本發(fā)明屬于集成電路封裝，特別涉及一種高功率芯片的高可靠高散熱的封裝方法。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的飛速發(fā)展，大尺寸、高功耗芯片在高性能計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)中心、人工智能等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。這些芯片因其高性能和大規(guī)模集成而帶來更高的功耗和熱量產(chǎn)生，若不能及時(shí)有效地散熱，將會(huì)導(dǎo)致芯片性能下降，甚至損壞。

2、傳統(tǒng)的散熱材料，如散熱片和風(fēng)扇，雖然能在一定程度上降低芯片溫度，但在面對(duì)極端高功耗的芯片時(shí)，這些傳統(tǒng)方法往往顯得力不從心。因此，在產(chǎn)品持續(xù)向高集成、輕薄化方向發(fā)展的大趨勢(shì)下，產(chǎn)品的散熱問題成為當(dāng)前科技界亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種高功率芯片的高可靠高散熱的封裝方法，以解決上述高功耗芯片的散熱問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高功率芯片的高可靠高散熱的封裝方法，包括如下步驟：

3、步驟一：提供硅晶圓，在所述硅晶圓的正面上用光刻工藝光刻出圖形，再使用干法刻蝕工藝，刻蝕出空腔；

4、步驟二：提供異構(gòu)芯片，將所述異構(gòu)芯片使用高精度裝片機(jī)填裝于所述空腔中，并使用干膜材料將所述異構(gòu)芯片與所述空腔之間的空隙填充滿；

5、步驟三：在所述硅晶圓的正面，使用再布線工藝，形成鈍化層、金屬再布線層和導(dǎo)電通孔；

6、步驟四：使用劃片工藝，將所述硅晶圓沿劃片道進(jìn)行劃片，以形成單顆封裝體；

7、步驟五：將若干所述單顆封裝體按需求陣列排布，通過塑封材料進(jìn)行包覆塑封，以形成塑封載體；所述塑封載體采用樹脂基圓片或樹脂基方片作為樹脂基底；

8、步驟六：使用減薄工藝，減薄所述塑封載體的背面，露出所述異構(gòu)芯片的背面；

9、步驟七：在所述異構(gòu)芯片的背面制作高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬散熱層；

10、步驟八：在所述塑封載體正面露出的導(dǎo)電通孔上，使用植球工藝，植上焊球；最后采用劃片工藝，將所述塑封載體沿劃片道進(jìn)行劃片，以形成最終封裝體。

11、優(yōu)選的，所述步驟一中，所述硅晶圓的尺寸為6英寸、8英寸或12英寸，所述空腔的數(shù)量為多個(gè)，所述空腔的大小根據(jù)異構(gòu)芯片尺寸決定，深度在10μm以上。

12、優(yōu)選的，所述步驟二中，所述異構(gòu)芯片通過高精度裝片機(jī)填裝于所述空腔中，所述異構(gòu)芯片的焊盤面朝外，埋入所述異構(gòu)芯片后，所述異構(gòu)芯片形成的高度與所述硅晶圓正面作為基準(zhǔn)面的高度誤差不超過5μm。

13、優(yōu)選的，所述步驟三中，通過采用光刻、濺射和電鍍工藝形成鈍化層、金屬再布線層和導(dǎo)電通孔；其中所述鈍化層為聚酰亞胺類材料，其厚度為5μm以上，所述金屬再布線層為一層或多層，其厚度在3μm以上。

14、優(yōu)選的，所述步驟二中的所述干膜材料和所述步驟五中的所述塑封材料，均為包括樹脂類和聚酰亞胺類在內(nèi)的聚合物材質(zhì)。

15、優(yōu)選的，所述步驟七中，所述高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬散熱層的材料為納米銀漿料、納米銅漿料、焊料、焊料片或?qū)щ娔z中的一種或幾種。

