本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種將芯片封裝PCB的方法及芯片封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

QFN是一種方形扁平無引腳封裝，外觀呈正方形或矩形，封裝底部中央位置有一個(gè)大面積裸露焊盤用來導(dǎo)熱，圍繞大焊盤的封裝外圍四周為實(shí)現(xiàn)電氣連結(jié)的導(dǎo)電焊盤。

與傳統(tǒng)翼型引腳的SOIC(Small Outline Integrated Circuit Package，小外形集成電路封裝)、TSOP(Thin Small Outline Package，薄型小尺寸封裝)封裝相比，QFN封裝內(nèi)部引腳與焊盤之間的導(dǎo)電路徑縮短，自感系數(shù)及阻抗均降低，芯片整體尺寸也明顯減小，所以非常適合對尺寸、重量和電性能都有要求的應(yīng)用場合，如手機(jī)、便攜小型電子設(shè)備及高密度的復(fù)雜數(shù)字通信產(chǎn)品電路板等。

然而，現(xiàn)有QFN芯片在封裝過程中，錫膏在回流焊過程中會釋放一定的氣體(如助焊劑揮發(fā))，這些氣體將無法通過盤中孔就近排出，而只能沿著芯片的四邊向外逃逸。當(dāng)氣體無法及時(shí)逃逸時(shí)，就會存留在QFN芯片底部形成焊點(diǎn)上的大面積空洞，從而導(dǎo)致焊接面積不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提出一種將芯片封裝PCB的方法及芯片封裝結(jié)構(gòu)以解決上述技術(shù)問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提出了一種將芯片封裝于PCB的方法，包括：

在PCB基板的第一面上形成焊盤，所述焊盤上設(shè)置有多個(gè)貫穿所述PCB基板的盤中孔，所述盤中孔包括第一盤中孔和第二盤中孔；

對所述第一盤中孔進(jìn)行塞孔處理；

在所述焊盤上印刷焊料，將QFN芯片貼放于所述焊料上，并通過對所述焊料回流焊以使所述QFN芯片封裝于所述焊盤。

本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述在PCB基板的第一面上形成焊盤之后，包括：

在所述PCB基板的第二面，對應(yīng)于所述焊盤所在區(qū)域進(jìn)行亮銅處理。

本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述對所述第一盤中孔進(jìn)行塞孔處理之后，還包括：

在所述PCB基板的第二面上的所述第二盤中孔處印刷焊料，并通過回流焊使熔融的焊料填充于所述第二盤中孔內(nèi)。

本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述第一盤中孔與所述第二盤中孔交錯排列。

本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述第二盤中孔的數(shù)量不超過所述盤中孔數(shù)量的一半。

本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述焊料印刷于所述第一盤中孔與所述第二盤中孔之間。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二方面，提出了一種芯片封裝結(jié)構(gòu)，包括：PCB基板、設(shè)置于所述PCB基板的第一面的焊盤、位于所述焊盤上且貫穿所述PCB基板的多個(gè)盤中孔、以及QFN芯片，所述盤中孔包括第一盤中孔和第二盤中孔；

其中，所述第一盤中孔填充有絕緣材料，所述QFN芯片通過印刷于所述第一面的焊料封裝于所述焊盤。

本發(fā)明芯片封裝結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn)在于，還包括設(shè)置于所述PCB基板的第二面的亮銅層，所述亮銅層對應(yīng)于所述焊盤所在區(qū)域。

本發(fā)明芯片封裝結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述第二盤中孔中填充有焊料。

本發(fā)明芯片封裝結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述絕緣材料在所述第一盤中孔兩端的鋪展面積不大于10mil，且超出所述第一盤中孔的厚度不大于2mil。

本發(fā)明芯片封裝結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述焊料為錫膏，所述絕緣材料為樹脂或阻焊劑。

本發(fā)明的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種將芯片封裝于PCB的方法及該方法所形成的芯片封裝結(jié)構(gòu)，使QFN芯片在封裝過程中具有充足有效的氣體逃逸途徑，解決了當(dāng)前QFN芯片在回流焊后焊接面積不足、空洞過大的加工問題。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發(fā)明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明將芯片封裝于PCB的方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明PCB基板上第一盤中孔塞孔處理后的截面圖；

