集成散热结构的硅基扇出型封装及晶圆级封装方法技术

本发明专利技术公开了一种集成散热结构的硅基扇出型封装及晶圆级封装方法，基于硅基扇出型封装技术，在埋入芯片后硅基体的第二表面直接制作散热结构，由晶圆级制程制造，加工精度高，过程简单，价格低。和传统机械加工的散热片相比，本发明专利技术可以在硅基体上直接使用硅微加工工艺制作尺寸更加精细的散热结构，在同样的单位体积内创造出更大的散热面积，实现了更好的散热效果。这种散热结构直接在埋入硅基板的芯片背面集成，集成密度高、体积小、重量轻。并且减少了外界环境与芯片之间的界面，进一步提高了散热效果。较佳的，可以在硅基体第二表面的散热结构上集成具有强制水冷的散热盖板，获得更高的散热效率。

【技术实现步骤摘要】
集成散热结构的硅基扇出型封装及晶圆级封装方法
本专利技术涉及半导体封装
，具体涉及一种集成散热结构的硅基扇出型封装及晶圆级封装方法。
技术介绍
晶圆级扇出封装是指通过重构圆片和圆片级再布线方式，把I/O通过再布线面阵列布满封装表面，以便于扩大I/O节距，满足下一级互连的节距要求。目前，传统的以eWLB为典型代表的扇出型封装技术中，芯片五面都被塑封材料(epoxymoldingcompound)包裹。然而，塑封材料一般热传导性较差，使得芯片的散热效率较低，需要额外集成散热结构，但额外的散热结构的集成制作较复杂，制作成本高。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种集成散热结构的硅基扇出型封装及晶圆级封装方法，基于硅基扇出型封装技术(eSiFO)，实现了更好的散热效果，且具有制作简单，制作成本低的优点。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种集成散热结构的硅基扇出型封装，包括一硅基体，所述硅基体具有第一表面和第二表面，所述硅基体的第一表面上形成有至少一向所述第二表面延伸的凹槽，所述凹槽内设有至少一颗焊盘面向上的芯片，所述芯片的焊盘面上具有焊盘，至少有一个焊盘的电性通过导电扇出结构扇出至所述硅基体的第一表面上，所述硅基体的第二表面上直接制作有散热结构。进一步的，所述散热结构包括在所述硅基体的第二表面上直接制作的间隔排布的多个微通道，所述微通道自所述硅基体的第二表面向第一表面延伸一定距离。进一步的，所述微通道的横截面形状为孔状或沟道状。进一步的，所述微通道包括位于所述凹槽的底部之上的第一微通道和位于所述凹槽的侧壁延长线之外的第二微通道。进一步的，所述第二微通道的深度大于所述第一微通道的深度，且所述第二微通道的底部越过所述凹槽的底部。进一步的，所述硅基体的第二表面上贴装有散热盖板，所述散热盖板中形成有供冷却液进出的进口、出口及连接于进口和出口之间的散热流道，所述散热盖板密封所述微通道的开口。进一步的，所述导电扇出结构包括形成于所述芯片及所述硅基体的第一表面上的介质层、制作于所述介质层上连接所述芯片的焊盘与所述硅基体的第一表面上的焊球的金属布线和铺设于所述金属布线层上的钝化层。一种集成散热结构的硅基扇出型封装的晶圆级封装方法，包括以下步骤：A.提供一硅基体晶圆，所述硅基体圆片具有第一表面和与其相对的第二表面，在所述硅基体圆片的第一表面刻蚀形成至少一个具有设定形状和深度的凹槽；B.在所述凹槽内安装至少一个待封装的芯片，使所述芯片的焊盘面朝上；C.在所述硅基体晶圆的第一表面及所述芯片的焊盘面上制作导电扇出结构，将至少一个焊盘的电性扇出至所述硅基体的第一表面上；D.在步骤C后的硅基体晶圆的第二表面上直接制作对应各个芯片的散热结构，所述散热结构包括在所述硅基体的第二表面上直接制作的间隔排布的多个微通道，所述微通道自所述硅基体的第二表面向第一表面延伸一定距离；E.切割晶圆，形成集成散热结构的硅基扇出型封装。进一步的，在所述硅基体晶圆的厚度不足以支持晶圆级封装中制作散热结构时，将步骤C后硅基体晶圆通过临时键合材料压合至一临时载板上，并在完成散热结构的制作后，将临时载板解键合。进一步的，在步骤D中通过光刻和腐蚀工艺制作出所述散热结构，或者使用机械切割和激光工艺加工出所述散热结构。进一步的，在步骤D后的硅基体晶圆的第二表面上贴装一散热盖板，所述散热盖板中具有供冷却液进出的进口、出口及连接于进口和出口之间的散热流道，所述散热盖板密封所述微通道的开口。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种集成散热结构的硅基扇出型封装及晶圆级封装方法，基于硅基扇出型封装技术(eSiFO)，在埋入芯片后硅基体的第二表面直接制作散热结构，由晶圆级制程制造，加工精度高，过程简单，价格低。和传统机械加工的散热片相比，本专利技术可以在硅基体上直接使用硅微加工工艺制作尺寸更加精细的散热结构，在同样的单位体积内创造出更大的散热面积，实现了更好的散热效果。这种散热结构直接在埋入硅基板的芯片背面集成，集成密度高、体积小、重量轻。并且减少了外界环境与芯片之间的界面，进一步提高了散热效果。较佳的，可以在硅基体第二表面的散热结构上集成具有强制水冷的散热盖板，获得更高的散热效率。附图说明图1为本专利技术步骤C后的硅基体晶圆结构示意图；图2为本专利技术在硅基体晶圆的厚度不足以支持晶圆级封装中制作散热结构时，硅基体晶圆与临时载板键合的结构示意图；图3为本专利技术在硅基体晶圆的第二表面直接制作散热结构的结构示意图；图4为本专利技术临时载板解键合后的硅基体晶圆的结构示意图；图5为本专利技术集成散热结构的硅基扇出型封装的结构示意图；图6为本专利技术第二微通道深度大于第一微通道深度的集成散热结构的硅基扇出型封装的结构示意图；图7为本专利技术带有盖板的集成散热结构的硅基扇出型封装的结构示意图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的
技术实现思路
，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本专利技术的内容而非限制本专利技术的保护范围。实施例附图的结构中各组成部分未按正常比例缩放，故不代表实施例中各结构的实际相对大小。如图5所示，一种集成散热结构的硅基扇出型封装，包括一硅基体1，所述硅基体具有第一表面101和第二表面102，所述硅基体的第一表面上形成有至少一向所述第二表面延伸的凹槽103，所述凹槽内设有至少一颗焊盘面向上的芯片2，所述芯片的焊盘面上具有焊盘，至少有一个焊盘的电性通过导电扇出结构3扇出至所述硅基体的第一表面上，所述硅基体的第二表面上直接制作有散热结构。上述结构中，在埋入芯片后硅基体的第二表面直接制作散热结构，减少了外界环境与芯片之间的界面，提高了散热效果。且这种散热结构直接在埋入硅基板的芯片背面集成，制作过程简单，具有集成密度高、体积小、重量轻和成本低等优点。优选的，所述散热结构包括在所述硅基体的第二表面上直接制作的间隔排布的多个微通道4，所述微通道自所述硅基体的第二表面向第一表面延伸一定距离。这样，在同样的单位体积内创造出了更大的散热面积，能够实现更好的散热效果。其中多个微通道可以呈阵列状规则排布，也可以是不规则排布，为了获得均匀稳定的散热效果，优选的，采用呈阵列状规则平行排布的形式。优选的，所述微通道的横截面形状为孔状或沟道状。也就是说，多个微通道可以是多个彼此独立的小孔，呈网状，小孔的形状可以直孔或斜孔等，也可以是多个彼此独立的沟道，呈栅格状，沟道的形状可以是直沟道或斜沟道等，图5示例出了直孔或直沟通形式，但不限于此，比如微通道还可以使孔状与沟通状的结合。优选的，所述微通道包括位于所述凹槽的底部之上的第一微通道401和位于所述凹槽的侧壁延长线之外的第二微通道402。即多个第一微通道与凹槽内芯片相对应设置，多个第二微通道扩展至凹槽内芯片侧面的延长线之外的区域，以获得更好的散热效果，在散热要求较低的情况下，可以只制作对应芯片的第一微通道即可。第一微通道和第二微通道的深度不做具体限制，其向硅基体的第一表面延伸一定距离，比如可以延伸至与凹槽的底部相隔一定厚度的硅基体材料，也可以延伸至凹槽的底部，即连通凹槽，还可以进一步延伸至将芯片黏贴至凹槽内的粘结胶中或穿透粘结胶止于芯片的背面。由于第二微通道未与凹槽及芯片相对，更佳的，参见图6，第二微通道402的深度大于第一微通道401的深度，且第二微通道的底部越过所述凹槽的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成散热结构的硅基扇出型封装，包括一硅基体，所述硅基体具有第一表面和第二表面，所述硅基体的第一表面上形成有至少一向所述第二表面延伸的凹槽，所述凹槽内设有至少一颗焊盘面向上的芯片，所述芯片的焊盘面上具有焊盘，至少有一个焊盘的电性通过导电扇出结构扇出至所述硅基体的第一表面上，其特征在于，所述硅基体的第二表面上直接制作有散热结构。

