本实用新型属于电子芯片防护技术领域，具体涉及一种bga封装芯片的防护结构。
背景技术：
随着技术的发展，电子设备的电路板上的芯片集成度越来越高，尤其是芯片的引脚数量越来越多、越来越密。目前芯片的封装形式通常为bga(ballgridarraypackage，球栅阵列)封装，芯片的管脚隐蔽于芯片下方，因而芯片下方与电路板之间留有0.3mm左右的间隙。在潮湿环境中，水汽渗入芯片下方，并在管脚上凝结水珠，凝结的水珠容易导致电路板芯片断路失效，严重的可导致芯片损坏。
因此，针对上述问题，现有技术尚有待改进和发展。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种bga封装芯片的防护结构，以解决现有技术中bga封装芯片容易在潮湿环境中失效或损坏的问题。
本实用新型提供的bga封装芯片的防护结构，包括：芯片、电路板、灌胶部和散热部，所述芯片包括本体和管脚，所述管脚的一端连接在所述本体上，另一端位于所述本体的一侧，并与所述电路板安装，适于将所述本体安装在所述电路板上，且安装后的所述本体与所述电路板之间具有间隙；所述灌胶部围设在所述本体的外侧，并与所述本体和所述电路板连接，且所述灌胶部的高度不超过所述本体的上表面高度，适于密封所述芯片与所述电路板之间的间隙；所述散热部安装在所述芯片本体的上方，适于为所述芯片散热。
如上所述的bga封装芯片的防护结构，进一步优选为，所述灌胶部的截面由第一平面、与第一平面垂直的第二平面以及曲面围合而成，所述灌胶部的第一平面与所述电路板连接，第二平面与所述芯片本体的侧壁连接；所述曲面的高度不超过所述芯片本体的上表面高度。
本实用新型还公开的bga封装芯片的防护结构的加工方法，用于加工上述的bga封装芯片的防护结构，包括以下步骤：s1：清洁，获取电路板，所述电路板上焊装有bga封装工艺芯片；除净所述芯片表面贴附的标签，采用有机溶剂清洗所述原始芯片并晾干，得到封装结构，所述封装结构中所述芯片与电路板之间具有间隙；s2：涂敷，沿s1中得到的封装结构的芯片外周涂敷灌封胶，形成具有缺口的灌胶部，所述灌胶部适于使所述封装结构中芯片与电路板之间的间隙呈半密封状态；s3：加热，加热经s2处理后封装结构；s4：封口，在40-80℃环境中采用灌封胶给所述灌胶部封口，完全密封所述封装结构中芯片与电路板之间的间隙；并于所述灌胶部固化后冷却至15-35℃，得到bga封装芯片的防护结构。
如上所述的bga封装芯片的防护结构的加工方法，进一步优选为，步骤s1中，所述有机溶剂为乙酸异戊酯溶剂或无水乙醇。
如上所述的bga封装芯片的防护结构的加工方法，进一步优选为，步骤s1中，所述原始芯片采用有机溶剂清洗后在自然状态下风干，得到芯片。
如上所述的bga封装芯片的防护结构的加工方法，进一步优选为，步骤s2中，所述灌封胶为双组份有机树脂灌封胶。
如上所述的bga封装芯片的防护结构的加工方法，进一步优选为，所述双组份有机树脂灌封胶的导热系数的满足如下计算公式：
k>10*l1*l2/d
其中，k为灌封胶的导热系数，l1、l2分别为所述芯片的长度和宽度，d为所述芯片的高度。
如上所述的bga封装芯片的防护结构的加工方法，进一步优选为，
步骤s3中，加热温度为所述芯片和电路板工作状态的上限温度。
如上所述的bga封装芯片的防护结构的加工方法，进一步优选为，所述步骤还包括：s5：检查，观察灌胶部坡面是否饱满平整、是否存在气鼓和凹坑；若所述灌胶部坡面饱满平整且无气鼓无凹坑，则合格；否则，不合格。
如上所述的bga封装芯片的防护结构的加工方法，进一步优选为，步骤s5的检查还包括检查灌胶部的曲面高度，所述灌胶部的曲面高度不应高于芯片上表面1mm。
本实用新型与现有技术相比具有以下的优点：
