芯片封装结构、电子设备和芯片封装结构的制作方法与流程

本技术涉及封装，尤其涉及一种芯片封装结构、电子设备和芯片封装结构的制作方法。

背景技术：

1、电子设备中通常具有由多个电子元件组成的射频收发系统，以接收和发射无线信号。组成射频收发系统的电子元件，需封装于基板上以对电子元件进行保护。射频收发系统中通常具有用于选通预设频段信号的滤波器芯片。

2、相关技术中，滤波器芯片倒装于基板上，在通过注塑的方式将滤波器塑封于基板之前，需在基板和滤波器芯片上覆盖一层有机薄膜以使封装后的滤波器芯片与基板之间形成空腔，以防止信号传输过程中损失过大。然而，由于有机薄膜与滤波器芯片之间的热膨胀系数差异较大，使得温度变化时，有机薄膜会对滤波器芯片施加较大的应力，导致滤波器芯片与基板之间的连接结构容易开裂失效，进而导致封装结构整体的可靠性较低。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种芯片封装结构、电子设备和芯片封装结构的制作方法，用于解决如何提高芯片封装结构的可靠性的问题。

2、为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：

3、第一方面，本技术实施例提供了一种芯片封装结构，该芯片封装结构包括基板、至少一个第一芯片、第一塑封体以及金属连接结构。基板具有第一表面。至少一个第一芯片包括滤波器芯片，至少一个第一芯片设置于第一表面且与第一表面之间具有第一间隙。第一塑封体具有第二表面，第二表面与第一表面相面对，第二表面具有至少一个凹槽。第一塑封体通过金属连接结构连接于基板，一个凹槽内具有至少一个第一芯片。

4、本技术实施例提供的芯片封装结构，通过使第一塑封体的第二表面具有至少一个凹槽，第一塑封体通过金属连接结构连接于基板，至少一个第一芯片容置于至少一个凹槽内，有利于先通过模具制作出第一塑封体，再通过金属连接结构将第一塑封体连接于基板，无需在第一芯片上覆盖有机薄膜即可实现通过第一塑封体将第一芯片封装于基板上的同时，使滤波器芯片与基板之间具有第一间隙以保证滤波器芯片的性能，因而，当温度变化时，第一芯片不会受到有机薄膜施加的应力，故降低了第一芯片与基板之间的连接结构失效的风险。并且，当第一芯片不与第一塑封体接触，且温度变化时，第一芯片不会受到第一塑封体施加的应力，故进一步降低了第一芯片与基板之间的连接结构失效的风险，提高了芯片封装结构的可靠性。

5、此外，通过第一塑封体对第一芯片进行封装，有利于采用同一个模具通过注塑的工艺批量生产第一塑封体，无需对单个板材坯件一一进行刻蚀等操作即可形成封装体，工艺复杂度较低，加工效率较高，且成本较低。

6、在第一方面的一些可能的实现方式中，金属连接结构包括第一金属连接件以及第二金属连接件。第一金属连接件设置于第一塑封体。第二金属连接件位于基板，第二金属连接件与第一金属连接件键合或焊接连接。这样一来，形成的金属连接结构的强度较高，第一塑封体与基板之间连接的可靠性较好，进一步提高了芯片封装结构的可靠性。此外，金属连接结构还具有一定的电磁屏蔽的作用，降低了第一芯片之间以及第一芯片与芯片封装结构外部的电子元件相互造成电磁干扰的风险。

7、在第一方面的一些可能的实现方式中，第二表面包括相接的第一区域和第二区域，第一金属连接件覆盖第一区域，至少一个凹槽的槽壁形成第二区域的至少一部分。芯片封装结构还包括第一金属层，第一金属层设置于第二表面；第一金属层包括第一部分，第一部分覆盖第二区域。这样一来，第一金属层的第一部分以及第一金属连接件可以形成电磁屏蔽结构，既能防止不同凹槽内的第一芯片相互造成电磁干扰，还能防止芯片封装结构内的第一芯片与芯片封装结构以外的其他电子元件相互造成电磁干扰。因此，在将第一塑封体连接于基板以对第一芯片进行封装保护的同时，形成了电磁屏蔽结构，简化了电磁屏蔽结构的制作难度，提高了芯片封装结构的制作效率。

