CN111128912A - 封装结构及其制备方法 - Google Patents

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程鹏
袁飞
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Abstract

本发明提供了一种封装结构及其制备方法，本方案在散热盖结构的顶部较厚的区域与散热金属层接触，并且较厚的区域的表面经过镀膜处理，与散热金属层接触的芯片背面部分也经过镀膜处理，这样可以使芯片背面结构、散热金属层和散热盖结构三者结合性更好，芯片结构的散热性得到提高；散热盖结构的侧壁与封装基板通过粘结胶进行固定，并且粘结胶为不连续涂覆形成，散热盖结构的侧壁与封装基板之间不具有粘结胶的区域形成有排气孔，可以使回流焊过程中产生的气体经过排气孔排出，并且回流焊过程在真空环境下进行，更有利于气体的排出，气体的排出能够减少封装结构内部的压力，提高封装结构的可靠性。

Description

封装结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及封装结构及其制备方法，具体而言，涉及一种具有不同厚度的顶部散热盖的封装结构及其制备方法，能够提高散热效率，提高封装结构的可靠性。
背景技术
随着集成电路技术的不断发展，对集成电路封装的要求越来越高。BGA(ball gridArray)封装产品是一种重要的电子封装产品。BGA封装产品的组成部分包括：带有芯片的基板，基板底部具有焊球。带有芯片的基板需要和母板通过焊球焊接在一起。所述BGA封装产品还包括散热盖，所述散热盖用于为BGA封装产品在工作的过程中产生的热量散发至外界环境。然而BGA封装产品的性能还需要进一步的提高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种封装结构及其制备方法，本发明的散热盖结构的顶部较厚的区域与散热金属层接触，散热金属层与芯片结构的背面接触，芯片结构的散热性得到提高；在回流焊过程中产生的气体可以通过散热盖结构的侧壁与封装基板之间不具有粘结胶的区域形成的排气孔排出，能够减少封装结构内部的压力，提高封装结构的可靠性。
本发明提供的技术方案如下：
一种封装结构，该结构包括：
位于封装基板的第一表面上的芯片结构；
位于所述芯片结构表面上的散热金属层；
罩设在所述封装基板的所述第一表面上方的散热盖结构，所述散热盖结构具有第一部分和第二部分，所述第一部分与所述封装基板通过粘结胶进行固定，所述第二部分位于所述第一部分的上方，所述第二部分具有第一厚度区域和第二厚度区域，所述第二厚度大于或等于第一厚度，并且所述第二部分的所述第二厚度区域与所述散热金属层接触，所述第二厚度区域的表面经过镀膜处理。
进一步地，所述粘结胶为不连续涂覆形成，所述第一部分与封装基板之间不具有粘结胶的区域形成有排气孔。
进一步地，所述第二厚度区域横截面面积大于所述散热金属层横截面面积，所述散热金属层横截面面积小于所述芯片结构横截面面积。
进一步地，所述第二厚度区域横截面面积与所述散热金属层横截面面积的比值为1.05-2.25，散热金属层横截面面积与所述芯片结构横截面面积的比值为0.68-0.99。
进一步地，所述镀膜处理为使用化学或者电镀工艺形成的镀金膜，所述镀金膜的厚度为0.005-0.45微米。
进一步地，所述芯片结构表面与所述散热金属层接触的区域经过了镀膜处理。
进一步地，所述排气孔的数量为一个或多个，排气孔的总长度占所述第一部分与封装基板对应的接触区域总长度的2％-6％。
进一步地，所述粘结胶为硅基、氨基或环氧材料的密封粘结材料。
进一步地，所述散热盖结构的大小为900-6400mm2，并且在粘结胶固化后的散热盖结构与封装基板之间的粘附性至少满足200磅的推力。
