双面散热大尺寸芯片倒装封装结构及封装方法技术

本发明专利技术提供了一种双面散热大尺寸芯片倒装封装结构及封装方法，包括：芯片，其底面被配置为与散热焊接层的顶面进行焊接，所述散热焊接层与芯片进行热传导；散热垫块，其顶面被配置为与散热焊接层的底面焊接，所述散热垫块与所述散热焊接层进行热传导；散热器，其顶面被配置为与所述散热垫块的底面进行热传导。配置为与所述散热垫块的底面进行热传导。配置为与所述散热垫块的底面进行热传导。

【技术实现步骤摘要】
双面散热大尺寸芯片倒装封装结构及封装方法


[0001]本专利技术涉及半导体封装
，特别涉及一种双面散热大尺寸芯片倒装封装结构及封装方法。

技术介绍

[0002]在半导体倒装封装中，封装结构芯片倒装焊接在有机基板上，背面通过热界面材料与散热盖板连接，散热盖板上方根据实际散热需求决定是否增加热沉结构满足更大的散热需求。
[0003]随着芯片尺寸越来越大和功耗越来越高，此封装散热方式有以下缺点：首先，热界面材料一般为有机材料，热导率较低，若采用高热导金属焊料，芯片背面需要做金属化；其次，针对更高的散热需求，对热界面材料和热沉散热性能要求较高，不能很好满足封装高效散热需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种双面散热大尺寸芯片倒装封装结构及封装方法，以解决现有的倒装焊接在有机基板上的芯片散热比较难的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种双面散热大尺寸芯片倒装封装结构，包括：
[0006]芯片，其底面被配置为与散热焊接层的顶面进行焊接，所述散热焊接层与芯片进行热传导；
[0007]散热垫块，其顶面被配置为与散热焊接层的底面焊接，所述散热垫块与所述散热焊接层进行热传导；
[0008]散热器，其顶面被配置为与所述散热垫块的底面进行热传导。
[0009]可选的，在所述的双面散热大尺寸芯片倒装封装结构中，芯片的底面为有源面；
[0010]芯片的材料为硅基、三五族化合物、碳化硅或氮化镓；
[0011]芯片的底面中央区域具有焊接区域，所述焊接区域依次堆叠锡银及电镀铜层，所述焊接区域与散热焊接层焊接，所述焊接区域的厚度为3～10μm；
[0012]所述散热焊接层的长度为20mm～50mm，所述散热焊接层的宽度为20mm～50mm，所述散热焊接层的高度为0.2mm～5mm；
[0013]芯片的底面边缘区域分布有管脚，所述管脚与有机基板进行焊接。
[0014]可选的，在所述的双面散热大尺寸芯片倒装封装结构中，还包括有机基板，其中：
[0015]所述散热垫块为“凸”字形，包括第一基座及第一凸顶块；
[0016]所述有机基板具有第一开口，所述第一开口与所述散热焊接层正相对；
[0017]所述第一凸顶块嵌入所述第一开口中，其顶面由所述第一开口中暴露出；
[0018]所述第一开口的长度比所述散热焊接层的长度大0.5mm，所述第一开口的宽度比所述散热焊接层的宽度大0.5mm；
[0019]所述散热垫块的材质为无氧铜、钨铜或钼铜。
[0020]可选的，在所述的双面散热大尺寸芯片倒装封装结构中，所述有机基板具有第二开口，所述第二开口与第一开口贯通所述有机基板；
[0021]所述散热垫块的第一基座嵌入所述第二开口中，且卡接在第一开口与第二开口的交界面；
[0022]所述第二开口的长度比所述第一基座的长度大0.5mm，所述第二开口的宽度比所述第一基座的宽度大0.5mm。
[0023]可选的，在所述的双面散热大尺寸芯片倒装封装结构中，还包括散热盖，其中：
[0024]所述散热盖为“凹”字形，并倒扣在芯片上；
[0025]所述散热盖包括顶板及下柱，所述芯片的顶面与所述顶板进行热传导；
[0026]所述下柱朝向所述有机基板延伸；
[0027]所述有机基板与所述下柱之间具有粘胶层。
[0028]可选的，在所述的双面散热大尺寸芯片倒装封装结构中，还包括散热齿，其中：
[0029]所述散热齿包括底板及齿板，所述底板与所述散热盖的顶面接触，所述齿板向朝着所述散热盖的相反方向延伸；
[0030]所述散热盖的顶面与所述散热齿进行热传导。
[0031]可选的，在所述的双面散热大尺寸芯片倒装封装结构中，所述散热齿与所述散热盖之间具有第一热界面材料层；
[0032]所述散热盖与所述芯片之间具有第二热界面材料层；
[0033]所述散热垫块与所述散热器之间具有第三热界面材料层。
[0034]可选的，在所述的双面散热大尺寸芯片倒装封装结构中，还包括制备板级封装用PCB板，其中：
[0035]所述散热器为“凸”字形，包括第二基座及第二凸顶块；
[0036]所述制备板级封装用PCB板具有第三开口，所述第三开口与所述散热垫块正相对；