8、在第一方面的一些可能的实现方式中，第一金属层还包括第二部分，第二部分形成第一金属连接件，第一金属层为一体成型结构。这样一来，可以通过电镀或沉积（例如物理气相沉积）等工艺形成覆盖第二表面全部区域的连续的第一金属层，制作工艺简单，制作效率较高，制作成本较低。

9、在第一方面的一些可能的实现方式中，芯片封装结构还包括金属嵌件，金属嵌件嵌设于第一塑封体，金属嵌件的朝向第一表面的端面外露于第二表面；第一金属层还覆盖金属嵌件。这样一来，能够防止将第一塑封体连接于基板时，键合或焊接的高温使得第一塑封体起翘变形而挤压第一芯片，导致第一芯片与基板之间的连接可靠性降低。此外，金属嵌件还能起到一定的电磁屏蔽的作用，进一步降低了第一芯片之间相互造成电磁干扰的风险。

10、在第一方面的一些可能的实现方式中，芯片封装结构还包括金属嵌件，金属嵌件嵌设于第一塑封体，金属嵌件的朝向第一表面的端面外露于第二表面，金属嵌件形成第一金属连接件。这样一来，能够防止将第一塑封体连接于基板时，键合或焊接的高温使得第一塑封体起翘变形而挤压第一芯片，导致第一芯片与基板之间的连接可靠性降低。此外，金属嵌件还能复用为第一金属连接件，简化了芯片封装结构整体的设计及加工难度。最后，金属嵌件还能起到一定的电磁屏蔽的作用，进一步降低了第一芯片之间相互造成电磁干扰的风险。

11、在第一方面的一些可能的实现方式中，第一塑封体还具有与第二表面相背对的第三表面，以及连接于第三表面与第二表面之间的周侧面，金属嵌件的部分表面外露于第三表面和/或周侧面。芯片封装结构还包括第二金属层，第二金属层覆盖于第三表面、周侧面和金属嵌件的部分表面。这样一来，第二金属层在芯片封装结构的外部形成通过金属嵌件与基板参考地连接的电磁屏蔽结构，进一步降低了第一芯片与其他电子元件相互造成电磁干扰的风险，保证了芯片封装结构的可靠性。此外，通过使金属嵌件的部分表面外露于第三表面和/或周侧面，使得第二金属层与基板之间的接地路径较短，第二金属层的电磁屏蔽效果较好。

12、在第一方面的一些可能的实现方式中，金属嵌件的材质包括铅、铜、银、金、镍、钯、锡中的至少一者。这样一来，金属嵌件具有较好的可焊性，能够保证金属嵌件与焊料之间的连接可靠性。

13、在第一方面的一些可能的实现方式中，第一金属层包括依次层叠接合的第一层和第二层，第一层位于第二层远离第一塑封体的一侧且与第一表面相面对；第一层为锡层、不锈钢层、镍层、银层、金层、铅层中的一者，第二层为铜层。这样一来，第一金属层具有较好的耐腐蚀性或可焊性的同时，还具有较好的电磁屏蔽效果。

14、在第一方面的一些可能的实现方式中，第一金属层还包括层叠接合于第二层和第二表面之间的第三层，第三层为不锈钢层。这样一来，第一金属层与第一塑封体之间的结合力较大，保证了芯片封装结构整体的可靠性。

15、在第一方面的一些可能的实现方式中，第一芯片的数量为多个，多个第一芯片包括非滤波器芯片。芯片封装结构还包括至少一个第一填充体，一个第一填充体填充于一个非滤波器芯片与第一表面之间的第一间隙。这样一来，第一填充体既能够支撑非滤波器芯片，又能包裹非滤波器芯片与基板的连接结构以对连接结构进行保护，从而提高了非滤波器芯片与基板之间结构连接以及电连接的可靠性。

