[發明專利]連接散熱片和芯片的方法和芯片結構

在審

• 申請號: 202011627346.6
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN114695287A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 魏瀟赟;代兵;趙柯臣;鄧抄軍;楊勇
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司;哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/40
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 李芳

本申請實施例公開了一種連接散熱片和芯片的方法和芯片結構，屬于芯片散熱技術領域。所述方法包括：在散熱片的第一表面形成第一金屬層；在芯片的第二表面形成第二金屬層；在所述第一金屬層和所述第二金屬層中的至少一層上涂覆納米金屬顆粒粘接材料，形成納米金屬顆粒粘接材料層；將所述散熱片和所述芯片相對重疊，使得所述納米金屬顆粒粘接材料層夾設于所述第一金屬層和所述第二金屬層之間；對重疊在一起的所述散熱片和所述芯片加溫加壓，使得所述納米金屬顆粒粘接材料燒結，以將所述散熱片和所述芯片連接在一起，增加連接的可靠性，提高產品良率。

技術領域

本申請涉及芯片散熱技術領域，特別涉及一種連接散熱片和芯片的方法和芯片結構。

背景技術

對于有較高散熱需求的芯片，通常會在芯片上連接散熱片，通過散熱片對芯片進行快速散熱并且減小芯片的片上溫差，提高芯片的可靠性。

相關技術中，芯片與散熱片之間采用鍵合工藝連接。芯片與散熱片的連接過程如下：首先，在散熱片的第一表面形成第一金屬層，并且在芯片的第二表面形成第二金屬層；然后利用金屬原子擴散的原理，將第一金屬層和第二金屬層鍵合連接，從而將散熱片和芯片連接在一起。采用該連接方式連接芯片和散熱片所得到的產品良率較低。

發明內容

本申請提供了一種連接散熱片和芯片的方法和芯片結構，能夠對散熱片和芯片進行可靠連接，提高產品的良率，所述技術方案如下：

一方面，提供了一種連接散熱片和芯片的方法，該方法包括：在散熱片的第一表面形成第一金屬層；在芯片的第二表面形成第二金屬層；在所述第一金屬層和所述第二金屬層中的至少一層上涂覆納米金屬顆粒粘接材料，形成納米金屬顆粒粘接材料層；將所述散熱片和所述芯片相對重疊，使得所述納米金屬顆粒粘接材料層夾設于所述第一金屬層和所述第二金屬層之間；對重疊在一起的散熱片和芯片加溫加壓，使得納米金屬顆粒粘接材料燒結，以將散熱片和芯片連接在一起。

在本申請中，先在形成有第一金屬層的散熱片和形成有第二金屬層的芯片中的至少一個上涂覆納米粘接材料，然后再將散熱片和芯片相對重疊，使得第一金屬層和第二金屬層之間夾設有納米金屬顆粒粘接材料層，利用納米金屬顆粒粘接材料的燒結原理，通過加溫加壓就能夠實現散熱片和芯片的可靠連接，從而提高產品良率。

可選地，對重疊在一起的所述散熱片和所述芯片加溫加壓，包括：在第一溫度下采用第一壓力對重疊在一起的所述散熱片和所述芯片加壓，保持第一時長；在第二溫度下采用第二壓力對重疊在一起的所述散熱片和所述芯片加壓，保持第二時長，使得所述納米金屬顆粒粘接材料燒結，從而將所述散熱片和所述芯片連接在一起。其中，第一溫度不低于20℃，所述第一溫度低于所述第二溫度，所述第二溫度不高于260℃，所述第一壓力大于或者等于1個標準大氣壓，所述第一壓力小于所述第二壓力，所述第二壓力不超過20MPa，所述第一時長小于或等于所述第二時長。

在本申請中，將加溫加壓的過程分為兩個階段，從而在不高于260℃的溫度下，以不超過20MPa的壓力就能夠實現散熱片和芯片的可靠連接，工藝條件簡單，容易實現。

可選地，所述第一溫度的取值范圍為40℃～100℃，所述第一壓力的取值范圍為0.3MPa～1MPa，所述第一時長為15分鐘～60分鐘；所述第二溫度的取值范圍為180℃～260℃，所述第二壓力的取值范圍為1MPa～20MPa，所述第二時長為60分鐘～120分鐘。試驗證明，該參數條件下，納米金屬顆粒粘接材料能燒結均勻，能夠將散熱片和芯片良好連接。

可選地，在所述將所述散熱片和所述芯片相對重疊之前，所述方法還包括：對納米金屬顆粒粘接材料層進行預烘干。通過預烘干處理，能夠將納米金屬顆粒粘接材料中的部分成分揮發掉，有利于提高后續連接效果。示例性地，所述預烘干的溫度為120℃～180℃，所述預烘干的時長為15分鐘～30分鐘。