CN104701273A - 一种具有电磁屏蔽功能的芯片封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有电磁屏蔽功能的芯片封装结构，属于半导体封装技术领域。其包括正面带有芯片电极的芯片和包封体，所述包封体包封芯片，所述芯片的背面和四个侧面设有电磁屏蔽层，所述芯片的正面和包封体的上表面设置再钝化层，所述再钝化层于芯片电极的上方形成露出芯片电极的上表面的再钝化层开口，所述再钝化层的表面选择性地设置再布线金属层和表面保护层，所述再布线金属层的通过再钝化层开口与芯片电极连接，其上表面设置输入/输出端，所述表面保护层覆盖所述输入/输出端以外的再布线金属层的表面。本发明不增加封装体的成本与体积，符合器件封装的小型化发展趋势。

Description

一种具有电磁屏蔽功能的芯片封装结构

技术领域

本发明涉及一种具有电磁屏蔽功能的芯片封装结构，属于半导体封装技术领域。

背景技术

随着无线连接的普及应用，变频射频类器件的模组在同一模组中的使用数量急剧增多，从而导致器件与器件之间、模组与模组之间、器件与模组之间的电磁干扰越来越厉害。而实现屏蔽电磁干扰的一般方法是在封装体之外加上金属制成的适当的电磁屏蔽金属壳，且电磁屏蔽金属壳越厚，其对电磁波的屏蔽效果越好。但是，电磁屏蔽金属壳作为附加部件的存在，往往造成封装体的成本和体积成倍增加，此种封装结构有悖器件封装的小型化发展的时代趋势，且与现代社会提倡的绿色能源的理念矛盾，其应用将受到极大限制。

发明内容

本发明的目的在于克服上述封装结构的不足，提供一种不增加封装体的成本与体积、符合器件封装的小型化发展趋势的具有电磁屏蔽功能的芯片封装结构。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种具有电磁屏蔽功能的芯片封装结构，其包括正面带有芯片电极的芯片和包封体，所述包封体包封芯片，且该芯片的背面朝向包封体，

所述芯片的背面和四个侧面完全覆盖电磁屏蔽层，所述芯片的正面和包封体的上表面覆盖再钝化层，所述再钝化层于芯片电极的上方形成露出芯片电极的上表面的再钝化层开口，所述再钝化层的表面选择性地设置再布线金属层和表面保护层，所述再布线金属层通过再钝化层开口与芯片电极连接，其上表面设置输入/输出端，所述表面保护层覆盖所述输入/输出端以外的再布线金属层的表面和再钝化层裸露的上表面，所述输入/输出端设置连接件。

本发明所述芯片为两个或两个以上，所述电磁屏蔽层将其分别覆盖屏蔽。

本发明所述电磁屏蔽层沿包封体的上表面向外延展。

本发明所述电磁屏蔽层的厚度为30～1000微米。

本发明所述电磁屏蔽层的厚度为100～300微米。

本发明还包括加强层，所述加强层设置于包封体的下表面，并与包封体之间设置粘附层。

本发明所述加强层的材质为硅或金属铜、铁镍合金。

本发明所述连接件为焊球、焊块或微金属凸块。

 本发明的有益效果是：

1、本发明采用磁性材料制成的电磁屏蔽层紧贴于芯片的背面和四个侧面，使芯片完全包覆，不存在屏蔽缺口；

2、本发明的电磁屏蔽层可以单独覆盖每一个芯片，使之成为屏蔽体，实现了多个芯片封装在同一模组内且彼此屏蔽，互不干扰；

3、本发明的电磁屏蔽层由封装于之外的包封材料保护，使屏蔽层免受外界环境(如水、汽、尘、热)的影响；

4、本发明采用电磁屏蔽层替代电磁屏蔽金属壳，实现了封装体的小型化、薄型化等，并节约了金属材料，符合绿色能源的现代社会理念，顺应了器件封装的小型化发展的时代趋势。

附图说明

图1为本发明一种具有电磁屏蔽功能的芯片封装结构实施例一的示意图；

图2为图1中电磁屏蔽层与多个芯片的平铺位置关系示意图；

图3为图1中电磁屏蔽层与多个芯片的叠层位置关系剖面示意图；

图4为本发明一种具有电磁屏蔽功能的芯片封装结构实施例二的示意图；

其中：

芯片1

芯片本体11

芯片电极13

芯片电极开口131

芯片表面钝化层15

包封体2

电磁屏蔽层3

再钝化层4

再钝化层开口41

再布线金属层5

表面保护层6

连接件7

加强层8

粘附层81。

具体实施方式

现在将在下文中参照附图更加充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例，从而本公开将本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。然而，本发明可以以许多不同的形式实现，并且不应被解释为限制于这里阐述的实施例。

参见图1和图2，为本发明一种具有电磁屏蔽功能的芯片封装结构的剖面示意图，由图1可知，其芯片1的芯片本体11的上表面带有芯片表面钝化层15和芯片电极13，芯片电极13的电路设置于芯片本体11内。芯片表面钝化层15覆盖芯片电极开口131以外的芯片本体11的上表面。

芯片1的背面和四个侧壁设有密接的电磁屏蔽层3，以使芯片1完全被电磁屏蔽层3兜住，不存在屏蔽缺口。其厚度一般为30～1000微米，优选厚度为100～300微米。

包封材料包封芯片1且只露出芯片1的正面。包封材料的材质目前以环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂和不饱和聚酯树脂最为常用，并在其中添加氧化硅、氧化铝等填充料，以改善包封料的强度、电性能、粘度等性能，并提升封装结构的热机械可靠性。包封材料包封、固化完成后，呈固状的包封体2，可以起到防水、防潮、防震、防尘、散热、绝缘等作用。

