一种具有传热功能的封装结构及半导体封装结构的制作方法

本技术属于半导体封装及微机电系统，涉及一种具有传热功能的封装结构及半导体封装结构。

背景技术：

1、微机电系统(mems，micro-electro-mechanical system，简称mems)是一种基于微电子技术和微加工技术的一种高科技领域。mems技术可将机械构件、驱动部件、电控系统、数字处理系统等集成为一个整体的微型单元。mems器件具有微小、智能、可执行、可集成、工艺兼容性好、成本低等诸多优点。mems技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业，利用mems技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事，物联网等领域中都有着十分广阔的应用前景。

2、其中，微机电系统是微电路和微机械按功能要求在芯片上的集成，尺寸通常在毫米或微米级。一般而言，电路部分往往设计于控制芯片上，微机械结构于器件芯片上设计，器件芯片与控制芯片耦合。芯片在没有封装之前称为晶粒，晶粒(die)是从已完成某种工艺制程的硅晶元(wafer)上切割而成的一个小片，在芯片行业又称为die。每一个晶粒都是一个独立的功能芯片，在没有对其进行封装的时候，没有引脚和散热片，是不可以直接使用的。封装(package)顾名思义它是将一些物体进行包裹和封闭。在集成电路中则是指将晶粒固定到承接基板上，同时完成一些连接并引出管脚，进而包装成一个完整的芯片。

3、芯片进行封装的主要目的是对芯片进行保护，同时也要确保芯片经过封装之后应当满足集成电路芯片内部电路和外部系统的电气连接。其次也起着固定、密封的作用，为芯片提供一个长期稳定可靠的工作环境，而且可以增强芯片电热性能，保证芯片正常工作的高稳定性和可靠性。

4、现有的封装技术中，晶粒与晶粒通过堆叠一体封装，堆叠的晶粒之间热量依靠晶粒与晶粒之间相接触进行热传导，例如，请参阅图1，显示为一般的芯片封装结构的剖面结构示意图，第一芯片101与第二芯片102直接纵向堆叠进行芯片之间的热传导，导致热量传导效率不高，且温度传输不均匀，影响封装芯片的性能。

5、因此，如何提供一种具有传热功能的封装结构及半导体封装结构，以实现封装结构中的各层芯片之间的温度达到平衡从而保证芯片的工作稳定性和可靠性，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。

6、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种具有传热功能的封装结构及半导体封装结构，用于解决现有技术中的封装结构中各层芯片之间热量传导效率不高，且温度传输不均匀，影响封装芯片的性能的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种具有传热功能的封装结构，包括：

3、基板；

4、芯片复合层，位于所述基板上方且与所述基板连接，所述芯片复合层包括从上往下依次叠置的第一芯片、导热材料层及第二芯片，所述导热材料层固定连接于所述第一芯片与所述第二芯片之间，所述第一芯片与所述第二芯片电连接；

5、封装外壳，位于所述基板上方且覆盖所述芯片复合层及至少一部分所述基板。

6、可选地，所述导热材料层的热导率不低于所述第一芯片的热导率且所述导热材料层的热导率不低于所述第二芯片的热导率。

7、可选地，所述第二芯片中设有用于产生热量的热产生单元。

8、可选地，所述第一芯片朝向所述导热材料层的一面在水平方向上的投影与所述导热材料层朝向所述第一芯片的一面在水平方向上的投影重合，或者，所述第一芯片朝向所述导热材料层的一面在水平方向上的投影位于所述导热材料层朝向所述第一芯片的一面在水平方向上的投影的范围之内。

9、可选地，所述导热材料层朝向所述第二芯片的一面在水平方向上的投影与所述第二芯片朝向所述导热材料层的一面在水平方向上的投影重合，或者，所述导热材料层朝向所述第二芯片的一面在水平方向上的投影位于所述第二芯片朝向所述导热材料层的一面在水平方向上的投影的范围之内。

