一种板上芯片封装结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种板上芯片封装结构及其制造方法。本发明专利技术将利用热膨胀系数较大的材料形成的凸柱对回流时的焊球进行高度的提升，保证了焊球的纵横比和间距；并且回流之后，凸柱作为冗余凸柱形成在芯片的正下方，在后续芯片工作时，可以防止其因受热不均导致的中间区域凹陷。

【技术实现步骤摘要】
一种板上芯片封装结构及其制造方法
本专利技术涉及半导体封装测试
，具体涉及一种板上芯片封装结构及其制造方法。
技术介绍
板上芯片(COB)结构是半导体封装领域所常用的结构，其通过将芯片固定于电路板上并进行电连接，实现芯片的电路板上集成。COB结构往往包括倒装结构和正装结构，倒装结构一般采用焊球进行接合芯片，而正装结构则采用焊线进行接合芯片。对于倒装结构，需要保证焊球较大的纵横比，以保证焊球之间的距离，进而防止焊球之间的短路。现有技术提高焊球的纵横比往往通过在焊球进行回流时，对芯片进行提拉，实现焊球的高度增大。但是该种方法，会导致多个焊球的高度不一，且不易控制焊球的高度，对焊球的可靠性产生了不利影响。此外，在后续的芯片工作时，其受热也会变形凹陷，对于接合也是不可靠的。
技术实现思路
基于解决上述问题，本专利技术提供了一种板上芯片封装结构的制造方法，其包括以下步骤：(1)提供一电路板，在所述电路板的上表面上通过多个初始焊球接合有多个芯片，并且所述电路板上具有多个第一凸柱，所述多个第一凸柱均位于所述多个芯片之下且位于所述多个初始焊球之间，所述多个初始焊球与所述多个第一凸柱具有第一高度，所述多个第一凸柱为热膨胀材料形成；(2)加热使得所述多个初始焊球回流，并同时使得所述多个第一凸柱受热膨胀伸长顶起所述多个芯片，所述多个初始焊球变为经回流的多个回流焊球，所述多个回流焊球具有第二高度，所述第二高度大于所述第一高度；(3)逐渐降温至常温，使得所述多个第一凸柱变为第一高度；(4)通过注塑方法形成塑封层，其中，所述塑封层密封所述多个芯片、多个回流焊球与多个第一凸柱。进一步的，在电路板上还具有多个第二凸柱，所述多个第二凸柱形成在所述多个第一凸柱周围且位于所述多个回流焊球之间，所述多个第二凸柱的材料与所述多个第一凸柱相同。进一步的，所述多个第二凸柱具有第三高度，所述第三高度小于所述第一高度。进一步的，所述多个第一凸柱位于所述多个芯片的中心位置，所述多个第二凸柱对称的设置于所述多个第一凸柱周围。进一步的，所述热膨胀材料为记忆合金或乙烯-聚四氟乙烯。根据上述方法，本专利技术还提供了一种板上芯片封装结构，包括：电路板；多个第一凸块，具有第一高度，且设置于所述电路板上；多个回流焊球，具有第二高度，且设置于所述电路板上，其中，所述多个第一凸块位于所述多个回流焊球之间，且所述第一高度小于所述第二高度；多个芯片，通过多个回流焊球倒装于所述电路板上，且所述多个第一凸块均位于所述多个芯片之下；密封层，密封所述多个芯片、多个回流焊球与多个第一凸柱。进一步的，在电路板上还具有多个第二凸柱，所述多个第二凸柱形成在所述多个第一凸柱周围且位于所述多个回流焊球之间，所述多个第二凸柱的材料与所述多个第一凸柱相同。进一步的，所述多个第二凸柱具有第三高度，所述第三高度小于所述第一高度。进一步的，所述多个第一凸柱位于所述多个芯片的中心位置，所述多个第二凸柱对称的设置于所述多个第一凸柱周围。进一步的，所述热膨胀材料为记忆合金或乙烯-聚四氟乙烯。本专利技术将利用热膨胀系数较大的材料形成的凸柱对回流时的焊球进行高度的提升，保证了焊球的纵横比和间距；并且回流之后，凸柱作为冗余凸柱形成在芯片的正下方，在后续芯片工作时，可以防止其因受热不均导致的中间区域凹陷。附图说明图1-5为本专利技术的板上芯片封装结构的制造方法示意图。具体实施方式为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。下面将结合附图对根据本专利技术公开实施例的板上芯片封装结构及其制造方法进行详细的描述。请参照图1-5，本申请第一实施例的板上芯片封装结构制造方法，其包括提供电路板11(图1)。该电路板11可以多层陶瓷基板结构或印刷电路板等，所述电路板11上具有线路层(未示出)。在所述电路板11上倒装多个芯片12，所述多个芯片12通过焊球13进行接合，该焊球具有第一高度h1。并且所述电路板11上具有多个第一凸柱14，所述多个第一凸柱14均位于所述多个芯片12之下且位于所述多个焊球13之间，所述多个焊球13与所述多个第一凸柱14的高度相同，所述多个第一凸柱14为热膨胀材料形成。所述第一凸柱14可以通过丝网印刷、点涂或者图案化工艺形成，其材料优选为聚合物材料，例如乙烯-聚四氟乙烯复合材料，或者可以是膨胀塑料，也可以是其他热膨胀材料，例如记忆合金。该些第一凸柱14在后续的封装体中充当冗余凸柱，不进行电连接芯片，起到支撑作用，可以防止大面积芯片的受热弯曲。其中，芯片12搭接于所述多个第一凸柱14，即芯片12的下表面接触所述多个第一凸柱14。所述芯片12的每一个对应于多个第一凸柱14，也可以对应于一个第一凸柱14。接着，参见图2在加热设备中，例如加热炉，加热使得所述多个焊球13回流，并同时使得所述多个第一凸柱14受热膨胀伸长顶起所述多个芯片12，所述多个焊球13变为经回流的多个回流焊球，所述多个回流焊球具有第二高度h2，所述第二高度h2大于所述第一高度h1。其中，第一凸柱14的顶起的高度可以根据需要合理设置，这样，可以精确控制最终形成的回流焊球的高度，保证焊球的纵横比。参见图3，自然冷却逐渐降温至常温，使得所述多个第一凸柱14恢复至原来的高度，此时多个第一凸柱14距离芯片12的下表面的距离为△h，△h＝h2-h1。最后，参见图4，从电路板1上方进行塑封材料的注塑，以形成塑封层15。其中，所述塑封层15密封所述多个芯片12、多个回流焊球与多个第一凸柱14。本专利技术将利用热膨胀系数较大的材料形成的第一凸柱14对回流时的焊球进行高度的提升，保证了焊球的纵横比和间距；并且回流之后，第一凸柱14作为冗余凸柱形成在芯片的正下方，在后续芯片工作时，可以防止其因受热不均导致的中间区域凹陷。优选的，本专利技术还提供了另一种结构，具体参见图5，在该结构中，其凸柱结构包括多个第一凸柱16和多个第二凸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种板上芯片封装结构的制造方法，其包括以下步骤：/n(1)提供一电路板，在所述电路板的上表面上通过多个初始焊球接合有多个芯片，并且所述电路板上具有多个第一凸柱，所述多个第一凸柱均位于所述多个芯片之下且位于所述多个初始焊球之间，所述多个初始焊球与所述多个第一凸柱具有第一高度，所述多个第一凸柱为热膨胀材料形成；/n(2)加热使得所述多个初始焊球回流，并同时使得所述多个第一凸柱受热膨胀伸长顶起所述多个芯片，所述多个初始焊球变为经回流的多个回流焊球，所述多个回流焊球具有第二高度，所述第二高度大于所述第一高度；/n(3)逐渐降温至常温，使得所述多个第一凸柱变为第一高度；/n(4)通过注塑方法形成塑封层，其中，所述塑封层密封所述多个芯片、多个回流焊球与多个第一凸柱。/n