芯片1的正面和包封体2的上表面覆盖氧化硅、氮化硅或树脂类介电材质的再钝化层4，再钝化层4于芯片电极13的上方形成再钝化层开口41，再钝化层开口41露出芯片电极13的上表面，一般地，再钝化层开口41小于芯片电极开口131。

再钝化层4的表面设置再布线金属层5和表面保护层6。再布线金属层5通过再钝化层开口41与芯片电极13连接，其上表面设置输入/输出端51，表面保护层6覆盖所述输入/输出端51以外的再布线金属层5的上表面。输入/输出端51设置连接件，如焊球7、焊块或微金属凸块，以便于整个封装结构与PCB板或基板连接，同时形成电气连通。

为加强整个封装结构的强度，还可以在芯片1的下方设置加强层8，加强层8通过硅胶等材质的粘附层81与包封体2的下表面固连，加强层8的材质为具有支撑作用的硅、金属铜、铁镍合金等，其厚度一般在30～50微米，也可以根据实际需要增厚或减薄其厚度。同时，金属铜、铁镍合金等材质的加强层8还可以为整个封装结构散热，以提高本发明一种三维封装结构的可靠性。

本发明的一种具有电磁屏蔽功能的芯片封装结构，其电磁屏蔽层3为铁镍合金层或铁镍铜钼的合金层，其中的铁、镍、铜、钼微粒可以为纳米微粒，且磁性金属铁或镍的含量较大。铜可以增加该电磁屏蔽层3的导电率，从而进一步增强电磁屏蔽功能，而钼可以增加该电磁屏蔽层3的机械强度。电磁屏蔽层3可以通过印刷、涂覆、溅射等方式形成于芯片1的背面和四个侧壁，为了使电磁屏蔽层3与芯片1与包封体2更好地结合，电磁屏蔽层3中还添加有氧化硅、氮化硅等添加料，以提升其附着力。

该电磁屏蔽层3经热循环、高温与湿热试验后，其镀层的导电性和附着力均良好，且其屏蔽值大于40dB，其中，其电磁屏蔽层3的屏蔽值集中在50～60dB。

另外，上述芯片封装结构的芯片1可以在两个或两个以上，电磁屏蔽层3将其分别覆盖屏蔽，如图2所示，芯片101与芯片102平铺排布在同一模组中，其之间通过设置在正面的再布线金属层5实现连接，电磁屏蔽层3将其分别覆盖屏蔽，使芯片101与芯片102形成各自独立的屏蔽体。

当然，电磁屏蔽层3将芯片101与芯片102分别覆盖，使之形成各自独立的屏蔽体后，屏蔽体也可以上下叠层排布，如图3所示，芯片101与芯片102通过再布线金属层51、再布线金属层52实现连接。

实施例二，参见图4

实施例二与实施例一的封装结构基本类似，其区别在于：

为了增强散热，提高芯片封装结构的可靠性，具有导热性能的铁、铜、镍及其合金等制成的电磁屏蔽层3还可以沿包封体2的上表面向外延展，扩大其延展面积，如图4所示。再钝化层4直接覆盖在芯片1的正面和电磁屏蔽层3的上表面。

本发明一种具有电磁屏蔽功能的芯片封装结构不限于上述优选实施例，如电磁屏蔽层3于芯片1的侧壁的水平高度高于芯片1的正面的水平高度，以进一步保障电磁屏蔽效果；另外，该电磁屏蔽层3的材质还可以为铁、钴、镍及其合金等，其中钴也可以改善电磁屏蔽层3的电磁屏蔽效果。

因此，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种具有电磁屏蔽功能的芯片封装结构，其包括正面带有芯片电极（13）的芯片（1）和包封体（2），所述包封体（2）包封芯片（1），且该芯片（1）的背面朝向包封体（2），

其特征在于：

所述芯片（1）的背面和四个侧面完全覆盖电磁屏蔽层（3），所述芯片（1）的正面和包封体（2）的上表面覆盖再钝化层（4），所述再钝化层（4）于芯片电极（13）的上方形成露出芯片电极（13）的上表面的再钝化层开口（41），所述再钝化层（4）的表面选择性地设置再布线金属层（5）和表面保护层（6），所述再布线金属层（5）通过再钝化层开口（41）与芯片电极（13）连接，其上表面设置输入/输出端（51），所述表面保护层（6）覆盖所述输入/输出端（51）以外的再布线金属层（5）的表面和再钝化层（4）裸露的上表面，所述输入/输出端（51）设置连接件（7）。

2.根据权利要求1所述的一种具有电磁屏蔽功能的芯片封装结构，其特征在于：所述芯片（1）为两个或两个以上，所述电磁屏蔽层（3）将其分别覆盖屏蔽。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有电磁屏蔽功能的芯片封装结构，其特征在于：所述电磁屏蔽层（3）沿包封体（2）的上表面向外延展。

4.根据权利要求3所述的一种具有电磁屏蔽功能的芯片封装结构，其特征在于：所述电磁屏蔽层（3）的厚度为30～1000微米。

5.根据权利要求4所述的一种具有电磁屏蔽功能的芯片封装结构，其特征在于：所述电磁屏蔽层（3）的厚度为100～300微米。

6.根据权利要求3所述的一种具有电磁屏蔽功能的芯片封装结构，其特征在于：还包括加强层（8），所述加强层（8）设置于包封体（2）的下表面，并与包封体（2）之间设置粘附层（81）。

7.根据权利要求6所述的一种具有电磁屏蔽功能的芯片封装结构，其特征在于：所述加强层（8）的材质为硅或金属铜、铁镍合金。

8.根据权利要求1所述的一种具有电磁屏蔽功能的芯片封装结构，其特征在于：所述连接件（7）为焊球、焊块或微金属凸块。