进一步地，所述散热金属层的厚度为1.0-3.5mm。
进一步地，所述散热金属层的材料为铟，铟银合金，银，锡或锡银合金或锡铅合金。
进一步地，所述散热盖结构采用一体成型的冲压或蚀刻工艺形成，平面度为0.24-0.36mm。
进一步地，在封装基板结构的第二表面上具有BGA焊球，所述第二表面与所述第一表面反向设置。
进一步地，封装基板包括有基板内部的电互连结构，并且电互连结构包括有所述第一表面暴露出的第一导电端面、所述第二表面暴露出的第二导电端面以及将所述第一导电端面和第二导电端面进行电连接的导电插塞，并且所述第一端面与所述芯片结构进行电连接，所述第二导电端面与所述焊球电连接。
本发明中还公开有一种封装结构的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：提供封装基板和散热盖结构，所述散热盖结构具有作为散热盖结构侧壁的第一部分和作为散热盖结构顶部的第二部分，所述第二部分具有第一厚度区域和第二厚度区域，所述第二厚度大于或等于第一厚度，并且所述第二厚度区域的表面经过镀膜处理；
步骤2：在封装基板第一表面上贴装芯片结构；
步骤3：在所述芯片结构上形成散热金属层；
步骤4：将所述散热盖结构贴装在所述封装基板上。
进一步地，其特征在于，步骤3具体包括有：首先在芯片上喷涂助焊剂层，然后再在助焊剂层上形成散热金属层，接着在所述散热金属层上喷涂助焊剂层。
进一步地，在执行步骤4之前，还包括有以下步骤：在所述芯片结构的外围的所述封装基板的第一表面上涂覆粘结胶，所述粘结胶的形状与所述第一部分的形状一致，并且粘结胶为不连续的涂覆；并且在步骤4具体为：将所述散热盖结构贴装在所述封装基板上，散热盖结构的第一部分与粘结胶接触，所述第一部分与封装基板之间不涂覆粘结胶的区域形成为排气孔。
进一步地，在步骤4之后，还具有以下步骤：进行真空环境下进行回流焊处理，将芯片结构、散热金属层和散热盖三者固定在一起，在回流焊处理过程中产生的气体经过所述排气孔排出。
进一步地，在所述回流焊处理之后，还包括有在封装基板的第二表面形成BGA焊球的步骤，所述第二表面与所述第一表面反向设置。
进一步地，封装基板包括有基板内部的电互连结构，并且电互连结构包括有所述第一表面暴露出的第一导电端面、所述第二表面暴露出的第二导电端面以及将所述第一导电端面和第二导电端面进行电连接的导电插塞，并且所述第一端面与所述芯片结构进行电连接，所述第二导电端面与所述焊球电连接。
进一步地，所述第二厚度区域横截面面积大于所述散热金属层横截面面积，所述散热金属层横截面面积小于所述芯片结构横截面面积。
进一步地，所述第二厚度区域横截面面积与所述散热金属层横截面面积的比值为1.05-2.25，散热金属层横截面面积与所述芯片结构横截面面积的比值为0.68-0.99。
进一步地，所述镀膜处理为使用化学或者电镀工艺形成的镀金膜，所述镀金膜的厚度为0.005-0.45微米。
进一步地，所述芯片结构表面上喷涂助焊剂层之前，在芯片结构表面上先进行镀膜处理。
进一步地，所述排气孔的数量为一个或多个，排气孔的总长度占所述第一部分与封装基板对应的接触区域总长度的2％-6％。
进一步地，所述粘结胶为硅基、氨基或环氧材料的密封粘结材料。
进一步地，所述散热盖结构的大小为900-6400mm2，并且在粘结胶固化后的散热盖结构与封装基板之间的粘附性至少满足200磅的推力。
进一步地，所述散热盖结构采用一体成型的冲压或蚀刻工艺形成，平面度为0.24-0.36mm。
进一步地，所述散热金属层的厚度为1.0-3.5mm，散热金属层的材料为铟，铟银合金，银，锡或锡银合金或锡铅合金。
