的一种金属或多种金属。在又一种可能的实现方式中，所述背金芯片还包括信号线与接地线；所述含金层形成至少一个区域，所述至少一个区域包括接地区和信号区，所述接地区与所述信号区不导通；所述接地线通过第一过孔电连接所述接地区，所述接地区用于接地；所述信号线通过第二过孔电连接所述信号区。其中，所述接地区背对所述背金芯片的一侧形成有至少一层非金层；所述锡焊料连接部的一端连接设于所述接地区表面的非金层，所述锡焊料连接部的另一端连接所述封装基板。在又一种可能的实现方式中，所述封装基板还包括设于所述封装基板第一表面上的第一金属布线和第二金属布线，所述信号区通过信号连接部电连接所述第一金属布线；所述非金层通过锡焊焊接耦合至所述第二金属布线。在又一种可能的实现方式中，所述封装基板还包括设于所述封装基板第一表面上的第三金属布线，所述背金芯片的有源面包括至少一个焊盘；所述至少一个焊盘中一个或多个焊盘通过引线电连接所述第三金属布线；其中，所述有源面和所述背面为所述背金芯片上相对的两个表面。在又一种可能的实现方式中，所述芯片封装结构还包括以下结构中的一种或全部：覆盖所述背金芯片、和所述封装基板的至少部分的塑封层；或，设于所述封装基板上，包围所述背金芯片的塑封壳。在又一种可能的实现方式中，所述芯片封装结构还包括：设于所述封装基板上，用于粘接所述芯片与所述封装基板的粘结材料。可选地，塑封层、塑封壳、粘结材料的材质可以包括环氧树脂、聚酰亚胺树脂、并环丁烯树脂、聚苯并恶唑树脂、聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃、聚氨酯、聚烯烃、聚醚砜、酰胺、聚亚氨酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物或聚乙烯醇等中的一种或多种。第二方面，本申请实施例还提供了一种芯片封装方法，所述芯片封装方法包括如下步骤：提供一背金芯片和一封装基板，所述背金芯片的背面包括含金层，所述含金层由金或金合金形成；在所述含金层的背离所述背金芯片的一侧形成至少一层非金层以得到背非金芯片，所述非金层由非金金属或非金金属的合金形成；将所述非金层与所述封装基板通过锡焊焊接以耦合所述背金芯片和所述封装基板。可见，本申请实施例所述的芯片封装方法在进行锡焊焊接之前，通过非金层覆盖背金芯片包含含金层背面，使得锡焊料不接触含金层，避免锡焊工艺中脆性的金锡合金的形成，进而避免金脆效应的产生，使得背金芯片与封装基板之间的焊接更加牢固。在一种可能的实现方式中，在所述含金层的背离所述背金芯片的一侧形成至少一层非金层的一种实施方式可以包括：通过物理气相沉积法在所述含金层的背离所述背金芯片的一侧沉积形成至少一层非金层；和/或，通过电镀法在所述含金层的背离所述背金芯片的一侧形成至少一层非金层。在又一种可能的实现方式中，将所述非金层与所述封装基板通过锡焊焊接的一种实施方式可以包括：在所述封装基板的第一表面形成锡焊料层，进而，将形成所述非金层后的背金芯片设于所述锡焊料层上，通过回流焊工艺或波峰焊工艺将所述非金层与所述封装基板焊接。在又一种可能的实现方式中，所述在所述封装基板的第一表面形成锡焊料层的一种实施方式可以包括：在所述封装基板的第一表面通过点胶方式或印刷方式形成锡焊料层。在又一种可能的实现方式中，所述背金芯片还包括信号线与接地线；所述含金层形成至少一个区域，所述至少一个区域包括接地区和信号区，所述接地区与所述信号区不导通；所述接地线通过第一过孔电连接所述接地区，所述接地区用于接地；所述信号线通过第二过孔电连接所述信号区。对应地，在所述含金层的背离所述背金芯片的一侧形成至少一层非金层的一种实施方式可以包括：在所述接地区背对所述背金芯片的一侧形成至少一层非金层。在又一种可能的实现方式中，所述封装基板包括设于所述封装基板第一表面上的第一金属布线和第二金属布线。将所述非金层与所述封装基板通过锡焊焊接的一种实施方式可以包括：将所述非金层与所述第一金属布线层通过锡焊焊接以耦合所述背金芯片的接地区和所述封装基板上第一金属布线层。此时，该方法还包括：电连接所述信号区与所述第二金属布线。在又一种可能的实现方式中，所述封装基板还包括设于所述封装基板第一表面上的第三金属布线，所述背金芯片的有源面包括至少一个焊盘，其中，所述有源面和所述背面为所述背金芯片上相对的两个表面；所述芯片封装方法还包括：通过引线缝合工艺将所述至少一个焊盘中一个或多个焊盘与所述第三金属布线电连接。在又一种可能的实现方式中，所述将所述非金层与所述封装基板通过锡焊焊接之后，所述芯片封装方法还包括以下步骤中的一种或多种：形成覆盖所述背金芯片、和所述封装基板的至少部分的塑封层；在所述封装基板上形成包围所述背金芯片的塑封壳；或在所述封装基板上形成部分填充所述背金芯片与所述封装基板之间的间隙的粘结材料。第三方面，本申请实施例还提供了一种芯片，所述芯片包括：芯片基底以及依次设于所述芯片基底背面的含金层、至少一层非含金层；其中，芯片基底以及设于所述芯片基底背面的含金层可以构成本申请第一方面所述的芯片封装结构中任意一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芯片，其特征在于，包括：芯片基底、以及依次设于所述芯片基底的背面的含金层和至少一层非含金层；/n其中，所述含金层包括金或金合金；/n所述非金层包括非金金属或非金金属的合金，所述非金层用于通过锡焊焊接耦合至用于封装所述芯片基底的封装基板。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种芯片，其特征在于，包括：芯片基底、以及依次设于所述芯片基底的背面的含金层和至少一层非含金层；
其中，所述含金层包括金或金合金；
所述非金层包括非金金属或非金金属的合金，所述非金层用于通过锡焊焊接耦合至用于封装所述芯片基底的封装基板。


