一种封装结构以及芯片安装单元的制作方法

本发明的实施方式涉及微电子技术领域，更具体地，本发明的实施方式涉及一种封装结构以及芯片安装单元。

背景技术：

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

目前，c-mount、f-mount以及to型等芯片封装结构中，均需要通过键合线将芯片的各个电极与引脚相连，由这些引脚连接至电路板，而这些键合线、引脚等元件所产生的寄生电感和寄生电阻会影响芯片的高速性能。以激光器芯片为例，采用to型封装的激光器芯片封装结构中，键合线和引脚所产生的寄生电感和寄生电阻，不仅会导致激光脉冲时延增大，使激光器芯片的响应速度下降，加剧测距系统误差；还会影响激光器芯片的转化效率使其产生余热的过高，导致激光发射波长不稳定。此外，芯片封装结构中键合线和引脚焊通过焊接点接触的方式散热效果差，使其产生余热的过高，造成芯片的温度急剧上升，导致芯片工作效率降低。

综上，目前的芯片封装结构中受限于键合线、引脚等元件存在高速性能差、芯片工作效率降低等问题。

技术实现要素：

现有的芯片封装结构中，均需要通过键合线将芯片的各个电极与引脚相连，由这些引脚连接至电路板，而这些键合线、引脚等元件所产生的寄生电感和寄生电阻会影响芯片的高速性能。此外，芯片封装结构中键合线和引脚焊通过焊接点接触的方式散热效果差，使其产生余热的过高，造成芯片的温度急剧上升，导致芯片工作效率降低。综上，目前的芯片封装结构中受限于键合线、引脚等元件存在高速性能差、芯片工作效率降低等问题。

为了克服现有技术存在的问题，本发明中提出了一种封装结构以及芯片安装单元。

本发明实施方式的第一方面中，提供了一种封装结构，该封装结构包括电路板和芯片安装单元。其中，芯片安装单元用于安装芯片，芯片安装单元包括介电模块以及设置于介电模块上相互隔离的至少两个第一导电层，至少两个第一导电层与芯片的不同电极电连接；电路板用于承载与芯片相接的外围电路，电路板包括相互隔离的至少两个第二导电层，至少两个第二导电层分别与至少两个第一导电层一一面相接。

在本发明的一个实施例中，芯片安装单元的数量为一个或多个；且当芯片安装单元的数量为多个时，这多个芯片安装单元串联和/或并联设置于电路板上。

在本发明的一个实施例中，电路板还包括开槽，该开槽设置于电路板边缘，封装后芯片位于该开槽内。

在本发明的一个实施例中，开槽的形状与芯片的形状相匹配。

在本发明的一个实施例中，芯片安装单元还包括散热模块，介电模块固定在散热模块上。

在本发明的一个实施例中，芯片安装单元还包括连接模块，连接模块固定于散热模块上；且电路板还包括通孔，通孔与连接模块固定相接。

在本发明的一个实施例中，介电模块的热膨胀系数与芯片的热膨胀系数相匹配；和/或介电模块的材料为陶瓷材料或金属合金材料。

在本发明的一个实施例中，至少两个第一导电层与芯片的不同电极电连接，具体包括：不同电极中的至少一个电极与至少两个第一导电层中的至少一个第一导电层之间面相接。

在本发明的一个实施例中，至少两个第一导电层与芯片的不同电极电连接，具体包括：不同电极中的至少一个电极与至少两个第一导电层中的至少一个第一导电层之间通过引线相接。

在本发明实施方式的第二方面中，提供了一种芯片安装单元，应用于如第一方面任一项的封装结构中，芯片安装单元包括介电模块以及设置于介电模块上相互隔离的至少两个第一导电层，至少两个第一导电层与芯片的不同电极电连接，其中，不同电极中的至少一个电极与至少两个第一导电层中的至少一个第一导电层之间面相接。

在本发明实施方式的第三方面中，提供了一种封装结构，应用于激光器芯片的封装，如第一方面任一项的封装结构。

本发明实施例提供的技术方案中，芯片安装单元上设置有用于连接芯片电极的第一导电层，并且第一导电层还与电路板上设置的第二导电层通过面接触方式相接，这样的封装结构不仅能阻挡焊料扩散，还能解决现有芯片封装中由于采用引脚来连接电路板所导致的高速性能差、工作效率低等问题，提升芯片安装单元的稳定性，改善芯片工作效率。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：