本发明提供的方案中，可以提高封装结构的散热性能，能够提高封装结构的可靠性，提高量产的良率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1本发明的实施例的封装结构剖面图；
图2为本发明实施例中封装结构制备方法对应的流程图；
图3-8对应的本发明实施例中的封装结构制备方法各步骤中对应的结构的剖面图，其中附图8B为附图8A的俯视图的示意图。
附图标记：1：封装基板；10：芯片结构；20：助焊剂；30：散热金属层；40：助焊剂；50：粘结胶；60：散热盖结构；60-1：散热盖结构的第一部分(侧壁)；60-2：散热盖结构的第二部分(顶部)；60-2-1：第一厚度区域；60-2-2：第二厚度区域；70：气体
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
现有的高性能芯片封装采用的散热盖封装的方案中，虽然在芯片和散热盖结构之间使用钎焊(散热材料)作为连接材料，已经进一步提高了散热性能，但芯片、钎焊(散热材料)和散热盖之间的接触并不是很好，这是因为钎焊材料在回流焊时形成的液相与芯片和散热盖之间的润湿角较大，浸润性能较差，而不良的接触性能会进一步限定热量的散发。同时，由于助焊剂遇热产生气体，气体在封装结构中不易排出，导致封装结构中的压力较大，造成封装结构的不稳定。
因此，针对上述封装结构存在的缺陷，提出了本发明的技术方案。下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。
如图1本发明的实施例的封装结构剖面图。该封装结构包括有以下结构：
封装基板1，所述封装基板1具有用于承载芯片结构10等器件的第一表面(上表面)和与第一表面反向设置的第二表面(下表面)，在封装基板1的第二表面具有BGA的焊球80。封装基板1为PCB板或其他合适的衬底材料，所述封装基板包括有基板内部的电互连结构，并且电互连结构包括有所述第一表面暴露出的第一导电端面、所述第二表面暴露出的第二导电端面以及将所述第一导电端面和第二导电端面进行电连接的导电插塞，并且所述第一导电端面与所述芯片结构10进行电连接，所述第二导电端面与所述焊球80电连接，其中的第一导电端面、第二导电端面以及导电插塞均为导电性能良好的金属材料，比如可以选用为本领域中常见的铜或钨等。
位于封装基板1的第一表面上的芯片结构10，芯片结构10为本领域中常见的半导体芯片结构，并通过表面的凸点接触与第一表面上的第一导电端面进行电连接，以便实现电信号的导通。
在芯片结构10的背面具有散热金属层30，所述散热金属层的材料为铟，铟银合金，银，锡或锡银合金或锡铅合金。散热金属层不能太厚，太厚的话在熔融处理时，一方面熔融的散热金属层容易溢出，对芯片结构造成短路的风险，另一方面，太厚的散热金属层容易使热量聚集在散热金属层处，对芯片结构工作的稳定性不利；散热金属层也不能太薄，太薄不容易将上方的散热盖结构和下方的芯片结构三者熔融焊接在一起，通过大量实验获得散热金属层较好的厚度范围为1.0-3.5mm，能够满足散热和熔融焊接的需求。由于芯片结构在工作构成中容易产生热量，这些产生的热量可以通过散热金属层与后续介绍的散热盖结构释放到外界，防止芯片结构的温度过高，对芯片结构的产生不利的影响。通过对散热金属层熔融处理，使芯片结构和散热盖结构熔融接触在一起，便于将芯片结构10产生的热量通过散热盖结构释放出去，有利于提高封装结构的可靠性。
发明人研究发现，在对散热金属层进行熔融处理形成液态的金属溶液以便使芯片结构、散热金属层和上方的散热盖结构熔融接触在一起的过程中，一方面由于芯片结构背面(与散热金属层接触的面)材质为非金属(硅或者锗材料或其类似的化合物)，散热盖结构的材料为导热性较好的铁或者不锈钢材质，芯片结构与液态的散热金属层以及液态散热金属层与散热盖结构的润湿角均较大，浸润效果不是太好，这样就导致芯片结构、散热金属层和散热盖结构三者之间的熔融接触并不是很好，中间会具有缝隙、气孔等缺陷，这样对热量的散发不利，会使热量聚集，对芯片的性能产生影响；另一方面，现有的散热盖结构的顶部为单层的散热金属，吸附热的性能有限，不能将大功率发热器件产生的热量及时导出，尤其是长时间工作的大功率芯片结构产生的大量的热量不能及时导出，会对芯片工作的稳定性带来很大的隐患。
