[實用新型]一種三維芯片封裝結構

有效

• 申請號: 202021004905.3
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN212033016U
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 張恒運;蔡艷;余明斌;古元冬
• 申請（專利權）人: 上海新微技術研發中心有限公司;上海工程技術大學
• 主分類號: H01L25/065
• 分類號: H01L25/065;H01L21/98;H01L23/367
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 佟婷婷

本實用新型提供一種三維芯片封裝結構，包括：封裝基板；三維堆疊芯片組件，包括第一芯片組件及第二芯片組件，第一芯片組件的尺寸大于第二芯片組件的尺寸；熱橋結構，形成于第一芯片組件上，與第二芯片組件間具有間距；散熱蓋組件，形成于封裝基板上，熱橋結構、第一芯片組件與散熱蓋組件之間熱導通。本實用新型通過引入熱橋結構，形成導熱通路，有利于三維堆疊芯片的散熱，大幅度降低底部芯片的散熱熱阻和溫度。本實用新型的設計還可以降低第一芯片的溫差，能夠大幅度降低熱應力。熱橋結構分擔了原本施加到三維堆疊芯片上的散熱器等的壓力，從而使得封裝受力更為均勻，結構更加穩定。本實用新型工藝簡單，基本不影響現有的封裝工藝流程和制程。

技術領域

本實用新型屬于半導體封裝技術領域，特別是涉及一種三維芯片封裝結構。

背景技術

在三維堆疊芯片的結構中，往往采用不用類型的芯片堆疊在一起，然而，芯片的熱量很難散出，導致堆疊芯片由于結溫太高，致使芯片失效，限制整個器件的集成度和性能的提高。另外，在堆疊芯片中，上部的芯片由多層構成，每層之間包括微凸點陣列互聯形式，并填充底部填充層(underfill)，導致從底部向外部散熱蓋的熱阻較大，從而使得底部芯片的溫度過高，不能保證正常的工作。現有的一些散熱技術，工藝復雜，有的技術引入塑封材料時導致串聯熱阻較大，其發熱量難以充分散出，特別是底層芯片向外導熱熱阻偏大，芯片溫度過高，容易失效，限制了整個器件的集成度和性能的提高。

因此，如何提供一種三維芯片封裝結構以解決現有技術的上述問題實屬必要。

實用新型內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種三維芯片封裝結構，用于解決現有技術中內部熱量難以散出以及底部芯片溫度過高等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種三維芯片封裝結構，包括：

封裝基板；

三維堆疊芯片組件，形成于所述封裝基板上，其中，所述三維堆疊芯片組件包括第一芯片組件及形成于所述第一芯片組件上的第二芯片組件，且所述第一芯片組件的尺寸大于所述第二芯片組件的尺寸；

熱橋結構，形成于所述第一芯片組件上，所述熱橋結構與所述第二芯片組件之間具有預設間距；以及

散熱蓋組件，形成于所述封裝基板上，所述散熱蓋組件包圍所述三維堆疊芯片組件及所述熱橋結構，所述熱橋結構、所述第一芯片組件與所述散熱蓋組件之間熱導通。

可選地，所述第一芯片組件包括中心區域以及環繞位于所述中心區域外圍的外圍區域，其中，所述第二芯片組件設置于所述中心區域上，所述熱橋結構設置于所述外圍區域上。

可選地，所述熱橋結構的形狀包括環形。

可選地，所述熱橋結構與所述第二芯片組件之間具有的所述預設間距介于0.2-2mm之間；所述熱橋結構的寬度介于1-5mm之間。

可選地，所述熱橋結構通過底部固晶層形成于所述第一芯片組件上。

可選地，所述熱橋結構的上表面不高于所述三維堆疊芯片組件的上表面，所述熱橋結構的上表面與所述三維堆疊芯片組件的上表面之間的高度差小于100μm。

可選地，所述熱橋結構與所述散熱蓋組件之間設置有第一熱界面層，所述第一熱界面層還位于所述三維堆疊芯片組件與所述散熱蓋組件之間。

可選地，所述散熱蓋組件上還形成有第二熱界面層，所述第二熱界面層與所述散熱蓋板之間熱導通。

可選地，所述第一芯片組件與所述第二芯片組件之間具有第一凸塊陣列，所述第一凸塊陣列包括若干個第一凸塊單元。

可選地，所述第二芯片組件包括至少兩個上下疊置的半導體芯片，相鄰所述半導體芯片之間通過第二凸塊陣列電連接，所述第二凸塊陣列包括若干個第二凸塊單元。