一种用于重分布封装芯片的散热结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于巧片封装技术领域，设及巧片重分布封装技术。
【背景技术】
[0002] 当前巧片封装正朝着精密和微型化方向发展。近年来经过不断的研究，飞思卡尔 公司推出的重分布封装技术（redistributedchippackaging,RCP)已经进入试产阶段， 它W重分布层代替了传统封装方法的PCB基板，与传统的球栅阵列封装技术炬allGrid ArrayPackage,BGA)相比，其封装面积和厚度都减少了 30%左右。然而，随着集成密度的 大幅提高，巧片的散热问题已经成为制约RCP封装技术发展的瓶颈，温度过高不但会造成 半导体器件的损毁，也会导致元器件的工作性能及可靠性降低。相关数据显示，50%W上的 电子元器件失效是由其本身的热问题造成的。面对日益严峻的散热问题，找到从巧片封装 级和基板级再到系统级的综合解决方案是非常重要的。如果在巧片的封装级就开始考虑散 热设计，不但效果显著而且成本也较低。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种散热结构，W提高重分布封装巧片的散热性能。本发明 的技术方案如下：
[0004] 一种用于重分布封装巧片的散热结构，其所适用的重分布封装巧片从上部至底部 依次包括塑封层（1)、裸片（2)、重分布层（3)，在巧片底部的重分布层（3)的表面排布有多 圈焊球（4)，焊球（4)用于将重分布封装巧片与电路板（5)相连，其特征在于，所述的散热结 构包括导热层、连接柱和连接盘，在巧片底部靠中部未植入焊球（4)的位置覆盖有导热层， 在导热层下方固定有连接柱，在电路板（5)上预留有允许连接柱穿过的孔洞，所述的连接 盘扣在电路板巧）的下方并与连接柱相连。
[0005] 作为优选实施方式，所述的导热层为铜膜化），所述的连接柱为铜柱（7)，所述的 连接盘为铜盘巧）。
[0006] 本发明提供的重分布封装巧片散热结构，保证巧片在工作中产生的热量可W有效 的向下方传导，增加系统的热传导通道，增强巧片封装体向下的热传输系数，从而显著地降 低巧片工作时的峰值温度，提高巧片工作的温度特性，减少由于热力禪合所导致的巧片变 形，从而提高电子器件工作的可靠性。
【附图说明】
[0007] 图1本发明中设及到的一种新型的巧片封装技术一-RCP巧片结构示意图。
[000引图2本发明的提出的一种针对重分布封装的散热设计结构示意图。
[0009] 图3加装本发明散热结构后的重分布封装巧片示意图。
[0010] 图4(a)风速Im/s时，RCP模型中屯、处温度剖面图（未添加散热结构）；化）风速 Im/s时，巧片中屯、处温度剖面图（添加散热结构）。
[0011] 图5不同风速条件下，加散热结构前后封装体系统热阻变化。
[0012] 附图标记说明如下；1RCP封装塑封材料，2裸片，3重分布层，4焊球，5PCB基板，6 连接巧片底部的铜膜，7铜柱，8用于扣住PCB的铜盖，9RCP巧片，10散热结构。
【具体实施方式】
[0013] 飞思卡尔公司的RCP巧片结构如附图1所示，其结构从上到下包括塑封材料1、裸 片2 (娃片）、重分布层3 (金属化的介质层）和在巧片底部排布5圈的焊球4 (锡银铜无铅 焊料）。其中，塑封材料1将裸片2包裹在内，而其下方的重分布层3与裸片2直接接触并 完成电源及信号线的重分布功能，焊球4通过焊点焊接于重分布层3的下方，并连接PCB基 板5。