基于此，本发明中的散热盖结构以及芯片和散热金属层之间的接触面、散热金属层和散热盖结构之间的接触面进行了改进，下面对此进行详细的描述。
封装结构还包括有散热盖结构60，所述散热盖结构60包括有与所述封装基板1的第一表面接触的第一部分60-1(散热盖结构的侧壁)和位于第一部分60-1顶部的第二部分60-2(散热盖结构的顶部)，并且所述第二部分60-2的一部分与所述散热金属层30接触。散热盖结构60的第二部分60-2具有第一厚度区域60-2-1和第二厚度区域60-2-2，所述第二厚度大于或等于第一厚度，并且与散热金属层接触的是第二厚度区域60-2-2部分，第二厚度区域60-2-2的接触表面为经过镀膜处理的表面，镀膜处理为使用化学或者电镀工艺形成的镀金膜，综合考虑制备工艺成本、散热性能以及封装结构的厚度值，镀金膜不宜过厚或过薄，确定所述镀金膜的厚度为0.005-0.45微米；散热盖结构的第一部分60-1通过粘结胶50固定在封装基板1上。与散热金属层30下表面接触的为芯片结构的背面部分，为了提高芯片结构背面部分与散热金属层之间的熔融接触，芯片背面部分也是经过了镀膜处理，芯片背面的镀膜处理与上述第二厚度区域的镀膜处理方式相同或不同，在芯片背面形成一层镀金膜，并且不影响正面芯片工作即可。由于在芯片背面接触部分和散热盖顶部接触部分均进行了镀膜处理，在进行熔融处理散热金属层时，形成的液态散热金属层(铟、锡或其合金等)与芯片和散热盖结构的镀金膜的润湿角变小，浸润效果变好，三者更能熔融接触在一起，减小或消除熔融界面之间的裂缝或气泡，提高了散热性能。
同时，散热盖结构顶部与芯片上方的散热金属层接触的部分为厚度较厚的区域，由于厚度较厚，吸附热的性能得到了提高，能够将大功率发热器件产生的热量及时导出，并且便于对封装产品的厚度进行调节，第二厚度大于或等于第一厚度值，设置第二厚度区域比第一厚度区域的厚度大0-1mm，更进一步的优选的结果，第二厚度比第一厚度大0.01-0.8mm。散热盖结构为一体结构，散热盖结构采用一体成型的冲压或蚀刻工艺形成，形成的散热盖结构要保持一定的平面度，防止对散热盖结构的腔体内部的芯片造成影响，散热盖结构的平面度为0.24-0.36mm，散热盖结构的材料为金属导热材料，其中金属导热材料可以选择本领域中常见的铜、铁、铝、不锈钢、钨、钼等。
并且散热盖结构顶部的第二厚度区域60-2-2的横截面面积大于所述散热金属层横截面面积，所述散热金属层横截面面积小于所述芯片结构横截面面积，这样设置一方面增大了散热盖结构顶部较厚区域的面积，便于热传导，另一方面又减小了散热金属层的面积，减小了散热金属层的量，防止散热金属层在熔融状态下溢出，对芯片造成短路的风险，通过综合考虑芯片的可靠性、原材料使用量和散热效果，第二厚度区域横截面面积与所述散热金属层横截面面积的比值为1.05-2.25，散热金属层横截面面积与所述芯片结构横截面面积的比值为0.68-0.99。
