[發(fā)明專(zhuān)利]雙面散熱大尺寸芯片倒裝封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011385986.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112447625A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁飛;曹立強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海先方半導(dǎo)體有限公司;華進(jìn)半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L23/31
• 分類(lèi)號(hào): H01L23/31;H01L23/367;H01L21/48;H01L21/56
• 代理公司: 上海智晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 張東梅

1.一種雙面散熱大尺寸芯片倒裝封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

芯片，其底面被配置為與散熱焊接層的頂面進(jìn)行焊接，所述散熱焊接層與芯片進(jìn)行熱傳導(dǎo)；

散熱墊塊，其頂面被配置為與散熱焊接層的底面焊接，所述散熱墊塊與所述散熱焊接層進(jìn)行熱傳導(dǎo)；

散熱器，其頂面被配置為與所述散熱墊塊的底面進(jìn)行熱傳導(dǎo)。

2.如權(quán)利要求1所述的雙面散熱大尺寸芯片倒裝封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，芯片的底面為有源面；

芯片的材料為硅基、三五族化合物、碳化硅或氮化鎵；

芯片的底面中央?yún)^(qū)域具有焊接區(qū)域，所述焊接區(qū)域依次堆疊錫銀及電鍍銅層，所述焊接區(qū)域與散熱焊接層焊接，所述焊接區(qū)域的厚度為3～10μm；

所述散熱焊接層的長(zhǎng)度為20mm～50mm，所述散熱焊接層的寬度為20mm～50mm，所述散熱焊接層的高度為0.2mm～5mm；

芯片的底面邊緣區(qū)域分布有管腳，所述管腳與有機(jī)基板進(jìn)行焊接。

3.如權(quán)利要求2所述的雙面散熱大尺寸芯片倒裝封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括有機(jī)基板，其中：

所述散熱墊塊為“凸”字形，包括第一基座及第一凸頂塊；

所述有機(jī)基板具有第一開(kāi)口，所述第一開(kāi)口與所述散熱焊接層正相對(duì)；

所述第一凸頂塊嵌入所述第一開(kāi)口中，其頂面由所述第一開(kāi)口中暴露出；

所述第一開(kāi)口的長(zhǎng)度比所述散熱焊接層的長(zhǎng)度大0.5mm，所述第一開(kāi)口的寬度比所述散熱焊接層的寬度大0.5mm；

所述散熱墊塊的材質(zhì)為無(wú)氧銅、鎢銅或鉬銅。

4.如權(quán)利要求3所述的雙面散熱大尺寸芯片倒裝封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述有機(jī)基板具有第二開(kāi)口，所述第二開(kāi)口與第一開(kāi)口貫通所述有機(jī)基板；

所述散熱墊塊的第一基座嵌入所述第二開(kāi)口中，且卡接在第一開(kāi)口與第二開(kāi)口的交界面；

所述第二開(kāi)口的長(zhǎng)度比所述第一基座的長(zhǎng)度大0.5mm，所述第二開(kāi)口的寬度比所述第一基座的寬度大0.5mm。

5.如權(quán)利要求3所述的雙面散熱大尺寸芯片倒裝封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括散熱蓋，其中：

所述散熱蓋為“凹”字形，并倒扣在芯片上；

所述散熱蓋包括頂板及下柱，所述芯片的頂面與所述頂板進(jìn)行熱傳導(dǎo)；

所述下柱朝向所述有機(jī)基板延伸；

所述有機(jī)基板與所述下柱之間具有粘膠層。

6.如權(quán)利要求5所述的雙面散熱大尺寸芯片倒裝封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括散熱齒，其中：

所述散熱齒包括底板及齒板，所述底板與所述散熱蓋的頂面接觸，所述齒板向朝著所述散熱蓋的相反方向延伸；

所述散熱蓋的頂面與所述散熱齒進(jìn)行熱傳導(dǎo)。

7.如權(quán)利要求6所述的雙面散熱大尺寸芯片倒裝封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述散熱齒與所述散熱蓋之間具有第一熱界面材料層；

所述散熱蓋與所述芯片之間具有第二熱界面材料層；

所述散熱墊塊與所述散熱器之間具有第三熱界面材料層。

8.如權(quán)利要求1所述的雙面散熱大尺寸芯片倒裝封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括制備板級(jí)封裝用PCB板，其中：

所述散熱器為“凸”字形，包括第二基座及第二凸頂塊；

所述制備板級(jí)封裝用PCB板具有第三開(kāi)口，所述第三開(kāi)口與所述散熱墊塊正相對(duì)；

所述第二凸頂塊嵌入所述第三開(kāi)口中，其頂面由所述第三開(kāi)口中暴露出。

9.一種雙面散熱大尺寸芯片倒裝封裝方法，其特征在于，包括：

制備芯片；

在芯片的底面焊接一散熱焊接層，所述散熱焊接層與芯片進(jìn)行熱傳導(dǎo)；

將散熱焊接層的底面焊接至散熱墊塊的頂面，所述散熱墊塊與所述散熱焊接層進(jìn)行熱傳導(dǎo)；

將散熱墊塊布置在散熱器的頂面上，所述散熱器與所述散熱墊塊的底面進(jìn)行熱傳導(dǎo)。

10.如權(quán)利要求9所述的雙面散熱大尺寸芯片倒裝封裝方法，其特征在于，還包括：

在芯片邊緣區(qū)域制備管腳，在芯片正面中央?yún)^(qū)域制備焊接區(qū)域，作為正面散熱焊接區(qū)域；

在有機(jī)基板的頂面正對(duì)焊接區(qū)域處形成第一開(kāi)口，在有機(jī)基板的底面正對(duì)第一開(kāi)口處形成第二開(kāi)口，將散熱墊塊卡接入有機(jī)基板；

芯片的焊接區(qū)域與散熱墊塊倒裝焊接，芯片的管腳與有機(jī)基板焊接，采用熱壓焊接或回流焊接，焊接后在焊接區(qū)域填充；

芯片的背面與散熱蓋連接，在有機(jī)基板的底面形成焊球；

將有機(jī)基板的底面與制備板級(jí)封裝用PCB板進(jìn)行回流焊接，焊接后將散熱墊塊與散熱器連接；

將散熱齒與散熱蓋連接。