通过采用本实用新型所公开的结构和方法，使得芯片与电路板之间的空间与外界完全气密隔离，这使得芯片具备了能在高湿环境下正常工作的优异性能；与传统的完全掩埋式灌封工艺相比，本实用新型所公开的方法不仅具有针对性强、节省原料的优点；同时由于不改变芯片上表面结构，不影响散热片的安装，因而亦适用于大发热量芯片。此外，本实用新型中的灌胶部容易拆除，能有助于后期芯片的维修与更换。
附图说明
图1为本实用新型中bga封装芯片的防护结构的剖面结构示意图；
图2为本实用新型中bga封装芯片的防护结构的加工方法的流程示意图。
附图标记说明：
1-电路板，2-本体，3-管脚，4-灌胶部，5-散热部。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，本实施例公开了一种bga封装芯片的防护结构，包括：芯片、电路板1、灌胶部4和散热部5，所述芯片包括本体2和管脚3，所述管脚3的一端连接在所述本体2上，另一端位于所述本体2的一侧，并与所述电路板1安装，适于将所述本体2安装在所述电路板1上，且安装后的所述本体2与所述电路板1之间具有缝隙；所述灌胶部4围设在所述本体2的外侧，并与所述本体2和所述电路板1连接，且所述灌胶部4的高度不超过所述本体2的上表面高度，适于密封所述芯片与所述电路板1之间的缝隙；所述散热部5安装在所述芯片本体的上方，适于为所述芯片散热。一般而言，安装后的芯片本体2与电路板1之间留有0.3mm左右的间隙；本实施例中的灌胶部4围设在芯片本体2的外围，其截面由第一平面、与第一平面垂直的第二平面以及曲面围合而成，所述灌胶部的第一平面与所述电路板连接，第二平面与所述芯片本体的侧壁连接，所述曲面的高度不超过所述芯片本体的上表面高度；上述结构的灌胶部4适于将间隙围成一个封闭的空腔，进而避免水汽进入间隙并凝结在管脚3处，从而使得上述结构的电子元器件可在湿度相对较大的环境中正常工作下正常工作。本实施例中，所述散热部5为散热片或其他用于芯片散热的结构，为现有技术中的常规结构，可通过购买获取。
如图2所示，具体的，本实施例还具体提供了上述bga封装芯片的防护结构的加工方法，包括以下步骤：
s1：清洁，获取电路板1，所述电路板1上焊装有bga封装芯片；除净所述芯片表面贴附的标签，采用有机溶剂清洗所述原始芯片并晾干，得到封装结构，所述封装结构中所述芯片与电路板之间具有间隙；
s2：涂敷，沿s1中得到的封装结构的芯片外周涂敷灌封胶，形成具有缺口的灌胶部4，所述灌胶部适于使所述封装结构中芯片与电路板1之间的间隙呈半密封状态；
s3：加热，加热经s2处理后封装结构；
s4：封口，在40-80℃环境中采用灌封胶给所述灌胶部4封口，完全密封所述封装结构中芯片与电路板1之间的间隙；并于所述灌胶部4固化后冷却至15-35℃，得到bga封装芯片的防护结构。
其中，步骤s1中，首先获取电路板，所述电路板上通过bga封装工艺封装有芯片，除净芯片表面贴附的标签，并以乙酸异戊酯溶剂(香蕉水)或无水乙醇对防护区域进行清洗，再放置于清洁环境中待其风干，从而得到封装结构，因封装工艺限制，所述封装结构中所述芯片与电路板之间具有间隙。
上述工艺完成之后再对步骤s1中得到的封装结构进行灌封胶的涂敷。本步骤中，涂敷材料应选择导热系数较高的灌封胶，并通过胶枪进行注胶处理。且此步骤中涂敷灌封胶后形成的灌胶体存在缺口，尚未将芯片完全包围。本实施例中的缺口适于为下一加热步骤中的排气做准备。
之后进行步骤s3，对芯片及其所封装的电路板1进行整体加热，加热温度为室温下所述芯片和电路板1工作状态的上限温度，可以为80℃，也可以为40-80℃中任一温度。加热过程适于使芯片下方间隙内的气体略微膨胀，并将多余的气体从灌胶体的缺口中排出。并在加热状态下，进行步骤s4，即采用相同成分的灌封胶给所述灌胶部4封口，完全密封所述封装结构中芯片与电路板1之间的间隙；封口操作应迅速完成，以免封装结构失温，半封闭状态的间隙内重新涌入气体。所述灌胶部4固化后将所述封装结构自然冷却至室温，即冷却到15-35℃，得到bga封装芯片的防护结构。加热状态还用于加速灌封胶的固化时间，一般加热后即已完全固化。因封口时封装结构仍处于加热状态，使得冷却后，芯片下方的间隙中会形成一定负压，此负压可帮助灌胶体紧贴芯片和电路板1表面，从而形成气密结构。
