[發明專利]一種倒裝焊芯片的雙通道氣密性封裝結構及其工藝

在審

• 申請號: 202011057413.5
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112185916A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 湯姝莉;趙國良;張健;薛亞慧
• 申請（專利權）人: 西安微電子技術研究所
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/373;H01L23/10;H01L21/52
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發明公開了一種倒裝焊芯片的雙通道氣密性封裝結構及其工藝，屬于電子封裝領域。倒裝焊芯片安裝在管殼上，倒裝焊芯片的上方安裝有熱沉，熱沉上方安裝有蓋板，且本發明在蓋板、封焊環及管殼的連接處焊接，構成了密閉腔體，能夠解決非氣密性封裝倒裝焊芯片導致器件使用壽命較短的問題。同時采用激光熔封的方式對厚度較大的蓋板進行氣密性封裝，可有效避免蓋板在機械或熱應力下發生較大形變，從而降低倒裝焊芯片受到的應力，防止倒裝焊點發生開裂。本發明的氣密性封裝結構具有上下雙面散熱通道，與僅經過凸點的單散熱通道相比，增加了芯片上方熱沉與蓋板的雙通道進行散熱時，整體熱阻可降低數倍。

技術領域

本發明屬于電子封裝領域，涉及一種倒裝焊芯片的雙通道氣密性封裝結構及其工藝。

背景技術

倒裝焊技術通過在芯片整個有源面進行布線及陣列式I/O排布，并利用倒裝焊技術通過芯片表面的微凸點與基板或直接與管殼進行互連，是實現芯片高密度組裝及電子器件小型化、多功能化的關鍵技術之一。對于倒裝焊芯片，尤其是大規模I/O處理器等功耗較高、發熱量大的芯片，具有良好的散熱通道是保證倒裝焊芯片長時間工作的關鍵因素之一。

目前倒裝焊裸芯片的散熱封裝形式通常為非氣密性封裝，通過倒裝焊芯片背面有流動性的空氣促進其內部熱量的散出，但非氣密性封裝的結構為器件的應用條件帶來了限制，可能會減少器件的使用壽命。

對于氣密性封裝，倒裝焊芯片正面為陣列分布的焊球、焊柱等金屬凸點，通過凸點與基板或管殼實現電連接及機械連接，并在芯片與基板或管殼間隙利用底部填充膠進行填充，以提高結構的力學性能并防止凸點焊料重熔時短連。然而底部填充膠一般為環氧樹脂等導熱性較差的有機材料，芯片僅能通過金屬凸點進行散熱，整體接觸面積小，熱阻大，因而無法形成散熱性能良好的散熱通路。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中，倒裝焊芯片的氣密性封裝結構采用凸點散熱時，芯片接觸面積較小，熱阻較大，導致散熱效率差的缺點，提供一種倒裝焊芯片的雙通道氣密性封裝結構及其工藝。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種雙通道氣密性封裝結構，包括蓋板、管殼及預制在管殼上的封焊環，所述封焊環內安裝有倒裝焊芯片和熱沉，蓋板安裝在熱沉的上方，熱沉安裝在倒裝焊芯片上方，倒裝焊芯片安裝在管殼上方，所述熱沉與蓋板和倒裝焊芯片之間均設有散熱層。

優選地，所述散熱層為導熱膠；所述倒裝焊芯片與管殼之間設有底部填充膠。

優選地，所述封焊環內壁上部開設有環形槽，環形槽形成用于放置蓋板的臺階面，所述蓋板與凹槽之間的配合間隙最大為0.1mm。

進一步優選地，所述熱沉上表面的導散熱層高于臺階底面0～100μm。

優選地，所述倒裝焊芯片和熱沉均設有若干個，若干個倒裝焊芯片分散安裝在管殼上，每個倒裝焊芯片上方對應安裝一個熱沉。

優選地，所述熱沉與倒裝焊芯片的尺寸相同。

優選地，所述蓋板表面與封焊環的頂面之間的垂直高度差最大為0.5mm；熱沉表面的散熱層與蓋板底面完全接觸。

優選地，所述蓋板的厚度為0.6～2.0mm。

優選地，管殼上還安裝有其他元器件，所述其他元器件包括表貼電阻或電容。

優選地，所述熱沉為片狀結構，且由AlN、SiN、Al-SiC或BeO制備而成；所述封焊環和蓋板均選用不含S、P的可伐金屬材料制備而成；封焊環和蓋板的表面鍍有鎳或金。

一種雙通道氣密性封裝結構的工藝，包括如下步驟：

S1：首先在管殼上預制封焊環，將蓋板暫時固定在封焊環的上部，管殼上方固定安裝倒裝焊芯片；