一种高散热器件封装结构和板级制造方法技术

本发明专利技术的实施例提供一种封装结构，包括：基板，所述基板上具有芯片槽；芯片，所述芯片置于所述芯片槽中，所述芯片的正面上设置有芯片电极；第一散热结构，所述第一散热结构设置在所述芯片的背面和所述基板的第一面上；第二散热结构，所述第二散热结构设置在所述基板的与所述第一面相对的第二面上；以及第三散热结构，所述第三散热结构设置在所述芯片槽的侧壁上，并且与所述第一散热结构和所述第二散热结构热连通。

【技术实现步骤摘要】
一种高散热器件封装结构和板级制造方法
本专利技术涉及半导体封装领域，尤其涉及一种高散热器件封装结构和板级制造方法。
技术介绍
随着集成电路技术的不断发展，电子产品越来越向小型化、智能化、高性能以及高可靠性方向发展。而集成电路封装不仅直接影响着集成电路、电子模块乃至整机的性能，而且还制约着整个电子系统的小型化、低成本和可靠性。集成电路的种类千差万别，例如，模拟电路、数字电路、射频电路、驱动电路、传感器等，因而对于封装的需求和要求也各不相同。其中功率器件的封装对其散热要求较高，尤其是高功率器件。在现有技术中，功率器件的常规封装基本上采用插针装配方式，体积大，高速信号传输损耗大，串联阻抗高。例如，TO-220(TransistorOutline)封装工艺流程一般包括：1)划片，将硅晶圆切割成单个分离的芯片(Die)；2)粘片，将单颗芯片粘结到引线框架上；3)压焊，用金丝或铝丝将芯片上的电极跟外引线(框架管脚)连接起来；4)塑封，用塑封材料将芯片包封起来。功率器件的常规封装结构主要存在以下问题：1.利用引线框架插针装配，封装体积大；2.封装结构散热主要通过引线框架进行，虽然该封装结构具有较大的散热机构，但是并未得到理想的散热效果；3.芯片与引线框架之间通过焊料烧结或共晶键合进行连接，键合面存在无法避免的孔洞缺陷，导致串联阻抗大，信号损失大；4.当芯片与引线框架之间通过引线键合进行连接时，对于高速信号，感抗很高，信号损失较大。由于现有仪器设备的小型化需求不断增加，要求各种器件，尤其是功率器件的封装尺寸尽量减小，同时要求具有更好的散热效果及更高的可靠性，才能满足使用要求。因此，需要一种新型的小型化封装结构，通过这种结构不仅能够进一步减小相关封装尺寸，而且具有更好的散热效果及更高的可靠性。
技术实现思路
针对现有技术中封装结构散热效果不理想的问题，本专利技术的实施例提供一种封装结构，包括：基板，所述基板上具有芯片槽；芯片，所述芯片置于所述芯片槽中，所述芯片的正面上设置有芯片电极；第一散热结构，所述第一散热结构设置在所述芯片的背面和所述基板的第一面上；第二散热结构，所述第二散热结构设置在所述基板的与所述第一面相对的第二面上；以及第三散热结构，所述第三散热结构设置在所述芯片槽的侧壁上，并且与所述第一散热结构和所述第二散热结构热连通。在本专利技术的实施例中，该封装结构还包括填充在所述芯片与所述芯片槽之间的树脂。在本专利技术的实施例中，该封装结构还包括：设置在所述芯片电极之间的芯片表面绝缘层；以及设置在所述芯片电极之上的焊球。在本专利技术的实施例中，该封装结构还包括：设置在所述芯片表面绝缘层上的第一树脂层；以及设置在所述第一树脂层之上并且在所述焊球之间的阻焊层。在本专利技术的实施例中，该第一散热结构是散热片，所述散热片的材料可选自以下中的一种或多种：金、铂、铜、铝、SiC、AlN、Al2O3。在本专利技术的实施例中，该第二散热结构是设置在所述基板第二面上的电极和/或焊球。在本专利技术的实施例中，该第三散热结构是设置在所述芯片槽侧壁上的金属层，所述金属层与所述第一散热结构和所述基板第二面上的电极相连接。在本专利技术的实施例中，该封装结构还包括第二树脂层，所述第二树脂层在所述芯片的背面与所述第一散热结构之间，在所述第二树脂层的内部具有多个散热通道，以将所述芯片的背面与所述第一散热结构热连通。本专利技术的另一个实施例提供一种封装结构的制造方法，包括：在基板上形成贯通基板的芯片槽；将芯片埋置在所述芯片槽中；在所述芯片的背面和所述基板的第一面上形成第一散热结构；以及在所述基板的第二面上形成第二散热结构。在本专利技术的另一个实施例中，该方法还包括：在形成所述芯片槽之后，使所述基板表面金属化，使得所述基板的第一面和第二面上的金属层与所述芯片槽侧壁上的金属层相连接。在本专利技术的另一个实施例中，将芯片埋置在所述芯片槽中包括：将第一树脂层压合在所述基板上；将所述芯片的正面粘接在所述第一树脂层上；以及将第二树脂层压合在所述芯片的背面和所述基板的第一面上，并加热使所述第一树脂层和所述第二树脂层的树脂塞入所述芯片和所述芯片槽间隙中并固化。在本专利技术的另一个实施例中，在所述芯片的背面和所述基板的第一面上形成第一散热结构包括：在所述第二树脂层上形成窗口，以便至少部分地露出所述芯片的背面和所述基板的第一面；在所述第二树脂层和所述窗口上形成电镀种子层；以及进行电镀，以形成第一散热结构。在本专利技术的另一个实施例中，在所述基板的第二面上形成第二散热结构包括：在所述第一树脂层上形成窗口，以便露出所述芯片的正面的电极以及至少部分地露出所述基板第二面上的金属层；在所述第一树脂层和所述窗口上形成电镀种子层；在所述电镀种子层上形成电镀掩模；进行图形电镀；去除所述电镀掩模；以及去除所述电镀掩模下的所述电镀种子层。在本专利技术的另一个实施例中，该方法还包括：在所述芯片的正面一侧的电极之间形成阻焊层，以形成电极窗口。在本专利技术的另一个实施例中，该方法还包括：在所述电极窗口和/或所述第一散热结构的表面上形成表面涂覆层。在本专利技术的另一个实施例中，该方法还包括：将基板切割成独立器件单元。在本专利技术的另一个实施例中，该方法还包括在所述芯片的正面的电极焊盘以及所述基板第二面上的电极焊盘上形成焊球。本专利技术的技术优势：1)提高散热效果：本专利技术采用对埋入芯片基板空腔侧壁金属化的方式将基板顶面和底面连通，基板侧壁上的大面积铜层距离芯片很近增加芯片横向散热条件，使芯片横向散出的热量通过侧壁的铜箔传向基板顶面和底面散热铜箔，使得芯片散热效果更好。2)简化工艺流程：本专利技术采用对埋入芯片基板空腔侧壁金属化的方式将基板正反面连通，避免使用常规的基板通孔加工和金属化，简化工艺省去了通孔加工工艺和通孔金属化工艺，避免这些工艺的加工成本以及加工所导致的缺陷。3)散热更好：背面芯片表面通过电镀形成厚铜层提高散热效果。4)背面电极无孔洞，可靠性更高。该工艺与常规芯片背面通过焊料焊接的散热片结构相比，具有更好的结合性能，避免焊料片烧结散热形成的结合界面的孔洞，散热性能更好，可靠性更高。5)背面电极串联电阻更小：电镀铜层与硅片背面金属层结合是通过电镀在背面生长出一层铜金属层，通过烘烤，结合性能更好，没有空洞，使得芯片背面电极的接触电阻更小。附图说明为了进一步阐明本专利技术的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本专利技术的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本专利技术的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。图1示出根据本专利技术的一个实施例的一种高散热器件封装结构100的剖面示意图。图2示出根据本专利技术的另一个实施例的优化的高散热器件封装结构200的剖面示意图。图3A至图3Q示出根据本专利技术的实施例形成高散热器件封装结构200的过程的剖面示意图。图4示出根据本专利技术的实施例形成高散热器件封装结构200的流程图。图5A至图5O示出根据本专利技术的示例实施例封装三电极IGBT功率器件的过程的剖面示意图。图6示出根据本专利技术的示例实施例封装三电极IGBT功率器件的过程的流程图。具体实施方式在以下的描述中，参考各实施例对本专利技术进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种封装结构，包括：基板，所述基板上具有芯片槽；芯片，所述芯片置于所述芯片槽中，所述芯片的正面上设置有芯片电极；第一散热结构，所述第一散热结构设置在所述芯片的背面和所述基板的第一面上；第二散热结构，所述第二散热结构设置在所述基板的与所述第一面相对的第二面上；以及第三散热结构，所述第三散热结构设置在所述芯片槽的侧壁上，并且与所述第一散热结构和所述第二散热结构热连通。

