專利名稱：三維封裝中散熱通道與地線通道共用的封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種封裝結(jié)構(gòu)，尤其是一種三維封裝中散熱通道與地線通道共用的封裝結(jié)構(gòu)，屬于微電子封裝的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著人們對電子產(chǎn)品的要求向小型化、多功能、環(huán)保型等方向的發(fā)展，人們努力尋求將電子系統(tǒng)越做越小，集成度越來越高，功能越做越多、越來越強，由此產(chǎn)生了許多新技術(shù)、新材料和新設(shè)計，其中疊層芯片封裝技術(shù)以及系統(tǒng)級封裝(System-1n-Package,SiP)技術(shù)就是這些技術(shù)的典型代表之一。三維封裝技術(shù)，是指在將封裝結(jié)構(gòu)由二維布局拓展到三維布局，在相同封裝體積內(nèi)實現(xiàn)更高密度、更高性能的系統(tǒng)集成。而娃穿孔(Through Silicon Via, TSV)是實現(xiàn)三維封裝中的關(guān)鍵技術(shù)之一。這歸因于TSV在現(xiàn)有的硅基工藝基礎(chǔ)上實現(xiàn)了三維堆疊結(jié)構(gòu)，增大元器件密度，減小互連延時問題，實現(xiàn)高速互聯(lián)。硅穿孔工藝是一種新興的集成電路制作工藝，適合用作多方面性能提升，在高頻高速以及大功率應(yīng)用中，能極大的提高電路的頻率特性和功率特性。硅穿孔工藝將制作在硅片表面的電路通過硅通孔中填充的金屬連接至硅片背面，結(jié)合三維封裝工藝，使得IC(集成電路)芯片布局從傳統(tǒng)二維分布發(fā)展到更先進三維結(jié)構(gòu)，使封裝結(jié)構(gòu)更為緊湊，芯片引線距離更短，從而可以極大的提高電路的頻率特性和功率特性。但是，三維封裝在提高集成密度，改善高頻高速等性能的同時也為散熱和接地等條件帶來了更大的挑戰(zhàn)。由于集成密度的提高，三維堆疊結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)功率密度成倍增加，發(fā)熱區(qū)管理更加困難；三維堆疊結(jié)構(gòu) 使夾在中間的芯片處于封閉的環(huán)境中，沒有合適的散熱路徑；三維堆疊結(jié)構(gòu)使夾在中間的芯片實現(xiàn)整個芯片良好的接地變得困難，電源完整性控制更加困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種三維封裝中散熱通道與地線通道共用的封裝結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單緊湊，提高三維封裝的散熱和接地效果，適應(yīng)范圍廣，
安全可靠。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述三維封裝中散熱通道與地線通道共用的封裝結(jié)構(gòu)，包括封裝芯片，所述封裝芯片包括襯底，所述襯底內(nèi)包括電源連接孔、散熱接地孔及信號連接孔；所述電源連接孔內(nèi)填充有電源連接導(dǎo)體，散熱接地孔內(nèi)填充有散熱接地導(dǎo)體，信號連接孔內(nèi)填充有信號連接導(dǎo)體，所述電源連接導(dǎo)體通過電源連接孔內(nèi)的絕緣層與襯底絕緣隔離，信號連接導(dǎo)體通過信號連接孔內(nèi)的絕緣層與襯底絕緣隔離；封裝芯片的上方設(shè)有熱沉地平面板，封裝芯片的下方設(shè)置基板，基板內(nèi)設(shè)有熱沉地平面體；散熱接地導(dǎo)體的上端與熱沉地平面板接觸，散熱接地導(dǎo)體的下端與基板內(nèi)的熱沉地平面體接觸。所述封裝芯片的襯底上設(shè)有導(dǎo)熱膠，熱沉地平面板通過導(dǎo)熱膠與襯底連接，散熱接地導(dǎo)體的上端穿過導(dǎo)熱膠后與熱沉地平面板接觸。