由于在回流焊工艺过程中，助焊剂会挥发产生大量气体，这些气体如果不排出，会造成封装结构内部的压强增大，对封装结构的稳定性造成很大的隐患，使封装结构的可靠性降低。现有的封装结构要么没有设置排气孔，要么需要额外的操作设置排气孔，额外的操作会加大制造成本，对封装芯片的市场竞争力不利。本发明直接创新性的使用在散热盖结构的第一部分60-1(侧壁)与封装基板1之间不使用粘结胶50的区域的间隙处形成的排气孔进行排气，而无需进行额外的操作形成排气窗，能够减少额外的制作成本。如图8B所示，在封装结构内部产生的气体70经过粘结胶之间的空隙形成的排气孔排出。在涂覆粘结胶时，按照散热盖结构的侧壁形状涂覆粘结胶，以不连续涂覆的形式涂覆粘结胶，在粘结胶断开的位置(不涂覆粘结胶的位置)处形成有排气孔，助焊剂产生的气体经过排气孔排出，而减小封装结构内部的压强。排气孔的数量为一个或多个，排气孔的总长度占所述第一部分与封装基板对应的接触区域总长度的2％-6％，所述粘结胶为硅基、氨基或环氧材料的密封粘结材料。散热盖结构的大小为900-6400mm2，适用于封装结构中不同尺寸的封装用的散热盖，并且在粘结胶固化后的散热盖结构与封装基板之间的粘附性至少满足200磅的推力(约合890牛的力)，能够满足在行业中的应用。由于排气孔的存在，可以使芯片结构在回流焊工艺中产生的气体经过排气孔排出，这样产生的气体就不会对封装结构产生影响。
下面结合图2所示的封装结构制备方法对应的流程图以及图3-8A对应的本发明实施例中的封装结构制备方法各步骤中对应的结构的剖面图，来详细的说明封装结构的制备方法。
首先，参照图2所示的步骤S1(步骤1)，分别提供封装基板和散热盖结构。封装基板1为PCB板或其他合适的衬底材料，封装基板具有第一表面(上表面)和与第一表面反向设置的第二表面(下表面)。所述封装基板包括有基板内部的电互连结构，并且电互连结构包括有所述第一表面暴露出的第一导电端面、所述第二表面暴露出的第二导电端面以及将所述第一导电端面和第二导电端面进行电连接的导电插塞，并且所述第一导电端面用于与后续形成在芯片结构10进行电连接，所述第二导电端面与后续形成的所述BGA焊球80电连接，其中的第一导电端面、第二导电端面以及导电插塞均为导电性能良好的金属材料，比如可以选用为本领域中常见的铜或钨等。
散热盖结构(单独的散热盖结构未图示，如图7所示为散热盖结构与封装基板贴合的结构)具有作为散热盖结构侧壁的第一部分和作为散热盖结构顶部的第二部分，所述第二部分具有第一厚度区域和第二厚度区域，所述第二厚度大于或等于第一厚度，并且便于对封装产品的厚度进行调节，设置第二厚度区域比第一厚度区域的厚度大0-1mm，更进一步的优选的结果，第二厚度比第一厚度大0.01-0.8mm；并且所述第二厚度区域的表面经过镀膜处理。散热盖结构为一体结构，散热盖结构采用一体成型的冲压或蚀刻工艺形成，形成的散热盖结构要保持一定的平面度，防止对散热盖结构的腔体内部的芯片造成影响，散热盖结构的平面度为0.24-0.36mm，散热盖结构的材料为金属导热材料，其中金属导热材料可以选择本领域中常见的铜、铁、铝、不锈钢、钨、钼等。第二厚度区域用于与后续的散热金属层进行接触，第二厚度区域的表面为经过镀膜处理的表面，镀膜处理为使用化学或者电镀工艺形成的镀金膜，综合考虑制备工艺成本、散热性能以及封装结构的厚度值，镀金膜不宜过厚或过薄，确定所述镀金膜的厚度为0.005-0.45微米；散热盖结构的第一部分后续通过粘结胶固定在封装基板1上。
接着如图2中的步骤S2-S3(步骤2和步骤3)：在封装基板的第一表面贴装芯片结构，然后再在芯片结构上形成散热金属层。形成散热金属层之前，先在芯片结构上形成助焊剂层，参照图3所示的结构剖面图，在封装基板1上形成芯片结构10，芯片结构为常见的半导体芯片结构，在此不做进一步的限定。芯片结构10通过本领域中常见的方式贴装在封装基板上，并且芯片结构10通过凸点接触与封装基板第一表面上的第一导电端面进行电连接。芯片结构的背面经过镀膜处理，镀膜处理工艺可以和散热盖板结构的顶部的第二厚度区域表面的镀膜处理相同或者不同，也是形成一层镀金膜，镀膜处理能够改善熔融形成的液态的散热金属层与芯片结构的背面和散热盖板结构接触的润湿角，提高浸润效果。其中助焊剂20的材料为本领域中常见的助焊剂材料，可以根据散热层金属材料的不同选择不同的助焊剂材料，在此不做进一步的限定。