16、在第一方面的一些可能的实现方式中，金属连接结构包括密封段，密封段环绕至少一个凹槽一周设置。这样一来，密封段、基板的第一表面、第一塑封体的第二表面围设形成密封的空腔，能够防止水汽自第一塑封体与第一表面之间的缝隙进入到该空腔内损坏第一芯片，此外，金属连接结构对水汽的隔绝作用比形成第一塑封体的塑胶更好，从而保证了芯片封装结构的可靠性。

17、在第一方面的一些可能的实现方式中，凹槽的数量为多个，第二表面上被密封段围绕的区域为第三区域。金属连接结构还包括格挡段，格挡段位于密封段的内周侧，格挡段与密封段配合以将第三区域分隔为多个子区域，一个凹槽的槽壁形成一个子区域的至少一部分。这样一来，增加了第一塑封体与基板之间的连接可靠性的同时，每个凹槽的周侧以及凹槽的内壁均具有连续的电磁屏蔽结构，能够防止多个第一芯片相互造成电磁干扰，还能够防止第一芯片与芯片封装结构外部的电子元件相互造成电磁干扰。

18、在第一方面的一些可能的实现方式中，封装结构还包括第二芯片以及第二塑封体。第二芯片为非滤波器芯片，第二芯片设置于第一表面且位于第一塑封体的周侧，第二芯片与第一表面之间具有第二间隙。第二塑封体注塑连接于第一表面，第二塑封体覆盖第二芯片、第一塑封体且填充第二间隙。其中，第一塑封体的材质包括热固性塑胶。

19、这样一来，有利于第二塑封体通过注塑的工艺直接形成于第一表面以将第二芯片封装于基板，且可以在注塑的过程中使物料填充第二间隙以包裹第二芯片与基板之间的连接结构，可以降低因温度变化导致的第二塑封体对第二芯片施加应力导致第二芯片与基板之间的连接结构开裂失效的风险，保证了芯片封装结构的可靠性。此外，通过直接在第一表面注塑的方式形成第二塑封体，封装工艺简单，效率较高，成本较低。最后，通过使第二塑封体覆盖第一塑封体，使得第二塑封体同时与第一表面、第一塑封体注塑连接，提高了第二塑封体固定于基板的可靠性，进而提高了芯片封装结构整体的可靠性的同时，提高了芯片封装结构的外观一致性。

20、在第一方面的一些可能的实现方式中，芯片封装结构为射频模组。

21、在第一方面的一些可能的实现方式中，所述基板为印刷电路板pcb或重布线层rdl。

22、第二方面，本技术实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括第一电路板以及芯片封装结构。芯片封装结构为前述任一实现方式所述的芯片封装结构，至少一个第一芯片与第一电路板电连接。

23、由于本技术实施例提供的电子设备包括如上实现方式所述的芯片封装结构，因此二者能够解决相同的问题，并达到相同的效果，此处不再赘述。

24、第三方面，本技术实施例提供了一种芯片封装结构的制作方法，包括：分别提供待封装芯片结构和第一塑封体结构；其中，待封装芯片结构包括基板和至少一个第一芯片，基板具有第一表面，至少一个第一芯片包括滤波器芯片，至少一个第一芯片设置于第一表面且与第一表面之间具有第一间隙；第一塑封体结构包括第一塑封体，第一塑封体具有第二表面，第二表面具有至少一个凹槽。将待封装芯片结构的第一表面与第一塑封体结构的第二表面相面对，通过金属连接结构将第一塑封体连接于基板；其中，至少一个第一芯片容置于至少一个凹槽内。

25、由于本技术实施例提供的芯片封装结构的制作方法形成如上实现方式所述的芯片封装结构，因此二者能够解决相同的问题，并达到相同的效果，此处不再赘述。

26、在第三方面的一些可能的实现方式中，提供第一塑封体结构，包括：提供模具，模具的型腔具有第四表面，第四表面具有至少一个第一凸起部。通过注塑工艺在模具的型腔内注入物料以形成第一塑封体；其中，第四表面用于成型第二表面的至少部分区域，第一凸起部用于成型凹槽。在第二表面上形成第一金属层，第一金属层包括第二部分，第二部分覆盖第二表面上凹槽的周侧区域，第二部分形成第一金属连接件。这样一来，通过模具预先制作第一塑封体，有利于采用同一个模具通过注塑的工艺批量生产第一塑封体，无需对单个板材坯件一一进行刻蚀等操作即可形成封装体，工艺复杂度较低，加工效率较高，且成本较低。此外，通过在第一塑封体的第二表面上形成第一金属层以形成第一金属连接件，第一金属连接件的制作方式简单，容易实现。

