一种芯片散热结构及封装方法与流程

专利2026-08-07  13


本发明涉及集成电路,特别涉及一种芯片散热结构及封装方法。


背景技术:

1、随着当今封装技术的发展,如今封装正愈发小型化与集成化。由此芯片散热这一问题,在对于产品稳定性与可靠性的改进上,愈发重要,如何做到良好的散热,也是技术研发中需要考虑的问题。当前wb(wi re bond i ng,引线键合)产品的散热方式主要包括如下两种:(1)芯片上侧的散热通过在芯片上侧贴装散热片来实现;(2)芯片下侧的散热通过打孔解决来实现,或者靠裸露芯片下侧的大块铜皮来解决。

2、针对现有技术,打孔进行散热的散热性能较差,并且无法针对热量进行有效传导,而另一种通过裸露大块铜皮进行散热,散热效果也有限。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种芯片散热结构及封装方法,以解决现有技术中,散热性较差的问题。该封装结构中芯片与基板之间通过焊球连接,解决了分层问题,基板中的金属柱和基板正面和背面的焊盘打孔,并且采用金属柱连接散热层与裸露金属层,提高该封装结构的散热能力,使器件在工作过程中能够快速散热。

2、在本发明的第一方面,针对现有技术中存在的问题,本发明提供一种具有散热功能的封装结构的制作方法来解决,包括:

3、进行重布线层与第二金属柱的布置,所述重布线层通过临时键合薄膜安置于临时载体上,所述第二金属柱安置于重布线层正面上;

4、将第一芯片安装于所述重布线层正面上,并进行底填,完成电学连接;

5、进行塑封,并减薄所述塑封层,将所述第一芯片的背面与所述第二金属柱未进行连接的一端露出;

6、拆除所述重布线层与所述载体之间的的临时键合薄膜;

7、所述第一芯片的背面涂敷散热胶,形成散热层将所述重布线层倒置,以使所述第一芯片的背面与所述基板的正面形成接触,并将所述重布线层安置于所述基板正面;

8、将第二芯片安置于所述重布线层背面;

9、所述基板内埋有第一金属柱,并且所述基板背面裸露有金属层,所述第一金属柱的第一端连接所述金属层,所述第一金属柱的第二端连接所述散热层。

10、进一步地,所述临时键合薄膜为热塑或热固型有机材料,也可以是含有cu、ni、cr、co等成分的无机材料,该临时键合薄膜可以通过加热、机械、化学、激光、冷冻等方式拆除。

11、进一步地,所述载体为玻璃载片,也可以是有机基板、金属基板、陶瓷基板、有机基板与金属基板复合的基板,或者其他类似材料也可以。

12、进一步地,所述底填为将底部填充材料填充在芯片与导电互连结构之间的空隙。

13、进一步地,所述基板表面具有预先生成的电路。

14、进一步地,所述将重布线层安置于基板上的步骤包括,在所述基板正面形成焊球,使散热层于所述基板内第一金属柱的第二端完成接触,通过焊球完成所述基板与所述第二金属柱的电学连接,并进行底填;所述形成焊球的工艺包括晶圆级植球、单芯片植球和印刷锡膏;所述焊球的成分为snpb或snagcu。

15、进一步地,所述将第二芯片安置于所述重布线层背面的步骤包括,在所述重布线层的背面生成焊球,完成所述第二芯片与所述重布线层的电学连接。

16、在本发明的第二方面,针对现有技术中存在的问题,本发明提供一种具有散热功能的封装结构来解决,包括:

17、基板;

18、第一金属柱,其贯穿所述基板;

19、金属层,其裸露于所述基板背面,并与所述第一金属柱的第一端相连;

20、第一芯片,其背面涂敷有散热介质形成散热层,其背面设置于所述基板正面,并与所述第一金属柱的顶端相连;

21、重布线层,正面安置有所述第一芯片与第二金属柱;

22、第一焊球,将所述第一芯片的正面安装于重布线层的正面;

23、塑封层,其将所述第一芯片与所述第二金属柱塑封,但露出所述第一芯片的背面以及所述第二金属柱的一端;