然后参照图4-图5，在助焊剂20表面上形成散热金属层30，然后再在散热金属层30上形成另外一层助焊剂40，助焊剂20和另一层助焊剂40均采用喷涂的方式形成，并且可以为相同的材料，在这里不做进一步的限定。散热金属层的材料为铟，铟银合金，银，锡或锡银合金或锡铅合金。散热金属层不能太厚，太厚的话在熔融处理时，一方面熔融的散热金属层容易溢出，对芯片结构造成短路的风险，另一方面，太厚的散热金属层容易使热量聚集在散热金属层处，对芯片结构工作的稳定性不利；散热金属层也不能太薄，太薄不容易将上方的散热盖结构和下方的芯片结构三者熔融焊接在一起，通过大量实验获得散热金属层较好的厚度范围为1.0-3.5mm，能够满足散热和熔融焊接的需求。
然后参照图2的步骤S4，在芯片结构的外围的封装基板上涂覆粘结胶。如图6所示的剖面结构图可知，在芯片结构10的外围的封装基板上涂覆粘结胶50，粘结胶50涂覆的形状与散热盖结构的第一部分(侧壁)的形状一致，并且粘结胶为不连续的涂覆，在能够保证封装的固定的需求的基础上，又在不涂覆粘结胶的位置处形成空隙，作为后续的排气孔。涂覆的粘结胶的形状如图8B的俯视图所示，但也不限于只在四个角落不涂覆粘结胶，也可以其他的位置不涂覆，对不涂覆粘结胶的位置和位置的个数不做进一步的限定，能将封装过程中产生的气体排出即可。在涂覆粘结胶时，按照散热盖结构的侧壁形状涂覆粘结胶，以不连续涂覆的形式涂覆粘结胶，在粘结胶断开的位置(不涂覆粘结胶的位置)处形成有排气孔，在回流焊过程中助焊剂产生的气体经过排气孔排出，而减小封装结构内部的压强。排气孔的数量为一个或多个，一方面排气孔的数量或排气孔的总长度要满足排气的需求，另一方面涂覆的粘结胶还要满足固化后散热盖结构的粘结强度的需求，经过测量与实验，获得较好的排气孔与散热盖板结构侧壁总长度的关系，排气孔的总长度占所述第一部分(侧壁)与封装基板对应的接触区域总长度的2％-6％，所述粘结胶为硅基、氨基或环氧材料的密封粘结材料。散热盖结构的大小为900-6400mm2，适用于封装结构中不同尺寸的封装用的散热盖，并且在粘结胶固化后的散热盖结构与封装基板之间的粘附性至少满足200磅的推力(约合890牛的力)，能够满足在行业中的应用。由于排气孔的存在，可以使芯片结构在回流焊工艺中产生的气体经过排气孔排出，这样产生的气体就不会对封装结构产生影响。
接着执行如图2所示的步骤S5(步骤4)，将散热盖结构贴装在封装基板上。如图7所示，将散热盖结构罩设在封装基板的表面，散热盖结构60包括有与粘结胶50接触的第一部分60-1(侧壁)，和位于第一部分60-1顶部的第二部分60-2(散热盖结构的顶部)，并且所述第二部分60-2的一部分与所述散热金属层30上方的另一助焊剂40接触。散热盖结构的第二部分60-2具有第一厚度区域60-2-1和第二厚度区域60-2-2，所述第二厚度大于第一厚度，并且与散热金属层上方的另一助焊剂40接触的是第二厚度区域60-2-2部分。在贴装过程中应当控制贴装的条件，确保第一部分(侧壁)与粘结胶对准，然后对粘结胶进行固化，固化能够使散热盖结构与封装基板1稳固的固定好。
接着执行图2的步骤S6：进行真空回流焊处理并形成BGA焊球。参照附图8A和图1所示的结构的剖面图，首先如图8A所示，在真空环境下进行回流焊处理，在助焊剂的作用下，散热金属层30熔融形成液相，然后与散热盖结构60和芯片结构的背面熔融接触在一起，由于在芯片背面接触部分和散热盖顶部接触部分均进行了镀膜处理，在进行熔融处理散热金属层时，形成的液态散热金属层(铟、锡或其合金等)与芯片和散热盖结构的镀金膜的润湿角变小，浸润效果变好，三者更能熔融接触在一起，减小或消除熔融界面之间的裂缝或气泡，提高了散热性能。