一种有利于散热的封装芯片的制作方法

1.本实用新型属于集成电路封装技术领域，涉及用于芯片封装的基板，具体为一种有利于散热的封装芯片。


背景技术：

2.随着集成电路功能的增加以及封装技术的不断提升，集成电路元件的尺寸不断在缩小，封装密度越来越大，使得集成电路的封装结构朝着小尺寸、高脚数和高热效方向发展，芯片自身的功耗越来越高，因此，在集成电路提升性能的同时会产生更高的热量，产生的热量若不及时传导、散发，会使封装结构变形或将芯片烧坏。尤其针对集成有大尺寸、高功耗的芯片，其在工作中产生的热量难以快速散出，使芯片内部的温度急剧升高。
3.目前常用的芯片散热方式主要是在芯片的表面贴装散热盖板，并在散热盖板与芯片的接触面之间设置导热胶，通过导热胶将芯片表面的热量传递给散热盖板，再通过散热盖板将温度散掉，即传统的芯片散热方式主要考虑的是通过芯片表面的散热，很少考虑芯片内部的散热。因此，传统的封装散热技术，散热速度慢，芯片的结温难以得到有效控制，无法满足大尺寸、高功耗芯片的散热要求。比较好的芯片散热方式是在芯片封装结构的内部直接进行热量传导，将热量散失掉，这种在封装芯片内部的冷却散热方式也是未来高功耗、超高热流密度封装技术的主要散热方式之一；但是现有的将芯片内部的热量直接进行散热的方式，芯片与散热结构接触面积小，散热速度慢。


