一种倒装芯片封装散热结构及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种倒装芯片封装散热结构及其制备方法，应用于封装散热技术领域。
【背景技术】
[0002]随着封装集成程度越来越高，封装散热失效问题已经更加突出，成为电子产品失效的主要原因。
[0003]传统的封装的散热形式主要通过封装基板传导热量，这种方法可能会导致基板温度过高进而影响封装电性能及可靠性。
[0004]传统的解决方法有更换高导热塑封料的方式。目前已有的高导热塑封料成本高，散热效果不明显，而且这种方法并没有改变封装外形，对于选择强迫风冷环境域时并没有明显的改善。
[0005]解决方法也有贴装散热片及散热器的方式。这种方式需要在塑封体表面涂覆导热胶，降低了散热器的导热能力，同时也增加的封装整体厚度。
【发明内容】
[0006]本发明针对倒装芯片封装，提供了一种高散热能力、薄封装厚度、大散热表面积、低结壳热阻的一种倒装芯片封装散热结构及其制备方法，该结构和方法使倒装芯片封装在对封装体积和散热能力均有较高要求的情况下，有很强的适用性，对于强迫风冷环境域下的封装散热能力也较传统封装形式有了明显改善。
[0007]一种倒装芯片封装散热结构，所述结构包括基板、芯片凸点、倒装芯片、至少一个金属柱和塑封体；所述基板通过芯片凸点与倒装芯片连接，塑封体包围芯片凸点、倒装芯片和基板的上表面，所述金属柱位于倒装芯片的顶面，金属柱阵列排布，金属柱埋入塑封体内，金属柱顶面高于塑封体顶面。
[0008]所述金属柱材料是铜、铝、铁、锡中的一种或几种。
[0009]一种倒装芯片封装散热结构的制备方法，其按照以下具体步骤进行:
[0010]步骤一:基板通过芯片凸点与倒装芯片连接，塑封体包围芯片凸点、倒装芯片和基板的上表面；
[0011]步骤二:在塑封体制作阵列槽，阵列槽从塑封体延伸到倒装芯片上表面，阵列槽排布间距及数目根据芯片大小而定；
[0012]步骤三:在阵列槽内制作金属柱；
[0013]步骤四:将已制作出金属柱的塑封体削减一定高度。
[0014]步骤二的阵列槽制作方法是蚀刻或者激光钻孔。
[0015]步骤三的金属柱的制作方法是电镀、溅射、金属胶体、印刷、丝网印刷、低温烧结或者激光烧结方法。
[0016]步骤四的削减方法是蚀刻或者激光钻孔。
【附图说明】
[0017]图1是传统倒装芯片封装结构示意图；
[0018]图2是本发明已完成实施制作塑封体阵列槽示意图；
[0019]图3是本发明已完成实施制作阵列金属柱示意图；
[0020]图4是本发明已完成实施塑封体削减后示意图。
[0021]图中，I为基板，2为芯片凸点，3倒装芯片，4为金属柱，5为塑封体，6为阵列槽。
【具体实施方式】
[0022]下面根据附图对本发明做进一步的详细描述。
[0023]一种倒装芯片封装散热结构，所述结构包括基板1、芯片凸点2、倒装芯片3、至少一个金属柱4和塑封体5 ;所述基板I通过芯片凸点2与倒装芯片3连接，塑封体5包围芯片凸点2、倒装芯片3和基板I的上表面，所述金属柱4位于倒装芯片3的顶面，金属柱4阵列排布，金属柱4埋入塑封体5内，金属柱4顶面高于塑封体5顶面。
[0024]所述金属柱4材料可以是铜、铝、铁、锡中的一种或几种。
[0025]一种倒装芯片封装散热结构的制备方法，其按照以下具体步骤进行:
[0026]步骤一:基板I通过芯片凸点2与倒装芯片3连接，塑封体5包围芯片凸点2、倒装芯片3和基板I的上表面，如图1所示；
[0027]步骤二:在塑封体5制作阵列槽6，阵列槽6从塑封体5延伸到倒装芯片3上表面，阵列槽排布间距及数目根据芯片大小而定，如图2所示；
[0028]所述阵列槽6制作方法可以是蚀刻、激光钻孔等；
[0029]步骤三:在阵列槽6内制作金属柱4，如图3所示；
[0030]所述金属柱4的制作方法可以是电镀、溅射、金属胶体、印刷、丝网印刷、低温烧结或激光烧结等方法；
[0031]步骤四:将已制作出金属柱4的塑封体5削减一定高度，如图4所示；
[0032]所述削减方法可以是蚀刻、激光钻孔等。
【主权项】
1.一种倒装芯片封装散热结构，其特征在于，所述结构包括基板(I)、芯片凸点(2)、倒装芯片(3)、至少一个金属柱(4)和塑封体(5);所述基板(I)通过芯片凸点(2)与倒装芯片(3)连接，塑封体(5)包围芯片凸点(2)、倒装芯片(3)和基板(I)的上表面，所述金属柱(4)位于倒装芯片(3)的顶面，金属柱(4)阵列排布，金属柱(4)埋入塑封体(5)内，金属柱(4)顶面高于塑封体(5)顶面。
2.根据权利要求1所述的一种倒装芯片封装散热结构，其特征在于，所述金属柱(4)材料是铜、铝、铁、锡中的一种或几种。
3.一种倒装芯片封装散热结构的制备方法，其特征在于，其按照以下具体步骤进行: 步骤一:基板⑴通过芯片凸点⑵与倒装芯片⑶连接，塑封体(5)包围芯片凸点(2)、倒装芯片(3)和基板(I)的上表面； 步骤二:在塑封体(5)制作阵列槽(6)，阵列槽(6)从塑封体(5)延伸到倒装芯片(3)上表面，阵列槽(6)排布间距及数目根据芯片大小而定； 步骤三:在阵列槽(6)内制作金属柱⑷； 步骤四:将已制作出金属柱⑷的塑封体(5)削减一定高度。
4.根据权利要求3所述的一种倒装芯片封装散热结构的制备方法，其特征在于，步骤二的阵列槽(6)制作方法是蚀刻或者激光钻孔。
5.根据权利要求3所述的一种倒装芯片封装散热结构的制备方法，其特征在于，步骤三的金属柱(4)的制作方法是电镀、溅射、金属胶体、印刷、丝网印刷、低温烧结或者激光烧结方法。
6.根据权利要求3所述的一种倒装芯片封装散热结构的制备方法，其特征在于，步骤四的削减方法是蚀刻或者激光钻孔。
【专利摘要】本发明公开了一种倒装芯片封装散热结构及其制备方法，属于封装散热结构领域。本发明是将倒装芯片封装的塑封体制作出阵列槽，槽的尺寸和阵列排布可根据封装的散热需求自主设定；然后在阵列槽中制作出金属柱；最后通过蚀刻或激光钻孔等方式将塑封体削减一定高度，露出阵列排布的金属柱。这种散热结构在塑封体内植入阵列金属柱，减小了塑封体结壳热阻，利于封装散热。外露的金属柱在强迫风冷情况下不仅增加了换热表面积，并且在金属柱之间形成湍流，较传统封装的层流模式更有利于散热。
【IPC分类】H01L23-367, H01L21-56
【公开号】CN104681512
【申请号】CN201410849393
【发明人】马晓波, 谢建友, 于大全, 庞诚
【申请人】华天科技（西安）有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2014年12月30日