技术领域
[0001] 本
发明涉及芯片封装技术领域，具体涉及一种电子芯片封 装结构及其方法。
背景技术
[0002] 目前电子芯片一般采用模塑封装工艺来作封装。模塑封装 可以确保成品后电子器件的机械强度、气密性和电连接性能。 一颗或者多颗电子芯片通过模塑封装形成电子器件。
[0003] 模塑封装工艺的不断发展，产生了众多技术工艺的分支。 其中包括BGA封装工艺和LGA封装工艺。这2种封装工艺都 是将芯片的引脚通过
基板电路引到模塑封装后形成电子器件 的底部
接触点上。BGA封装工艺的目的是为了
焊接这些接触 点，所以在接触点上增加了
锡球；而LGA封装工艺的目的是 为了将这些接触点与接
插件的触点接触导通。为了获得优良的 机械强度和电连接性能，越来越多的电子产品也采用了类似 BGA和LGA的封装工艺来制造。只是在外观尺寸和接触点的
位置布局上跟传统的BGA和LGA有些差别，工艺本质几乎完 全一致。
[0004] 这类模塑封装工艺的具体工艺步骤如下：
[0005] 1.选用一种具有高的玻璃转化
温度(一般要求约为 175～230℃)、高的尺寸
稳定性和低的吸潮性，具有较好的电气 性能和高可靠性的基板材料。在此基板上形成导电线路。
[0006] 2.将一颗或者多颗芯片绑定或者倒装封或者smt工艺贴片 到前述基板上。多个基板共用一个大尺寸基板拼板，以提高生 产效率。如图1所示。
[0007] 3.将此基板拼板放入注塑磨具内，注入塑封料。一般选用 环
氧树脂混合物作塑封料。如图2所示。
[0008] 4.等附着在基板拼板上的塑封料
固化了后，按照设计尺寸 规格来切割形成最终的电子器件或电子产品。
[0009] 为了满足上述工艺的要求，造成生产成本比较昂贵。原因 如下：
[0010] 1.为了使得各部件都能达到适合的性能指标，选用的材料 就比较昂贵。为了得到较高的玻璃转化温度、高的尺寸稳定性 和低的吸潮性的基板，就得选用BT树脂料或者陶瓷来生产基 板。使得基板成本非常昂贵。
[0011] 2.而注入塑封料的工艺要求使得基板整面都要作为注入 塑封料的底层面。加大了基板的消耗。以TF卡和
物联网卡为 例，它们的最小必要基
板面积分别只是接触点区域的面积。但 是因为模塑封装工艺，整个底面都用了基板。
[0012] 3.电子芯片模塑封装工艺的注塑封装耗时很长。如果电子 产品或者器件的面积较大，会导致基板拼板形成的效率基本被 抵消。
[0013] 4.对于非矩形外观成品的切割，目前需要将
激光切割与
水 刀切割等工序都用上才能完成，效率非常低。
[0014] 上述原因中，尤其是基板的成本占了整个生产成本的一大 半。
发明内容
[0015] 本发明的目的就是针对
现有技术的
缺陷，提供一种电子芯 片封装方法，有效降低整个工序的生产成本。
[0016] 本发明提供了一种电子芯片封装方法，其特征在于包括以 下步骤：
[0017] a.获得成品载体，并在成品载体上开设槽；
[0018] b.将芯片安装至基板上；
[0019] c.将带有芯片的基板安装至槽内。
[0020] 所述步骤a中选用金属或者陶瓷、塑封料作为电子器件或 者电子产品的成品载体；如果选用金属材料作为成品载体，所 述金属材料选用熔点高于300℃，
热膨胀系数较低的金属；采 用切削或者蚀刻方法得到所需尺寸规格的成品载体和槽；金属 材料对其做导电绝缘处理；如果选用陶瓷、塑封料作为成品载 体，则通过注塑工艺开设槽；
[0021] 所述步骤a中成品载体上槽的平面尺寸大于基板平面尺 寸；所述槽为台阶槽，其中基板设置于台阶槽的一级槽内，芯 片设置于台阶槽的二级槽内。
[0022] 所述步骤a中包括以下步骤：
[0023] 选用三片结构尺寸大小相同的片状的绝缘耐高温材料，在 第一片绝缘耐高温材料上开设第一通孔，其中，第一通孔的形 状和尺寸与基板相配合；在第二片绝缘耐高温材料上开设第二 通孔，其中第二通孔的形状和尺寸与芯片相配合；在第二片绝 缘耐高温材料上下表面涂覆热固化胶/膜，将第一、二、三片 绝缘耐高温材料由上至下同轴
叠加放置，其中第一通孔和第二 通孔同轴设置配合形成槽；通过加温度和压