圖3為本發(fā)明PCB基板上于第二盤中孔印刷焊料的截面圖；

圖4為本發(fā)明PCB基板上第二盤中空填充焊料的截面圖；

圖5為本發(fā)明PCB基板上印刷焊料的截面圖；

圖6為本發(fā)明中QFN芯片貼合于焊料的截面圖；

圖7為本發(fā)明芯片封裝結(jié)構(gòu)的截面圖；

圖8為本發(fā)明第一盤中孔和第二盤中空在焊盤上分布的一狀態(tài)示意圖；

圖9為本發(fā)明第一盤中孔和第二盤中空在焊盤上分布的又一狀態(tài)示意圖；

圖10為本發(fā)明第一盤中孔和第二盤中空在焊盤上分布的又一狀態(tài)示意圖；

圖11為本發(fā)明第一盤中孔和第二盤中空在焊盤上分布的又一狀態(tài)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖所示的具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

在本發(fā)明使用的術(shù)語是僅僅出于描述特定實(shí)施例的目的，而非旨在限制本發(fā)明。在本發(fā)明和所附權(quán)利要求書中所使用的單數(shù)形式的“一種”、“所述”和“該”也旨在包括多數(shù)形式，除非上下文清楚地表示其他含義。還應(yīng)當(dāng)理解，本文中使用的術(shù)語“和/或”是指并包含一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)目的任何或所有可能組合。

本發(fā)明使盤中孔分為兩種類型陣列，通過對兩種類型陣列的不同處理，以使QFN(Quad Flat No-lead Package，方形扁平無引腳封裝)芯片在焊接過程中既可以使焊料不會從盤中孔中泄露出去，保證焊料的總量，又可以使回流焊過程中釋放的氣體具有充足有效的氣體逃逸途徑。

如圖1至圖7所示，本發(fā)明將芯片封裝于PCB的方法，包括：

S101、在PCB基板11的第一面上形成焊盤12，所述焊盤12上設(shè)置有多個(gè)貫穿PCB基板的盤中孔，該盤中孔包括第一盤中孔111和第二盤中孔112。

為了使QFN芯片20在工作過程中具有良好的散熱，通常需要在PCB基板11上對應(yīng)于QFN芯片20的裝配位置處形成有大面積的散熱焊盤12，該焊盤12位于PCB基板11與QFN芯片20相對的側(cè)面(即圖2至圖7中的第一面)。為了增加散熱效果，有效的將熱量從QFN芯片20傳到PCB基板11上，在焊盤12上設(shè)計(jì)多個(gè)盤中孔(即散熱過孔)，該盤中孔貫穿PCB基板11。其中，焊盤12提供了可靠的焊接面，而盤中孔則提供了散熱途徑。在本發(fā)明的實(shí)施例中，將焊盤12上的盤中孔劃分為兩個(gè)陣列，通過對兩個(gè)陣列進(jìn)行不同的處理方式，以解決現(xiàn)有QFN芯片20回流焊后焊接面積不足、空洞過大的問題。

其中，需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施方式中封裝于PCB基板11的芯片以QFN芯片為例進(jìn)行詳細(xì)描述，該芯片并不僅限于QFN芯片，其他類型的芯片也均適用于本發(fā)明的實(shí)施例中。

在PCB基板11的第一面上形成焊盤12之后，本發(fā)明方法還包括：在PCB基板11的第二面，對應(yīng)于焊盤12所在區(qū)域進(jìn)行亮銅處理。其中，亮銅對應(yīng)于焊盤12所在區(qū)域表示該焊盤12在第二面的投影與亮銅所在區(qū)域重合。在PCB基板11的第二面設(shè)計(jì)亮銅表面是為了第二面上的焊料13在回流焊過程中可以流入到第二盤中孔112內(nèi)，從而可以起到補(bǔ)充第一面焊料14流失的效果。

其中，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在第二面對應(yīng)第二盤中孔112的位置處印刷有焊料13的實(shí)現(xiàn)方式為：采用鋼網(wǎng)(一種表面組裝技術(shù)專用模具)在第二面印刷焊料13，該鋼網(wǎng)的網(wǎng)孔對應(yīng)于第二盤中孔112孔，對應(yīng)于第一盤中孔111的位置該鋼網(wǎng)不開孔。其中，該鋼網(wǎng)的開口面積與PCB基板11的厚度成正比，當(dāng)PCB基板11的厚度越厚時(shí)，該鋼網(wǎng)的開口面積越大。優(yōu)選的，本發(fā)明的鋼網(wǎng)開口選用圓形的，從而可以便于焊料13在回流焊時(shí)均勻流入第二焊盤12孔內(nèi)，此時(shí)，該鋼網(wǎng)開口的圓心與第二盤中孔112的圓心重合。

