功率芯片散热封装结构及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种功率芯片散热封装结构及其制作方法，包括：功率芯片封装模块，被配置为容置功率芯片及散热封装模块；PCB母板，被配置为承载一个或多个功率芯片封装模块；隔热封装模块，被配置为连接在功率芯片封装模块和PCB母板之间，切断功率芯片封装模块和PCB母板的热传导路径；所述散热封装模块被布置在功率芯片封装模块相背于PCB母板的一侧，将功率芯片封装模块的热量传导至其他结构或空间中。

【技术实现步骤摘要】
功率芯片散热封装结构及其制作方法
本专利技术涉及集成电路封装
，特别涉及一种功率芯片散热封装结构及其制作方法。
技术介绍
在功率芯片封装中，由于工艺上的缺陷会导致功率芯片工作时发生短路，导致瞬时电流增大，发热量急剧增加。功率芯片产生的热量来不及导出而导致封装体烧毁，最后蔓延至PCB母板导致PCB母板损伤。由于PCB母板制造的成本较高，需要在发生此类故障时加以保护(可接受功率芯片封装体烧毁，不可接受PCB母板烧毁)。目前市面上的功率芯片封装结构，大多数为分离式封装结构，将芯片通过焊接层固定在框架载板上，从而构建起功率芯片的散热通道。功率芯片较为先进的封装技术包括AT&S的ECP技术(EmbeddedComponentPackaging)，通过将功率芯片及其组件埋入到封装体中，通过设计合理的热传导通道，来实现芯片的高效率散热。但是对于ECP封装体，大多结构比较简单，一些大功率芯片在工作时，会产生大量的热量，尤其当发生芯片短路时，过载产生的热量会急剧增加，仅仅通过结构上的设计来构建散热通道，不足以及时导出功率芯片产生的热量，一方面会影响芯片的性能，另一方面可能会导致封装体烧毁。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种功率芯片散热封装结构及其制作方法，以解决现有的功率芯片产生的热量来不及导出而导致封装体烧毁甚至PCB母板损伤的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种功率芯片散热封装结构，包括：功率芯片封装模块，被配置为容置功率芯片及散热封装模块；PCB母板，被配置为承载一个或多个功率芯片封装模块；隔热封装模块，被配置为连接在功率芯片封装模块和PCB母板之间，切断功率芯片封装模块和PCB母板的热传导路径；所述散热封装模块被布置在功率芯片封装模块相背于PCB母板的一侧，将功率芯片封装模块的热量传导至其他结构或空间中。可选的，在所述的功率芯片散热封装结构中，所述功率芯片封装模块与所述PCB母板通过焊球进行电连接，所述隔热封装模块包裹焊球；所述功率芯片封装模块中还容置电容、电阻和互联线路中的一种或多种。可选的，在所述的功率芯片散热封装结构中，所述散热封装模块包括导热陶瓷片、铜柱和第一表面焊盘；所述导热陶瓷片的导热率大于200W/m·k，所述导热陶瓷片的材料为AlN；通过陶瓷基板布线工艺在所述导热陶瓷片中制作铜柱和第一表面焊盘，所述铜柱和第一表面焊盘传导功率芯片工作或短路时产生的热量。可选的，在所述的功率芯片散热封装结构中，所述散热封装模块相背于功率芯片封装模块的一面布置有表贴电感，所述散热封装模块将功率芯片封装模块的热量传导至所述表贴电感；所述表贴电感通过所述互联线路与所述功率芯片封装模块电连接。可选的，在所述的功率芯片散热封装结构中，所述隔热封装模块为陶瓷涂层，所述陶瓷涂层为钇稳定氧化锆材料或稀土锆酸盐，所述陶瓷涂层的导热率在1400℃的情况下为1.5W/m·k；采用空气中喷涂或者印刷方式形成所述陶瓷涂层，采用低温固化成型。本专利技术还提供一种功率芯片散热封装方法，包括：制作功率芯片封装模块，将功率芯片及散热封装模块容置于功率芯片封装模块中，以将功率芯片封装模块的热量传导至其他结构或空间中；其中：所述散热封装模块被布置在功率芯片封装模块的一侧，将功率芯片封装模块的另一侧焊接至PCB母板上；在功率芯片封装模块和PCB母板之间制作隔热封装模块，以切断功率芯片封装模块和PCB母板的热传导路径。可选的，在所述的功率芯片散热封装方法中，还包括：在功率芯片封装模块的基板上开槽；将功率芯片放置在槽里并填充形成第一介质层；在第一介质层上形成第一电互连结构，所述第一电互连结构与功率芯片电连接；将散热封装模块贴装在功率芯片上；在基板上压合形成第二介质层；在第二介质层上形成第二电互连结构，所述第二电互连结构与第一电互连结构-电连接；将-第二电互连结构连接至表贴电感；将功率芯片封装模块另一侧的第二电互连结构连接至PCB母板。可选的，在所述的功率芯片散热封装方法中，形成第一电互连结构及第二电互连结构包括：在第一介质层或第二介质层上通过机械钻孔或激光刻蚀的方式制作通孔，通过激光刻蚀的方式制作盲孔，直至暴露出功率芯片、电容、电阻、第一表面焊盘或与第一电互连结构电连接的第二表面焊盘；在通孔内、盲孔内及第一介质层或通孔内、盲孔内及第二介质层表面，通过化学沉积或溅射形成种子层，光刻定义第二表面焊盘或第三表面焊盘的图形，电镀铜填充通孔、盲孔和形成第二表面焊盘或第三表面焊盘，完成孔的填充和表面线路的互联导通。可选的，在所述的功率芯片散热封装方法中，还包括：所述第一介质层与所述第二介质层的材料为半固化片介质材料或ABF介质材料；完成第二电互连结构之后，在功率芯片封装模块表面贴附绿油阻焊层并在阻焊层上开窗以暴露出第二电互连结构；在所述第二电互连结构上制作焊球，所述焊球用于连接PCB母板。可选的，在所述的功率芯片散热封装方法中，还包括：采用空气中喷涂或者印刷方式，在功率芯片封装模块与PCB母板之间的焊球周围制作陶瓷涂层，采用150℃的温度固化成型。在本专利技术提供的功率芯片散热封装结构及其制作方法中，通过将功率芯片及散热封装模块容置于功率芯片封装模块中，所述散热封装模块被布置在功率芯片封装模块的一侧，将功率芯片封装模块的另一侧焊接至PCB母板上，在功率芯片封装模块和PCB母板之间制作隔热封装模块，可以实现功率芯片埋入到功率芯片封装模块中，散热封装模块将功率芯片封装模块的热量传导至其他结构或空间中，而隔热封装模块切断功率芯片封装模块和PCB母板的热传导路径，达到了在功率芯片封装模块底部和顶部各自形成隔热屏障和散热通道的技术效果，实现了散热通道提高功率芯片封装模块向上的散热能力，隔热通道隔绝从功率芯片封装模块向下传导至PCB母板的热量，保护PCB母板的技术效果。进一步的，隔热屏障和散热通道均采用陶瓷材料来构建；导热陶瓷片采用贴装工艺集成，隔热的陶瓷涂层采用空气喷涂工艺形成，工艺简单，成本较低。本专利技术提出一种“散热”结合“隔热”的功率芯片封装架构，一方面可将功率芯片短路后产生的热量高效率及时导出，另一方面可防止功率芯片短路后产生的热量传导至PCB母板，对PCB母板形成保护；散热结构采用高导热率陶瓷片，贴装于功率芯片顶部起高效率散热的作用；隔热结构采用低导热率陶瓷涂层，制作在功率芯片封装模块与PCB母板之间，隔绝功率芯片短路后传导至PCB母板的热量，对PCB母板起保护作用；散热率陶瓷片结构采用贴装工艺集成，隔热结构陶瓷片采用空气喷涂工艺形成，工艺简单，成本较低。附图说明图1是本专利技术一实施例功率芯片散热封装结构示意图；图2是本专利技术一实施例功率芯片散热封装方法基板开槽示意图；图3是本专利技术一实施例功率芯片散热封装方法固定功率芯片示意图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率芯片散热封装结构，其特征在于，包括：/n功率芯片封装模块，被配置为容置功率芯片及散热封装模块；/nPCB母板，被配置为承载一个或多个功率芯片封装模块；/n隔热封装模块，被配置为连接在功率芯片封装模块和PCB母板之间，切断功率芯片封装模块和PCB母板的热传导路径；/n所述散热封装模块被布置在功率芯片封装模块相背于PCB母板的一侧，将功率芯片封装模块的热量传导至其他结构或空间中。/n

