[發(fā)明專利]帶有軟硬結(jié)合板的大尺寸芯片系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法

有效

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• 申請日: 2019-03-08
• 公開（公告）號: CN109887900B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于中堯;方志丹
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L23/498
• 分類號: H01L23/498;H01L23/367;H01L21/48;H01L21/60
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種帶有軟硬結(jié)合板的大尺寸芯片系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

軟硬結(jié)合板(2)，包含固定連接的硬基板和軟板，硬基板底部由軟板支撐，在硬基板中設(shè)有開窗，在軟板中設(shè)有開口，設(shè)有開窗的硬基板與設(shè)有開口的軟板形成一容置空腔；

第一芯片(1)，其正面和背面均具有散熱結(jié)構(gòu)，倒裝于該軟硬結(jié)合板(2)的容置空腔中，與軟硬結(jié)合板(2)電氣互連，該第一芯片(1)與該容置空腔的周圍存在間隙，且該間隙中填充有樹脂材料(17)；

元器件(4)，固定于該軟硬結(jié)合板(2)的硬基板的表面焊盤上，與硬基板中的線路(18)電氣互連；以及

第二散熱結(jié)構(gòu)(3)，鍵合于軟硬結(jié)合板(2)的上下兩側(cè)，位于硬基板一側(cè)的第二散熱結(jié)構(gòu)(3)與第一芯片(1)和元器件(4)同時鍵合，位于軟板一側(cè)的第二散熱結(jié)構(gòu)(3)與軟板鍵合，實現(xiàn)系統(tǒng)封裝與散熱。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有軟硬結(jié)合板的大尺寸芯片系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，

所述第一芯片(1)背面的散熱結(jié)構(gòu)為芯片背面散熱層(8)，位于硬基板一側(cè)的第二散熱結(jié)構(gòu)(3)上制作有嵌入散熱層凸臺(22)，所述嵌入散熱層凸臺(22)的高度滿足：使得該側(cè)的第二散熱結(jié)構(gòu)(3)通過該嵌入散熱層凸臺(22)與第一芯片(1)背面的芯片背面散熱層(8)鍵合的同時還能與元器件(4)鍵合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有軟硬結(jié)合板的大尺寸芯片系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，

所述第二散熱結(jié)構(gòu)(3)為主動制冷的散熱制冷器或者無制冷劑的散熱器；和/或，

所述第二散熱結(jié)構(gòu)(3)與軟硬結(jié)合板(2)進行鍵合的鍵合材料為如下材料中的一種或幾種：金屬共晶焊料、以及熱界面材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有軟硬結(jié)合板的大尺寸芯片系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一芯片(1)正面的散熱結(jié)構(gòu)為復合散熱結(jié)構(gòu)，該復合散熱結(jié)構(gòu)位于非焊盤區(qū)域，包括：

依序?qū)盈B的芯片正面散熱層(9)、鍵合層(12)、以及嵌入散熱金屬層(13)，其中，芯片正面散熱層(9)與第一芯片(1)的正面貼合，鍵合層(12)用于鍵合芯片正面散熱層(9)與嵌入散熱金屬層(13)，嵌入散熱金屬層(13)的高度與軟板的厚度相同，通過軟板中的開口嵌入至軟板中。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有軟硬結(jié)合板的大尺寸芯片系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述軟硬結(jié)合板(2)的軟板上方設(shè)置有軟板焊盤(6)，下方設(shè)置有軟板背面金屬層(10)，該軟板焊盤(6)的分布設(shè)置與第一芯片(1)正面的焊盤區(qū)域中芯片焊盤(5)的設(shè)置一一對應(yīng)；所述軟板焊盤(6)與硬基板中的線路(18)電氣互連；

其中，該第一芯片(1)倒裝于該軟硬結(jié)合板(2)的容置空腔中時，通過第一芯片(1)正面的焊盤與軟板焊盤(6)的焊接實現(xiàn)第一芯片(1)與軟硬結(jié)合板(2)的電氣互連；

該元器件(4)經(jīng)由硬基板中的線路(18)電氣連接至該軟板焊盤(6)所連接的第一芯片(1)，實現(xiàn)元器件(4)與第一芯片(1)的通信。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶有軟硬結(jié)合板的大尺寸芯片系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，

所述第一芯片(1)正面的焊盤與軟板焊盤(6)之間通過芯片焊球(7)實現(xiàn)焊接；

所述元器件(4)與硬基板表面的焊盤通過表貼芯片焊點(16)實現(xiàn)焊接，并且在表貼芯片焊點(16)的周圍填充有樹脂材料；

其中，該芯片焊球(7)或該表貼芯片焊點(16)包括：焊料焊球或銅凸點。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的帶有軟硬結(jié)合板的大尺寸芯片系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，

所述軟硬結(jié)合板(2)的左右兩端封裝有端口通信層(15)，用于與PCB插接進行通信，該端口通信層(15)包括：金手指或者接插件焊接孔陣列結(jié)構(gòu)；和/或，

所述第一芯片(1)為N個大尺寸芯片和/或M個小尺寸芯片，其中，M、N均為自然數(shù)。