CN101826470B - 一种倒装焊高散热球型阵列封装方法 - Google Patents

一种倒装焊高散热球型阵列封装方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101826470B
CN101826470B CN2010101634006A CN201010163400A CN101826470B CN 101826470 B CN101826470 B CN 101826470B CN 2010101634006 A CN2010101634006 A CN 2010101634006A CN 201010163400 A CN201010163400 A CN 201010163400A CN 101826470 B CN101826470 B CN 101826470B
Authority
CN
China
Prior art keywords
chip
packaging
radiation
substrate
chip bonding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2010101634006A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101826470A (zh
Inventor
吴晓纯
陶玉娟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongfu Microelectronics Co Ltd
Original Assignee
Nantong Fujitsu Microelectronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nantong Fujitsu Microelectronics Co Ltd filed Critical Nantong Fujitsu Microelectronics Co Ltd
Priority to CN2010101634006A priority Critical patent/CN101826470B/zh
Publication of CN101826470A publication Critical patent/CN101826470A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101826470B publication Critical patent/CN101826470B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204—Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/93—Batch processes
    • H01L2224/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H01L2224/97—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/153—Connection portion
    • H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191—Disposition
    • H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19105—Disposition of discrete passive components in a side-by-side arrangement on a common die mounting substrate

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

本发明涉及一种倒装焊高散热球型阵列封装方法，包括以下步骤：将正面植有电互联材料的芯片倒装于基板上，并通过电互联材料实现与基板之间的电互联；用下填充料填补芯片与基板之间的空隙；将弹簧散热器粘在芯片的背面；用塑封料塑封弹簧散热器、芯片、电互联材料、下填充料和基板，形成塑封体，弹簧散热器周围被塑封料固定，其一端与芯片相连，另一端裸露于塑封体表面，将芯片的热量散出塑封体外，解决了一些没有外露金属承载底座或倒装芯片封装的散热难题，大大提高了产品的电热性能和可靠性。

