一種剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)，包括：一個柔性基板；壓合在柔性基板上的一個底部基板和兩個剛性基板，兩個剛性基板對稱分布在底部基板的兩側(cè)，兩個剛性基板中挖有空腔；粘接固定在兩個剛性基板背面的兩個銅基；焊接在底部基板上的一個底部芯片；形成于底部芯片與底部基板之間的芯片下凸點；填充于底部芯片與底部基板之間芯片下凸點周圍的底部填充膠；分別焊到或粘到兩個銅基上的兩個頂部芯片；將兩個頂部芯片鍵合到剛性基板上的鍵合引線；塑封材料；形成于底部基板背面的BGA球；通過BGA球來固定底部基板的PCB板；以及安裝于頂部的兩個銅基之上的散熱器。利用本發(fā)明，增加了封裝體的散熱路徑，能夠更為有效的散出熱量。
【專利說明】一種剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子三維系統(tǒng)級封裝【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中通過彎曲柔性基板實現(xiàn)芯片三維堆疊結(jié)構(gòu)的示意圖。其中202為下層芯片；204為上層芯片；206為柔性基板；208為柔性基板內(nèi)表面；212為下層芯片引腳；214為上層芯片引腳；216為填充膠；222為BGA球陣列；224為單個BGA球；226為柔性基板外表面；232為下層芯片正面；234為上層芯片背面；236為貼片膠；238為PCB板。
[0003]該三維堆疊結(jié)構(gòu)首先進行平面安裝，將兩顆芯片202和204焊接在柔性基板206的兩端，并于芯片與柔性基板之間填充底部填充膠216 ;然后在芯片202和204朝上部分涂上導熱的貼片膠236 ;最后將柔性基板206彎曲，使兩芯片202和204上下對齊堆疊，通過導熱的貼片膠236固接，兩芯片202和204的電互連通過柔性基板206上的電路實現(xiàn)。
[0004]該三維堆疊結(jié)構(gòu)的缺點是上層芯片204在散熱方面存在較大的問題，上層芯片204產(chǎn)生的大部分熱量需依次經(jīng)導熱的貼片膠236、下層芯片202、底部填充膠216、柔性基板206、BGA球224以及PCB238散出，熱量不容易散出，最終導致上層芯片204結(jié)溫升高，影響壽命。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005](一 )要解決的技術(shù)問題
[0006]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)，以更為有效的散出熱量。
[0007]( 二 )技術(shù)方案
[0008]為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)，該三維封裝散熱結(jié)構(gòu)包括:
[0009]一個柔性基板100 ；
[0010]壓合在柔性基板100上的一個底部基板102和兩個剛性基板101，其中，兩個剛性基板101對稱分布在底部基板102的兩側(cè)，且兩個剛性基板101中挖有空腔；
[0011]粘接固定在兩個剛性基板101背面的兩個銅基103 ；
[0012]焊接在底部基板102上的一個底部芯片201 ；
[0013]形成于底部芯片201與底部基板102之間的芯片下凸點301 ；
[0014]填充于底部芯片201與底部基板102之間芯片下凸點301周圍的底部填充膠400 ；
[0015]分別焊到或粘到剛性基板101由于挖空腔而露出的兩個銅基103上的兩個頂部芯片 203 ；
[0016]將兩個頂部芯片203鍵合到剛性基板101上的鍵合引線302 ；
[0017]塑封材料600，灌入于由于彎曲柔性基板100使柔性基板100兩側(cè)的兩個剛性基板101置于底部基板102上的底部芯片201上方而形成的空間；
[0018]形成于底部基板102背面的BGA球700 ；
[0019]通過BGA球700來固定底部基板102的PCB板1000 ；以及
[0020]通過導熱膏800安裝于頂部的兩個銅基103之上的散熱器900。
[0021]上述方案中，所述底部基板102采用剛性基板或柔性基板。
[0022]上述方案中，所述兩個銅基103是使用導電銀漿分別粘接固定在兩個剛性基板101的背面，銅基103的長寬尺寸與剛性基板101的長寬尺寸相同，左右結(jié)構(gòu)對稱的分布在底部基板102背面的兩側(cè)。
[0023]上述方案中，所述底部芯片201為小功率芯片，其功率為20?500mW。
[0024]上述方案中，所述頂部芯片203為大功率芯片，其功率至少為I瓦。
[0025]上述方案中，所述塑封材料600用于保護鍵合引線302和支撐頂部剛性基板101。
[0026]上述方案中，所述BGA球700是通過在底部基板102背面的焊盤上刷焊錫膏，鋼網(wǎng)植BGA球而形成。
[0027]上述方案中，該剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)是左右對稱結(jié)構(gòu)。
[0028](三)有益效果
[0029]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0030]1、本發(fā)明提供的剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)，通過使用剛性基板和柔性基板相結(jié)合，并在剛性基板上附加銅基結(jié)構(gòu)，對大小功率芯片分別進行散熱處理，增加了封裝體的散熱路徑，能夠更為有效的散出熱量。