同时，散热盖结构顶部与芯片上方的散热金属层接触的部分为厚度较厚的区域，由于厚度较厚，吸附热的性能得到了提高，能够将大功率发热器件产生的热量及时导出，散发到周围的空气中，防止高温对芯片结构造成危害，提高器件的可靠性。同时，散热盖结构顶部的第二厚度区域的横截面面积大于所述散热金属层横截面面积，所述散热金属层横截面面积小于所述芯片结构横截面面积，这样设置一方面增大了散热盖结构顶部较厚区域的面积，便于热传导，另一方面又减小了散热金属层的面积，减小了散热金属层的量，防止散热金属层在熔融状态下溢出，对芯片造成短路的风险，通过综合考虑芯片的可靠性、原材料使用量和散热效果，第二厚度区域横截面面积与所述散热金属层横截面面积的比值为1.05-2.25，散热金属层横截面面积与所述芯片结构横截面面积的比值为0.68-0.99。
如图8B所示，为封装芯片结构的俯视图，在回流焊过程中，在散热盖结构内部产生的气体70经过没有粘结胶50的区域(排气孔)排出，能够减少内部的压力，提高封装结构的可靠性；并且在真空环境下进行回流焊工艺，由于与外界存在压强差，散热盖结构内部腔中的气体更容易排出。
然后在封装基板1的背面形成BGA的焊球，并且所述焊球与封装基板第二表面的第二导电端面电连接，最终完成封装结构的制备，形成的最终结构如图1所示。形成BGA的焊球的具体工艺采用本领域中常见的工艺，在此不做进一步的限定。
综上可知，在本方案在散热盖结构的顶部较厚的区域与散热金属层接触，并且较厚的区域的表面经过镀膜处理，与散热金属层接触的芯片背面部分也经过镀膜处理，这样可以使芯片背面结构、散热金属层和散热盖结构三者结合性更好，减小或消除熔融界面之间的裂缝或气泡，芯片结构的散热性得到提高；散热盖结构的侧壁与封装基板通过粘结胶进行固定，并且粘结胶为不连续涂覆形成，散热盖结构的侧壁与封装基板之间不具有粘结胶的区域形成有排气孔，可以使回流焊过程中产生的气体经过排气孔排出，并且回流焊过程在真空环境下进行，更有利于气体的排出，气体的排出能够减少封装结构内部的压力，提高封装结构的可靠性。同时，散热盖结构顶部与芯片上方的散热金属层接触的部分为厚度较厚的区域，由于厚度较厚，吸附热的性能得到了提高，能够将大功率发热器件产生的热量及时导出，散发到周围的空气中，防止高温对芯片结构造成危害，提高器件的可靠性。散热盖结构顶部的第二厚度区域的横截面面积大于所述散热金属层横截面面积，所述散热金属层横截面面积小于所述芯片结构横截面面积，这样设置一方面增大了散热盖结构顶部较厚区域的面积，便于热传导，另一方面又减小了散热金属层的面积，减小了散热金属层的量，防止散热金属层在熔融状态下溢出，对芯片造成短路的风险。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (29)

1.一种封装结构，其特征在于，该结构包括：
位于封装基板的第一表面上的芯片结构；
位于所述芯片结构表面上的散热金属层；
罩设在所述封装基板的所述第一表面上方的散热盖结构，所述散热盖结构具有第一部分和第二部分，所述第一部分与所述封装基板通过粘结胶进行固定，所述第二部分位于所述第一部分的上方，所述第二部分具有第一厚度区域和第二厚度区域，所述第二厚度大于或等于第一厚度，并且所述第二部分的所述第二厚度区域与所述散热金属层接触，所述第二厚度区域的表面经过镀膜处理。
2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述粘结胶为不连续涂覆形成，所述第一部分与封装基板之间不具有粘结胶的区域形成有排气孔。
3.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述第二厚度区域横截面面积大于所述散热金属层横截面面积，所述散热金属层横截面面积小于所述芯片结构横截面面积。
