一种封装结构及半导体器件的制作方法

1.本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种封装结构及半导体器件。


背景技术：

2.随着对芯片性能要求越来越高，芯片的面积越来越大，芯片与基板之间因为热失配造成的封装翘曲越来越严重，严重的翘曲不仅仅会导致封装内部芯片断裂以及填充材料分层，还会导致板级组装过程中，焊球与印制电路板之间的无法形成良好的互联，造成信号通道断路。
3.目前，为了降低封装翘曲，会设置宽度较大的金属环控制封装结构的翘曲，但是，由于芯片面积较大，以及后续散热结构的限制，金属环的宽度不能较大，使得金属环降低翘曲的程度较小，封装结构仍然存在翘曲较大的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种封装结构及半导体器件，以解决封装结构存在翘曲较大的问题。
5.根据本实用新型的一方面，提供了一种封装结构，封装结构包括：
6.封装基板；
7.芯片，位于所述封装基板的表面；
8.防翘曲环，位于所述封装基板的表面，且与所述芯片位于所述封装基板的同一侧；其中，所述防翘曲环包括至少两层防翘曲层；所述封装基板的翘曲方向与所述防翘曲环的翘曲方向相反。
9.可选地，所述芯片的热膨胀系数大于所述封装基板的热膨胀系数，沿所述芯片指向所述封装基板的方向，至少两层所述防翘曲层的热膨胀系数逐渐增大；
10.或者，所述芯片的热膨胀系数小于所述封装基板的热膨胀系数，沿所述芯片指向所述封装基板的方向，至少两层所述防翘曲层的热膨胀系数逐渐减小。
11.可选地，所述防翘曲环围绕所述芯片设置。
12.可选地，所述封装基板包括至少两层铜层；
13.所述芯片的热膨胀系数大于所述封装基板的热膨胀系数，沿所述芯片指向所述封装基板的方向，至少两层所述铜层中铜的密度逐渐增大；
14.或者，所述芯片的热膨胀系数小于所述封装基板的热膨胀系数，沿所述芯片指向所述封装基板的方向，至少两层所述铜层中铜的密度逐渐减小。
15.可选地，所述防翘曲环通过胶体或焊锡固定于所述封装基板的表面。
16.可选地，至少两层所述防翘曲层键合连接。
17.可选地，封装结构还包括：
18.连接装置，位于所述封装基板远离所述芯片的一侧，所述连接装置用于将所述封装结构与印制电路板连接。
19.可选地，所述连接装置包括多个焊球。
20.可选地，所述防翘曲环的形状包括矩形、圆形或椭圆形。
21.根据本实用新型的另一方面，提供了一种半导体器件，半导体器件板块本实用新型任意实施方案所述的封装结构；还包括印制电路板；
22.所述印制电路板位于所述封装基板远离所述芯片的一侧。
23.本实用新型实施例的技术方案，通过在封装基板的表面设置防翘曲环，防翘曲环的翘曲方向与封装基板的翘曲方向相反；当封装基板受热向上凸起时，防翘曲环受热向下凹陷，会将封装基板压平；当封装基板受热向下凹陷时，防翘曲环受热向上凸起，防翘曲环就可以向上拉动封装基板，将封装基板拉平；当封装基板受冷向上凸起时，防翘曲环受冷向下凹陷，会将封装基板压平；当封装基板受冷向下凹陷时，防翘曲环受冷向上凸起，防翘曲环就可以向上拉动封装基板，将封装基板拉平；从而减小封装结构的翘曲程度，封装结构可以与印制电路板更好的贴合与连接，使得采用封装结构制备的半导体器件的性能较好。并且，防翘曲环包括至少两层防翘曲层，当芯片的尺寸较大时，即使防翘曲环在封装基板的投影面积较小，防翘曲环的厚度可以较大，防翘曲环对封装基板的压力或拉力可以较大，可以更好的压平或拉平封装基板，保证封装结构的翘曲较小。本实用新型实施例的技术方案解决了封装结构存在翘曲较大的问题，实现了降低封装结构的翘曲程度的效果。
24.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是本实用新型实施例提供的一种封装结构的示意图；
27.图2是本实用新型实施例提供的一种封装结构的俯视图；