所述封裝芯片的襯底上設(shè)有底填，襯底通過底填與基板連接，電源連接導(dǎo)體、散熱基底導(dǎo)體及信號連接導(dǎo)體的下端穿過底填后支撐于基板上。所述散熱接地導(dǎo)體與襯底接觸連接。本發(fā)明的優(yōu)點:襯底內(nèi)設(shè)置散熱接地孔，散熱接地孔內(nèi)填充散熱接地導(dǎo)體，散熱接地導(dǎo)體通過熱沉地平面板及熱沉地平面體實現(xiàn)有效散熱及接地，在不增加TSV通孔的前提下，實現(xiàn)了在三維封裝中散熱通道與地線通道的共用，降低封裝成本，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，提高三維封裝的散熱和接地效果，適應(yīng)范圍廣，安全可靠。



圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記說明:1_封裝芯片、2-熱沉地平面板、3-散熱接地導(dǎo)體、4-信號連接導(dǎo)體、5-導(dǎo)熱膠、6-底填、7-基板、8-電源連接導(dǎo)體、9-熱沉地平面體、10-絕緣層及11-襯底。
具體實施例方式下面結(jié)合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。如圖1所示:為了在不增加封裝面積的情況下，改善三維封裝中的散熱和接地效果，本發(fā)明包括芯片1，所述芯片I包括襯底11，所述襯底11內(nèi)包括電源連接孔、散熱接地孔及信號連接孔；所述電源連接孔內(nèi)填充有電源連接導(dǎo)體8，散熱接地孔內(nèi)填充有散熱接地導(dǎo)體3，信號連接孔內(nèi)填充有信號連接導(dǎo)體4，所述電源連接導(dǎo)體8通過電源連接孔內(nèi)的絕緣層10與襯底11絕緣隔離，信號連接導(dǎo)體4通過信號連接孔內(nèi)的絕緣層10與襯底11絕緣隔離 ’芯片I的上方設(shè)有熱沉地平面板2，芯片I的下方設(shè)置基板7，基板7內(nèi)設(shè)有熱沉地平面體9 ;散熱接地導(dǎo)體3的上端與熱沉地平面板2接觸，散熱接地導(dǎo)體3的下端與基板7內(nèi)的熱沉地平面體9接觸。具體地，所述封裝芯片I的襯底11上設(shè)有導(dǎo)熱膠5，熱沉地平面板2通過導(dǎo)熱膠5與襯底11連接，散熱接地導(dǎo)體3的上端穿過導(dǎo)熱膠5后與熱沉地平面板2接觸。本發(fā)明實施例中，散熱接地導(dǎo)體3的一端通過導(dǎo)熱膠5與熱沉地平面板2接觸，另一端與基板7內(nèi)的熱沉地平面體9接觸，通過熱沉地平面板2、熱沉地平面體9能夠?qū)⑸峤拥貙?dǎo)體3的熱量傳導(dǎo)出去，同時，散熱接地導(dǎo)體3與襯底11接觸連接，即散熱接地孔的側(cè)壁沒有覆蓋絕緣層10，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的接地效果。本發(fā)明實施例中，通過散熱接地孔及填充于所述散熱接地孔內(nèi)的散熱接地導(dǎo)體3既能夠?qū)崿F(xiàn)用于散熱的通道，又能夠?qū)崿F(xiàn)接地的目的。熱沉地平面板2一般采用鋁、銅等金屬材料，散熱接地導(dǎo)體3 —般采用導(dǎo)熱性能良好的金屬材料，底填6 —般采用有機聚合物材料，基板7 —般采用PCB (PrintedCircuitBoard)或陶瓷基板。所述芯片I的襯底11上設(shè)有底填6，襯底11通過底填6與基板7連接，電源連接導(dǎo)體8、散熱基底導(dǎo)體3及信號連接導(dǎo)體4的下端穿過底填6后支撐于基板7上。如圖1所示:本發(fā)明在制作芯片I時，在芯片I的襯底11內(nèi)設(shè)置需要的電源連接孔、散熱接地孔及信號連接孔，并分別填充金屬材料，以得到電源連接導(dǎo)體8、散熱接地導(dǎo)體3及信號連接導(dǎo)體4。散熱接地導(dǎo)體3的兩端分別與熱沉地平面板2及熱沉地平面體9接觸，能夠?qū)崿F(xiàn)對襯底11的有效散熱及接地；同時，基板7能夠?qū)⒅我r底11、電源連接導(dǎo)體8、散熱接地導(dǎo)體3及信號連接導(dǎo)體4。電源連接導(dǎo)體8通過絕緣層10與襯底11絕緣隔離，信號連接導(dǎo)體4通過絕緣層10與襯底11絕緣隔離，通過電源連接導(dǎo)體8能夠?qū)崿F(xiàn)電源的連接通路，通過 信號連接導(dǎo)體4實現(xiàn)信號連接的通路，滿足三維封裝的要求。
