芯片散热结构、封装结构及其制作方法与流程

本发明涉及半导体领域，具体涉及芯片散热结构、封装结构及其制作方法。

背景技术：

1、随着人工智能快速发展，高端运算芯片需求越来越大，其对散热的要求也越来越高，传统的散热胶散热远不能满足其需求，金属铟片具有很强的导热性能，是理想的散热介质，但铟片在回流焊过程中会污染表面贴装的元器件，所以表面元器件通常都需要通过涂覆保护胶来保护。

技术实现思路

1、本发明针对上述问题，克服至少一个不足，提出了芯片散热结构、封装结构及其制作方法。

2、本发明采取的技术方案如下：

3、一种芯片散热结构，包括：

4、芯片；

5、围挡层，设于所述芯片的背面，所述围挡层具有至少一个贯通的容纳孔，所述容纳孔与芯片形成容纳槽；

6、热传导材料层，位于所述容纳槽，所述围挡层的熔点大于热传导材料层的熔点。

7、本申请的芯片散热结构，通过具有容纳孔的围挡层能够与芯片形成容纳槽，热传导材料层位于容纳槽中，这样可以有效防止热传导材料层在回流焊时因为熔化向芯片边缘流出，芯片旁边的元器件无需再用保护胶固化保护。

8、在一些实施例中，所述芯片的背面具有金属层，所述围挡层位于所述金属层的表面，所述围挡层和金属层形成所述容纳槽。

9、设置金属层可以使热传导材料层和芯片之间形成可靠的焊接，以可靠高效的传递热量。

10、在一些实施例中，所述金属层为金层。

11、在一些实施例中，所述容纳槽有一个，所述围挡层沿所述芯片的周向设置。

12、这样设置能够更好的利用空间，形成的容纳槽的横截面面积较大，能够保证散热效果。

13、在一些实施例中，所述围挡层的材料为塑封材料。

14、即围挡层通过塑封工艺形成，工艺简单且成熟。实际运用时，塑封材料可以为环氧树脂、环氧脂、聚酰亚胺等现有的塑封材料。

15、在一些实施例中，所述热传导材料层为铟层。实际运用时，热传导材料层还可以为其他符合封装结构要求的高热传导材料。

16、在一些实施例中，还包括散热盖，所述散热盖的内壁与所述围挡层接触配合，形成容纳腔，所述热传导材料层位于所述容纳腔内。

17、采用铟片散热的产品目前无法设计成传统的bga产品，因为bga产品的焊球需要通过高温回流焊，而焊接后的铟片如果再高温回流，铟片会再次融化流出并且其内部会产生更多气洞，影响散热效果；另外，当前设计在热压散热盖时极易导致铟片偏移问题。

18、本申请热传导材料层被散热盖和围挡层完全包裹，确保回流焊时热传导材料层不受影响，能够实现产品多次回流焊，可以丰富产品类型，另外，热传导材料层周边的围挡层形成的围墙结构有效解决了现有技术铟片偏移的问题。

19、在一些实施例中，所述热传导材料层和所述容纳槽底壁之间具有助焊剂，所述热传导材料层和所述散热盖之间具有助焊剂，所述热传导材料层焊接固定在所述容纳槽的底壁和所述散热盖上。

