一種集成散熱結(jié)構(gòu)及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電子封裝【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種集成散熱結(jié)構(gòu)及其制造方法，包括：載板、芯片、金屬層及封裝基板；載板上設(shè)置有通孔；載板的一側(cè)設(shè)置有凹槽，所述凹槽的一端與通孔連通，另一端與載板的外邊緣連通；金屬層設(shè)置在凹槽的表面；載板連接在芯片的上端；芯片封裝在封裝基板的上端。本發(fā)明提供的集成散熱結(jié)構(gòu)及其制造方法，能夠極大程度的提高芯片的散熱性能，提高芯片的熱管理性能和芯片的使用壽命。另外本發(fā)明提供的集成散熱結(jié)構(gòu)的制造方法將應(yīng)用于散熱的微流道結(jié)構(gòu)直接集成在封裝工藝中，解決了其傳統(tǒng)散熱結(jié)構(gòu)在與器件集成過程中工藝復(fù)雜、不易操作的缺點(diǎn)，降低了生產(chǎn)成本、提高了生產(chǎn)效率。
【專利說明】一種集成散熱結(jié)構(gòu)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子封裝【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種集成散熱結(jié)構(gòu)及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在封裝芯片結(jié)構(gòu)中，內(nèi)部芯片的熱量難以散出，因此堆疊芯片的最高溫度會(huì)出現(xiàn)在內(nèi)部芯片中，而內(nèi)部芯片節(jié)溫太高，容易使芯片失效，限制了整個(gè)器件的集成度和功率的提高。目前，對(duì)封裝芯片結(jié)構(gòu)散熱處理得最好的方案是在封裝芯片的內(nèi)部設(shè)置一定高度、寬度及長度的工藝微流道，液體從微流道進(jìn)入，帶走芯片傳導(dǎo)至該散熱結(jié)構(gòu)的熱量；這種方案微流道制作工藝要求高，加工難度大，制作成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、散熱效果好并且制造工藝簡單、成本較低的集成散熱結(jié)構(gòu)及其制造方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種集成散熱結(jié)構(gòu)，包括:載板、芯片、金屬層及封裝基板。所述載板上設(shè)置有用于接觸外部介質(zhì)的通孔。所述載板的一側(cè)設(shè)置有凹槽，所述凹槽的一端與所述通孔連通，另一端與所述載板的外邊緣連通。所述金屬層設(shè)置在所述凹槽的表面；所述載板連接在所述芯片的上端；所述芯片封裝在所述封裝基板的上端。
[0005]進(jìn)一步地，所述凹槽至少為一個(gè)。
[0006]進(jìn)一步地，所述載板為娃、玻璃、金屬或有機(jī)材料。
[0007]本發(fā)明還提供了一種集成散熱結(jié)構(gòu)的制造方法，包括:選取載板，在所述載板上制作用于接觸外部介質(zhì)的通孔。在所述載板的一端刻蝕凹槽，所述凹槽的一端與所述通孔連通，另一端與所述載板的外邊緣連通。在所述凹槽的表面沉積一層金屬層。將所述載板刻蝕有凹槽的一端焊接在所述芯片的背面。將所述芯片的正面焊接在所述封裝基板上。
[0008]進(jìn)一步地,所述載板采用娃、玻璃、金屬或有機(jī)材料制成。
[0009]進(jìn)一步地，所述凹槽至少為一個(gè)，且發(fā)熱量越高的位置分布的所述凹槽越密集。
[0010]進(jìn)一步地，采用倒裝焊或SMT工藝將所述載板刻蝕有凹槽的一端焊接在所述芯片的背面。
[0011]進(jìn)一步地，采用倒裝焊的方式將所述芯片的正面焊接在所述封裝基板上。
[0012]進(jìn)一步地，還包括:在所述芯片的背面涂上填充膠，用于增加所述載板與所述芯片之間的結(jié)合強(qiáng)度。
[0013]進(jìn)一步地，采用干法刻蝕或濕法刻蝕工藝在所述載板的一端刻蝕凹槽。
[0014]本發(fā)明提供的集成散熱結(jié)構(gòu)及其制造方法，直接在芯片上通過特定的工藝形成凹槽(即微流道)并通過外部介質(zhì)(如空氣)直接將芯片上產(chǎn)生的熱量散出，散熱效果好，能夠極大程度的提高芯片的散熱性能，提高芯片的熱管理性能和芯片的使用壽命。本發(fā)明提供的集成散熱結(jié)構(gòu)的制造方法具有制作簡單、工藝兼容性好的特點(diǎn)。另外本發(fā)明提供的集成散熱結(jié)構(gòu)的制造方法將應(yīng)用于散熱的微流道結(jié)構(gòu)直接集成在封裝工藝中，解決了其傳統(tǒng)散熱結(jié)構(gòu)在與器件集成過程中工藝復(fù)雜、不易操作的缺點(diǎn)，降低了生產(chǎn)成本、提高了生產(chǎn)效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的載板俯視圖；
[0016]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的載板仰視圖；
[0017]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的圖1中的A-A剖視圖；
[0018]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的圖1中的B-B剖視圖；
[0019]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的集成散熱結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的集成散熱結(jié)構(gòu)制造方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]參見圖1-圖5，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種集成散熱結(jié)構(gòu)，包括:載板1、芯片4、金屬層及封裝基板5。參見圖1、圖3及圖4，載板I上設(shè)置有用于接觸外部介質(zhì)(如空氣)的通孔3，本發(fā)明實(shí)施例中，通孔3設(shè)置在載板I的中間位置，且通孔3貫穿載板I的上、下表面；載板I米用娃、玻璃、金屬或有機(jī)材料制成。載板I的一側(cè)(即載板I上、下表面中的一個(gè)表面)設(shè)置有凹槽2 (即微流道)，凹槽2的一端與通孔3連通，另一端與載板I的外邊緣連通；凹槽2至少為一個(gè)，且發(fā)熱量越高的位置分布的凹槽2越密集，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)凹槽2的數(shù)量及分布位置進(jìn)行確定。參見圖5，金屬層設(shè)置在凹槽2的表面；載板I刻蝕有凹槽2的一端焊接(通過凹槽2表面的金屬層進(jìn)行焊接)在芯片4的背面；芯片4的正面焊接(如通過倒裝焊的方式)在封裝基板5上端，封裝基板5的底端設(shè)置有焊球