在涂敷灌封胶时需要控制出胶量，避免固化后灌胶部4的高度不符合要求。一般的，对于不具有加装散热部的芯片，灌胶部4的高度应不高于芯片上表面1mm；对于具有加装散热部的芯片，一般先将散热部拆除，在进行芯片的封装及防护加工，且灌胶部4的高度应不超过芯片上表面的高度，以免影响后续散热部的重装。
芯片四周被灌封胶涂覆之后，原本下方间隙内的对流散热过程被阻断，虽然下方间隙狭小，对流过程对其散热的效用原本就不显著，但仍应考虑对阻断该散热过程的补偿，因而灌胶部4应具有一定的导热性能。密封前，其对流换热系数取空气自然对流散热系数的下限5w/(m2.k)，散热面积为芯片的面积。完全密封后，改以传导方式向四周散热，即芯片四周灌胶部4的传导散热替代原本芯片下方的对流散热，且二者应具备同等热传递效率传导距离的特征长度与芯片厚度d接近，取2倍安全余量可得灌胶部4导热系数k应满足公式：
k>10*l1*l2/d
其中，k为灌封胶的导热系数，l1、l2分别为所述芯片的长度和宽度，d为所述芯片的高度。
例如对于规格为0.007m*0.009m*0.0011m的芯片，按照上述公式计算，所选灌封胶的导热系数k>0.573w/(m.k)。
在实际应用中，为了实现上述散热功能，所述灌封胶大多选用双组份有机树脂灌封胶，优选采用rtvs189双组分有机硅树脂灌封胶，该型号的灌封胶散热系数为1.5w/(m.k)，能满足大部分规格芯片的散热要求。优选的，工程中选用的是rtvs189双组分有机硅树脂灌封胶，固化后为rtvs189(a/b)硅酮弹性体，其供货时是一种双组份的套装材料，由a、b两部分液体组分组成，当两组分以1：1重量比或体积比充分混合时，混合液体会固化成一个柔性弹性体。当然，某些单组分导热硅胶也具有较高散热系数，但单组分硅胶存在固化深度限制，可能在芯片下方存留液态胶体，而双组份硅胶则不存在上述问题，因此，优选采用双组份有机硅树脂灌封胶。
灌胶部4封口固化后，上述结构的加工步骤基本完成，可再进行后续的步骤s5：检查，观察灌胶部4坡面是否饱满平整、是否存在气鼓和凹坑；若所述灌胶部4坡面饱满平整且无气鼓无凹坑，则合格；否则，不合格。步骤s5的检查还包括检查灌胶部4的坡面高度；若加装散热部件，则灌胶部4的高度不应超出芯片的上表面；否则，则灌胶部4高度不应高于芯片上表面1mm。
通过采用本实用新型所公开的结构和方法，使得芯片与电路板之间的空间与外界完全气密隔离，这使得芯片具备了能在高湿环境下正常工作的优异性能；与传统的完全掩埋式灌封工艺相比，本实用新型所公开的方法不仅具有针对性强、节省原料的优点；同时由于不改变芯片上表面结构，不影响散热片的安装，因而亦适用于大发热量芯片。此外，本实用新型中的灌胶部容易拆除，能有助于后期芯片的维修与更换。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
1.一种bga封装芯片的防护结构，其特征在于，包括：芯片、电路板、灌胶部和散热部，所述芯片包括本体和管脚，所述管脚的一端连接在所述本体上，另一端位于所述本体的一侧，并与所述电路板安装，适于将所述本体安装在所述电路板上，且安装后的所述本体与所述电路板之间具有间隙；所述灌胶部围设在所述本体的外侧，并与所述本体和所述电路板连接，且所述灌胶部的高度不超过所述本体的上表面高度，适于密封所述芯片与所述电路板之间的间隙；所述散热部安装在所述芯片本体的上方，适于为所述芯片散热。
2.根据权利要求1所述的bga封装芯片的防护结构，其特征在于，所述灌胶部的截面由第一平面、与第一平面垂直的第二平面以及曲面围合而成，所述灌胶部的第一平面与所述电路板连接，第二平面与所述芯片本体的侧壁连接；所述曲面的高度不超过所述芯片本体的上表面高度。
技术总结