大功率芯片柔性基板封裝結(jié)構(gòu)及封裝工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大功率芯片柔性基板封裝結(jié)構(gòu)及封裝工藝，包括柔性電路板，在柔性電路板的一面上分布芯片，在柔性電路板的另一面上設(shè)置焊錫球；其特征是：在所述每個芯片的周圍設(shè)置保形金屬框，保形金屬框的上表面設(shè)置金屬散熱片，金屬散熱片與芯片之間設(shè)置導(dǎo)熱層。所述封裝工藝，包括以下步驟：（1）在柔性電路板上涂覆第一粘接層；（2）保形金屬框通過第一粘接層貼裝在柔性電路板上；（3）在保形金屬框的空腔內(nèi)安裝芯片；（4）在芯片上表面涂覆導(dǎo)熱層；在保形金屬框上表面涂覆第二粘接層；（5）在保形金屬框上貼裝金屬散熱片；（6）柔性電路板的另一面制作焊錫球。本發(fā)明可以增加柔性電路板的局部剛度，便于進行加工，并提升了散熱能力。
【專利說明】大功率芯片柔性基板封裝結(jié)構(gòu)及封裝工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大功率芯片柔性基板封裝結(jié)構(gòu)及封裝工藝，屬于半導(dǎo)體封裝【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]柔性電路板是以聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材制成的一種具有可靠性的可撓性印刷電路板。由于其配線密度高、厚度薄、散熱性好的特點，在一些功耗較大的集成電路、大中功率系統(tǒng)封裝(SiP)產(chǎn)品中被廣泛的應(yīng)用。
[0003]但是柔性電路板的封裝工藝要求與傳統(tǒng)硬質(zhì)基板的封裝工藝有很多不同之處，其中，定位技術(shù)被認為柔性電路板封裝工藝的關(guān)鍵步驟。因為柔性電路板的硬度較低，較柔軟，如果不使用專用夾具夾持，就無法完成固定和傳輸，也就無法完成印刷、貼片、打線、過爐等基本工序。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，一般的解決方案是在加工過程中使用固定柔性電路板的夾具，包括基座和用于固定位置的前后掛卡、左右導(dǎo)軌等。該種方法一般可以解決柔性電路板的固定和傳輸問題，但是通過四周的掛卡和導(dǎo)軌很難控制柔性電路板上局部形變問題。尤其對于尺寸較大的柔性電路板，例如規(guī)格為220_X84_ (長X寬)板材，可以制作出大約200顆面積為10mm2的器件。傳統(tǒng)的基座支撐和四周固定方式無法滿足對每一顆器件的局部形變控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種大功率芯片柔性基板封裝結(jié)構(gòu)及封裝工藝，一方面可以增加柔性電路板的局部剛度，便于進行工藝加工，另一方面可以提升器件或整個系統(tǒng)的散熱能力。
[0006]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述大功率芯片柔性基板封裝結(jié)構(gòu)，包括柔性電路板，在柔性電路板的一面上分布若干芯片，在柔性電路板的另一面上設(shè)置焊錫球；其特征是:在所述每個芯片的周圍設(shè)置保形金屬框，保形金屬框圍繞芯片，保形金屬框的上表面設(shè)置金屬散熱片，金屬散熱片與芯片之間設(shè)置導(dǎo)熱層。
[0007]所述保形金屬框的下表面通過第一粘接層貼裝在柔性電路板上，保形金屬框的上表面與金屬散熱片通過第二粘接層連接。
[0008]所述大功率芯片柔性基板封裝工藝，其特征是，包括以下步驟:
(1)在柔性電路板上圍繞芯片安裝區(qū)域涂覆粘接材料，得到第一粘接層；
(2)將保形金屬框通過第一粘接層貼裝在柔性電路板上；
(3)在保形金屬框的空腔區(qū)域內(nèi)進行芯片的安裝；
(4)在芯片的上表面涂覆導(dǎo)熱材料，形成導(dǎo)熱層；并在保形金屬框的上表面涂覆一層粘接材料，得到第二粘接層；