27、在第三方面的一些可能的实现方式中，第一金属层还包括第一部分，第一部分覆盖第二表面上未被第一金属连接件覆盖的区域。这样一来，在形成用于连接基板地第一金属连接件的同时，还同时形成电磁屏蔽结构，简化了电磁屏蔽结构的制作难度，提高了芯片封装结构的制作效率。

28、在第三方面的一些可能的实现方式中，在通过注塑工艺在第一模具的型腔内注入物料以形成第一塑封体之前，提供第一塑封体结构还包括：在第四表面预先设置金属嵌件。通过注塑工艺在模具的型腔内形成第一塑封体，包括：通过注塑工艺在模具的型腔内形成与金属嵌件连接的第一塑封体。其中，金属嵌件的朝向第一表面的端面外露于第一塑封体的第二表面，第一金属层还覆盖金属嵌件。这样一来，在注塑形成第一塑封体的同时，可以使第一塑封体与金属嵌件形成结合强度较好的一体结构件，能够防止将第一塑封体连接于基板的过程中，第一塑封体起翘变形而挤压第一芯片，导致第一芯片与基板之间的连接可靠性降低。此外，金属嵌件还能起到一定的电磁屏蔽的作用，进一步降低了第一芯片之间相互造成电磁干扰的风险。

29、在第三方面的一些可能的实现方式中，提供第一塑封体结构，包括：提供第一模具，第一模具的型腔具有第四表面，第四表面具有至少一个第一凸起部。在第四表面预先设置金属嵌件；第四表面用于成型第二表面的部分区域，第一凸起部用于成型凹槽。通过注塑工艺在第一模具的型腔内注入物料以形成与金属嵌件连接的第一塑封体；其中，金属嵌件的朝向第一表面的端面外露于第二表面，金属嵌件形成第一金属连接件。这样一来，在注塑形成第一塑封体的同时，可以使第一塑封体与金属嵌件形成结合强度较好的一体结构件，能够防止将第一塑封体连接于基板的过程中，第一塑封体起翘变形而挤压第一芯片，导致第一芯片与基板之间的连接可靠性降低。此外，金属嵌件还能起到一定的电磁屏蔽的作用，进一步降低了第一芯片之间相互造成电磁干扰的风险。最后，金属嵌件还能复用为用于与基板连接的第一金属连接件，简化了芯片封装结构整体的设计及制作难度。

30、在第三方面的一些可能的实现方式中，提供第一塑封体结构还包括：在第二表面上形成第一金属层，第一金属层覆盖第二表面上未被第一金属连接件覆盖的区域。这样一来，在将第一塑封体连接于基板以对第一芯片进行封装保护之前，通过一步工序形成电磁屏蔽结构，简化了电磁屏蔽结构的制作难度，提高了芯片封装结构的制作效率。

31、在第三方面的一些可能的实现方式中，在第四表面预先设置金属嵌件之前，提供第一塑封体结构还包括：在第四表面上形成第一离型膜。在第四表面预先设置金属嵌件包括：将金属嵌件贴设于第一离型膜。在通过注塑工艺在第一模具的型腔内注入物料以形成与金属嵌件连接的第一塑封体之后，提供第一塑封体结构还包括：移除模具和第一离型膜。这样一来，通过在第四表面贴设第一离型膜，便于使第一塑封体、金属嵌件从模具上脱离，此外，可以通过第一离型膜本身的粘附性将金属嵌件固定于第一离型膜，简化了金属嵌件的设置方式。

