一种高效散热封装结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开一种高效散热封装结构及其制作方法，属于集成电路封装领域。将高导热相变材料通过粘接体密封于IC芯片背面衬底的槽体与散热盖板之间，形成高效散热封装体，弥补封装器件受传统散热能力限制的不足，赋予封装器件的相变散热能力，有效提升转接板体的散热水平，可满足微电子系统高性能、高效散热封装需求，结构紧凑，安全可靠，可适用于陶瓷封装、塑料封装等多类型封装形式，结构适用性好。

【技术实现步骤摘要】
一种高效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
，特别涉及一种高效散热封装结构及其制作方法。
技术介绍
随着现代电子芯片的集成度的增加、功耗的上升和尺寸的减小，快速增加的芯片系统发热已经成为先进电子芯片系统研发和应用中的一项重大挑战。一般地，元器件的失效率随着器件温度的上升呈指数规律上升，器件在70～80℃水平上每升高1℃，其可靠性降低5％。传统散热方式因散热效率低、集成体积大等劣势已不能满足未来高性能/大功率数字、模拟、射频、微波等电子器件的的散热需求，如何进行电子器件高效散热已成为制约高性能电子器件工程化应用的主要技术瓶颈。相变散热技术是一项利用材料相态变化，释放相变潜热的高效散热技术。高导热相变材料在热端发生液汽相态转变，吸收热量；在冷端发生汽液相态转变，释放热量，完成热端的散热过程。相变过程传热系数要远大于传统导热材料的传热系数，可实现封装器件高效散热，同时相变散热液体在相变过程中可以储存或释放大量的热量，对芯片可进行有效的过热保护。因此为满足高性能/大功率电子器件的散热需求，亟需开发一种基于相变散热材料的高效散热封装结构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高效散热封装结构及其制作方法，以解决目前无法满足高性能大功率电子器件的散热需求的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高效散热封装结构，包括：IC芯片，所述IC芯片的衬底背面内凹设有槽体；高导热相变材料，设置在所述槽体中；散热盖板，覆盖所述槽体。可选的，所述散热盖板通过粘接体与所述槽体机械连接。可选的，所述IC芯片的有源面通过若干个凸点与封装基板电连接。可选的，所述凸点与所述封装基板之间设置有填充体。可选的，所述封装基板的底部设置有若干个外引出端，所述外引出端与所述封装基板电连接。可选的，所述高导热相变材料的材料包括水、乙醇、液态合金中的一种。本专利技术还提供了一种高效散热封装结构的制作方法，包括如下步骤：步骤1、提供IC芯片晶圆，在其衬底背面制作槽体；步骤2、截取带有槽体的IC芯片晶圆，得到独立的IC芯片；在所述IC芯片的有源面设置若干个凸点；步骤3、将所述IC芯片通过凸点与封装基板电连接；所述IC芯片通过底部填充体与封装基板机械连接；步骤4、在所述槽体内放入作为传热媒介的高导热相变材料，将槽体与散热盖板通过粘接体气密连接；步骤5、在封装基板的底部设置若干外引出端，得到高效散热封装体。可选的，制作槽体的工艺为深反应离子刻蚀或湿法刻蚀，所述槽体的宽度和深度不超过IC芯片晶圆本体的宽度和厚度。可选的，所述填充体的材料形式包括非导电填充浆料和非导电填充薄膜；所述封装基板的材料包括陶瓷和有机树脂。可选的，所述外引出端的材料包括锡铅、锡银以及锡银铜。在本专利技术提供的高效散热封装结构及其制作方法中，将高导热相变材料通过粘接体密封于IC芯片背面衬底的槽体与散热盖板之间，形成高效散热封装体，弥补封装器件受传统散热能力限制的不足，赋予封装器件的相变散热能力，有效提升转接板体的散热水平，可满足微电子系统高性能、高效散热封装需求，结构紧凑，安全可靠，可适用于陶瓷封装、塑料封装等多类型封装形式，结构适用性好。附图说明图1为本专利技术提供的高效散热封装结构的示意图；图2为通过IC芯片晶圆制备得到槽体的示意图；图3为制备得到IC芯片并设置凸点的示意图；图4为IC芯片通过底部填充体与封装基板机械连接的示意图；图5为在槽体内放入高导热相变材料并与散热盖板气密连接的示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种高效散热封装结构及其制作方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。