A large-scale chip system encapsulation structure with hard and soft bonding boards and its fabrication method include: hard and soft bonding boards, including fixed connection hard and soft boards, hard base boards supported by soft boards, windows in hard base boards, openings in soft boards to form a capacitive cavity; the first chip, both front and back sides of which have heat dissipation structure, is inverted to the soft board. The capacitive cavity of the hard-bonded board is electrically interconnected with the hard-bonded board; the components are fixed on the surface pad of the hard-bonded board and electrically interconnected with the lines in the hard-bonded board; and the second heat dissipation structure is bonded to the upper and lower sides of the hard-bonded board, and the second heat dissipation structure on one side of the hard-bonded board is bonded with the first chip and components at the same time, and is located on the one side of the soft-bonded board. The second heat dissipation structure is bonded with the flexible board to realize the system package. While avoiding virtual welding, the reliability of heat dissipation and packaging is ensured, and the package volume, signal transmission path and loss are greatly reduced.
【技术实现步骤摘要】
带有软硬结合板的大尺寸芯片系统封装结构及其制作方法
本公开属于芯片封装
,涉及一种带有软硬结合板的大尺寸芯片系统封装结构及其制作方法。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展,片上系统(SOC,Systemonachip)技术得到空前发展,SOC芯片上集成了越来越多的晶体管,功能越来越强大,由于晶体管数量的增加,SOC芯片尺寸越来越大,常规1厘米×1厘米~2厘米×2厘米的SOC芯片已经无法满足要求了,目前已经发展到3-4厘米见方的芯片,未来将达到并突破5厘米×5厘米。对于大尺寸芯片的封装,在封装技术上存在非常大的困难。首先,为满足芯片性能要求,减少芯片信号传输的损耗,芯片常采用倒装焊接的方法,在芯片表面植球的过程中,如何保证贴片过程中芯片表面的平整度以及焊接时避免虚焊成为一大技术难题。加工要求贴片吸头安装好后必须控制芯片键合面与基板平行,一方面大尺寸芯片对应的是大尺寸的倒装焊具,其加工制造非常困难,另一方面大尺寸芯片如果有微小倾斜,即使很小的倾角也会导致芯片一边与基板接触后另一边与基板有较大的距离,这个距离会导致虚焊,比如超过1mm的距离都会导致虚焊,甚至部分焊球完全无法焊接到基板上。此外,基板在贴片过程中,不能有任何的翘曲,翘曲也会导致虚焊甚至部分焊球无法焊接。常规的贴片+回流工艺,在回流过程中,基板从低温向高温区传送过程中,由于基板的震动和受热不均匀,大尺寸的基板微小的翘曲变形,都会导致大尺寸芯片对角线上一端产生毫米级的翘起,焊球通常只有几百微米直径,因此,会产生大量焊球虚焊甚至大量焊球无法焊接。同样,如果采用原位贴片回流焊接,由于加热是通过吸头和基 ...
【技术保护点】
1.一种带有软硬结合板的大尺寸芯片系统封装结构,其特征在于,包括:软硬结合板(2),包含固定连接的硬基板和软板,硬基板底部由软板支撑,在硬基板中设有开窗,在软板中设有开口,设有开窗的硬基板与设有开口的软板形成一容置空腔;第一芯片(1),其正面和背面均具有散热结构,倒装于该软硬结合板(2)的容置空腔中,与软硬结合板(2)电气互连,该第一芯片(1)与该容置空腔的周围存在间隙,且该间隙中填充有树脂材料(17)。
【技术特征摘要】
1.一种带有软硬结合板的大尺寸芯片系统封装结构,其特征在于,包括:软硬结合板(2),包含固定连接的硬基板和软板,硬基板底部由软板支撑,在硬基板中设有开窗,在软板中设有开口,设有开窗的硬基板与设有开口的软板形成一容置空腔;第一芯片(1),其正面和背面均具有散热结构,倒装于该软硬结合板(2)的容置空腔中,与软硬结合板(2)电气互连,该第一芯片(1)与该容置空腔的周围存在间隙,且该间隙中填充有树脂材料(17)。2.根据权利要求1所述的带有软硬结合板的大尺寸芯片系统封装结构,其特征在于,还包括:元器件(4),固定于该软硬结合板(2)的硬基板的表面焊盘上,与硬基板中的线路(18)电气互连;以及第二散热结构(3),键合于软硬结合板(2)的上下两侧,位于硬基板一侧的第二散热结构(3)与第一芯片(1)和元器件(4)同时键合,位于软板一侧的第二散热结构(3)与软板键合,实现系统封装与散热。3.根据权利要求2所述的带有软硬结合板的大尺寸芯片系统封装结构,其特征在于,所述第一芯片(1)背面的散热结构为芯片背面散热层(8),位于硬基板一侧的第二散热结构(3)上制作有嵌入散热层凸台(22),所述嵌入散热层凸台(22)的高度满足:使得该侧的第二散热结构(3)通过该嵌入散热层凸台(22)与第一芯片(1)背面的芯片背面散热层(8)键合的同时还能与元器件(4)键合。4.根据权利要求2所述的带有软硬结合板的大尺寸芯片系统封装结构,其特征在于,所述第二散热结构(3)为主动制冷的散热制冷器或者无制冷剂的散热器;和/或,所述第二散热结构(3)与软硬结合板(2)进行键合的键合材料为如下材料中的一种或几种:金属共晶焊料、以及热界面材料。5.根据权利要求2所述的带有软硬结合板的大尺寸芯片系统封装结构,其特征在于,所述第一芯片(1)正面的散热结构为复合散热结构,该复合散热结构位于非焊盘区域,包括:依序层叠的芯片正面散热层(9)、键合层(12)、以及嵌入散热金属层(13),其中,芯片正面散热层(9)与第一芯片(1)的正面贴合,键合层(12)用于键合芯片正面散热层(9)与嵌入散热金属层(13),嵌入散热金属层(13)的高度与软板的厚度相同,通过软板中的开口嵌入至软板中。6.根据权利要求2所述的带有软硬结合板的大尺寸芯片系统封装结构,其特征在于,所述软硬结合板(2)的软板上方设置有软板焊盘(6),下方设置有软板背面金属层(10),该软板焊盘(6)的分布设置与第一芯片(1)正面的焊盘区域中芯片焊盘(5)的设置一一对应;所述软板焊盘(6)与硬基板中的线路(18)电气互连;其中...
【专利技术属性】
技术研发人员:于中尧,方志丹,
申请(专利权)人:中国科学院微电子研究所,
类型:发明
国别省市:北京,11
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