【技术特征摘要】
1.一种板上芯片封装结构的制造方法，其包括以下步骤：
(1)提供一电路板，在所述电路板的上表面上通过多个初始焊球接合有多个芯片，并且所述电路板上具有多个第一凸柱，所述多个第一凸柱均位于所述多个芯片之下且位于所述多个初始焊球之间，所述多个初始焊球与所述多个第一凸柱具有第一高度，所述多个第一凸柱为热膨胀材料形成；
(2)加热使得所述多个初始焊球回流，并同时使得所述多个第一凸柱受热膨胀伸长顶起所述多个芯片，所述多个初始焊球变为经回流的多个回流焊球，所述多个回流焊球具有第二高度，所述第二高度大于所述第一高度；
(3)逐渐降温至常温，使得所述多个第一凸柱变为第一高度；
(4)通过注塑方法形成塑封层，其中，所述塑封层密封所述多个芯片、多个回流焊球与多个第一凸柱。


2.根据权利要求1所述的板上芯片封装结构的制造方法，其特征在于，在电路板上还具有多个第二凸柱，所述多个第二凸柱形成在所述多个第一凸柱周围且位于所述多个回流焊球之间，所述多个第二凸柱的材料与所述多个第一凸柱相同。


3.根据权利要求1所述的板上芯片封装结构的制造方法，其特征在于，所述多个第二凸柱具有第三高度，所述第三高度小于所述第一高度。


4.根据权利要求3所述的板上芯片封装结构的制造方法，其特征在于，所述多个第一凸柱位于所述多个芯片的中心位置，所述多个第二凸柱对称的设置于所述多个第一凸柱周围。

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【专利技术属性】
技术研发人员：侯新飞，崔文杰，
申请(专利权)人：济南南知信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37