力将第一、二、三 片绝缘耐高温材料压合成整体以形成成品载体。
[0024] 上述技术方案中，还包括步骤d：使用镂、铣或
冲压方式 分割加热后的成品载体，使其形成生成所需的形状，以形成单 个的最终产品，即一个成品载体只设置有一个带芯片的基板。
[0025] 所述步骤b中将一颗或多芯片颗粒绑定或者倒装封或者 smt工艺贴片到基板上。
[0026] 所述步骤b中基板可采用玻纤板、BT树脂料、高TG料。 以上材料是常用
电路板材料，其中玻纤板最为普遍，成本最低； 高TG料在温度变化时尺寸稳定性要好于玻纤板；BT树脂料 在温度变化时尺寸稳定性最优良，成本最高。
[0027] 所述步骤c中采用在高温下不失去粘性的粘胶将带有芯 片的基板粘接到所述成品载体的槽里，如热固化胶、AB胶、 厌氧胶，采用粘胶的优势在于易于实施。
[0028] 所述步骤a中载体上槽的平面尺寸大于基板平面尺寸。槽 与基板的平面尺寸差异取决于各部件之间
热膨胀系数差别，以 及生产形成的公差。所述槽为台阶槽。由于芯片凸起于基板的 平面，故设置台阶槽，提供芯片在成品载体上的安装空间。台 阶槽的一级槽，即第一通孔为长方形结构，用于放置基板；二 级槽，即第二通孔为圆形结构，为芯片在载体上提供安装空间。 芯片设置于二级槽内。
[0029] 所述步骤c中将粘胶涂覆在基板上带有芯片的一面以及 基板四周边缘，有效保证基板和载体的安装稳定性。将涂覆过 粘胶的基板放到载体的槽里施加压力，经过至少10秒后，基 板与载体实现固定粘接；其中基板带有芯片的一面面向载体槽 内放置[0030] 所述步骤c包括将涂覆有粘胶的基板放置于槽内后，用层 压机对三片绝缘耐高温材料进行加热、加压，
层压完成后将三 片绝缘耐高温材料放到加热炉中持续加热。其中基板带有芯片 的一面面向载体槽内放置。
[0031] 所述步骤a中成品载体上开设多个均匀分布的槽；每个槽 内均放置带有芯片的基板；
[0032] 所述步骤d中使用镂、铣或冲压方式分割加热后的成品载 体，以形成若干个单个的最终产品，即一个成品载体只设置有 一个带芯片的基板。
[0033] 本发明还提供了一种电子芯片封装结构，其特征在于包括 成品载体、基板和芯片；成品载体上设置有槽，芯片固定于基 板上；基板设置于槽内；基板带有芯片的一面面向于槽内；基 板和成品载体通过粘胶实现固定连接和封装。
[0034] 所述成品载体包括用三片结构尺寸大小相同的片状的绝 缘耐高温材料，在第一片绝缘耐高温材料上开设第一通孔，其 中，第一通孔的形状和尺寸与基板相配合；在第二片绝缘耐高 温材料上开设第二通孔，其中第二通孔的形状和尺寸与芯片相 配合；第二片绝缘耐高温材料上下表面涂覆有热固化胶/膜， 第一、二、三片绝缘耐高温材料由上至下同轴叠加放置，其中 第一通孔和第二通孔同轴设置配合形成槽；第一、二、三片绝 缘耐高温材料通过加温度和压力压合成整体以形成成品载体。
[0035] 所述芯片包括一颗或多颗粒，通过绑定或者倒装封或者 smt工艺贴片到基板上。
[0036] 所述基板可采用玻纤板、BT树脂料、高TG料。以上材 料是常用电路板材料，其中玻纤板最为普遍，成本最低；高 TG料在温度变化时尺寸稳定性要好于玻纤板；BT树脂料在温 度变化时尺寸稳定性最优良，成本最高。
[0037] 所述粘胶采用热固化胶、AB胶或厌氧胶。采用在高温下 不失去粘性的粘胶将带有芯片的基板粘接到所述成品载体的 槽里
[0038] 所述成品载体上槽的平面尺寸大于基板平面尺寸；所述槽 为台阶槽，台阶槽包括依次向成品载体内部延伸的一级槽和二 级槽；第一通孔和第二片绝缘耐高温材料的上表面配合形成一 级槽，其中基板设置于台阶槽的一级槽内，第一通孔和第二片 绝缘耐高温材料的上表面配合形成二级槽，芯片设置于台阶槽 的二级槽内。由于芯片凸起于基板的平面，故设置台阶槽，提 供芯片在成品载体上的安装空间。
[0039] 所述粘胶涂覆在基板上带有芯片的一面以及基板四周边 缘，有效保证基板和载体的安装稳定性。