技术实现要素：

4.针对上述现有的将芯片内部的热量直接进行散热的方式，芯片与散热结构接触面积小，散热速度慢的问题，本实用新型提出了一种有利于散热的封装芯片。
5.本实用新型一种有利于散热的封装芯片，其是在基板本体上与芯片本体连接的一侧设置散热凹槽，散热芯片能够将芯片内部产生的热量通过散热凹槽直接向外传导，提高了封装芯片的散热性能，且通过散热凹槽形状的设计，增大了散热凹槽的散热面积，提高了散热效率；其具体技术方案如下：
6.一种有利于散热的封装芯片，包括芯片本体和基板本体，
7.所述基板本体的一面设置有散热凹槽；所述散热凹槽内填充有导热材料；所述散热凹槽的横截面为“7”型、“u”型或“s”型；
8.所述芯片本体设置在所述基板本体的一表面且对应所述散热凹槽的位置处。
9.进一步限定，所述散热凹槽设置在基板本体的非布线区。
10.进一步限定，所述散热凹槽的数量大于或等于1。
11.进一步限定，所述芯片本体与所述导热材料的垂直投影的重叠面积大于预设值。
12.进一步限定，所述散热凹槽至少一侧延伸至所述基板本体的侧壁，且裸露。
13.进一步限定，所述导热材料为绝缘导热材料。
14.进一步限定，所述导热材料为导电导热材料，所述散热凹槽的侧壁以及底壁均设
置有绝缘层，所述绝缘层将导热材料与基板本体之间进行导电隔离。
15.进一步限定，所述导热材料与绝缘层贴合。
16.进一步限定，所述基板本体包括多层基板电路层和多层基板介电层，所述基板电路层和基板介电层自上而下依次呈间隔式堆叠设置；
17.所述散热凹槽从最上方基板电路层的上表面向下延伸，并穿过一个或多个基板电路层的非布线区以及一个或多个基板介电层的非布线区。
18.进一步限定，所述散热凹槽的高度小于或等于基板本体的高度，所述散热凹槽的宽度小于或等于基板本体上非布线区的宽度。
19.现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
20.1、本实用新型一种有利于散热的封装芯片，其包括芯片本体和基板本体，在基板本体的一面设置有散热凹槽，在散热凹槽内填充有导热材料，通过将散热凹槽的横截面设置为“7”型、“u”型或“s”型，增大了芯片本体与导热材料的接触面积，加快散热了速度，提高了芯片内部热量的散发速率。同时通过散热凹槽将芯片正面(封装芯片的核心产热区)产生的热量及时导出至基板本体上远离芯片本体的一侧散发掉，有效防止了封装芯片内部产生的热量在芯片内部聚集；在散热凹槽内设置有导热材料，通过导热材料能够提高热量的传导效率，提高了基板本体的散热效率，使芯片本体内部的温度能够快速降低。
21.2、散热凹槽设置在基板本体的非布线区，不会影响基板本体的正常布线；散热凹槽的数量大于或等于1，多个散热凹槽能够提高芯片的散热效率。
22.3、散热凹槽至少一侧延伸至基板本体的侧壁，且裸露，通过散热凹槽的裸露侧使导热材料直接与空气对流进行散热，增加了散热途径，提高了散热效率。
23.4、导热材料为绝缘导热材料，绝缘导热材料既能够起到很好的导热效果，也能够起到将基板本体与芯片本体之间进行绝缘隔离的作用。
24.5、导热材料为导电导热材料，散热凹槽的侧壁以及底壁均设置有绝缘层，绝缘层将导热材料与基板本体之间进行导电隔离。防止导热材料与基板本体之间发生短路，导致封装芯片损坏的情况发生。
25.6、基板本体包括多层基板电路层和多层基板介电层，散热凹槽从最上方基板电路层的上表面向下延伸，散热凹槽向下延伸的越深，散热凹槽内能够填充的导热材料也就越多，相应的散热效果就会越好。
26.7、导热材料与绝缘层贴合。通过导热材料与绝缘层之间紧密贴合、充分接触能够保证导热材料与基板之间进行充分换热。
附图说明
27.图1为本实用新型基板一种实施例方式的俯视图；
28.图2为本实用新型基板另一种实施方式的俯视图；
29.图3为本实用新型芯片本体与基板本体的连接示意图；
30.其中，1-芯片本体，2-基板本体，3-焊球，4-散热凹槽，5-导热材料。
具体实施方式
31.为使本实用新型的技术方案更加清楚，下面将结合实施例和附图，对本实用新型
的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.本实用新型一种有利于散热的封装芯片，包括芯片本体1和基板本体2，基板本体2的一面设置有散热凹槽4；散热凹槽4内填充有导热材料5；散热凹槽4的横截面为“7”型、“u”型或“s”型；芯片本体1设置在基板本体2的一表面且对应散热凹槽4的位置处。散热凹槽4设置在基板本体2的非布线区。散热凹槽4的数量大于或等于1。芯片本体1与散热材料5的垂直投影的重叠面积大于预设值，该预设值是指大于芯片本体1下表面面积1/4-1/2的面积值。散热凹槽4至少一侧延伸至基板本体2的侧壁，且裸露。导热材料5为绝缘导热材料。导热材料5为导电导热材料，散热凹槽4的侧壁以及底壁均设置有绝缘层，绝缘层将导热材料5与基板本体2之间进行导电隔离。导热材料5与绝缘层贴合。基板本体2包括多层基板电路层和多层基板介电层，基板电路层和基板介电层自上而下依次呈间隔式堆叠设置；散热凹槽4从最上方基板电路层的上表面向下延伸，并穿过一个或多个基板电路层的非布线区以及一个或多个基板介电层的非布线区。散热凹槽4的高度小于或等于基板本体2的高度，散热凹槽4的宽度小于或等于基板本体2上非布线区的宽度。
33.实施例1