10、可选地，所述第一芯片包括mems芯片。

11、可选地，所述第二芯片包括ic芯片。

12、可选地，所述导热材料层固定连接于所述第一芯片与所述第二芯片之间的方式包括胶接及键合中的至少一种。

13、可选地，所述芯片复合层还包括至少一第三芯片，所述第三芯片位于所述导热材料层上方且与所述第一芯片间隔设置。

14、本实用新型还提供一种半导体封装结构，包括至少一如上所述的具有传热功能的芯片封装结构。

15、如上所述，本实用新型的具有传热功能的芯片封装结构，在第一芯片与第二芯片之间增设导热材料层，一方面能够将第二芯片产生的热量快速且均匀地传导到第一芯片中，从而加快第一芯片与第二芯片的温度达到平衡，并且能够避免芯片直接堆叠式时发生的导热不均及效率偏低的问题发生，另一方面，所述导热材料层还能实现所述第一芯片与所述第二芯片的固定连接，保证芯片封装结构中各芯片工作时的结构稳定性与可靠性。本实用新型的半导体封装结构相较于一般的半导体封装结构，具有更高的可靠性及性能稳定性。

技术特征：

1.一种具有传热功能的封装结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种具有传热功能的封装结构，其特征在于：所述导热材料层的热导率不低于所述第一芯片的热导率且所述导热材料层的热导率不低于所述第二芯片的热导率。

3.根据权利要求1所述的一种具有传热功能的封装结构，其特征在于：所述第二芯片中设有用于产生热量的热产生单元。

4.根据权利要求1所述的一种具有传热功能的封装结构，其特征在于：所述第一芯片朝向所述导热材料层的一面在水平方向上的投影与所述导热材料层朝向所述第一芯片的一面在水平方向上的投影重合，或者，所述第一芯片朝向所述导热材料层的一面在水平方向上的投影位于所述导热材料层朝向所述第一芯片的一面在水平方向上的投影的范围之内。

5.根据权利要求1所述的一种具有传热功能的封装结构，其特征在于：所述导热材料层朝向所述第二芯片的一面在水平方向上的投影与所述第二芯片朝向所述导热材料层的一面在水平方向上的投影重合，或者，所述导热材料层朝向所述第二芯片的一面在水平方向上的投影位于所述第二芯片朝向所述导热材料层的一面在水平方向上的投影的范围之内。

6.根据权利要求1所述的一种具有传热功能的封装结构，其特征在于：所述第一芯片包括mems芯片。

7.根据权利要求1所述的一种具有传热功能的封装结构，其特征在于：所述第二芯片包括ic芯片。

8.根据权利要求1所述的一种具有传热功能的封装结构，其特征在于：所述导热材料层固定连接于所述第一芯片与所述第二芯片之间的方式包括胶接及键合中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的一种具有传热功能的封装结构，其特征在于：所述芯片复合层还包括至少一第三芯片，所述第三芯片位于所述导热材料层上方且与所述第一芯片间隔设置。

10.一种半导体封装结构，其特征在于：包括至少一如权利要求1～9中任一项所述的具有传热功能的封装结构。

技术总结
本技术提供一种具有传热功能的封装结构及半导体封装结构，该封装结构包括基板、芯片复合层及封装外壳，芯片复合层位于基板上方且与基板连接，芯片复合层包括从上往下依次叠置的第一芯片、导热材料层及第二芯片，导热材料层固定连接于第一芯片与第二芯片之间，第一芯片与第二芯片电连接，封装外壳位于基板上方且覆盖芯片复合层及至少一部分基板。该封装结构在第一芯片与第二芯片之间增设导热材料层，既实现了第一芯片与第二芯片之间热量的快速均匀传导，避免芯片直接堆叠式时发生的导热不均及效率偏低的问题发生，又能够实现第一芯片与第二芯片之间的固定连接，保证封装结构中各芯片工作时的结构稳定性与可靠性。

技术研发人员：雷永庆,向兴林,冯军
受保护的技术使用者：麦斯塔微电子（深圳）有限公司
技术研发日：20230626
技术公布日：2024/1/15