Description

一种倒装焊高散热球型阵列封装方法
技术领域
本发明涉及半导体封装技术领域的散热结构封装方法，特别是涉及一种倒装焊高散热球型阵列封装方法。
背景技术
传统的半导体倒装焊封装结构大多通过基板来散热，主要会存在以下不足：
1、随着半导体技术的不断发展，以塑料基板材质为芯片承载底板的中高阶封装越来越多，特别是球型阵列封装多采用基板材质，但由于塑料基板本身的导热性能较差，散热效果不佳。
2、传统的倒装焊封装结构中，芯片通过电互联材料倒扣在基板上，而悬着的芯片很难将热充分散出去，加上基板本身的散热效果不佳，传统的倒装结构往往散热效果很差，进而影响到最终产品的电热性能以及可靠性。
3、受本身的封装结构限制而散热不佳的半导体封装，也有采用高导热塑封料的方式来提高散热效果，但高导热塑封料除了本身高昂的成本价格外，对产品塑封工艺的控制也提出了更高的要求，且散热效果不佳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种倒装焊高散热球型阵列封装方法，使得半导体封装散热结构的散热性强、结构简单、散热空间利用率高、适用性强。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种倒装焊高散热球型阵列封装方法，包括以下步骤：
(1)将正面植有电互联材料的芯片倒装在基板上；
(2)注入下填充料以填满芯片与基板之间的空隙；
(3)将弹簧散热器粘在芯片的背面；
(4)对已完成弹簧散热器植入作业的半成品用塑封料进行包封作业，使包封后弹簧散热器的另一端裸露于塑封体表面，并对包封后的半成品进行后固化作业；
(5)在基板背面植入焊球，使焊球呈矩阵排列；
(6)将排列在一起的半导体封装体独立分割开来，形成倒装焊高散热球型阵列封装。
所述的倒装焊高散热球型阵列封装方法，在所述的步骤(1)前，在基板上贴装被动元件，其中，所述的被动元件为电阻、或电容、或电感、或晶振。
所述的倒装焊高散热球型阵列封装方法，在所述的步骤(5)后，在弹簧散热器的另一端上加焊外接散热装置。
所述的倒装焊高散热球型阵列封装方法，在所述的步骤(1)中的电互联材料为锡球、或铜柱、或金凸点、或合金凸块。
所述的倒装焊高散热球型阵列封装方法，在所述的步骤(4)中采用高温烘烤实行后固化作业。
所述的倒装焊高散热球型阵列封装方法，在所述的步骤(5)中的焊球为锡球、或铜柱、或金凸点、或合金凸块。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
1、内置弹簧散热器，大大增加了芯片的散热面积，使芯片由原来靠承载底座的单面散热结构变成靠承载底座与弹簧散热器同时散热的芯片双面散热结构。
2、解决了一些没有外露金属承载底座或倒装芯片封装的散热难题，大大提高了产品的电热性能和可靠性。
3、封装体内置弹簧散热器的结构使封装体在原有的空间内实现了很好的散热效果，满足了半导体封装轻薄短小的趋势要求。
4、弹簧散热器的弹簧伸缩特性，使其在不同封装厚度的产品中具备了一定的通用性，适用性的提高也降低了弹簧散热器的开模成本。
5、弹簧散热器本身的柔性结构使其在高度空间上具有很强的灵活性，和传统非可压缩性金属块或金属片散热结构相比，弹簧的柔性结构不会因封装各环节中的高度公差而造成对芯片的压伤，弹簧良好的应力吸收功能更有利于产品可靠性的提高。
6、在弹簧散热器裸露于塑封体的一端加焊大型外接散热装置，满足了大功率产品的超高散热要求。
7、在封装结构中加入被动元件，使得封装结构更为紧凑，具有封装密度高的系统集成优点。
附图说明
图1是本发明倒装焊高散热球型阵列封装结构的剖面图；
图2是本发明倒装焊高散热球型阵列封装结构中弹簧散热器的示意图；
图3是本发明倒装焊高散热球型阵列封装结构的底部示意图；
图4是本发明倒装焊高散热球型阵列封装结构中焊有外接散热装置的产品示意图；
图5是本发明倒装焊高散热球型阵列封装结构中贴有被动元件的产品示意图；
图6是本发明倒装焊高散热球型阵列封装结构中贴有被动元件并焊有外接散热装置的产品示意图；
图7是本发明倒装焊高散热球型阵列封装方法实施第1步后的产品结构示意图；
图8是本发明倒装焊高散热球型阵列封装方法实施第2步后的产品结构示意图；
图9是本发明倒装焊高散热球型阵列封装方法实施第3步后的产品结构示意图；
图10是本发明倒装焊高散热球型阵列封装方法实施第4步后的产品结构示意图；
图11是本发明倒装焊高散热球型阵列封装方法实施第5步后的产品结构示意图；
图12是本发明倒装焊高散热球型阵列封装方法实施第6步后的产品结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种倒装焊高散热球型阵列封装方法，根据该方法形成如图1所示封装结构，包括芯片2、电互联材料3、下填充料4、基板5、塑封料6和焊球7，所述的封装结构中还包括弹簧散热器1；所述的芯片2正面植有所述的电互联材料3，并倒装于所述的基板5上，通过所述的电互联材料3实现与基板5之间的电互联，其中，电互联材料3可以是锡球、或铜柱、或金凸点、或合金凸块；所述的下填充料4填补所述的芯片2与基板5之间的空隙；所述的塑封料6塑封所述的弹簧散热器1、芯片2、电互联材料3、下填充料4和基板5，形成塑封体，所述的弹簧散热器1周围被所述的塑封料6固定，其一端与所述的芯片2相连，另一端裸露于所述的塑封体表面，如图1所示，弹簧散热器1的下表面粘在芯片2的背面，其上表面裸露于塑封体表面，以便将芯片2的热量散出塑封体外；所述的基板5下方植有所述的焊球7，其中，焊球7以矩阵形式排列，如图3所示，焊球7可以是锡球、铜柱、金凸点或合金凸块中。
图2所示的是弹簧散热器1的结构示意图，可以根据实际使用时的情况选用各种不同形状、面积和体积的弹簧散热器，即根据具体的产品需要来确定弹簧散热器采用螺旋线形式的弹性结构，还是采用折叠式的弹性结构，或是采用Z字的上升结构，根据芯片的尺寸和散热需求来改变弹簧散热器与芯片的接触面积和接触形状以及弹簧散热器的高度和层数。由于弹簧散热器本身的弹簧伸缩特性，使其在不同封装厚度的产品中具备了一定的通用性，适用性的提高从而降低了弹簧散热器的开模成本；同时，弹簧本身的柔性结构使其在高度空间上具有很强的灵活性，和传统非可压缩性金属块或金属片散热结构相比，不会因封装各环节中的高度公差而造成对芯片的压伤，弹簧良好的应力吸收功能有利于产品可靠性的提高。
在弹簧散热器1裸露于所述的塑封体表面的一端还可以加焊外接散热装置8，如图4所示，由于在弹簧散热器1的上表面焊有外接散热装置8，因此可以满足大功率产品的超高散热要求。在所述的基板5上还可以贴有被动元件9，如图5所示，所述的被动元件9为电阻、或电容、或电感、或晶振，由于在封装结构中加有被动元件9，使得封装结构更为紧凑，具有封装密度高的系统集成优点。本发明可以在弹簧散热器1裸露于所述的塑封体表面的一端加焊外接散热装置8的同时，并在所述的基板5上贴有被动元件9，同时满足超高散热和系统集成的封装需求，如图6所示。
该倒装焊高散热球型阵列封装方法的具体步骤如下：
第1步，将正面植有电互联材料3的芯片2倒装在基板5上，图7是倒装焊高散热球型阵列封装方法实施第1步后的产品示意图。
第2步，注入下填充料4以填满芯片2与基板5之间的空隙，图8是倒装焊高散热球型阵列封装方法实施第2步后的产品示意图。
第3步，将弹簧散热器1粘在芯片2的背面，使弹簧散热器1的一端与芯片2相连，图9是倒装焊高散热球型阵列封装方法实施第3步后的产品示意图。
第4步，对已完成弹簧散热器1植入作业的半成品用塑封料6进行包封作业，使包封后弹簧散热器1的另一端(即弹簧散热器1未与芯片2接触的一端)裸露于塑封体表面，并对包封后的半成品进行后固化作业，其中，后固化作业可以采用高温烘烤的方式来实现，图10是倒装焊高散热球型阵列封装方法实施第4步后的产品示意图。
第5步，在基板5背面植入焊球7，使焊球7呈矩阵排列，图11是倒装焊高散热球型阵列封装方法实施第5步后的产品示意图。
第6步，将排列在一起的半导体封装体独立分割开来，形成倒装焊高散热球型阵列封装，图12是倒装焊高散热球型阵列封装方法实施第6步时的产品分割示意图。完成分割作业后，使得原本排列在一起的半导体封装体一个个独立开来，形成如图1所示的倒装焊高散热球型阵列封装结构。
若在第5步后，在弹簧散热器1的另一端上加焊有外接散热装置8，最终则会形成如图4所示的产品；若在第1步前，在基板5上贴装被动元件9，最终则会形成如图5所示的产品；若同时实施上述两步，最终则会形成如图6所示的产品。
不难发现，本发明采用内置弹簧散热器，大大增加了芯片的散热面积，使芯片由原来仅仅靠一面与承载底座相连来散热的方式变成同时依靠承载底座与弹簧散热器进行双面散热的方式，从而解决了一些没有外露金属承载底座或倒装芯片封装的散热难题，大大提高了产品的电热性能和可靠性；另外，封装体内置弹簧散热器的结构使封装体在原有的空间内实现了很好的散热效果，满足了半导体封装轻薄短小的趋势要求。