[0031]2、本發(fā)明提供的剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)，通過在剛?cè)峤Y(jié)合板上進行平面工藝安裝芯片，再通過彎折柔性基板實現(xiàn)三維堆疊，成本低，工藝簡單成熟。
[0032]3、本發(fā)明提供的剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)，通過在上層芯片的剛性基板上，附加高熱導率的銅基模塊，增加了堆疊芯片的散熱路徑，使上層芯片的熱量通過頂部銅基，迅速傳導至封裝體外部散出，有效散出熱量。
[0033]4、本發(fā)明提供的剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)，，可在剛性基板上同時安裝多顆小芯片，使堆疊芯片的數(shù)量增加，便于高密度芯片集成；并且產(chǎn)生的熱量可通過銅基迅速散出封裝體。
[0034]5、本發(fā)明提供的剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)，裸露在封裝體外的銅基，可在其上方便的安裝散熱裝置，如熱沉，可對大功率芯片進行更為有效的散熱。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中通過彎曲柔性基板實現(xiàn)芯片三維堆疊結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0036]圖2為本發(fā)明提供的剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0037]圖3至圖8為依照本發(fā)明實施例的制作剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)的工藝流程圖；其中:
[0038]圖3為柔性基板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖4為剛?cè)峤Y(jié)合板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖5為剛?cè)峤Y(jié)合板挖腔后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖6為剛?cè)峤Y(jié)合板粘貼在銅基上的結(jié)構(gòu)示意圖；[0042]圖7剛?cè)峤Y(jié)合板平面封裝的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖8剛?cè)峤Y(jié)合板彎折后的三維封裝的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0044]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0045]圖2為本發(fā)明提供的剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)的示意圖，該三維封裝散熱結(jié)構(gòu)包括:
[0046]一個柔性基板100 ；
[0047]壓合在柔性基板100上的一個底部基板102和兩個剛性基板101，其中，兩個剛性基板101對稱分布在底部基板102的兩側(cè)，且兩個剛性基板101中挖有空腔，底部基板102采用剛性基板和柔性基板均可，本實施例中采用的是剛性基板；
[0048]粘接固定在兩個剛性基板101背面的兩個銅基103 ;兩個銅基103是使用導電銀漿分別粘接固定在兩個剛性基板101的背面，銅基103長寬尺寸與剛性基板101長寬尺寸相同，左右結(jié)構(gòu)對稱的分布在底部基板102背面的兩側(cè)；
[0049]焊接在底部基板102上的一個底部芯片201 ;底部芯片201 —般為小功率芯片，其功率為20?500mW ；
[0050]形成于底部芯片201與底部基板102之間的芯片下凸點301 ；
[0051]填充于底部芯片201與底部基板102之間芯片下凸點301周圍的底部填充膠400 ；
[0052]分別焊到或粘到剛性基板101由于挖空腔而露出的兩個銅基103上的兩個頂部芯片203 ;頂部芯片203 —般為大功率芯片，其功率至少為I瓦；
[0053]將兩個頂部芯片203鍵合到剛性基板101上的鍵合引線302 ；
[0054]塑封材料600，灌入于由于彎曲柔性基板100使柔性基板100兩側(cè)的兩個剛性基板101置于底部基板102上的底部芯片201上方而形成的空間，用于保護鍵合引線302和支撐頂部剛性基板101 ；
[0055]形成于底部基板102背面的BGA球700，BGA球700是通過在底部基板102背面的焊盤上刷焊錫膏，鋼網(wǎng)植BGA球而形成；
[0056]通過BGA球700來固定底部基板102的PCB板1000，底部基板102的背面通過BGA球700固定于PCB板1000之上；以及
[0057]通過導熱膏800安裝于頂部的兩個銅基103之上的散熱器900。
[0058]本發(fā)明提供的剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)，通過對散熱器900實施風冷等方式，將銅基103導出的熱量更迅速有效的散出。該剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)是左右對稱結(jié)構(gòu)。
[0059]基于圖2所示的剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)，圖3至圖8為依照本發(fā)明實施例的制作剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)的工藝流程圖，具體包括以下步驟:
[0060]步驟101:制作柔性基板100，如圖3所示；
[0061]步驟102:將底部基板102和兩個剛性基板101壓合在柔性基板100上，其中兩個剛性基板101對稱分布在底部基板102的兩側(cè)，如圖4所示，底部基板102采用剛性基板和柔性基板均可，本實施例中采用的是剛性基板；[0062]步驟103:在兩個剛性基板101中挖空腔，如圖5所示；
[0063]步驟104:使用導電銀漿將兩個銅基103分別粘接固定在兩個剛性基板101的背面，銅基103長寬尺寸與剛性基板101長寬尺寸相同，左右結(jié)構(gòu)對稱的分布在底部基板102背面的兩側(cè)，如圖6所示；
[0064]步驟105:如圖7所示,通過倒裝焊(flip-chip)的方式將底部芯片201焊接到底部基板102上，在底部芯片201與底部基板102之間形成芯片下凸點301并填充底部填充膠400 ;然后，通過共晶焊料或?qū)щ娿y漿500將兩個頂部芯片203分別焊到或粘到剛性基板101由于挖空腔而露出的兩個銅基103上，然后通過鍵合引線302將兩個頂部芯片203鍵合到剛性基板101上。
[0065]步驟106:如圖8所示，通過彎曲柔性基板100，使柔性基板100兩側(cè)的兩個剛性基板101置于底部基板102上的底部芯片201上方，并通過灌入塑封材料600使之固定成型，塑封材料600起到保護鍵合引線302和支撐頂部剛性基板101的作用；然后在底部基板102背面的焊盤上刷焊錫膏，鋼網(wǎng)植BGA球700，回流，形成封裝體。
[0066]步驟107:將底部基板102的背面通過BGA球700固定于PCB板1000之上，并通過導熱膏800在封裝體頂部的兩個銅基103之上安裝散熱器900，形成剛?cè)峤Y(jié)合板彎折后的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)。最終形成的剛?cè)峤Y(jié)合板彎折后的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)如圖2所示，通過對散熱器900實施風冷等方式，將銅基103導出的熱量更迅速有效的散出。
[0067]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，該三維封裝散熱結(jié)構(gòu)包括: 一個柔性基板(100)； 壓合在柔性基板(100)上的一個底部基板(102)和兩個剛性基板(101)，其中，兩個剛性基板(101)對稱分布在底部基板(102)的兩側(cè)，且兩個剛性基板(101)中挖有空腔；粘接固定在兩個剛性基板(101)背面的兩個銅基(103)； 焊接在底部基板(102)上的一個底部芯片(201)； 形成于底部芯片(201)與底部基板(102)之間的芯片下凸點(301)； 填充于底部芯片(201)與底部基板(102)之間芯片下凸點(301)周圍的底部填充膠(400)； 分別焊到或粘到剛性基板(101)由于挖空腔而露出的兩個銅基(103)上的兩個頂部芯片(203)； 將兩個頂部芯片(203)鍵合到剛性基板(101)上的鍵合引線(302)； 塑封材料(600)，灌入于由于彎曲柔性基板(100)使柔性基板(100)兩側(cè)的兩個剛性基板(101)置于底部基板(102)上的底部芯片(201)上方而形成的空間； 形成于底部基板(102)背面的BGA球(700)； 通過BGA球(700)來固定底部基板(102)的PCB板(1000);以及 通過導熱膏(800)安裝于頂部的兩個銅基(103)之上的散熱器(900)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述底部基板(102)采用剛性基板或柔性基板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述兩個銅基(103)是使用導電銀漿分別粘接固定在兩個剛性基板(101)的背面，銅基(103)的長寬尺寸與剛性基板(101)的長寬尺寸相同，左右結(jié)構(gòu)對稱的分布在底部基板(102)背面的兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述底部芯片(201)為小功率芯片，其功率為20~500mW。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述頂部芯片(203)為大功率芯片,其功率至少為I瓦。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述塑封材料(600)用于保護鍵合引線(302)和支撐頂部剛性基板(101)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述BGA球(700)是通過在底部基板(102)背面的焊盤上刷焊錫膏，鋼網(wǎng)植BGA球而形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，該剛?cè)峤Y(jié)合板的三維封裝散熱結(jié)構(gòu)是左右對稱結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H01L23/373GK103594432SQ201310533073
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】侯峰澤, 邱德龍 申請人:中國科學院微電子研究所, 華進半導體封裝先導技術(shù)研發(fā)中心有限公司