[發明專利]一種高效散熱封裝結構及其制作方法

在審

• 申請號: 202110315031.6
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113066774A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 朱家昌;李奇哲;王剛;吉勇
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十八研究所
• 主分類號: H01L23/427
• 分類號: H01L23/427;H01L23/13;H01L23/367;H01L21/50
• 代理公司: 無錫派爾特知識產權代理事務所(普通合伙) 32340
• 代理人: 楊立秋

本發明公開一種高效散熱封裝結構及其制作方法，屬于集成電路封裝領域。將高導熱相變材料通過粘接體密封于IC芯片背面襯底的槽體與散熱蓋板之間，形成高效散熱封裝體，彌補封裝器件受傳統散熱能力限制的不足，賦予封裝器件的相變散熱能力，有效提升轉接板體的散熱水平，可滿足微電子系統高性能、高效散熱封裝需求，結構緊湊，安全可靠，可適用于陶瓷封裝、塑料封裝等多類型封裝形式，結構適用性好。

技術領域

本發明涉及集成電路封裝技術領域，特別涉及一種高效散熱封裝結構及其制作方法。

背景技術

隨著現代電子芯片的集成度的增加、功耗的上升和尺寸的減小，快速增加的芯片系統發熱已經成為先進電子芯片系統研發和應用中的一項重大挑戰。一般地，元器件的失效率隨著器件溫度的上升呈指數規律上升，器件在70～80℃水平上每升高1℃，其可靠性降低5％。傳統散熱方式因散熱效率低、集成體積大等劣勢已不能滿足未來高性能/大功率數字、模擬、射頻、微波等電子器件的的散熱需求，如何進行電子器件高效散熱已成為制約高性能電子器件工程化應用的主要技術瓶頸。

相變散熱技術是一項利用材料相態變化，釋放相變潛熱的高效散熱技術。高導熱相變材料在熱端發生液汽相態轉變，吸收熱量；在冷端發生汽液相態轉變，釋放熱量，完成熱端的散熱過程。相變過程傳熱系數要遠大于傳統導熱材料的傳熱系數，可實現封裝器件高效散熱，同時相變散熱液體在相變過程中可以儲存或釋放大量的熱量，對芯片可進行有效的過熱保護。因此為滿足高性能/大功率電子器件的散熱需求，亟需開發一種基于相變散熱材料的高效散熱封裝結構。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高效散熱封裝結構及其制作方法，以解決目前無法滿足高性能大功率電子器件的散熱需求的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種高效散熱封裝結構，包括：

IC芯片，所述IC芯片的襯底背面內凹設有槽體；

高導熱相變材料，設置在所述槽體中；

散熱蓋板，覆蓋所述槽體。

可選的，所述散熱蓋板通過粘接體與所述槽體機械連接。

可選的，所述IC芯片的有源面通過若干個凸點與封裝基板電連接。

可選的，所述凸點與所述封裝基板之間設置有填充體。

可選的，所述封裝基板的底部設置有若干個外引出端，所述外引出端與所述封裝基板電連接。

可選的，所述高導熱相變材料的材料包括水、乙醇、液態合金中的一種。

本發明還提供了一種高效散熱封裝結構的制作方法，包括如下步驟：

步驟1、提供IC芯片晶圓，在其襯底背面制作槽體；

步驟2、截取帶有槽體的IC芯片晶圓，得到獨立的IC芯片；在所述IC芯片的有源面設置若干個凸點；

步驟3、將所述IC芯片通過凸點與封裝基板電連接；所述IC芯片通過底部填充體與封裝基板機械連接；

步驟4、在所述槽體內放入作為傳熱媒介的高導熱相變材料，將槽體與散熱蓋板通過粘接體氣密連接；

步驟5、在封裝基板的底部設置若干外引出端，得到高效散熱封裝體。

可選的，制作槽體的工藝為深反應離子刻蝕或濕法刻蝕，所述槽體的寬度和深度不超過IC芯片晶圓本體的寬度和厚度。

可選的，所述填充體的材料形式包括非導電填充漿料和非導電填充薄膜；所述封裝基板的材料包括陶瓷和有機樹脂。

可選的，所述外引出端的材料包括錫鉛、錫銀以及錫銀銅。