一种高气密性高可靠性的芯片封装基板

摘要

一种高气密性高可靠性的芯片封装基板，包括单个封装单元至少边缘四周设有的油墨，所述单个封装单元的支架电路板表面设有蚀刻形成的铜层线路，所述单个封装单元为共孔或者独孔结构，所述介质层通过热固工艺固定在支架边缘四周，通过在支架边缘四周做油墨，经过65℃‑165℃逐步递增的高温固化后形成具有水平面的围坝结构，应用于实际的芯片封装工艺时，封装使支架电路板表面填充环氧树脂，环氧树脂在单个支架边缘四周处通过油墨进行固定密封，因油墨与铜层、支架基板、环氧树脂的结合性都非常好，因此油墨在支架的边缘四周结合良好，气密性佳，可杜绝渗透路径，解决电子迁移问题，大幅提高可靠性，且制作工艺简单，生产成本低，应用领域多，适合推广。

说明书

技术领域

本实用新型涉及芯片封装领域，具体是一种高气密性高可靠性的芯片封装基板。

背景技术

现有的应用于LED或传感器的半导体芯片封装支架有以下两种常用技术；

技术1：以LED单个支架为例，如图1和图2所示，图1为俯视图，图2为侧视图，图示支架电路板上经过蚀刻形成铜材2’的线路，单个支架四个角上设有连接支架内线路的导电部位，导电部位设有可与其他多个支架共用的共孔结构3’结构，共孔结构3’中灌装有铜，使支架上表面铜材2’的线路与支架底部的铜材2’可实现电连接，在支架上经过固金、焊线工序后铜材2’线路上焊接有晶片4’，通过焊接在各铜层之间的邦定线41’在电路板内形成电连接，随后对支架表面灌注树脂1’进行封装保护；

优点：支架的工艺简单生产成本低，但因气密性差存在支架使用寿命短，不耐用的问题；

缺点：支架边缘四周位置为支架基材以及铜材2’，后续与树脂1’之间结合不良，导致边缘四周不同材料的结合位点处气密性差，水汽容易从气密性差的位置进入，水汽会引发相邻的线路漏电导致电子迁移，从而使产品报废，可靠性差；

技术2：为解决上述技术1中产品气密性差导致使用寿命短的问题，如图3和图4所示，图3为俯视图，图4为侧视图，改良设计了一种杯式芯片封装支架(见专利CN202220156188.9)，通过真空热压将光杯5’紧密压合在电路板支架上，电路板上的铜材2’与光杯5’之间结合良好，在光杯5’的杯内灌注树脂1’对支架电路板表面完全密封保护；

优点：具有气密性好、性能稳定、可靠性高的优点；

缺点：支架制造的工艺复杂，生产成本高。

要说明的是，以上两种技术中的支架均采用共孔设计，在整块支架板上，通过蚀刻形成多个单颗支架线路，再根据实际需要对整板冲切，成品为单颗或多合一的线路板支架，冲切部位为相邻几个单颗线路的共孔连接部分，减少了对每个单颗支架背面对应线路位置再开导电孔的工艺，降低了生产成本，因此目前多使用共孔设计的支架。

还要说明的是，图1和图2为对应方法制造的产品的俯视图与侧视图，只是为清楚解释，两个图不是对应关系，图3和图4同理。

实用新型内容

本实用新型主要目的在于提供一种高气密性高可靠性的芯片封装基板，以解决背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种高气密性高可靠性的芯片封装基板，包括单个封装单元至少边缘四周设有的介质层，所述单个封装单元的支架电路板表面设有蚀刻形成的铜层线路，所述单个封装单元中的铜层设有可与多个芯片支架共用导电的共孔结构，或者所述单个封装单元的底部设有与铜层线路位置对应用于导电的独孔结构，所述介质层通过热固工艺固定在支架边缘四周。

本实用新型的有益效果是：

通过在支架边缘四周做介质层，经过65℃-165℃逐步递增的高温固化后形成具有水平面的围坝结构，介质层在支架表面自然流动，经过高温热固处理使介质层凝固成型，此时介质层与铜层以及支架基板结合良好，气密性佳，应用于实际的芯片封装工艺时，封装使支架电路板表面填充环氧树脂，环氧树脂在单个支架边缘四周处通过介质层进行固定密封，因介质层与铜层、支架基板、环氧树脂的结合性都非常好，因此介质层在支架的边缘四周结合良好，气密性佳，可杜绝渗透路径，解决水汽导致的电路板电子迁移的问题，大幅提高可靠性，增加支架的使用寿命，且制作工艺简单，生产成本低，应用领域多，同时具备了上述背景技术中两种封装支架的优点并避开了两者的缺点，适合推广。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是现有技术1的俯视图。

图2是现有技术1的侧视图。

图3是现有技术2的俯视图。

图4是现有技术2的侧视图。

图5是本实用新型实施例一的俯视图。

图6是本实用新型实施例一的侧视图。

图7是本实用新型实施例一的侧面剖视图。

图8是本实用新型实施例二的俯视图。

附图中各部件的标记如下：1’-树脂；2’-铜材；3’-共孔结构；4’-晶片；41’-邦定线；5’-光杯；1-环氧树脂；2-铜层；3-共孔；4-芯片；41-金线；6-介质层。