權(quán)利要求
1.一種三維封裝中散熱通道與地線通道共用的封裝結(jié)構(gòu)，包括封裝芯片(I )，所述芯片(I)包括襯底(11)，所述襯底(11)內(nèi)包括電源連接孔、散熱接地孔及信號連接孔；其特征是:所述電源連接孔內(nèi)填充有電源連接導(dǎo)體(8)，散熱接地孔內(nèi)填充有散熱接地導(dǎo)體(3)，信號連接孔內(nèi)填充有信號連接導(dǎo)體(4)，所述電源連接導(dǎo)體(8)通過電源連接孔內(nèi)的絕緣層(10)與襯底(11)絕緣隔離，信號連接導(dǎo)體(4)通過信號連接孔內(nèi)的絕緣層(10)與襯底(11)絕緣隔離；芯片(I)的上方設(shè)有熱沉地平面板(2)，芯片(I)的下方設(shè)置基板(7)，基板(7 )內(nèi)設(shè)有熱沉地平面體(9 );散熱接地導(dǎo)體(3 )的上端與熱沉地平面板(2 )接觸，散熱接地導(dǎo)體(3)的下端與基板(7)內(nèi)的熱沉地平面體(9)接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維封裝中散熱通道與地線通道共用的封裝結(jié)構(gòu)，其特征是:所述芯片(I)的襯底(11)上設(shè)有導(dǎo)熱膠(5 )，熱沉地平面板(2 )通過導(dǎo)熱膠(5 )與襯底(11)連接，散熱接地導(dǎo)體(3)的上端穿過導(dǎo)熱膠(5)后與熱沉地平面板(2)接觸。
3.根據(jù)權(quán)利 要求1所述的三維封裝中散熱通道與地線通道共用的封裝結(jié)構(gòu)，其特征是:所述芯片(I)的襯底(11)上設(shè)有底填(6)，襯底(11)通過底填(6)與基板(7)連接，電源連接導(dǎo)體(8)、散熱基底導(dǎo)體(3)及信號連接導(dǎo)體(4)的下端穿過底填(6)后支撐于基板(7)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維封裝中散熱通道與地線通道共用的封裝結(jié)構(gòu)，其特征是:所述散熱接地導(dǎo)體(3)與襯底(11)接觸連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三維封裝中散熱通道與地線通道共用的封裝結(jié)構(gòu)，其包括封裝芯片，所述封裝芯片包括襯底，所述襯底內(nèi)包括電源連接孔、散熱接地孔及信號連接孔；所述電源連接孔內(nèi)填充有電源連接導(dǎo)體，散熱接地孔內(nèi)填充有散熱接地導(dǎo)體，信號連接孔內(nèi)填充有信號連接導(dǎo)體，所述電源連接導(dǎo)體通過電源連接孔內(nèi)的絕緣層與襯底絕緣隔離，信號連接導(dǎo)體通過信號連接孔內(nèi)的絕緣層與襯底絕緣隔離；封裝芯片的上方設(shè)有熱沉地平面板，封裝芯片的下方設(shè)置基板，基板內(nèi)設(shè)有熱沉地平面體；散熱接地導(dǎo)體的上端與熱沉地平面板接觸，散熱接地導(dǎo)體的下端與基板內(nèi)的熱沉地平面體接觸。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊，提高三維封裝的散熱和接地效果，適應(yīng)范圍廣，安全可靠。
文檔編號H01L23/48GK103236420SQ20131015726
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者于大全, 薛愷 申請人:江蘇物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心