(5)在保形金屬框的上表面貼裝金屬散熱片，并且保證金屬散熱片與導(dǎo)熱層接觸； (6)在柔性電路板上相對于芯片安裝面的另一面進行植球，得到焊錫球。
[0009]所述導(dǎo)熱材料采用導(dǎo)熱硅脂。
[0010]本發(fā)明所述大功率芯片柔性基板封裝結(jié)構(gòu)及封裝工藝，為一些功耗大的集成電路、大或中功率系統(tǒng)柔性電路板封裝(SiP)產(chǎn)品提供了一套實際有效的解決方案，既提升了對柔性電路板形變的控制，又提升了器件或系統(tǒng)的散熱能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1?圖7為所述大功率芯片柔性基板封裝結(jié)構(gòu)一種實施例的制備流程圖。其中:
圖1為在柔性電路板上涂覆得到第一粘接層的示意圖。
[0012]圖2為將保形金屬框貼在柔性電路板上的示意圖。
[0013]圖3為圖2的俯視圖。
[0014]圖4為在柔性電路板上制作芯片的示意圖。
[0015]圖5為在芯片上表面涂覆得到導(dǎo)熱層的示意圖。
[0016]圖6為在保形金屬框上貼裝金屬散熱片的示意圖。
[0017]圖7為本發(fā)明所述大功率芯片柔性基板封裝結(jié)構(gòu)一種實施例的剖面圖。
[0018]圖8?圖11為所述大功率芯片柔性基板封裝結(jié)構(gòu)另一種實施例的制備流程圖。其中:
圖8為在柔性電路板上采用倒裝工藝制作芯片的示意圖。
[0019]圖9為在圖8制作的芯片上表面涂覆導(dǎo)熱層的示意圖。
[0020]圖10為在圖9制作的芯片上貼裝金屬散熱片的示意圖。
[0021]圖11為本發(fā)明所述大功率芯片柔性基板封裝結(jié)構(gòu)另一種實施例的剖面圖。
[0022]圖中序號:柔性電路板1、芯片2、焊錫球3、保形金屬框4、第一粘接層5、金屬散熱片6、導(dǎo)熱層7、第二粘接層8、固晶膠9。

【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合具體附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0024]如圖7、圖11所示:所述大功率芯片柔性基板封裝結(jié)構(gòu)，包括柔性電路板1，在柔性電路板I的一面上分布若干芯片2，在柔性電路板I的另一面上設(shè)置焊錫球3 ;在所述每個芯片2的周圍設(shè)置保形金屬框4，保形金屬框4圍繞芯片2，保形金屬框4的下表面通過第一粘接層5貼裝在柔性電路板I上，保形金屬框4的上表面設(shè)置金屬散熱片6，金屬散熱片6與芯片2之間設(shè)置導(dǎo)熱層7 ;所述保形金屬框4與金屬散熱片6通過第二粘接層8連接。
[0025]本發(fā)明所述大功率芯片柔性基板封裝結(jié)構(gòu)，將保形金屬框4貼裝在每顆芯片2的四周，增加柔性電路板I的局部剛度，控制局部變形，便于進行工藝加工。同時，在保形金屬框4上貼裝金屬散熱片6，使器件或系統(tǒng)發(fā)出的熱量有效的傳導(dǎo)到金屬散熱片6上，再經(jīng)金屬散熱片6傳遞到周圍環(huán)境中去，提升器件或整個系統(tǒng)的散熱能力。
[0026]上述大功率芯片柔性基板封裝工藝，包括以下步驟:
(I)如圖1所示，在柔性電路板I上圍繞芯片2安裝區(qū)域涂覆粘接材料，得到第一粘接層5 ;粘接材料可以采用單組分熱固化粘合劑如道康寧SE4450、環(huán)氧樹脂系列熱固化粘合劑如 Ablestik 8700K 等；
(2)如圖2所示，將保形金屬框4通過第一粘接層5貼裝在柔性電路板I上；如圖3所示，保形金屬框4的內(nèi)部空腔區(qū)域為芯片2的安裝區(qū)域；保形金屬框4的材質(zhì)可采用鍍鎳銅合金、招合金、鐵鎳合金等；
(3)在保形金屬框4的空腔區(qū)域進行芯片2的安裝，此處芯片2的安裝可以采用現(xiàn)有的工藝，具體如采用芯片鍵合和引線鍵合工藝，如圖4所示，芯片2通過固晶膠9粘接在柔性電路板I上，引線與柔性電路板上的焊盤進行連接，芯片通過打線(也稱為綁定、絲焊)方式完成芯片上的焊盤和柔性電路板上焊盤之間的連接，使芯片電路內(nèi)引腳和封裝體外引腳連接，使芯片的功能可以正確的輸出；