20、本申请还公开了一种封装结构，包括上文所述的芯片散热结构，所述封装结构还包括：

21、基板，所述芯片的正面设于所述基板的正面，所述散热盖设于所述基板的正面；

22、第一元器件，设于所述基板的正面，所述芯片和所述第一元器件均位于所述散热盖和基板形成的空间内。

23、实际运用时，第一元器件可以有多种。

24、在一些实施例中，所述封装结构还包括填充于所述基板和所述芯片之间的胶料。

25、芯片和基板之间填充胶料能够使结构更加牢固，可靠性更强。

26、在一些实施例中，所述封装结构还包括设于所述基板的背面的第二元器件以及焊锡球。

27、实际运用时，第二元器件可以有多种。

28、在一些实施例中，所述散热盖通过粘结胶与所述基板的正面固定。

29、本申请还公开了一种封装结构的制作方法，包括以下步骤：

30、提供芯片，先在所述芯片的背面加工出金属层，然后在所述金属层表面加工出围挡层；

31、提供基板和第一元器件，所述基板具有正面和背面，将第一元器件和芯片的正面设于所述基板的正面，将胶料填充于所述基板和所述芯片之间；

32、对所述围挡层的部分材料进行去除，保留所述芯片边缘处围挡层的材料，使所述围挡层形成与所述金属层连通的容纳孔，所述容纳孔和所述金属层形成容纳槽；

33、将片状的热传导材料层至于所述容纳槽中，所述围挡层的熔点大于热传导材料层的熔点；

34、提供散热盖，将所述散热盖设于所述基板的正面，使所述散热盖与所述围挡层接触配合，形成容纳腔，所述热传导材料层位于所述容纳腔内；

35、通过回流焊接工艺使所述热传导材料层固定在所述容纳槽的底壁和所述散热盖上；

36、在所述基板的背面设置焊锡球和第二元器件。

37、实际运用时，可以通过激光去除工艺来形成容纳孔。

38、在一些实施例中，在进行回流焊接工艺前，还包括在所述热传导材料层和所述容纳槽的底壁之间喷涂助焊剂的步骤，以及在所述热传导材料层和所述散热盖之间喷涂助焊剂的步骤。

39、在一些实施例中，所述围挡层的材料为塑封材料；所述热传导材料层为铟层。

40、在一些实施例中，所述散热盖通过粘结胶与所述基板的正面固定。

41、本发明的有益效果是：本申请的芯片散热结构，通过具有容纳孔的围挡层能够与芯片形成容纳槽，热传导材料层位于容纳槽中，这样可以有效防止热传导材料层在回流焊时因为熔化向芯片边缘流出，芯片旁边的元器件无需再用保护胶固化保护。

技术特征：

1.一种芯片散热结构，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的芯片散热结构，其特征在于，所述芯片的背面具有金属层，所述围挡层位于所述金属层的表面，所述围挡层和金属层形成所述容纳槽。

3.如权利要求2所述的芯片散热结构，其特征在于，所述金属层为金层。

4.如权利要求1所述的芯片散热结构，其特征在于，所述容纳槽有一个，所述围挡层沿所述芯片的周向设置。

5.如权利要求1所述的芯片散热结构，其特征在于，所述围挡层的材料为塑封材料。

6.如权利要求1所述的芯片散热结构，其特征在于，所述热传导材料层为铟层。

7.如权利要求1～6任意一项所述的芯片散热结构，其特征在于，还包括散热盖，所述散热盖的内壁与所述围挡层接触配合，形成容纳腔，所述热传导材料层位于所述容纳腔内。

8.如权利要求7所述的芯片散热结构，其特征在于，所述热传导材料层和所述容纳槽底壁之间具有助焊剂，所述热传导材料层和所述散热盖之间具有助焊剂，所述热传导材料层焊接固定在所述容纳槽的底壁和所述散热盖上。

9.一种封装结构，其特征在于，包括权利要求7～8任意一项所述的芯片散热结构，所述封装结构还包括：

10.如权利要求9所述的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括填充于所述基板和所述芯片之间的胶料。

11.如权利要求9所述的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括设于所述基板的背面的第二元器件以及焊锡球。

12.如权利要求9所述的封装结构，其特征在于，所述散热盖通过粘结胶与所述基板的正面固定。

13.一种封装结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

14.如权利要求13所述的封装结构的制作方法，其特征在于，在进行回流焊接工艺前，还包括在所述热传导材料层和所述容纳槽的底壁之间喷涂助焊剂的步骤，以及在所述热传导材料层和所述散热盖之间喷涂助焊剂的步骤。

15.如权利要求13所述的封装结构的制作方法，其特征在于，所述围挡层的材料为塑封材料；所述热传导材料层为铟层。

16.如权利要求13所述的封装结构的制作方法，其特征在于，所述散热盖通过粘结胶与所述基板的正面固定。

技术总结
本申请公开了芯片散热结构、封装结构及其制作方法，其中，芯片散热结构包括：芯片；围挡层，设于芯片的背面，围挡层具有至少一个贯通的容纳孔，容纳孔与芯片形成容纳槽；热传导材料层，位于容纳槽，围挡层的熔点大于热传导材料层的熔点。本申请的芯片散热结构，通过具有容纳孔的围挡层能够与芯片形成容纳槽，热传导材料层位于容纳槽中，这样可以有效防止热传导材料层在回流焊时因为熔化向芯片边缘流出，芯片旁边的元器件无需再用保护胶固化保护。

技术研发人员：余泽龙,胡振斌,金政漢,徐健,李铢元
受保护的技术使用者：星科金朋半导体（江阴）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16