散热主体和具有该散热主体的芯片封装的制作方法

[0001]
本发明涉及芯片散热领域，具体涉及一种散热主体和具有该散热主体的芯片封装。


背景技术：

[0002]
通常来说，当芯片处于工作状态下，会产生大量的热量。如果热量在芯片内堆积，不能快速大量的散发出去，芯片的工作环境温度便会上升，容易造成芯片发热，导致其芯片使用性能降低，寿命缩短，或者导致报废。为了解决这一问题，本发明就是致力于降低芯片内的热量，通过一些材料将热量传导出去，保障芯片的工作温度，让芯片可以进行正常的工作，并且本发明还涉及关于具有散热主体芯片的封装方法。
[0003]
在安装有散热主体的芯片封装生产过程中，往往是将散热主体安装在线路载板上，并使芯片位于散热主体与线路载板之间，接着一起置入模具中，然后将熔融的封装胶体例如环氧模压树脂(epoxy molding compound,emc)注入封装模具，使得封装胶体覆盖线路载板、芯片以及部分的散热主体。然后，使封装胶体冷却并固化，以形成封装层。
[0004]
但是，在现有的芯片封装制造过程中，熔融的封装胶体很有可能会存有气泡(void)或气洞(air trap/air hole)。这样便容易造成，在封装胶体冷却时，存在气孔或气洞的封装胶体容易产生体积的收缩，而使得散热主体发生翘曲和产生残留应力；也有可能在芯片封装后的测试或运作过程中，因为温度的升高而导致气孔的体积受热膨胀，而使封装层产生裂纹(cracks)或爆米花(popcorn)现象，进而影响芯片封装的质量及可靠性性能。