(4)如圖5所示，在芯片2的上表面涂覆導(dǎo)熱材料，形成導(dǎo)熱層7，導(dǎo)熱材料采用導(dǎo)熱硅脂；在保形金屬框4的上表面涂覆一層粘接材料，得到第二粘接層8，粘接材料可以采用單組分熱固化粘合劑如道康寧SE4450、環(huán)氧樹脂系列熱固化粘合劑如Ablestik 8700K等；
(5)如圖6所示，在保形金屬框4的上表面貼裝金屬散熱片6，并且保證金屬散熱片6與導(dǎo)熱層7接觸；金屬散熱片6的材質(zhì)可采用鍍鎳銅合金、鋁合金、鐵鎳合金等；
(6)如圖7所示，在柔性電路板I上相對于芯片2安裝面的另一面進行植球，得到焊錫球3，實現(xiàn)器件或系統(tǒng)與外部的電學連接。
[0027]在上述工藝過程中，其中步驟(3)將芯片2安裝在柔性電路板I上的過程可以采用現(xiàn)有常用的工藝，沒有具體限制，因此在本發(fā)明中不再具體贅述。除了采用上述工藝中芯片鍵合和引線鍵合的方式將芯片安裝在柔性電路板上，也可以采用目前比較通用的倒裝芯片的工藝進行，具體如圖8所示:在保形金屬框4的空腔區(qū)域采用倒裝芯片工藝將芯片安裝在柔性電路板上；倒裝芯片工藝采用現(xiàn)有常見工藝，倒裝芯片的I/O端錫球方向朝下，通過加熱使熔融的錫球焊接到柔性電路板上預(yù)先分布有鍍Au或Sn的焊盤上，實現(xiàn)芯片電路內(nèi)引腳夫和封裝體外引腳連接，芯片設(shè)計的功能可以正確的輸出，實現(xiàn)信號的聯(lián)通；在完成該步驟之后，可以采用與上述工藝中步驟(4)?步驟(6)相同的方法，在保形金屬框上貼裝金屬散熱片，具體如圖9?圖11所示。
[0028]本發(fā)明通過在柔性電路板表面貼裝金屬保形框，從而增加柔性電路板的局部剛度，便于進行工藝加工；另外，通過在保形金屬框上貼裝散熱金屬蓋，使集成電路發(fā)出的熱量有效的傳導(dǎo)到金屬散熱片上，再經(jīng)金屬散熱片傳遞到周圍環(huán)境中去，提升器件或整個系統(tǒng)的散熱能力。
【權(quán)利要求】
1.一種大功率芯片柔性基板封裝結(jié)構(gòu)，包括柔性電路板(1)，在柔性電路板(I)的一面上分布若干芯片(2)，在柔性電路板(I)的另一面上設(shè)置焊錫球(3);其特征是:在所述每個芯片(2)的周圍設(shè)置保形金屬框(4)，保形金屬框(4)圍繞芯片(2)，保形金屬框(4)的上表面設(shè)置金屬散熱片(6)，金屬散熱片(6)與芯片(2)之間設(shè)置導(dǎo)熱層(7)。
2.如權(quán)利要求1所述的大功率芯片柔性基板封裝結(jié)構(gòu)，其特征是:所述保形金屬框(4)的下表面通過第一粘接層(5)貼裝在柔性電路板(I)上，保形金屬框(4)的上表面與金屬散熱片(6)通過第二粘接層(8)連接。
3.一種大功率芯片柔性基板封裝工藝，其特征是，包括以下步驟: (I)在柔性電路板(I)上圍繞芯片(2 )安裝區(qū)域涂覆粘接材料，得到第一粘接層(5 ); (2 )將保形金屬框(4 )通過第一粘接層(5 )貼裝在柔性電路板(I)上； (3)在保形金屬框(4)的空腔區(qū)域內(nèi)進行芯片(2)的安裝； (4)在芯片(2)的上表面涂覆導(dǎo)熱材料，形成導(dǎo)熱層(7);并在保形金屬框(4)的上表面涂覆一層粘接材料，得到第二粘接層(8)； (5)在保形金屬框(4)的上表面貼裝金屬散熱片(6)，并且保證金屬散熱片(6)與導(dǎo)熱層(7)接觸； (6)在柔性電路板(I)上相對于芯片(2)安裝面的另一面進行植球，得到焊錫球(3)。
4.如權(quán)利要求3所述的大功率芯片柔性基板封裝工藝，其特征是:所述導(dǎo)熱材料采用導(dǎo)熱硅脂。
【文檔編號】H01L21/50GK104134633SQ201410387888
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】孫鵬, 何洪文 申請人:華進半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司