【技术特征摘要】
1.一种封装结构，包括：基板，所述基板上具有芯片槽；芯片，所述芯片置于所述芯片槽中，所述芯片的正面上设置有芯片电极；第一散热结构，所述第一散热结构设置在所述芯片的背面和所述基板的第一面上；第二散热结构，所述第二散热结构设置在所述基板的与所述第一面相对的第二面上；以及第三散热结构，所述第三散热结构设置在所述芯片槽的侧壁上，并且与所述第一散热结构和所述第二散热结构热连通。2.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，还包括填充在所述芯片与所述芯片槽之间的树脂。3.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，还包括：设置在所述芯片电极之间的芯片表面绝缘层；以及设置在所述芯片电极之上的焊球。4.如权利要求3所述的封装结构，其特征在于，还包括：设置在所述芯片表面绝缘层上的第一树脂层；以及设置在所述第一树脂层之上并且在所述焊球之间的阻焊层。5.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，还包括第二树脂层，所述第二树脂层在所述芯片的背面与所述第一散热结构之间，在所述第二树脂层的内部具有多个散热通道，以将所述芯片的背面与所述第一散热结构热连通。6.一种封装结构的制造方法，包括：在基板上形成贯通基板的芯片槽；将芯片埋置在所述芯片槽中；在所述芯片的背面和所述基板的第一面上形成第一散热结构；以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：于中尧，郭学平，曹立强，
申请(专利权)人：华进半导体封装先导技术研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32