16、優(yōu)選的，所述步驟八中，所述焊球的材料為cusn、cunisn、cunisnag、snpb或snagcu。

17、本發(fā)明還提供了一種高功率芯片的高可靠高散熱的封裝結(jié)構(gòu)，采用如上述所述的一種高功率芯片的高可靠高散熱的封裝方法制作得到。

18、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

19、1、本發(fā)明將芯片埋置于封裝體內(nèi)，熱量容易集中于封裝材料內(nèi)部，通過在芯片背面制作高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬散熱層作為散熱通路，增加了芯片的散熱效率，大大提高了高功率芯片封裝的散熱能力。

20、2、本發(fā)明同時(shí)采用樹脂注塑或硅腔扇出封裝工藝方法，避免了樹脂基封裝過程中的翹曲問題導(dǎo)致加工難度高和良率低的問題，同時(shí)封裝體表面鈍化層被樹脂包覆起來，確保封裝體可靠性。

21、3、本發(fā)明芯片的正背面和四周側(cè)面均被包覆起來，能有效保護(hù)芯片，封裝后的芯片切割時(shí)不易劃傷、碰撞缺損等，良品率大大提高。

技術(shù)特征：

1.一種高功率芯片的高可靠高散熱的封裝方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種高功率芯片的高可靠高散熱的封裝方法，其特征在于，所述步驟一中，所述硅晶圓的尺寸為6英寸、8英寸或12英寸，所述空腔的數(shù)量為多個(gè)，所述空腔的大小根據(jù)異構(gòu)芯片尺寸決定，深度在10μm以上。

3.如權(quán)利要求1所述的一種高功率芯片的高可靠高散熱的封裝方法，其特征在于，所述步驟二中，所述異構(gòu)芯片通過高精度裝片機(jī)填裝于所述空腔中，所述異構(gòu)芯片的焊盤面朝外，埋入所述異構(gòu)芯片后，所述異構(gòu)芯片形成的高度與所述硅晶圓正面作為基準(zhǔn)面的高度誤差不超過5μm。

4.如權(quán)利要求1所述的一種高功率芯片的高可靠高散熱的封裝方法，其特征在于，所述步驟三中，通過采用光刻、濺射和電鍍工藝形成鈍化層、金屬再布線層和導(dǎo)電通孔；其中所述鈍化層為聚酰亞胺類材料，其厚度為5μm以上，所述金屬再布線層為一層或多層，其厚度在3μm以上。

5.如權(quán)利要求1所述的一種高功率芯片的高可靠高散熱的封裝方法，其特征在于，所述步驟二中的所述干膜材料和所述步驟五中的所述塑封材料，均為包括樹脂類和聚酰亞胺類在內(nèi)的聚合物材質(zhì)。

6.如權(quán)利要求1所述的一種高功率芯片的高可靠高散熱的封裝方法，其特征在于，所述步驟七中，所述高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬散熱層的材料為納米銀漿料、納米銅漿料、焊料、焊料片或?qū)щ娔z中的一種或幾種。

7.如權(quán)利要求1所述的一種高功率芯片的高可靠高散熱的封裝方法，其特征在于，所述步驟八中，所述焊球的材料為cusn、cunisn、cunisnag、snpb或snagcu。

8.一種高功率芯片的高可靠高散熱的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，采用如權(quán)利要求1~7任一所述的一種高功率芯片的高可靠高散熱的封裝方法制作得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于集成電路封裝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高功率芯片的高可靠高散熱的封裝方法。包括如下步驟：提供硅晶圓，在所述硅晶圓的正面上用光刻工藝光刻出圖形，再使用干法刻蝕工藝，刻蝕出空腔；提供異構(gòu)芯片，將所述異構(gòu)芯片使用高精度裝片機(jī)填裝于所述空腔中，并使用干膜材料將所述異構(gòu)芯片與所述空腔之間的空隙填充滿；在所述硅晶圓的正面，使用再布線工藝，形成鈍化層、金屬再布線層和導(dǎo)電通孔；使用劃片工藝，將所述硅晶圓沿劃片道進(jìn)行劃片。本發(fā)明將封裝體的正背面和四周側(cè)面均被包覆起來，確保封裝體的可靠性。同時(shí)通過在芯片背面制作高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬散熱層作為散熱通路，解決了芯片埋置于封裝體內(nèi)無法有效散熱的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：張鵬,耿雪其,王賀賀,王成遷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2