图1示意性地示出了现有技术中激光器芯片封装结构的结构示意图；

图2a示意性地示出了根据本发明实施例涉及的一种芯片安装单元的结构示意图；

图2b示意性地示出了根据本发明实施例涉及的一种芯片安装单元的侧面剖视图；

图2c示意性地示出了根据本发明实施例涉及的一种封装结构的结构示意图；

图2d示意性地示出了根据本发明实施例涉及的一种封装结构示意图的局部放大图；

图2e示意性地示出了根据本发明实施例涉及的一种电路板的结构示意图。

在附图中，101-激光器芯片，102-键合线，103-介电模块，104-引脚；201-芯片，202-引线，203-介电模块，2031-第一导电层，2032-介电层，204-散热模块，205-连接模块，206-电路板，2061-第二导电层，2062-电路板主体。其中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

发明人发现，现有的芯片封装结构如c-mount、f-mount以及to型等，均需要通过键合线将芯片的各个电极与引脚相连，由这些引脚连接至电路板，而这些键合线、引脚等元件所产生的寄生电感和寄生电阻会影响芯片的高速性能。以图1所示的激光器芯片封装结构为例，采用to型封装的激光器芯片101中，两个电极分别与介电模块103上彼此隔离的两个导电层相连，再通过键合线102的方式将这两个导电层分别与不同的引脚104相连接，最终封装后的激光芯片通过三个引脚与电路板相连。但激光器芯片101封装结构中的键合线102和引脚所产生的寄生电感和寄生电阻，不仅会导致激光脉冲时延增大，使激光器芯片101的响应速度下降，加剧测距系统误差；还会影响激光器芯片101的转化效率使其产生余热的过高，导致激光发射波长不稳定。此外，芯片封装结构中键合线102和引脚焊通过焊接点接触的方式散热效果差，使其产生余热的过高，造成芯片的温度急剧上升，导致芯片工作效率降低。因此，现有芯片封装结构中受限于键合线、引脚等元件存在高速性能差、芯片工作效率降低等问题。

为了克服现有技术存在的问题，本发明中提出了一种封装结构以及芯片安装单元。该封装结构至少包括电路板和至少一个芯片安装单元；其中，芯片安装单元用于安装芯片，该芯片安装单元包括介电模块以及设置于介电模块上相互隔离的至少两个第一导电层，从而该至少两个第一导电层可以与芯片的不同电极电连接；而电路板用于承载与芯片相接的外围电路，电路板至少包括相互隔离的至少两个第二导电层，至少两个第二导电层分别与至少两个第一导电层一一面相接。可选的，当芯片安装单元的数量为多个时，多个芯片安装单元串联和/或并联设置于电路板上。

本发明通过介电模块上的用于连接芯片电极的第一导电层以及电路板上用于采用面接触方式连接第一导电层的第二导电层来实现芯片电极与外围电路的连接，这样的封装结构不仅能阻挡焊料扩散，还能解决现有芯片封装中由于采用引脚来连接电路板所导致的高速性能差、工作效率低等问题，提升芯片安装单元的稳定性，改善芯片工作效率。

在介绍了本发明的基本原理之后，下面具体介绍本发明的各种非限制性实施方式。

本发明实施例可以应用于微电子元件的封装场景，尤其是芯片的封装场景。本发明实施例涉及的芯片包括但不限于激光器芯片、通信芯片、处理器芯片，本发明实施例中并不限定。

下面结合上文所示的应用场景来描述根据本发明示例性实施方式的结构。需要注意的是，上述应用场景仅是为了便于理解本发明的精神和原理而示出，本发明的实施方式在此方面不受任何限制。相反，本发明的实施方式可以应用于适用的任何场景。

本发明实施例提供的一种封装结构，该封装结构至少包括芯片安装单元和电路板。下面将结合附图对该封装结构中的具体模块/单元进行说明介绍：

芯片安装单元用于安装芯片201，该芯片安装单元至少包括介电模块203，该介电模块203表面设置有相互隔离的至少两个第一导电层2031，这至少两个第一导电层2031分别与芯片201的不同电极电连接。可选的，芯片201的数量可以为一个或多个。一个可能的实现方式中，不同电极中的至少一个电极与至少两个第一导电层2031中的至少一个第一导电层2031之间面相接。另一个可能的实现方式中，不同电极中的至少一个电极与至少两个第一导电层2031中的至少一个第一导电层2031之间通过引线相接。以图2a示出的芯片安装单元为例，介电模块203表面设置有相互隔离的两个第一导电层2031，这两个第一导电层2031与芯片201的两个电极电连接，其中芯片201的一个电极通过面接触与左侧的第一导电层2031相连，另一电极通过引线202与右侧的第一导电层2031相连。通过设置于芯片安装单元的介电模块203表面的第一导电层2031，使得芯片201可以采用面接触或引线的连接方式与芯片安装单元相连，还有利于阻挡焊料扩散。