根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述非金金属包括钛、镍、钨、铬、铜、钯、铂、或银中的一种金属或多种金属。


根据权利要求1或2所述的芯片，其特征在于，所述芯片还包括设于所述芯片基底的有源面的信号线与接地线；其中，所述有源面和所述背面为所述芯片基底上相对的两个表面；
所述含金层形成多个区域，所述多个区域包括接地区和信号区，所述接地区与所述信号区不导通；所述接地线通过第一过孔电连接所述接地区，所述接地区用于接地；所述信号线通过第二过孔电连接所述信号区；
所述至少一层非金层被设置在所述接地区上。


根据权利要求3所述的芯片，其特征在于，所述非金层用于通过锡焊焊接耦合至所述封装基板上的第一金属布线；所述信号区用于通过信号连接部电连接所述封装基板上的第二金属布线。


一种芯片封装结构，其特征在于，包括根据权利要求1至4中任一项所述的芯片、由所述锡焊焊接形成的锡焊料连接部、以及封装基板；所述锡焊料连接部用于耦合所述至少一层非金层和所述封装基板。


根据权利要求5所述的芯片封装结构，其特征在于，所述封装基板还包括第三金属布线，所述芯片还包括设于所述有源面的至少一个焊盘；所述至少一个焊盘中一个或多个焊盘通过引线电连接所述第三金属布线。


根据权利要求5或6所述的芯片封装结构，其特征在于，所述芯片封装结构还包括以下结构中的一种或全部：
覆盖所述芯片、和所述封装基板的至少部分的塑封层；或
设于所述封装基板上，包围所述芯片的塑封壳。


根据权利要求5至7任意一项所述的芯片封装结构，其特征在于，所述芯片封装结构还包括：
设于所述封装基板上，用于粘接所述芯片与所述封装基板的粘接材料。


一种芯片封装方法，其特征在于，所述芯片封装方法包括：
提供背金芯片和封装基板，所述背金芯片的背面设置有含金层，所述含金层包括金或金合金；
在所述含金层的背离所述背金芯片的一侧形成至少一层非金层以得到背非金芯片，所述非金层包括非金金属或非金金属的合金；
将所述非金层与所述封装基板通过锡焊焊接以耦合...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓勇，韩梅，滕辉，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44