28.图3是本实用新型实施例提供的另一种封装结构的示意图；
29.图4是本实用新型实施例提供的一种半导体器件的结构示意图。
具体实施方式
30.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
31.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这
里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
32.图1是本实用新型实施例提供的一种封装结构的示意图，参考图1，封装结构包括：封装基板101；芯片102，位于封装基板101的表面；防翘曲环103，位于封装基板101的表面，且与芯片102位于封装基板101的同一侧；其中，防翘曲环103包括至少两层防翘曲层1031；封装基板101的翘曲方向与防翘曲环103的翘曲方向相反。
33.具体地，封装基板101具有支撑作用，封装过程中，通过高温回流焊等方式将芯片102贴在封装基板101的表面，但是封装基板101与芯片102的热膨胀系数一般不同，会导致封装基板101受热变形，形成翘曲，封装基板101受冷时也会形成翘曲；通过在封装基板101的表面设置防翘曲环103，防翘曲环103的翘曲方向与封装基板101的翘曲方向相反；例如当封装基板101受热向上凸起时，防翘曲环103受热向下凹陷，会将封装基板101压平；当封装基板101受热向下凹陷时，防翘曲环103受热向上凸起，防翘曲环103就可以向上拉动封装基板，将封装基板101拉平；当封装基板101受冷向上凸起时，防翘曲环103受冷向下凹陷，会将封装基板101压平；当封装基板101受冷向下凹陷时，防翘曲环103受冷向上凸起，防翘曲环103就可以向上拉动封装基板，将封装基板101拉平，从而减小封装结构的翘曲程度，封装结构可以与印制电路板更好的贴合与连接，使得采用封装结构制备的半导体器件的性能较好。
34.并且，防翘曲环103包括至少两层防翘曲层1031，当芯片102的尺寸较大时，即使防翘曲环103在封装基板101的投影面积较小，防翘曲环103的厚度可以较大，防翘曲环103对封装基板101的压力或拉力可以较大，可以更好的压平或拉平封装基板101，保证封装结构的翘曲较小。防翘曲环103包括至少两层防翘曲层1031，厚度较大，无需设置较大尺寸的防翘曲环103，可以留下空间设置芯片102的散热结构。
35.此外，防翘曲层1031可以包括金属、陶瓷、塑料、合金或玻璃等，只要保证防翘曲环103的翘曲方向与封装基板101的翘曲方向相反即可。
36.需要说明的是，图1中只示出了防翘曲环103包括两层防翘曲层1031的情况，但并不进行限定；并且，防翘曲层1031的厚度可以根据实际情况进行确定，此处并不对防翘曲层1031的厚度进行限定。
37.本实施例的技术方案，通过在封装基板的表面设置防翘曲环，防翘曲环的翘曲方向与封装基板的翘曲方向相反；当封装基板受热向上凸起时，防翘曲环受热向下凹陷，会将封装基板压平；当封装基板受热向下凹陷时，防翘曲环受热向上凸起，防翘曲环就可以向上拉动封装基板，将封装基板拉平；当封装基板受冷向上凸起时，防翘曲环受冷向下凹陷，会将封装基板压平；当封装基板受冷向下凹陷时，防翘曲环受冷向上凸起，防翘曲环就可以向上拉动封装基板，将封装基板拉平；从而减小封装结构的翘曲程度，封装结构可以与印制电路板更好的贴合与连接，使得采用封装结构制备的半导体器件的性能较好。并且，防翘曲环包括至少两层防翘曲层，当芯片的尺寸较大时，即使防翘曲环在封装基板的投影面积较小，防翘曲环的厚度可以较大，防翘曲环对封装基板的压力或拉力可以较大，可以更好的压平或拉平封装基板，保证封装结构的翘曲较小。本实施例的技术方案解决了封装结构存在翘
曲较大的问题，实现了降低封装结构的翘曲程度的效果。