[0040] 所述成品载体选用金属或者陶瓷、塑封料；所述金属材料 选用熔点高于300℃，热膨胀系数较低的金属；采用切削或者 蚀刻方法得到所需尺寸规格的成品载体和槽；金属材料对其做 导电绝缘处理；所述成品载体采用陶瓷、塑封料，则通过注塑 工艺开设槽。
[0041] 本发明采用的材料都是耐高温、温度变化下尺寸稳定性好 的材料；采用了密闭措施防止湿气直接接触到芯片晶粒，有效 起到防水作用，并且不会导致产品的尺寸被迫扩大。本发明基 板材料的选型不需非常苛刻，一般可过
回流焊的基板材料均可 满足。本发明基板的面积可根据实际触点的位置所需面积来调 整，不需要整个成品的底部都需要是基板。以TF卡和物联网 卡为例，它们的最小必要基板面积分别接触点区域的面积。本 发明产生载体的工序、载体与基板的粘接工序可以实现大规模 化批量生产，生产方法非常简单。所以本发明可以有效降低封 装的成本。成品载体采用绝缘耐高温材料生产的产品机械强度 好，又有一定的韧性，而且和基板的材料成分接近，两者之间 的粘合力强，两者的热膨胀系数基本一致，高低温变化后不宜
变形，成本低。
附图说明
[0042] 图1是现有技术结构示意图
[0043] 图2是现有技术封装示意图
[0044] 图3是本发明结构示意图
[0045] 图4是本发明成品载体示意图
[0046] 图5是本发明芯片和基板连接示意图
[0047] 图6是本发明基板封装示意图
[0048] 图7是本发明的过程示意图a图8是本发明的过程示意图b
[0049] 其中，1-基板，2-芯片，3-
注塑模具，4-成品载体，5-槽，6- 管脚，7-金属
导线，8-热固化胶膜，9-绝缘耐高温材料，91- 第一片绝缘耐高温材料，92-第二片绝缘耐高温材料，93-第三 片绝缘耐高温材料，10-第一通孔，11-第二通孔，12-最终产品。
具体实施方式
[0050] 下面结合附图和具体
实施例对本发明作进一步的详细说 明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
[0051] 如图所示，本发明提供了一种封装物联网卡的2个具体实 施例。但不限于物联网卡，同样的方法也可用于生产TF卡等 其他原本使用模塑封装工艺的产品。具体实施例1的步骤如 下：
[0052] 1、选用0.2mm厚的片状绝缘耐高温材料91，在其上面冲 好槽5的第一通孔10(长方形)和
定位孔、排气孔。
[0053] 2、选用0.35mm厚的片状绝缘耐高温材料92，在正
反面 都贴上0.025mm后的热固化胶/膜，再用钻床或模具在上面开 设好槽5的第二通孔11(圆型)和定位孔、排气孔。
[0054] 3、将步骤1的第一片绝缘耐高温材料91置于最上面，步 骤2的第二片绝缘耐高温材料92置于中间，下面再在放置一 张0.2mm厚的片状材料即第三片绝缘耐高温材料93，将上述 三片材料按设定为位置对齐、叠加在一起并稍加温度和压力， 使这三片材料初步成为一片整体(热固化胶/膜未完全固化)。 第一通孔、第二通孔同轴设置与第三片绝缘耐高温材料93的 上表面配合形成槽5；所述槽5的尺寸与基板1没有明确尺寸 的差距限定，取决于各部件之间热膨胀系数差别，以及生产形 成的公差。所述槽5为台阶槽。由于芯片2凸起于基板1的平 面，故设置台阶槽，提供芯片2在成品载体4上的安装空间。 台阶槽的一级槽即第一通孔为长方形结构，用于放置基板1； 二级槽即第二通孔为圆形结构，为芯片2在载体上提供安装空 间。芯片2设置于二级槽内。
[0055] 4.选用一种电路板作基板1，上面带有印制电路。基板1 的一个平面上带有至少5个金属触点，用于与应用设备的卡座 触点连接；基板1的一个平面上则带有至少5个管脚6，用于 跟物联网卡芯片2连接。基板1双面各个金属触点分别与各个 管脚6通过金属导线的导电线路对应一一连通。基板1的材料 没有特别要求，只要能够过回流焊就可以了。基板1的平面尺 寸略小于载体的槽5平面尺寸。图5所示基板1的金属触点所 在平面的另一面。
[0056] 5.将物联网卡所需芯片2颗粒绑定或者倒装封或者smt工 艺贴片到基板1上带有至少5个管脚6的那一面。这样芯片2 通过连接基板1上的管脚6，最终与另一面的金属触点连通。 如图5所示即为其中芯片2绑定的示意图。
