[發明專利]一種內嵌鉬銅的可伐蓋板及其制備方法

在審

• 申請號: 202110290629.4
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN115116993A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 張忠政;鮑桐;于世杰;鐵鵬;陳建輝;馬學煥;張志同;李軍;何世安;陳宇鵬;朱魁章
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十六研究所
• 主分類號: H01L23/373
• 分類號: H01L23/373;H01L23/10;H01L21/52;H01L21/48
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 奚華保

本發明涉及一種內嵌鉬銅的可伐蓋板結構及其加工方法。可伐蓋板結構包括由外向內依次設置的可伐環框與內嵌鉬銅塊；所述可伐環框與內嵌鉬銅塊焊接相連；所述可伐環框采用可伐合金材料，所述內嵌鉬銅塊采用鉬銅復合材料。本發明通過在可伐蓋板結構與芯片貼裝的區域內嵌鉬銅復合材料制備而成的內嵌鉬銅塊，能夠提升可伐蓋板結構的散熱能力，使芯片工作時產生的熱量沿著鉬銅復合材料更好地往外部傳遞。相對于純可伐合金材料制備的蓋板來說，內嵌鉬銅塊的熱導率比可伐環框提升了一個數量級，本發明所述的可伐蓋板結構的散熱能力得到了有效提升。該蓋板結構適用于高導熱、高可靠和氣密性封裝的倒裝芯片封裝。

技術領域

本發明涉及電子器件封裝技術領域，具體涉及一種內嵌鉬銅的可伐蓋板結構及其加工方法。

背景技術

由于半導體越來越集成化，體積越來越小，性能越來越高，于是芯片倒裝焊接技術越來越廣泛的得到了應用。芯片倒裝就是讓芯片上導電凸點與基板上的凸點相連，在相連的過程中，由于芯片上的凸點是朝下方向，因此稱為倒裝。此時芯片工作時產生的熱量，主要沿著朝上方向往外擴散傳遞。傳統的芯片倒裝，一般采用塑封料進行封裝，由于塑封料是一種導熱性能較差的物質，導熱系數0.7～2.2W/(m·K)，所以芯片在工作時產生的熱量很難通過塑封料傳遞出去。

為了把芯片工作時產生的熱量快速傳遞出去，可以采用導熱能力更高的金屬材料，可伐合金是一種理想的電子封裝材料，導熱系數14～17W/(m·K)，熱膨脹系數與芯片適配，可以進行平行封焊，又兼具一定強度和耐腐蝕性能，因此采用可伐合金材料制備的蓋板，在芯片倒裝封裝中得到廣泛應用，以滿足散熱、氣密性和可靠性的要求。然而，可伐合金材料的導熱系數有限，導致芯片工作時產生的熱量不易擴散，成為影響其使用效能的缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種內嵌鉬銅的可伐蓋板結構及其加工方法，該可伐蓋板結構能夠解決現有技術中的不足，提升了芯片倒裝過程中的熱量擴散能力。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種內嵌鉬銅的可伐蓋板結構，包括由外向內依次設置的可伐環框與內嵌鉬銅塊；所述可伐環框與內嵌鉬銅塊焊接相連；所述可伐環框采用可伐合金材料，所述內嵌鉬銅塊采用鉬銅復合材料。

進一步的，所述可伐環框上設有搭接部位一，所述內嵌鉬銅塊上設有搭接部位二，搭接部位一與搭接部位二搭接相連，且在二者搭接區域之間的縫隙中放置有預成型焊片；所述預成型焊片采用高溫共晶釬料。

進一步的，所述可伐環框的外周下方設有圍框；所述圍框下方設有基板；所述可伐環框、內嵌鉬銅塊、圍框和基板圍成氣密腔體。

進一步的，所述可伐環框采用的可伐合金材料為鐵鈷鎳基合金。

進一步的，所述圍框采用因瓦合金材料，且該因瓦合金材料采用鐵鎳基合金。

進一步的，所述可伐環框通過平行封焊或激光焊與圍框焊接相連。

進一步的，所述可伐環框和內嵌鉬銅塊的外表面均設有金屬化鍍層，所述鍍層的厚度為3～6μm。

進一步的，所述基板的頂部安裝有芯片，所述芯片的頂部采用界面材料與內嵌鉬銅塊的底部貼裝相連，所述界面材料采用導熱膠或導熱墊；所述內嵌鉬銅塊的面積不小于芯片的面積。

進一步的，所述鉬銅復合材料的牌號為Mo90Cu10、Mo80Cu20、Mo70Cu30、 Mo60Cu40或Mo50Cu50中的一種。

本發明還涉及一種上述內嵌鉬銅的可伐蓋板結構的加工方法，該方法包括以下步驟：

(1)選用與芯片熱膨脹系數匹配的鉬銅復合材料制作內嵌鉬銅塊，將可伐環框、內嵌鉬銅塊、預成型焊片、基板、圍框加工成相應的形狀。

(2)先對可伐環框和內嵌鉬銅塊退火處理，再對可伐環框和內嵌鉬銅塊進行金屬化處理。