技术实现要素：

[0005]
为了完成本发明的目的，采用的技术方案为：
[0006]
一种散热主体，其材料为热阻力材料，该散热主体包括用于保护芯片的金属焊料、均热板、导热硅脂和四个延伸结构，金属焊料采用弹性材料，延伸结构内部具有均压件和通气孔，均压件内部呈蜂窝状，多个均压件之间形成若干相互连通的气流通道，气流通道与通气孔相连。
[0007]
优选的，均热板外观上为一圆形薄板形状，上下各有一盖相互密合，均热板中的铜网结构其内有铜柱支撑，均热板上下两铜片以无氧铜为材质，通常以纯水为冷却液，毛细结构利用铜网烧结工艺制作而成，可以帮助消除接触面的空气间隙，增大热流量，减小热阻，提高芯片的可靠性。
[0008]
优选的，铜网为毛细结构铜网，设置于均热板下盖板凸点处，与上下盖板烧结而成均热板。
[0009]
优选的，导热硅脂，直接与外部散热主体接触。
[0010]
优选的，散热主体第一层结构为金属焊料，散热主体第二层为均热板，最后一层为导热硅脂。
[0011]
本发明还公开了一种具有该散热主体芯片封装，包括线路载板和安装在线路载板
上的芯片，芯片与线路载板电性连接，散热主体设置于线路载板上，芯片位于散热主体与线路载板之间，线路载板与芯片之间通过第一封装层封装，且第一封装层被散热主体所覆盖，四个延伸结构外覆盖有第二封装层，第一封装层和第二封装层通过通气孔连接。
[0012]
有益效果：通过弹性材料的金属焊料保护芯片，均热板通过上盖板、下盖板和铜网组成的毛细结构散热效果更好，延伸结构内的多个均压件之间形成若干相互连通的气流通道，通过均压件对熔融胶体冷却时产生的气体或气泡进行阻碍，使得气流经过在相互连通的气流通道中相互绕流逐渐消耗掉气流的动能，降低气流的压力，使气流可以平稳的、均匀的从通气孔中流出，而不会使得气体或者气泡在封装层里，造成体积膨胀现象。
附图说明
[0013]
图1是依照本发明的第一实施例散热主体上视示意图；
[0014]
图2是均热板的放大主视示意图；
[0015]
图3是延伸结构的放大主视示意图；
[0016]
图4是芯片的放大俯视示意图；
[0017]
图5是均压件内通气孔的结构示意图；
[0018]
图6是散热元件放入芯片后的结构示意图。
[0019]
附图标记说明:
[0020]
01：金属焊料，02：均热板，03：导热硅脂，04：延伸结构，05：芯片，06：线路载板，021：引线，022：下盖板，023：铜网，024：上盖板，041：均压件，042：通气孔。
具体实施方式
[0021]
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
[0022]
如图1-图6所示，一种散热主体和具有该散热主体的芯片封装，散热主体均热板02是平面矩形薄板结构，下盖板022上有凸点即是铜网023安装位置，铜的导热性能好，且成本实惠。均热板02散热机制为当芯片05内的热源传导至均热板02，均热板02热端冷却液达到沸点，发生气化，吸收热量，使得芯片05内温度降低；冷却液气体状态遇到均热板02冷端，发生液化，冷却液又回到腔体，该为一个热循环系统。即吸热和放热同时进行，有效的提高了散热效率和利用率；
[0023]
具体的，均热板02包括了传导、蒸发、对流、凝固四个主要步骤，热源由芯片05产生经由热传导进入板内，接近点热源周遭的水会迅速地吸收热量气化成蒸气，带走大量的热能，再利用水蒸气的潜热性，当板内蒸汽由高压区扩散到低压区(亦即低温区)，蒸气接触到温度较低的内壁时，水蒸气会迅速地凝结成液体并放出热能，凝结的水靠微结构的毛细作用流回热源点，完成一个散热循环，形成一个水与水蒸气并存的双相循环系统，均热板02内水的汽化持续进行，随着温度的变化腔体内的压力会随之维持平衡。
[0024]
在本实施例中，为避免芯片05封装的时候散热主体与线路载板06之间有间隙，若导热硅脂03直接与空气进行热传递，其会造成散热慢，效率低，影响芯片05可靠性性能，导热硅胶需要分别涂在线路载板06和四个延伸结构04，避免线路载板06与均热板02之间及金属焊料01和延伸结构04之间存在间隙，导致散热效率低。
[0025]
在本实施方式中，芯片05安装在线路载板06上，金属焊料01安装在芯片05上表面对应位置，均热板02在金属焊料01上表面，硅脂在均热板02上表面，外部导热元主体下表面；
[0026]
具体的，目前最普遍的使用的金属焊料01是以锡和铅作为基本的合金焊料为了使焊料具有良好的导热性能，加入其他金属与之形成合金，并且加入其他物质，使得金属与芯片05可以进行连接。
[0027]
在本实施方式中，芯片05需要预留出引线021，引线021用于连接芯片05和线路载板06。
[0028]
在本实施方式中，后续的注模工艺(moldingprocess)中，使熔融的封装胶体(如：环氧模压树脂)注入封装模具内，在模具中，熔融的封装胶体所形成的模流经散热主体中的至少一开口，开口为了让封装胶体冷却后产生的气体从通气孔042处流入到延伸结构04中，且各个开口的大小面积都相等，及位于开口内的均压件041结构所形成的容置空间内，以使封装胶体覆盖线路载板06、芯片05以及部分的散热主体，冷却后形成第一层封装层。并且，熔融的封装胶体可经由其余的开口及位于开口内的均压件041结构流出容置空间，以使部分的封装胶体覆盖延伸部。第一层封装层与第二层封装层通过延伸结构04的通气孔042相通；
[0029]
具体的，两层封装层减小了封装体积，增加了封装的灵活性，并且提高了芯片05封装体的强度。
[0030]
在本实施方式中，利用延伸结构04中的均压件041的蜂窝状，各个均压件041间或者内部有多个气流通道，使得产生的模流进行绕流，消耗气流动能，则不会在封装胶体冷却时，产生气孔或气洞，从而容易导致体积的收缩，而使得散热主体发生翘曲和产生残留应力；同时不容易使封装层产生裂纹或爆米花现象。并且不会造成模流领先落后的效应，使得流动顺畅，均匀填充。所以，该均压件041使得熔融状态下的胶体可以均匀的注入。
[0031]
在本实施方案中，为控制散热主体厚度，金属焊料01和均热板02厚度应根据塑封模具设备高度，散热主体高度低于模具高度即可，便不会对芯片05造成损坏。
[0032]
在本实施例中，线路载板06使用是具有单层线路的印刷电路板(printed circuit board,pcb)。芯片05通过低温焊接方式安装于线路载板06上。
[0033]
在本实施方案中，延伸结构04中的均压件041是关于一个虚拟的平面对称，且该平面垂直纸面向内。所以使得封装胶体填充较为之对称。
[0034]
综上所述，本发明的散热主体可以使封装胶体的充填可以较为对称且均匀。且具有本发明的散热主体的芯片05封装具有良好的质量及可靠性。
[0035]
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明构思的前提下，都可以做出若干可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。