S102、對所述第一盤中孔111進(jìn)行塞孔處理。

在界定了第一盤中孔111和第二盤中孔112之后，對第一盤中孔111進(jìn)行塞孔處理，具體的，可以通過樹脂塞孔或者阻焊塞孔等方式實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，其他方式的塞孔技術(shù)及材料也均適用于本發(fā)明中。其中，對第一盤中孔111塞孔處理的目的是為了避免在焊接過程中焊料從盤中孔泄露出去，從而可以保證焊料的總量，進(jìn)而可以確保QFN芯片20焊接的可靠性。

在塞孔處理步驟中，可以僅從PCB基板11的背面(即PCB基板11的第二面)單面塞孔，也可以從PCB基板11的正面(即PCB基板11的第一面)和背面雙面塞孔。在本發(fā)明中，需要對第一盤中孔111塞滿，以避免QFN芯片20在焊接過程中仍有部分熔融的焊料流入第一盤中孔111內(nèi)，導(dǎo)致焊接面積不足的問題；或者也會容易使第一盤中孔111殘留化學(xué)藥液，導(dǎo)致存在PCB長期可靠性質(zhì)量隱患。

在阻焊塞孔的步驟中，阻焊材料在第一盤中孔111兩端的鋪展面積不大于10mil，且超出第一盤中孔111的厚度不大于2mil，如此設(shè)計(jì)以保證焊盤12的可焊接面積。

S103、在所述焊盤上印刷焊料14，將QFN芯片貼放于所述焊料14上，并通過對所述焊料14回流焊以使所述QFN芯片20封裝于所述焊盤12。

該步驟中將QFN芯片20封裝于焊盤12上，以使焊盤12輔助散熱。其中，本發(fā)明的實(shí)施例中并不限于步驟S103中的封裝方式，其他可以使QFN芯片20封裝于焊盤12的實(shí)施方式均包含在本發(fā)明中。

在步驟S103中，可以將焊料14印刷于第一盤中孔111與第二盤中孔112之間，如此設(shè)置可以提升QFN芯片20與焊盤12的焊接效果，避免焊料14在回流焊熔融時(shí)，焊料14從未塞孔的第二盤中孔112流失。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，對第一盤中孔111進(jìn)行塞孔處理之后，該方法還包括：在PCB基板11的第二面上的第二盤中孔112處印刷焊料13，并通過回流焊使熔融的焊料13填充于第二盤中孔112內(nèi)。該第二盤中孔112主要用于提供氣體逃逸途徑，在該步驟中，對第二盤中孔112進(jìn)行填充焊料13的目的在于：可以在QFN芯片20焊接過程中避免焊料14的流失。

通過這種方式，可以有效改善焊QFN芯片20的焊接空洞/氣泡問題，針對大尺寸QFN芯片效果格外明顯。本實(shí)施案具有廣泛適用性，基本可以覆蓋當(dāng)前所有QFN芯片的設(shè)計(jì)場合，特別適用于超大尺寸QFN芯片和盤中孔高密度布局的QFN芯片。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，該第一盤中孔111與第二盤中孔112交錯排列。在本發(fā)明的實(shí)施例中，該第一盤中孔111與第二盤中孔112可以以隔行排列(如圖8所示)、隔列排列(如圖9所示)、隔圈排列(如圖10所示)、間隔排列(如圖11所示)、或者其他規(guī)則或者不規(guī)則的陣列方式排列。通過規(guī)則的交錯排列可以使氣體逃逸路徑在焊盤12上分布比較均勻，從而有效避免大面積空洞/氣泡的產(chǎn)生，進(jìn)而保證QFN芯片20與焊盤12的焊接效果，盡可能大的增加焊接面積。其中，在本發(fā)明的示例實(shí)施例中，印刷于第一面的焊料13和填充于第二焊盤孔112的焊料14均選用錫膏，錫膏為當(dāng)今行業(yè)中較佳的焊料。當(dāng)然，在發(fā)明的其他實(shí)施例中，可以作為填充第二盤中孔112的其他焊料和可以滿足QFN芯片20焊接于焊盤12且起到同樣作用效果的其他焊料均屬于本發(fā)明的涵蓋范圍內(nèi)。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第二盤中孔112的數(shù)量多于第一盤中孔111的數(shù)量，即該第一盤中孔111的數(shù)量不超過總盤中孔數(shù)量的一半，此時(shí)所達(dá)到的效果比較明顯，PCB基板11具有足夠的氣體逃逸途徑。當(dāng)然，第一盤中孔111的數(shù)量超出總盤中孔數(shù)量的一半也仍然屬于本發(fā)明的涵蓋范圍內(nèi)。