Claims (6)

1.一种倒装焊高散热球型阵列封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将正面植有电互联材料的芯片倒装在基板上；
(2)注入下填充料以填满芯片与基板之间的空隙；
(3)将弹簧散热器粘在芯片的背面，其中，所述的弹簧散热器为螺旋线形式的弹性结构，或折叠式的弹性结构，或Z字上升结构；
(4)对已完成弹簧散热器植入作业的半成品用塑封料进行包封作业，使包封后弹簧散热器的另一端裸露于塑封体表面，并对包封后的半成品进行后固化作业；
(5)在基板下面植入焊球，使焊球呈矩阵排列；
(6)将排列在一起的半导体封装体独立分割开来，形成倒装焊高散热球型阵列封装。
2.根据权利要求1所述的倒装焊高散热球型阵列封装方法，其特征在于，在所述的步骤(1)前，在基板上贴装被动元件，其中，所述的被动元件为电阻、或电容、或电感、或晶振。
3.根据权利要求1所述的倒装焊高散热球型阵列封装方法，其特征在于，在所述的步骤(5)后，在弹簧散热器的另一端上加焊外接散热装置。
4.根据权利要求1所述的倒装焊高散热球型阵列封装方法，其特征在于，在所述的步骤(1)中的电互联材料为锡球、或铜柱、或金凸点、或合金凸块。
5.根据权利要求1所述的倒装焊高散热球型阵列封装方法，其特征在于，在所述的步骤(5)中的焊球为锡球、或铜柱、或金凸点、或合金凸块。
6.根据权利要求1所述的倒装焊高散热球型阵列封装方法，其特征在于，在所述的步骤(4)中采用高温烘烤实行后固化作业。 
CN2010101634006A 2010-04-29 2010-04-29 一种倒装焊高散热球型阵列封装方法 Active CN101826470B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101634006A CN101826470B (zh) 2010-04-29 2010-04-29 一种倒装焊高散热球型阵列封装方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101634006A CN101826470B (zh) 2010-04-29 2010-04-29 一种倒装焊高散热球型阵列封装方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101826470A CN101826470A (zh) 2010-09-08
CN101826470B true CN101826470B (zh) 2011-08-10