实施例一本专利技术提供了一种高效散热封装结构，其结构如图1所示，包括IC芯片2、高导热相变材料4和散热盖板6；所述IC芯片2的衬底背面内凹设有槽体3；所述高导热相变材料4设置在所述槽体3中；所述散热盖板6通过粘接体5与所述槽体3气密连接。所述高导热相变材料4的材料可以为水、乙醇、液态合金中的一种。所述粘接体5的材料可以为金、铜、锡铅、锡银或锡银铜等。所述IC芯片2的有源面通过若干个凸点7与封装基板9电连接。所述凸点7与所述封装基板9之间设置有填充体8。所述封装基板9的底部设置有若干个外引出端10，所述外引出端10与所述封装基板9电连接，形成封装体1。其中所述封装基板9的材料包括陶瓷或有机树脂。实施例二本专利技术还提供了一种高效散热封装结构的制作方法，包括如下步骤：步骤1、如图2所示，提供IC芯片晶圆11，所述IC芯片晶圆11的衬底材料为硅或砷化镓等材料；通过但不局限于深反应离子刻蚀、湿法刻蚀等刻蚀工艺，在其衬底背面制作槽体3；所述槽体3的尺寸大小根据具体的产品而定，槽体3的宽度和深度应不超过IC芯片晶圆11本体的宽度和厚度；步骤2、请继续参阅图2，通过但不限于机械划片、激光划片等划片工艺，截取带有槽体3的IC芯片晶圆11，得到独立的IC芯片2；通过但不限于回流焊植球、激光植球、键合植球等植球工艺，在所述IC芯片2的有源面设置若干个凸点7，如图3所示；所述凸点7的材料包括但不限于金、铜、锡铅、锡银等；步骤3、通过但不限于热压焊、回流焊等倒装焊接工艺，将所述IC芯片2通过凸点7与封装基板9电连接；通过但不限于毛细底填、模塑底填等底部填充工艺，所述IC芯片2通过底部填充体8与封装基板9机械连接，如图4所示；所述填充体8的材料形式可以为非导电填充浆料、非导电填充薄膜等；所述封装基板9的材料为陶瓷或有机树脂。步骤4、如图5所示，在所述槽体3内放入作为传热媒介的高导热相变材料4，通过但不限于热压焊、回流焊、胶粘接等键合工艺，将槽体3与散热盖板6通过粘接体5气密连接；所述高导热相变材料4为水、乙醇或液态合金等材料，其放入量视槽体尺寸而定；所述粘接体5的材料为金、铜、锡铅、锡银或锡银铜等。步骤5、通过标准植球/植柱工艺在封装基板9的底部设置若干外引出端10，得到高效散热封装体1，如图1所示。所述外引出端10的大小根据封装基板9上表焊盘的直径和节距而定，外引出端10的材料包括但不限于锡铅、锡银以及锡银铜等。通过将具有高效散热能力的高导热相变材料4埋入在IC芯片2内，有效增加了封装体1的散热能力，满足微电子系统高性能、高效散热封装需求。上述描述仅是对本专利技术较佳实施例的描述，并非对本专利技术范围的任何限定，本专利
的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效散热封装结构，其特征在于，包括：/nIC芯片（2），所述IC芯片（2）的衬底背面内凹设有槽体（3）；/n高导热相变材料（4），设置在所述槽体（3）中；/n散热盖板（6），覆盖所述槽体（3）。/n

【技术特征摘要】
1.一种高效散热封装结构，其特征在于，包括：
IC芯片（2），所述IC芯片（2）的衬底背面内凹设有槽体（3）；
高导热相变材料（4），设置在所述槽体（3）中；
散热盖板（6），覆盖所述槽体（3）。


2.如权利要求1所述的高效散热封装结构，其特征在于，所述散热盖板（6）通过粘接体（5）与所述槽体（3）机械连接。


3.如权利要求1所述的高效散热封装结构，其特征在于，所述IC芯片（2）的有源面通过若干个凸点（7）与封装基板（9）电连接。


4.如权利要求3所述的高效散热封装结构，其特征在于，所述凸点（7）与所述封装基板（9）之间设置有填充体（8）。


5.如权利要求4所述的高效散热封装结构，其特征在于，所述封装基板（9）的底部设置有若干个外引出端（10），所述外引出端（10）与所述封装基板（9）电连接。


6.如权利要求1所述的高效散热封装结构，其特征在于，所述高导热相变材料（4）的材料包括水、乙醇、液态合金中的一种。


7.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱家昌，李奇哲，王刚，吉勇，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十八研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32