34.参见图3，本实施例一种有利于散热的封装芯片，其包括芯片本体1和基板本体2，在基板本体2的顶部端面设置有散热凹槽4，在散热凹槽4内填充有导热材料5，芯片本体1设置在散热凹槽4的上方，且芯片本体1的正面与基板本体2的上端面以及散热凹槽4的槽口连接。
35.参见图2，本实施例中的散热凹槽4包括一个横向槽体和一个竖向槽体，一个横向槽体和一个竖向槽体共同构成横截面为“7”型的结构。
36.特别需要说明的是：参见图1，散热凹槽4的横截面还可以是“s”型结构、“n”型结构或其他结构，散热凹槽4的具体形状可根据基板本体2上非布线区的长度、宽度以及密集程度进行调整；该形状能够在很好地绕开基板本体2的布线区之外，还增加了散热凹槽4的散热表面面积；散热凹槽4的横截面是沿散热凹槽4的水平面的截面，该水平面是指参照说明书附图中图1和图2的俯视图说明的，不代表散热凹槽4实际安装时的方位。
37.优选的，本实施例的散热凹槽4设置在基板本体2的非布线区；基板本体2的非布线区是指在基板本体2上没有设置电源线和信号线的区域。
38.优选的，本实施例中芯片本体1的正面上非散热凹槽4的接触区与基板本体2的上端面通过焊球焊接或粘合胶粘结。
39.本实施例的散热凹槽4的数量可以是1个、2个、3个，4个或多个，当散热凹槽4的数量大于1时，多个散热凹槽4之间可以并列设置，也可以相互交错并连通。优选的，本实施例的散热凹槽4的数量是1个。
40.实施例2
41.本实施一种有利于散热的封装芯片，在实施例1的基础上，芯片本体1与导热材料5的垂直投影的重叠面积大于预设值，该预设值是指大于芯片本体1下表面面积1/3面积值。
42.特别需要说明的是，本实施例的预设值还可以是大于芯片本体1下表面面积1/2面积值或1/4面积值。
43.优选的，本实施例散热凹槽4一侧或两侧延伸至基板本体2的侧壁，且裸露。即散热凹槽4的一端面与或两端面与空气直接接触，通过与空气对流进行散热。
44.实施例3
45.本实施例一种有利于散热的封装芯片，在实施例2的基础上，导热材料5为绝缘导热材料。即导热材料5能够起到将芯片本体1上的热量传导至基板本体2上，又能够实现芯片本体1与基板本体2之间的绝缘隔离。
46.特别需要说明的是，本实施例的绝缘导热材料可以是导热硅脂、导热硅胶片或导热凝胶。
47.实施例4
48.本实施例一种有利于散热的封装芯片，在实施例2的基础上，导热材料5为导电导热材料，通过导热材料5将芯片本体1上的热量传导至基板本体2上，在散热凹槽4的侧壁以及底壁均设置有绝缘层，通过绝缘层将导热材料5与基板本体2之间进行导电隔离，防止导热材料5与基板本体2的基板电路层导通出现短路的情况发生。
49.特别需要说明的是，本实施例的导电导热材料为金属材料、碳化硅、石墨烯、碳管或导热性能好的金属氧化物等。
50.优选的，本实施例的导热材料5将散热凹槽4填充满，导热材料5的顶部端面与芯片本体1的下端面紧密贴合。
51.优选的，本实施例的绝缘层的材质可以是固化环氧树脂、聚醚醚酮或其他不导电且耐高温的材质。
52.实施例5
53.本实施例一种有利于散热的封装芯片，在实施例3或4的基础上，本实施例一种有利于散热的封装芯片，其在实施例1或实施例2的基础上，其基板本体2包括2层基板电路层和2层基板介电层，基板电路层和基板介电层自上而下依次呈间隔式堆叠设置，共形成四层，每层设置一个基板电路层或一个基板介电层；散热凹槽4从最上方基板电路层的上端面向下延伸，并穿过该等基板电路层以及与盖层基板电路层连接的基板介电层，即散热凹槽4共穿过了两层，散热凹槽4在贯穿基板电路层和基板介电层时设置在基板电路层的非布线区和基板介电层的非布线区。
54.特别需要说明的是，本实施例中基板电路层和基板介电层并不限于2层，其可以是2层、3层、4层、5层、6层、7层，甚至更多层，散热凹槽4向下延伸的基板电路层和基板介电层的具体层数根据基板电路层上和基板介电层上非布线区的大小以及位置具体设置。
55.本实施例的散热凹槽4的高度小于或等于基板本体2的高度，散热凹槽4的宽度小于或等于基板本体2上非布线区的宽度。
56.优选的，本实施例的散热凹槽4的高度小于基板本体2的高度，散热凹槽4的宽度小于基板本体2上非布线区的宽度；即具体的散热凹槽4的高度值和宽度值取决于基板本体2的高度值以及基板本体2上非布线区宽度值。
57.本实施例一种有利于散热的封装芯片的组装方法，其特征在于，包括以下步骤：
58.1)确定基板本体2的非布线区，在非布线区内确定散热凹槽4的位置和槽深；
59.2)在基板本体2上的非布线区内确定的位置处开设散热凹槽4，散热凹槽4的槽深由基板本体2上各个基板电路层上的非布线区和基板介电层上的非布线区的具体确定。
60.3)在散热凹槽4的槽壁上设置绝缘层；
61.4)向散热凹槽4内填充导热材料5，使得绝缘层设置在导热材料5与散热凹槽4的槽壁之间，通过绝缘层将导热材料5与基板本体2之间进行导电隔离。
62.5)在基板本体2上设置散热凹槽4的一侧倒装芯片本体1，使芯片本体1的正面置于散热凹槽4的上方，并将基板本体2与芯片本体1之间焊接或通过粘合胶粘合，在基板本体2的下端面植焊球3，完成封装芯片的组装。
63.优选的，本实施例中确定基板本体2的非布线区包括确定基板电路层上的非布线区和基板介电层上的非布线区；在非布线区内确定散热凹槽4的位置和槽深指的是根据基板本体2上基板电路层的非布线区和基板介电层的非布线区具体的开槽深度和开槽位置。
64.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。