38.可选地，继续参考图1，芯片102的热膨胀系数大于封装基板101的热膨胀系数，沿芯片102指向封装基板101的方向，至少两层防翘曲层1031的热膨胀系数逐渐增大；或者，芯片102的热膨胀系数小于封装基板101的热膨胀系数，沿芯片102指向封装基板101的方向，至少两层防翘曲层1031的热膨胀系数逐渐减小。
39.其中，芯片102指向封装基板101的方向是指沿封装结构的厚度方向向下，即为图1中的x方向。
40.具体地，当芯片102的热膨胀系数大于封装基板101的热膨胀系数时，封装基板101受热就会向上凸起，沿x方向，至少两层防翘曲层1031的热膨胀系数逐渐增大，则防翘曲层1031受热时，防翘曲环103就会向下凹陷，防翘曲环103就会将封装基板101压平；当封装基板101受冷时会向下凹陷，防翘曲层1031受冷时，防翘曲环103就会向上凸起，防翘曲环103就会将封装基板101拉平。当芯片102的热膨胀系数小于封装基板101的热膨胀系数时，封装基板101受热就会向下凹陷，沿x方向，至少两层防翘曲层1031的热膨胀系数逐渐减小，则防翘曲层1031受热时，防翘曲环103向上凸起，防翘曲环103就可以向上拉动封装基板，将封装基板101拉平；当封装基板101受冷时会向上凸起，防翘曲层1031受冷时，防翘曲环103就会向下凹陷，防翘曲环103就会将封装基板101压平。从而减小封装结构的翘曲程度，封装结构可以与印制电路板更好的贴合与连接，使得采用封装结构制备的半导体器件的性能较好。
41.图2是本实用新型实施例提供的一种封装结构的俯视图，可选地，参考图2，防翘曲环103围绕芯片102设置。
42.具体地，防翘曲环103围绕芯片102设置，可以在芯片102周围形成框架，有效抑制芯片102外围对应的封装基板101的翘曲；还可以达到保护芯片102的效果；并且，当防翘曲层1031包括金属层时，还可以达到电磁屏蔽的效果。
43.图3是本实用新型实施例提供的另一种封装结构的示意图，可选地，参考图3，封装基板101包括至少两层铜层1011；芯片102的热膨胀系数大于封装基板101的热膨胀系数，沿芯片102指向封装基板101的方向，至少两层铜层1011中铜的密度逐渐增大；或者，芯片102的热膨胀系数小于封装基板101的热膨胀系数，沿芯片102指向封装基板101的方向，至少两层铜层1011中铜的密度逐渐减小。
44.具体地，封装基板101包括至少两层铜层1011，相邻两层铜层1011之间还设置有粘结层1012，当芯片102的热膨胀系数大于封装基板101的热膨胀系数时，封装基板101受热就会向上凸起；沿x方向，至少两层铜层1011中铜的密度逐渐增大，则至少两层铜层1011的热膨胀系数逐渐增大，则封装基板101受热时，封装基板101内部铜层1011就会向下凹陷，封装基板101向上凸起与向下凹陷的力抵消，可以降低封装基板101的翘曲程度；当封装基板101受冷时会向下凹陷，封装基板101内部铜层1011受冷时，封装基板101内部铜层1011就会向上凸起，封装基板101向上凸起与向下凹陷的力抵消，可以降低封装基板101的翘曲程度。当芯片102的热膨胀系数小于封装基板101的热膨胀系数时，封装基板101受热就会向下凹陷，沿x方向，至少两层铜层1011中铜的密度逐渐减小，则至少两层铜层1011的热膨胀系数逐渐减小，则封装基板101内部铜层1011受热时，封装基板101内部铜层1011向上凸起，封装基板101向上凸起与向下凹陷的力抵消，可以降低封装基板101的翘曲程度；当封装基板101受冷时会向上凸起，封装基板101内部铜层1011受冷时，封装基板101内部铜层1011就会向下凹
陷，封装基板101向上凸起与向下凹陷的力抵消，可以降低封装基板101的翘曲程度。从而进一步减小封装结构的翘曲程度，封装结构可以与印制电路板更好的贴合与连接，使得采用封装结构制备的半导体器件的性能较好。