32、在第三方面的一些可能的实现方式中，基板具有第二金属连接件。将待封装芯片结构的第一表面与第一塑封体结构的第二表面相面对，通过金属连接结构将第一塑封体连接于基板，包括：在第二金属连接件和/或第一金属连接件上设置焊料。使焊料熔化，以使焊料与第一金属连接件、第二金属连接件连接形成金属连接结构。这样一来，通过焊接形成的金属连接结构将第一塑封体连接于基板，工艺上较容易实现，且连接可靠性较高。

33、在第三方面的一些可能的实现方式中，在通过注塑工艺在第一模具的型腔内形成第一塑封体之后，提供第一塑封体结构还包括：提供第一治具，并将第一塑封体的背对第二表面的表面支撑于第一治具的第一支撑面。在将待封装芯片结构的第一表面与第一塑封体结构的第二表面相面对，通过金属连接结构将第一塑封体连接于基板之后，方法还包括：移除第一治具。这样一来，第一治具可以为第一塑封体提供支撑，可以防止在后续的工艺步骤中，第一塑封体变形而影响芯片封装结构的良品率。

34、在第三方面的一些可能的实现方式中，在通过注塑工艺在所述模具型腔内形成第一塑封体之后，所述方法还包括：对所述第一塑封体进行减薄处理以形成背对所述第一表面的第三表面，并使所述金属嵌件的远离所述第一表面的端面外露于所述第三表面；其中，所述第一塑封体还具有连接于所述第三表面和所述第二表面之间的周侧面。在所述第一塑封体上形成覆盖所述第三表面、所述周侧面和所述金属嵌件的第二金属层。这样一来，第二金属层在芯片封装结构的外部形成通过金属嵌件与基板参考地连接的电磁屏蔽结构，进一步降低了第一芯片与其他电子元件相互造成电磁干扰的风险，保证了芯片封装结构的可靠性。

35、在第三方面的一些可能的实现方式中，第一芯片的数量为多个，多个第一芯片还包括非滤波器芯片。在将待封装芯片结构的第一表面与第一塑封体结构的第二表面相面对，通过金属连接结构将第一塑封体连接于基板之前，方法还包括：向非滤波器芯片与第一表面之间的第一间隙填充介质以形成第一填充体。

36、这样一来，第一填充体既能够支撑非滤波器芯片，又能包裹非滤波器芯片与基板的连接结构以对连接结构进行保护，从而提高了非滤波器芯片与基板之间结构连接以及电连接的可靠性。

37、在第三方面的一些可能的实现方式中，待封装芯片结构还包括第二芯片，第二芯片为非滤波器芯片，第二芯片设置于第一表面且与第一表面之间具有第二间隙。方法还包括：通过注塑工艺在所述第一表面上形成第二塑封体，并使所述第二塑封体覆盖所述第二芯片、所述第一塑封体以及填充所述第二间隙；其中，所述第一塑封体的材质包括热固性塑胶。

38、这样一来，第二塑封体可以包裹第二芯片与基板之间的连接结构，可以降低因温度变化导致的第二塑封体对第二芯片施加应力导致第二芯片与基板之间的连接结构开裂失效的风险，保证了芯片封装结构的可靠性。此外，通过直接在第一表面注塑的方式形成第二塑封体，封装工艺简单，效率较高，成本较低。最后，通过使第二塑封体覆盖第一塑封体，使得第二塑封体同时与第一表面、第一塑封体注塑连接，提高了第二塑封体固定于基板的可靠性，进而提高了芯片封装结构整体的可靠性的同时，提高了芯片封装结构的外观一致性。

39、在第三方面的一些可能的实现方式中，提供待封装芯片结构包括：提供第二治具，所述第二治具具有第二支撑面。在所述第二支撑面形成重布线层rdl，以获得基板；其中，所述基板具有背对所述第二支撑面的第一表面。将至少一个第一芯片设置于第一表面，且使第一芯片与所述第一表面之间具有第一间隙。在将所述待封装芯片结构的所述第一表面与所述第一塑封体结构的所述第二表面相面对，通过金属连接结构将所述第一塑封体连接于所述基板之后，所述方法还包括：移除所述第二治具。

40、这样一来，由rdl形成的基板厚度较小，有利于减小芯片封装结构整体的厚度，进而有利于减小电子设备整机的厚度。