[0057] 6.将步骤5处理过的基板1放到槽5里，用层压机对放置 好基板1的叠加后的三片绝缘耐高温材料9进行加热、加压一 段时间(180℃，预热排气10s，然后30kg/cm3，持续300s)， 层压完成后将绝缘耐高温材料9放到加热炉中持续180℃加热 超过60min。
[0058] 7、将加热后的绝缘耐高温材料9使用镂、铣或冲压等方 式最终将多个产品拼在一起的拼版产品分割成一个个最终的 产品12。
[0059] 发明效果：
[0060] 1.采用上述方法制造的物联网卡，降低了基板1尺寸，扩 大了基板1材料的选择范围，工序可规模化生产，极大的降低 了生产成本。本实施例中，基板1的尺寸不到模塑工艺的四分 之一。
[0061] 2.采用三层材料层压工艺制作的成品载体(图6、图7) 的工艺和PCB板厂的生产多层电路板的工艺类似，所以一般 的PCB板厂无需增加特定设备就能实现大批量生产；采用拼 版模式，而且基板1放到槽5后才做正式层压，可以很大提高 生产效率。
[0062] 具体实施例2的实施步骤如下：
[0063] 1.选用一种厚度为0.8mm左右，热膨胀系数较低、硬度较 高的
铝合金板材---航空
铝片作为成品载体4。
[0064] 2.对航空铝片作cnc加工。在航空铝片的其中一个平面上 铣槽5，并在平面四周作切割。得到如图所示的物联网卡载体 半成品，所述槽5的尺寸与基板1没有明确尺寸的差距限定， 取决于各部件之间热膨胀系数差别，以及生产形成的公差。所 述槽5为台阶槽。由于芯片2凸起于基板1的平面，故设置台 阶槽，提供芯片2在成品载体4上的安装空间。台阶槽的一级 槽为长方形结构，用于放置基板1；二级槽为圆形结构，便于 开设，为芯片2在载体上提供安装空间。芯片2设置于二级槽 内。
[0065] 3.然后对步骤2的物联网卡载体半成品外表面作
阳极氧化 处理，得到载体成品。经过阳极氧化处理后，载体表面就绝缘 不再能导电了。而且经过阳极氧化处理后，载体表面的
颜色可 根据需要变成金色、
银色、黑色等任意颜色。
[0066] 4.选用一种电路板作基板1，上面带有印制电路。基板1 的一个平面上带有至少5个金属触点，用于与应用设备的卡座 触点连接；基板1的一个平面上则带有至少5个管脚6，用于 跟物联网卡芯片2连接。基板1双面各个金属触点分别与各个 管脚6通过金属导线的导电线路对应一一连通。基板1的材料 没有特别要求，只要能够过回流焊就可以了。基板1的平面尺 寸略小于载体的槽5平面尺寸。图5所示基板1的金属触点所 在平面的另一面。
[0067] 5.将物联网卡所需芯片2颗粒绑定或者倒装封或者smt工 艺贴片到基板1上带有至少5个管脚6的那一面。这样芯片2 通过连接基板1上的管脚6，最终与另一面的金属触点连通。 如图5所示即为其中芯片2绑定的示意图。
[0068] 6.在大约70℃温度下，将热固化胶膜8贴到带有芯片2的 基板1上。热固化胶膜8贴到基板1上带有芯片2的那一面， 基板1的四周边缘都基本贴上热固化胶膜8。如图6所示。
[0069] 7.在大约180℃温度下将步骤6处理过的基板1放到载体 的槽5里施加一定压力，经过几十秒后，基板1与载体彻底粘 接到了一起。以后在300℃以下温度环境下，二者不会再分离 了。其中基板1带有芯片2的一面面向载体槽5内放置
[0070] 发明效果：
[0071] 1.采用上述方法制造的物联网卡，降低了基板1尺寸，扩 大了基板1材料的选择范围，工序可规模化生产，极大的降低 了生产成本。本实施例中，基板1的尺寸不到模塑工艺的四分 之一。
[0072] 2.因为采用了
铝合金作为载体，增强了产品机械强度，特 别体现在产品的韧度增强了，也增加了
散热能力。
[0073] 3.金属的阳极氧化处理色彩可以丰富多彩，这样产品的颜 色不再局限于模塑封装的黑色了。
[0074] 本
说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员 公知的现有技术。