7。芯片4背面的焊接處涂有用于增加載板I與芯片4之間的結(jié)合強(qiáng)度的填充膠6。
[0022]參見圖5和圖6，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種集成散熱結(jié)構(gòu)的制造方法，包括:
[0023]步驟10:選取載板1，在載板I上制作用于接觸外部介質(zhì)(如空氣)的通孔3。其中，載板I采用硅、玻璃、金屬或有機(jī)材料制成。通孔3設(shè)置在載板I的中間位置，且通孔3貫穿載板I的上、下表面。
[0024]步驟20:在載板I的一端刻蝕凹槽2 (即微流道)，凹槽2的一端與通孔3連通，另一端與載板I的外邊緣連通。凹槽2至少為一個(gè)，且發(fā)熱量越高的位置分布的凹槽2越密集，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)凹槽2的數(shù)量及分布位置進(jìn)行確定。在刻蝕凹槽2的過程中，采用干法刻蝕或濕法刻蝕工藝。
[0025]步驟30:在凹槽2的表面沉積一層金屬層，用于將載板I和芯片4焊接在一起。
[0026]步驟40:將載板I刻蝕有凹槽2的一端焊接在芯片4的背面。具體為:采用倒裝焊或SMT (SurfaceMountTechnology,表面組裝技術(shù))工藝將載板I刻蝕有凹槽2的一端焊接在芯片4的背面。
[0027]步驟50:將芯片4的正面焊接在封裝基板上。具體為:采用倒裝焊的方式將芯片的正面焊接在封裝基板上。
[0028]步驟60:在芯片4的背面涂上填充膠6，用于增加載板I與芯片4之間的結(jié)合強(qiáng)度。需要說明的是，在涂填充膠6的過程中，不能將載板I上刻蝕的凹槽2堵塞，防止因凹槽2堵塞而影響芯片4的散熱效果。[0029]本發(fā)明實(shí)施例提供的集成散熱結(jié)構(gòu)在工作過程中，外部介質(zhì)(如空氣)從通孔進(jìn)入，并沿著各凹槽(微流道)流出，將芯片產(chǎn)生的熱量帶出，達(dá)到為芯片散熱的效果。本發(fā)明提供的集成散熱結(jié)構(gòu)及其制造方法，直接在芯片上通過特定的工藝形成凹槽(即微流道)并通過外部介質(zhì)(如空氣)直接將芯片上產(chǎn)生的熱量散出，散熱效果好，能夠極大程度的提高芯片的散熱性能，提高芯片的熱管理性能和芯片的使用壽命。本發(fā)明提供的集成散熱結(jié)構(gòu)的制造方法具有制作簡單、工藝兼容性好的特點(diǎn)。另外本發(fā)明提供的集成散熱結(jié)構(gòu)的制造方法將應(yīng)用于散熱的微流道結(jié)構(gòu)直接集成在封裝工藝中，解決了其傳統(tǒng)散熱結(jié)構(gòu)在與器件集成過程中工藝復(fù)雜、不易操作的缺點(diǎn)，降低了生產(chǎn)成本、提高了生產(chǎn)效率。
[0030]最后所應(yīng)說明的是，以上【具體實(shí)施方式】僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種集成散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括:載板、芯片、金屬層及封裝基板； 所述載板上設(shè)置有用于接觸外部介質(zhì)的通孔； 所述載板的一側(cè)設(shè)置有凹槽，所述凹槽的一端與所述通孔連通，另一端與所述載板的外邊緣連通； 所述金屬層設(shè)置在所述凹槽的表面； 所述載板連接在所述芯片的上端； 所述芯片封裝在所述封裝基板的上端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述凹槽至少為一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述載板為硅、玻璃、金屬或有機(jī)材料。
4.一種集成散熱結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，包括: 選取載板，在所述載板上制作用于接觸外部介質(zhì)的通孔； 在所述載板的一端刻蝕凹槽，所述凹槽的一端與所述通孔連通，另一端與所述載板的外邊緣連通； 在所述凹槽的表面沉積一層金屬層； 將所述載板刻蝕有凹槽的一端焊接在所述芯片的背面； 將所述芯片的正面焊接在所述封裝基板上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成散熱結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述載板采用硅、玻璃、金屬或有機(jī)材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成散熱結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述凹槽至少為一個(gè)，且發(fā)熱量越高的位置分布的所述凹槽越密集。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成散熱結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，采用倒裝焊或SMT工藝將所述載板刻蝕有凹槽的一端焊接在所述芯片的背面。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成散熱結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，采用倒裝焊的方式將所述芯片的正面焊接在所述封裝基板上。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成散熱結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，還包括:在所述芯片的背面涂上填充膠，用于增加所述載板與所述芯片之間的結(jié)合強(qiáng)度。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成散熱結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，采用干法刻蝕或濕法刻蝕工藝在所述載板的一端刻蝕凹槽。
【文檔編號(hào)】H01L23/367GK103824824SQ201410074625
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】郭學(xué)平 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院微電子研究所