[0037]所述第二凸顶块嵌入所述第三开口中，其顶面由所述第三开口中暴露出。
[0038]本专利技术还提供一种双面散热大尺寸芯片倒装封装方法，包括：
[0039]制备芯片；
[0040]在芯片的底面焊接一散热焊接层，所述散热焊接层与芯片进行热传导；
[0041]将散热焊接层的底面焊接至散热垫块的顶面，所述散热垫块与所述散热焊接层进行热传导；
[0042]将散热垫块布置在散热器的顶面上，所述散热器与所述散热垫块的底面进行热传导。
[0043]可选的，在所述的双面散热大尺寸芯片倒装封装方法中，还包括：
[0044]在芯片边缘区域制备管脚，在芯片正面中央区域制备焊接区域，作为正面散热焊接区域；
[0045]在有机基板的顶面正对焊接区域处形成第一开口，在有机基板的底面正对第一开口处形成第二开口，将散热垫块卡接入有机基板；
[0046]芯片的焊接区域与散热垫块倒装焊接，芯片的管脚与有机基板焊接，采用热压焊接或回流焊接，焊接后在焊接区域填充；
[0047]芯片的背面与散热盖连接，在有机基板的底面形成焊球；
[0048]将有机基板的底面与制备板级封装用PCB板进行回流焊接，焊接后将散热垫块与散热器连接；
[0049]将散热齿与散热盖连接。
[0050]在本专利技术提供的双面散热大尺寸芯片倒装封装结构及封装方法中，通过芯片的底面与散热焊接层的顶面进行焊接，所述散热焊接层与芯片进行热传导，散热垫块的顶面与散热焊接层的底面焊接，所述散热垫块与所述散热焊接层进行热传导，散热器的顶面与所述散热垫块的底面进行热传导，实现了芯片与散热垫块之间通过散热焊接层进行热传递，避免了通过热界面材料来进行热传递，使散热效率更高。
[0051]本专利技术通过在大尺寸的芯片正面设计金属焊接区域，在有机基板和制备板级封装用PCB板设计开口结构，利用倒装芯片正面与散热垫块及散热器连接，芯片背面与散热盖及散热齿进行连接，实现了倒装封装体上下两面散热通路，可以很好地满足大尺寸高功耗对封装高效散热的要求，在电子封装领域具有极大的应用价值。
附图说明
[0052]图1是现有的半导体倒装封装结构示意图；
[0053]图2是本专利技术一实施例双面散热大尺寸芯片倒装封装结构示意图；
[0054]图3是本专利技术一实施例双面散热大尺寸芯片倒装封装方法芯片制备示意图；
[0055]图4是本专利技术一实施例双面散热大尺寸芯片倒装封装方法芯片倒装焊接示意图；
[0056]图5是本专利技术一实施例双面散热大尺寸芯片倒装封装方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双面散热大尺寸芯片倒装封装结构，其特征在于，包括：芯片，其底面被配置为与散热焊接层的顶面进行焊接，所述散热焊接层与芯片进行热传导；散热垫块，其顶面被配置为与散热焊接层的底面焊接，所述散热垫块与所述散热焊接层进行热传导；散热器，其顶面被配置为与所述散热垫块的底面进行热传导。2.如权利要求1所述的双面散热大尺寸芯片倒装封装结构，其特征在于，芯片的底面为有源面；芯片的材料为硅基、三五族化合物、碳化硅或氮化镓；芯片的底面中央区域具有焊接区域，所述焊接区域依次堆叠锡银及电镀铜层，所述焊接区域与散热焊接层焊接，所述焊接区域的厚度为3～10μm；所述散热焊接层的长度为20mm～50mm，所述散热焊接层的宽度为20mm～50mm，所述散热焊接层的高度为0.2mm～5mm；芯片的底面边缘区域分布有管脚，所述管脚与有机基板进行焊接。3.如权利要求2所述的双面散热大尺寸芯片倒装封装结构，其特征在于，还包括有机基板，其中：所述散热垫块为“凸”字形，包括第一基座及第一凸顶块；所述有机基板具有第一开口，所述第一开口与所述散热焊接层正相对；所述第一凸顶块嵌入所述第一开口中，其顶面由所述第一开口中暴露出；所述第一开口的长度比所述散热焊接层的长度大0.5mm，所述第一开口的宽度比所述散热焊接层的宽度大0.5mm；所述散热垫块的材质为无氧铜、钨铜或钼铜。4.如权利要求3所述的双面散热大尺寸芯片倒装封装结构，其特征在于，所述有机基板具有第二开口，所述第二开口与第一开口贯通所述有机基板；所述散热垫块的第一基座嵌入所述第二开口中，且卡接在第一开口与第二开口的交界面；所述第二开口的长度比所述第一基座的长度大0.5mm，所述第二开口的宽度比所述第一基座的宽度大0.5mm。5.如权利要求3所述的双面散热大尺寸芯片倒装封装结构，其特征在于，还包括散热盖，其中：所述散热盖为“凹”字形，并倒扣在芯片上；所述散热盖包括顶板及下柱，所述芯片的顶面与所述顶板进行热...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁飞，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：