具体实施方式

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。

为了解决现有两种封装技术中分别存在的气密性差和工艺成本高的问题，本实用新型提供一种高气密性高可靠性的芯片封装基板。

实施例一：一种高气密性高可靠性的芯片封装基板，包括单个封装单元至少边缘四周设有的介质层6，所述单个封装单元的支架电路板表面设有蚀刻形成的铜层2线路，所述单个封装单元中的铜层2设有可与多个芯片支架共用导电的共孔3结构，或者所述单个封装单元的底部设有与铜层2线路位置对应用于导电的独孔结构，所述介质层6通过热固工艺固定在支架边缘四周，且无论单个芯片支架为共孔还是独孔，支架边缘四周有无铜材，介质层6都固定在支架边缘四周。

要说明的是，本实施例中的单个封装单元为单个芯片支架，且单个芯片支架适用于小功率LED灯，其边长尺寸在1mm-2mm之间。

如图5和图6所示，在支架制造工艺中，在单个支架边缘四周做介质层6，经过65℃-165℃逐步递增的高温固化后形成具有水平面的围坝结构，本实施例中的介质层6采用塞孔树脂油墨，将介质层6通过印刷工艺涂在单个芯片支架边缘四周后，介质层6自然流动，经过高温热固处理使介质层6凝固成型，当本实施例中的支架应用于实际的芯片封装工艺时，经过固金和焊线工序的支架铜层2上焊接有芯片4，通过焊接在各铜层线路之间的金线41在电路板内形成电连接，且线路外周设有可与多个支架共用导电的共孔3结构，封装工艺使支架电路板表面填充环氧树脂1，此时环氧树脂1将电路板上的芯片4、金线41、铜层2与外界密封隔离，且环氧树脂1在单个支架边缘四周处通过介质层6进行固定密封，因介质层6与铜层2、支架基板、环氧树脂1的结合性都非常好，因此介质层6在支架的边缘四周结合良好，气密性佳，可杜绝渗透路径，解决电子迁移问题，大幅提高可靠性，因此与现有技术相比，在环氧树脂1与支架边缘四周之间通过设置介质层6为粘合剂，使支架电路板内部气密性良好，使用寿命更长，且制作工艺简单，生产成本低，本实施例中的芯片封装基板支架可用于LED、半导体、传感器，应用领域多，适合推广。

此外还有独孔设计的单个芯片支架，其导电连接孔设在芯片支架背面，也就是说导电连接线的焊点设在电路板背面，不与其他芯片支架共用一个连接孔，本实施例中上述介质层6的设置方法也适用于这种独孔的单个芯片支架，其达到效果与上述共孔单个芯片支架相同。

要说明的是，本实施例中介质层6采用的塞孔树脂油墨，其主要成分为树脂，具有粘合、堵孔的作用，将塞孔树脂油墨涂在支架边缘四周上，在支架封装工艺中将用于封装的环氧树脂1和支架边缘四周粘合固定，所述塞孔树脂油墨的固化从65℃开始，每经过一段时间温度升高，最高不超过165℃，总共经过数小时的高温固化后，塞孔树脂油墨与支架结合性好，环氧树脂1的型号为电力电气6688单组份环氧树脂胶，介质层6与环氧树脂1主要成分均为树脂，相互粘合性好，且油墨可将支架边缘四周至少基板部分(可能还有铜层)的表面间隙填充，起堵孔作用，由于油墨与铜层2、支架基板、环氧树脂1的结合性都非常好，所以支架边缘四周处气密性好，可靠性高。

以下对围坝结构进行说明，当支架上表面的线路铜层2厚度较高时，位于铜层上的围坝与基材上的围坝可能有落差，具有水平面的围坝不是说围坝在同一水平面上，只是说在水平方向上形成的围坝。

还要说明的是，图5和图6为本实施例中单个支架的俯视图与侧视图，图7为单个支架中部剖开面的侧视图，只是为清楚解释，图之间不是对应关系。

下面对现有技术中因环氧树脂1与支架基板、铜层2结合性差导致气密性差减少产品使用寿命的原因进行解释说明，因为铜层2中铜、支架基板中的纤维层与环氧树脂1为差异性较大的不同分子结构材料，分子间隙不同使其表面粗糙度也不同，因此结合部位会有间隙导致水汽进入，并且它们因热膨胀系数不同，应对不同温度环境下两种材料热胀冷缩的程度不同，导致两者结合部位产生微小间隙，水汽从微小间隙进入内部，例如日常生活中常见的LED屏中的芯片LED单个颗粒及其微小，其内部电路板上的线路之间的距离通常以微米为单位，一旦水汽使相邻的线路发生电子迁移，使原本的线路断开或异常连接，连接异常，而高温加速电子迁移速率，对气密性不好的LED灯珠的寿命影响更大。

本实施例中介质层6还可以在单个支架线路板表面完全覆盖设置，后续工序中再将线路上需焊接或绑定的区域进行开窗处理即可。

实施例二：如图8所示，单个封装单元为若干个芯片支架矩形阵列组成的多合一支架，本实施例中在多合一支架里每颗支架边缘四周固定介质层6，并在65℃-165℃逐步递增的高温固化形成保护围坝，增强多合一中每个支架的气密性，可靠性能更佳，其密封达成效果与实施例一相同，其他特征也与实施例一相同，此处不再赘述。

本实施例还可以将介质层6固定设置在多合一支架整体的四周边缘形成围坝，所述围坝可将多合一支架中每个单颗支架全部围住，再对支架表面灌注环氧树脂1形成隔离保护层，增强多合一支架整体的气密性，提升产品可靠性。

要说明的是，线路板的填充面尽量不设计或少设计内部之间的导电连接线，因环氧树脂1与铜面2结合性差，减少两者的结合有利于提高整体结合力，增加可靠性。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施。