需要理解的是，本发明实施例中并不限定芯片201的电极与第一导电层之间的连接方式。优选的，芯片201的电极与第一导电层之间的连接方式为面接触。面接触的有益效果如下：

根据计算公式：其中，l为导线长度，d为导线直径；其中，l为导线长度，s为导线的截面积；可知，寄生电感、寄生电阻的产生与引脚(或键合线)的长度和粗细相关，引脚(或键合线)越长，线径越小所产生的寄生电感越大、寄生电阻也越大，因此面接触的连接方式有助于减少寄生电感和寄生电阻的产生，大大提升芯片201的稳定性和高速性能。下文中面接触的连接方式也具有类似效果，相似之处不再赘述。

介电模块203可采用陶瓷材料或金属合金材料制成，例如氮化铝、碳化硅、钨铜合金、铜钼合金中的一种或组合；这些材料通常具有良好热传导性。进一步的，介电模块203的热膨胀系数与芯片201相匹配，以便减小封装芯片201时所产生的残余应力。可选的，介电模块203还包括介电层，该介电层与散热模块204固定连接。以图2b示出的介电模块203为例，介电模块203还包括介电层2302，该介电层2032通过面接触的连接方式与散热模块204固定连接。

芯片安装单元还包括散热模块204。一种可能的实现方式中，介电模块203固定在散热模块204上，参见图2a。可选的，介电模块203与散热模块204之间的连接方式为面接触，芯片201工作时所产生的热量即可通过介电模块203传导至与该介电模块203面接触的散热模块204，从而提升散热效果。

芯片安装单元还包括连接模块205。一种可能的实现方式中，连接模块205固定于散热模块204上；并且电路板206上还包括通孔，该通孔与连接模块205固定相接。一种可能的实现方式中，介电模块203两侧设有连接模块205，并且该连接模块205固定于散热模块204上；该连接模块205配合于电路板206的通孔进行固定连接。

封装结构还包括电路板206，该电路板206用于承载与芯片201相接的外围电路，芯片安装单元与该电路板206固定连接，参见图2c，或参见图2d。需要说明的是，图2d为截取图2c中圆圈部分的局部放大图，相似之处可相互参见。

其中，电路板206包括相互隔离的至少两个第二导电层2061，该至少两个第二导电层2061分别与至少两个第一导电层2031一一面相接，即该至少两个第二导电层2061分别与至少两个第一导电层2031之间采用面接触的连接方式。这种面接触的连接方式无需设置引脚，避免了现有技术中设置于介电模块203和电路板之间的引脚，从而大大减少了由引脚和键合线所带来的引入寄生电感和寄生电阻，提升了芯片201的稳定性和高速性能。

一种可能的实现方式中，电路板还设置有开槽，该开槽位于电路板的预设范围内。可选的，开槽位于电路板206边缘，以使封装后芯片201位于开槽内。以激光器芯片为例，封装后激光器芯片位于电路板206边缘的开槽内，这样既避免了对激光器芯片所发射激光的遮挡，又有助于保护芯片。可选的，开槽的形状与芯片201的形状相匹配。进一步的，第二导电层2061位于开槽两侧的预设范围内。以图2e示出的封装结构为例，开槽位于电路板206边缘，相互隔离的两个第二导电层2061分别设置在该开槽两侧的电路板206表面，这两个第二导电层2061用于分别与两个第一导电层2031一一面相接。

电路板206还包括电路板主体2062，该电路板主体2062承载有通过第二导电层2061与芯片201相接的外围电路。以图2e示出的封装结构为例，电路板主体2062开设有至少两个安装孔，该至少两个安装孔用于与芯片安装单元的通孔配合以便该电路板206与芯片安装单元之间固定连接。

电路板206上设有多个芯片安装单元，这多个芯片安装单元之间的连接方式设置为串联和/或并联。一种可能的实现方式中，电路板206配合于每一芯片安装单元设置相应的第二导电层2601，这多个第二导电层2601之间的连接方式设置为串联和/或并联，以实现这多个第二导电层2601对应的多个芯片安装单元之间的连接。可选的，多个芯片安装单元以阵列形式排布。进一步的，电路板206上开设有与这多个中每一芯片安装单元相配合的开槽。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了封装结构的若干单元/模块或子单元/模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多单元/模块的特征和功能可以在一个单元/模块中具体化。反之，上文描述的一个单元/模块的特征和功能可以进一步划分为由多个单元/模块来具体化。

虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。