【技术特征摘要】
1.一种功率芯片散热封装结构，其特征在于，包括：
功率芯片封装模块，被配置为容置功率芯片及散热封装模块；
PCB母板，被配置为承载一个或多个功率芯片封装模块；
隔热封装模块，被配置为连接在功率芯片封装模块和PCB母板之间，切断功率芯片封装模块和PCB母板的热传导路径；
所述散热封装模块被布置在功率芯片封装模块相背于PCB母板的一侧，将功率芯片封装模块的热量传导至其他结构或空间中。


2.如权利要求1所述的功率芯片散热封装结构，其特征在于，所述功率芯片封装模块与所述PCB母板通过焊球进行电连接，所述隔热封装模块包裹焊球；
所述功率芯片封装模块中还容置电容、电阻和互联线路中的一种或多种。


3.如权利要求2所述的功率芯片散热封装结构，其特征在于，所述散热封装模块包括导热陶瓷片、铜柱和第一表面焊盘；
所述导热陶瓷片的导热率大于200W/m·k，所述导热陶瓷片的材料为AlN；
通过陶瓷基板布线工艺在所述导热陶瓷片中制作铜柱和第一表面焊盘，所述铜柱和第一表面焊盘传导功率芯片工作或短路时产生的热量。


4.如权利要求3所述的功率芯片散热封装结构，其特征在于，所述散热封装模块相背于功率芯片封装模块的一面布置有表贴电感，所述散热封装模块将功率芯片封装模块的热量传导至所述表贴电感；
所述表贴电感通过所述互联线路与所述功率芯片封装模块电连接。


5.如权利要求1所述的功率芯片散热封装结构，其特征在于，所述隔热封装模块为陶瓷涂层，所述陶瓷涂层为钇稳定氧化锆材料或稀土锆酸盐，所述陶瓷涂层的导热率在1400℃的情况下为1.5W/m·k；
采用空气中喷涂或者印刷方式形成所述陶瓷涂层，采用低温固化成型。


6.一种功率芯片散热封装方法，其特征在于，包括：
制作功率芯片封装模块，将功率芯片及散热封装模块容置于功率芯片封装模块中，以将功率芯片封装模块的热量传导至其他结构或空间中；其中：
所述散热封装模块被布置...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁才华，曹立强，王启东，丁飞，
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