【技术特征摘要】
1.一种集成散热结构的硅基扇出型封装，包括一硅基体，所述硅基体具有第一表面和第二表面，所述硅基体的第一表面上形成有至少一向所述第二表面延伸的凹槽，所述凹槽内设有至少一颗焊盘面向上的芯片，所述芯片的焊盘面上具有焊盘，至少有一个焊盘的电性通过导电扇出结构扇出至所述硅基体的第一表面上，其特征在于，所述硅基体的第二表面上直接制作有散热结构。2.根据权利要求1所述的集成散热结构的硅基扇出型封装，其特征在于，所述散热结构包括在所述硅基体的第二表面上直接制作的间隔排布的多个微通道，所述微通道自所述硅基体的第二表面向第一表面延伸一定距离。3.根据权利要求2所述的集成散热结构的硅基扇出型封装，其特征在于，所述微通道的横截面形状为孔状或沟道状。4.根据权利要求2所述的集成散热结构的硅基扇出型封装，其特征在于，所述微通道包括位于所述凹槽的底部之上的第一微通道和位于所述凹槽的侧壁延长线之外的第二微通道。5.根据权利要求4所述的集成散热结构的硅基扇出型封装，其特征在于，所述第二微通道的深度大于所述第一微通道的深度，且所述第二微通道的底部越过所述凹槽的底部。6.根据权利要求2-5任一项所述的集成散热结构的硅基扇出型封装，其特征在于，所述硅基体的第二表面上贴装有散热盖板，所述散热盖板中形成有供冷却液进出的进口、出口及连接于进口和出口之间的散热流道，所述散热盖板密封所述微通道的开口。7.根据权利要求1所述的集成散热结构的硅基扇出型封装，其特征在于，所述导电扇出结构包括形成于所述芯片及所述硅基体的第一表面上的介质层、制作于所述介质层上连接所述芯片的焊盘与所述硅基体的第一表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：王腾，
申请(专利权)人：华天科技昆山电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32