45.其中，可以通过设计封装基板101的走线来实现增大或减小铜层1011中铜的密度；通过控制铜层1011中铜的密度，可以控制封装基板101内部铜层1011的翘曲方向，使得封装基板101内部铜层1011的翘曲方向与封装基板101的翘曲方向相反，从而封装基板101向上凸起与向下凹陷的力抵消，可以降低封装基板101的翘曲程度。
46.需要说明的是，图3中只示出了封装基板101包括两层铜层1011的情况，但并不进行限定。图3中只示出了防翘曲环103包括三层防翘曲层1031的情况，但并不进行限定；并且，防翘曲层1031的厚度可以根据实际情况进行确定，此处并不对防翘曲层1031的厚度进行限定。
47.可选地，参考图3，防翘曲环103通过胶体或焊锡固定于封装基板101的表面。
48.具体地，可以通过胶体或焊锡将防翘曲环103固定在封装基板101的表面，防翘曲环103与封装基板101固定连接，使得防翘曲环103向上凸起，封装基板101向下凹陷时，防翘曲环103可以拉动封装基板101向上，降低封装基板101的翘曲程度；当防翘曲环103向下凹陷，封装基板101向上凸起时，防翘曲环103可以将封装基板101压平，降低封装基板101的翘曲程度。
49.可选地，参考图3，至少两层防翘曲层1031键合连接。
50.具体地，可以先将所有的防翘曲层1031键合连接，再将防翘曲环103固定在封装基板101的表面；也可以先将一层防翘曲层1031固定在封装基板101的表面，再将其余防翘曲层1031依次键合连接；至少两层防翘曲层1031键合连接，防翘曲环103可以更加稳定，使得防翘曲环103可以更好的将封装基板101压平或拉平。
51.可选地，继续参考图3，封装结构还包括：连接装置104，位于封装基板101远离芯片102的一侧，连接装置104用于将封装结构与印制电路板连接。
52.具体地，封装基板101通过连接装置104可以与印制电路板连接，便于形成半导体器件，并且设置有防翘曲环103的封装结构不易发生翘曲，可以更好的贴合在印制电路板的表面，使得制备成的半导体器件更加稳定。
53.可选地，继续参考图3，连接装置104包括多个焊球1041。
54.具体地，连接装置104例如包括多个焊球1041，封装结构通过多个焊球1041与印制电路板连接，通过在封装基板101的表面设置防翘曲环103，可以降低封装结构的翘曲程度，使得多个焊球1041在一条直线上，所有焊球1041都可以更好的与印制电路板贴合，在其他一些实施方式中连接装置104也可以包括其他连接件，本实施例并不进行限定。
55.可选地，参考图2，防翘曲环103的形状包括矩形、圆形或椭圆形。
56.具体地，防翘曲环103的形状可以是矩形，也可以是圆形，也可以是椭圆形，可以围绕芯片102设置，并形成框架，在封装基板101的边缘，可以更好的降低封装基板101的翘曲程度。图2中只示出了防翘曲环103为矩形的情况，但并不进行限定。
57.本实施例的技术方案还提供了一种半导体器件，图4是本实用新型实施例提供的一种半导体器件的结构示意图，参考图4，半导体器件包括上述任意实施方案提供的封装结构10，还包括印制电路板20，印制电路板20位于封装基板101远离芯片102的一侧。
58.具体地，通过在封装基板101的表面设置防翘曲环103，防翘曲环103的翘曲方向与封装基板101的翘曲方向相反；例如当封装基板101受热向上凸起时，防翘曲环103受热向下凹陷，会将封装基板101压平；当封装基板101受热向下凹陷时，防翘曲环103受热向上凸起，防翘曲环103就可以向上拉动封装基板，将封装基板101拉平；当封装基板101受冷向上凸起时，防翘曲环103受冷向下凹陷，会将封装基板101压平；当封装基板101受冷向下凹陷时，防翘曲环103受冷向上凸起，防翘曲环103就可以向上拉动封装基板，将封装基板101拉平，从而减小封装结构10的翘曲程度，封装结构10可以与印制电路板20更好的贴合与连接，使得采用封装结构10制备的半导体器件的性能较好，更加稳定。
59.上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。