在本發(fā)明方法的一較佳實(shí)施例中：提供一具有焊盤12的PCB基板11，焊盤12上分類設(shè)置有第一盤中孔111和第二盤中孔112，在PCB基板11的第二面，對應(yīng)于焊盤12所在區(qū)域進(jìn)行亮銅處理；然后對第一盤中孔111通過樹脂或者阻焊材料等進(jìn)行塞孔處理；其次，在第二盤中孔112位于第二面的一側(cè)印刷焊料13，并通過回流焊以使焊料13填充于第二盤中孔112的孔中；最后在PCB基板11的第一面的第一盤中孔111與第二盤中孔112之間印刷焊料14，通過對焊料14回流焊以將QFN芯片20封裝于焊盤12，即，將QFN芯片20封裝于PCB基板11上。

如圖2至圖7所示，在本發(fā)明實(shí)施例的又一方面，還提出了一種芯片封裝結(jié)構(gòu)，該芯片封裝結(jié)構(gòu)是通過上述將芯片封裝于PCB的方法所形成。該芯片封裝結(jié)構(gòu)包括：PCB基板11、設(shè)置于PCB基板11的第一面的焊盤12、位于焊盤12上且貫穿PCB基板11的盤中孔、以及QFN芯片20。該盤中孔包括第一盤中孔111和第二盤中孔112，其中，第一盤中孔111填充有絕緣材料，QFN芯片20通過印刷于第一面的焊料14封裝于焊盤12。

進(jìn)一步地，第二盤中孔112中填充有焊料14，焊料14具體的填充方式可以參照上述方法。本發(fā)明中，通過對盤中孔進(jìn)行兩種不同方式的處理，以劃分為兩種類型的盤中孔，不僅可以避免焊料從盤中孔泄露出去，而且可以提供氣體逃逸路徑，從而可以有效避免大面積空洞/氣泡的產(chǎn)生，能夠有效的控制空洞面積，改善焊接效果。

另外，本發(fā)明芯片封裝結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置于PCB基板11的第二面的亮銅層(未標(biāo)示)，亮銅層對應(yīng)于焊盤12所在區(qū)域。該亮銅層的設(shè)置是為了第二面上的焊料13在回流焊過程中可以流入到第二盤中孔112內(nèi)，從而可以起到補(bǔ)充第一面焊料14流失的效果。

可選的，印刷于第一面的焊料13和填充于第二盤中孔112的焊料14為錫膏，絕緣材料為樹脂或阻焊劑。進(jìn)一步地，絕緣材料在第一盤中孔111兩端的鋪展面積不大于10mil，且超出第一盤中孔111的厚度不大于2mil，以保證焊盤12的可焊接面積。

在本發(fā)明中，第二盤中孔112的數(shù)量多于第一盤中孔111的數(shù)量，以確保焊盤12上具有足夠的氣體逃逸路徑，避免出現(xiàn)大面積空洞/氣泡的產(chǎn)生。其中，第一盤中孔111與第二盤中孔112交錯排列，具體的，第一盤中孔111和第二盤中孔112可以以隔行排列(如圖8所示)、隔列排列(如圖9所示)、隔圈排列(如圖10所示)、間隔排列(如圖11所示)、或者其他規(guī)則或者不規(guī)則的陣列方式排列，從而可以有效的避免在焊接過程中錫膏從第一盤中孔111中泄露出去，又可以通過第二盤中孔112提供足夠的氣體逃逸路徑。

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種將芯片封裝于PCB的方法及芯片封裝結(jié)構(gòu)，使QFN芯片在封裝過程中具有充足有效的氣體逃逸途徑，有效改善QFN芯片焊接過程中焊接空洞/氣泡的缺點(diǎn)，解決了當(dāng)前QFN芯片在回流焊后焊接面積不足、空洞過大的加工問題，并且實(shí)現(xiàn)成本低，無需增加新的設(shè)備或成本投入。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實(shí)踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本發(fā)明的其它實(shí)施方案。本申請旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)手段。說明書和實(shí)施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由本申請的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。