[0014] 参见图2,本发明提出的针对RCP封装的散热结构10包括一个瓣锻在巧片底部的 正方形铜薄膜6、连接底部铜盖的铜柱7和用于扣在PCB板背部的铜盖8。正方形铜膜6的 尺寸为1. 95X1. 95X0. 2mm3,其大小保证其"镶嵌"在RCP封装圈状排布的焊球中屯、部位； 在铜膜6的下方，是一根半径0. 3mm，高0. 56mm的铜柱7 ;最后是一片半径2mm，厚0. 2mm并 且中屯、缕空的的铜盖8。当巧片9焊接在PCB板上后，铜柱7穿过PCB板上预留的孔洞伸出 大约0. 2mm的长度，使用铜盖8扣住伸出的铜柱7,使用粘性硅胶实现有效的键合和粘结。 整个结构使用的铜材具有便于加工，成本较低的特点。
[0015] 在RCP封装结构中，将该散热结构10置于巧片9底部未植入焊球的空白部分，W 铜盖8扣住PCB基板，W铜柱7实现铜盖8和巧片底部铜膜6的互连，如图3所示。
[0016] 为验证该散热结构应用在RCP封装后的散热性能，对附图1所示的巧片模型及附 图3所示的巧片的改进结构模型利用有限元的方法进行温度仿真。巧片的封装尺寸设定为 9X9X0. 7mm3,巧片焊球节距0. 5mm，娃片发热功率1. 6W。附图4(a)为在Im/s的风速条件 下原RCP封装模型在X= 4. 5mm处（巧片中屯、）yz面的剖面温度分布图，附图4(b)为增加 本发明散热结构后的模型剖面温度分布图，可W看出，在增加本发明的散热结构后，系统的 温度分布情况显著改善，结温较之前降低了 8. 17K。
[0017]
[0019]表 1
[0020] 表1为在不同风速条件下，两个模型的系统峰值温度的对比情况，由表可见，在不 同的强迫散热条件下，在使用散热结构后，系统的峰值温度普遍降低了 3-9K左右。结到环 境的热阻是一个综合反映导热物体阻止热量传输的参量，热阻值也是衡量电子封装的散热 效能，热传设计中的重要参数。附图5为在不同风速条件下，增加散热结构前后封装体热阻 值的变化情况，在增加散热结构后，尤其在风速较小的情况下，系统热阻显著降低，该表明， 本发明的散热结构对RCP封装的散热性能具有非常有利的影响。
【主权项】
1. 一种用于重分布封装芯片的散热器，其所适用的重分布封装芯片从上部至底部依次 包括塑封层（1)、裸片（2)、重分布层（3)，在芯片底部的重分布层（3)的表面排布有多圈焊 球（4)，焊球（4)用于将重分布封装芯片与电路板（5)相连，其特征在于，所述的散热器包括 导热层、连接柱和连接盘，在芯片底部靠中部未植入焊球（4)的位置覆盖有导热层，在导热 层下方固定有连接柱，在电路板（5)上预留有允许连接柱穿过的孔洞，所述的连接盘扣在 电路板（5)的下方并与连接柱相连。2. 根据权利要求（1)所述的散热器，其特征在于，所述的导热层为铜膜（6)，所述的连 接柱为铜柱（7)，所述的连接盘为铜盘（8)。
【专利摘要】本发明涉及一种用于重分布封装芯片的散热结构，其所适用的重分布封装芯片从上部至底部依次包括塑封层(1)、裸片(2)、重分布层(3)，在芯片底部的重分布层(3)的表面排布有多圈焊球(4)，焊球(4)用于将重分布封装芯片与电路板(5)相连，所述的散热结构包括导热层、连接柱和连接盘，在芯片底部靠中部未植入焊球(4)的位置覆盖有导热层，在导热层下方固定有连接柱，在电路板(5)上预留有允许连接柱穿过的孔洞，所述的连接盘扣在电路板(5)的下方并与连接柱相连。本发明可以增加系统的热传导通道，提高电子器件工作的可靠性。
【IPC分类】H01L23/367
【公开号】CN104900610
【申请号】CN201510038798
【发明人】肖夏, 张路, 曹一凡
【申请人】天津大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年1月26日