Family

ID=42690307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010101634006A Active CN101826470B (zh) 2010-04-29 2010-04-29 一种倒装焊高散热球型阵列封装方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101826470B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110911365A (zh) * 2019-10-28 2020-03-24 北京时代民芯科技有限公司 一种倒装焊封装散热结构及制造方法
CN111574967A (zh) * 2020-05-06 2020-08-25 苏州通富超威半导体有限公司 散热材料、应用该散热材料的芯片封装组件及制备方法
FR3127629A1 (fr) * 2021-09-24 2023-03-31 Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas Elément dissipateur de chaleur

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4959900A (en) * 1988-07-20 1990-10-02 Matra Mounting of electronic microcomponents on a support
US5280409A (en) * 1992-10-09 1994-01-18 Sun Microsystems, Inc. Heat sink and cover for tab integrated circuits
US5990552A (en) * 1997-02-07 1999-11-23 Intel Corporation Apparatus for attaching a heat sink to the back side of a flip chip package

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4959900A (en) * 1988-07-20 1990-10-02 Matra Mounting of electronic microcomponents on a support
US5280409A (en) * 1992-10-09 1994-01-18 Sun Microsystems, Inc. Heat sink and cover for tab integrated circuits
US5990552A (en) * 1997-02-07 1999-11-23 Intel Corporation Apparatus for attaching a heat sink to the back side of a flip chip package

Also Published As

Publication number Publication date
CN101826470A (zh) 2010-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103715150B (zh) 芯片帽及戴有芯片帽的倒装芯片封装
CN102738094B (zh) 用于堆叠的半导体封装构造及其制造方法
CN111725079B (zh) 一种有引线塑封芯片的高导热性塑封工艺
CN102403275B (zh) 一种堆叠封装结构及其制作方法
CN101840896B (zh) 一种倒装焊高散热球型阵列封装结构
CN101887886A (zh) 一种多芯片封装及制造方法
CN106898591A (zh) 一种散热的多芯片框架封装结构及其制备方法
CN101834150B (zh) 一种高散热球型阵列封装方法
CN202549824U (zh) 芯片封装结构
CN101826470B (zh) 一种倒装焊高散热球型阵列封装方法
CN201655787U (zh) 半导体封装结构
CN101834163A (zh) 一种半导体倒装焊封装散热改良结构
CN101840868B (zh) 一种半导体倒装焊封装散热制造方法
CN101826492B (zh) 一种芯片悬架式半导体封装散热改良结构
CN202034361U (zh) 一种半导体封装结构
CN206697471U (zh) 一种半导体集成电路的封装结构
CN101840895A (zh) 一种高散热球型阵列封装结构
CN103579278B (zh) 基于玻璃基板的图像传感器封装结构及封装方法
CN203536412U (zh) 一种刚柔结合板的三维封装散热结构
CN201673900U (zh) 一种倒装焊高散热球型阵列封装结构
CN201732780U (zh) 一种半导体倒装焊封装散热改良结构
CN104810462A (zh) 一种中大功率led驱动芯片的esop8引线框架
CN204067374U (zh) 一种大功率大电流二极管封装结构
CN201673899U (zh) 一种高散热球型阵列封装结构
CN114220785A (zh) 一种具有高可靠度焊点结构的散热倒装封装结构及方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C53 Correction of patent for invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Wu Xiaochun

Inventor before: Wu Xiaochun

Inventor before: Tao Yujuan

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: WU XIAOCHUN TAO YUJUAN TO: WU XIAOCHUN

C56 Change in the name or address of the patentee
CP03 Change of name, title or address

Address after: Jiangsu province Nantong City Chongchuan road 226006 No. 288

Patentee after: Tongfu Microelectronics Co., Ltd.

Address before: 226006 Jiangsu Province, Nantong City Chongchuan District Chongchuan Road No. 30

Patentee before: Fujitsu Microelectronics Co., Ltd., Nantong