24、第二焊球,将所述第二金属柱固定在所述基板的正面;

25、第二芯片,通过第三焊球固定在所述重布线层的背面。

26、进一步地,所述结构还包括底填材料,所述底填材料填充在焊球,芯片与导电互连结构之间的空隙中。

27、进一步地,所述重布线层,所述芯片,所述第二金属柱及基板间,存在电学连接。

28、常规的散热方案主要是直接通过贴装散热盖等形式提高芯片和封装外部的散热能力,例如,wb芯片和基板之间的散热主要是通过在芯片下侧裸露的金面上直接涂导电胶,此类形式散热方案散热效果有限,且容易产生金面和焊料分层等问题;再例如,wb芯片与基板之间的散热方式主要是在芯片下侧裸露大块铜皮,裸露的大块铜皮上金之后可能会造成与焊料的结合不好,导致芯片下侧分层,且分层后两者接触面积大大降低,影响了散热效果。

29、由此本发明提出了一种芯片散热结构及制备方法,通过芯片涂敷散热胶形成散热层,而后直接与埋与基板内的金属柱相连,将热量传送至基板背面裸露的金属层,从而达到更加有效的散热。



技术特征:

1.一种芯片散热结构的封装方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.如权利要求1所述的芯片散热结构的封装方法,其特征在于,所述临时键合薄膜为热塑或热固型有机材料、或含有cu、ni、cr或co成分的无机材料,所述临时键合薄膜通过加热、机械、化学、激光或冷冻拆除。

3.如权利要求1所述的芯片散热结构的封装方法,其特征在于,所述载体为玻璃载片、有机基板、金属基板、陶瓷基板、有机基板与金属基板复合的基板。

4.如权利要求1所述的芯片散热结构的封装方法,其特征在于,所述底填为将底部填充材料填充在芯片与导电互连结构之间的空隙。

5.如权利要求1所述的芯片散热结构的封装方法,其特征在于,所述基板表面具有预先生成的电路。

6.如权利要求1所述的芯片散热结构的封装方法,其特征在于,所述将重布线层安置于基板上的步骤包括,在所述基板正面形成焊球,使散热层于所述基板内第一金属柱的第二端完成接触,通过焊球完成所述基板与所述第二金属柱的电学连接,并进行底填;所述形成焊球的工艺包括晶圆级植球、单芯片植球或印刷锡膏;所述焊球的成分为snpb或snagcu。

7.如权利要求1所述的芯片散热结构的封装方法,其特征在于,所述将第二芯片安置于所述重布线层背面的步骤包括,在所述重布线层的背面生成焊球,完成所述第二芯片与所述重布线层的电学连接。

8.一种芯片散热结构,其特征在于,包括:

9.如权利要求8所述的芯片散热结构,其特征在于,所述结构还包括底填材料,所述底填材料填充在焊球,芯片与导电互连结构之间的空隙中。

10.如权利要求8所述的芯片散热结构,其特征在于,所述重布线层,所述芯片,所述第二金属柱及基板间,存在电学连接。


技术总结
本发明涉及一种具有散热功能的封装结构及制备方法,包括:基板;第一金属柱,其贯穿所述基板;金属层,其裸露于所述基板背面,并与所述第一金属柱的第一端相连;第一芯片,其背面涂敷有散热介质形成散热层,其背面设置于所述基板正面,并与所述第一金属柱的顶端相连;重布线层,正面安置有所述第一芯片与第二金属柱;第一焊球,将所述第一芯片的正面安装于重布线层的正面;塑封层,其将所述第一芯片与所述第二金属柱塑封,但露出所述第一芯片的背面以及所述第二金属柱的一端;第二焊球,将所述第二金属柱固定在所述基板的正面;第二芯片,通过第三焊球固定在所述重布线层的背面。该封装结构芯片涂敷散热胶,直接与基板内金属柱相连,通过金属柱将热量传导至裸露金属层,提高了该封装结构的散热能力。

技术研发人员:苏汉强,张景捷
受保护的技术使用者:华进半导体封装先导技术研发中心有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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