4.根据权利要求3所述的封装结构，其特征在于，所述第二厚度区域横截面面积与所述散热金属层横截面面积的比值为1.05-2.25，散热金属层横截面面积与所述芯片结构横截面面积的比值为0.68-0.99。
5.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述镀膜处理为使用化学或者电镀工艺形成的镀金膜，所述镀金膜的厚度为0.005-0.45微米。
6.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述芯片结构表面与所述散热金属层接触的区域经过了镀膜处理。
7.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述排气孔的数量为一个或多个，排气孔的总长度占所述第一部分与封装基板对应的接触区域总长度的2％-6％。
8.根据权利要求7所述的封装结构，其特征在于，所述粘结胶为硅基、氨基或环氧材料的密封粘结材料。
9.根据权利要求7所述的封装结构，其特征在于，所述散热盖结构的大小为900-6400mm2，并且在粘结胶固化后的散热盖结构与封装基板之间的粘附性至少满足200磅的推力。
10.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述散热金属层的厚度为1.0-3.5mm。
11.根据权利要求10所述的封装结构，其特征在于，所述散热金属层的材料为铟，铟银合金，银，锡或锡银合金或锡铅合金。
12.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述散热盖结构采用一体成型的冲压或蚀刻工艺形成，平面度为0.24-0.36mm。
13.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，在封装基板结构的第二表面上具有BGA焊球，所述第二表面与所述第一表面反向设置。
14.根据权利要求13所述的封装结构，其特征在于，封装基板包括有基板内部的电互连结构，并且电互连结构包括有所述第一表面暴露出的第一导电端面、所述第二表面暴露出的第二导电端面以及将所述第一导电端面和第二导电端面进行电连接的导电插塞，并且所述第一端面与所述芯片结构进行电连接，所述第二导电端面与所述焊球电连接。
15.一种封装结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：提供封装基板和散热盖结构，所述散热盖结构具有作为散热盖结构侧壁的第一部分和作为散热盖结构顶部的第二部分，所述第二部分具有第一厚度区域和第二厚度区域，所述第二厚度大于或等于第一厚度，并且所述第二厚度区域的表面经过镀膜处理；
步骤2：在封装基板第一表面上贴装芯片结构；
步骤3：在所述芯片结构上形成散热金属层；
步骤4：将所述散热盖结构贴装在所述封装基板上。
16.根据权利要求15所述的封装结构的制备方法，其特征在于，步骤3具体包括有：首先在芯片上喷涂助焊剂层，然后再在助焊剂层上形成散热金属层，接着在所述散热金属层上喷涂助焊剂层。
17.根据权利要求15所述的封装结构的制备方法，其特征在于，在执行步骤4之前，还包括有以下步骤：在所述芯片结构的外围的所述封装基板的第一表面上涂覆粘结胶，所述粘结胶的形状与所述第一部分的形状一致，并且粘结胶为不连续的涂覆；并且在步骤4具体为：将所述散热盖结构贴装在所述封装基板上，散热盖结构的第一部分与粘结胶接触，所述第一部分与封装基板之间不涂覆粘结胶的区域形成为排气孔。
18.根据权利要求15所述的封装结构的制备方法，其特征在于，在步骤4之后，还具有以下步骤：进行真空环境下进行回流焊处理，将芯片结构、散热金属层和散热盖三者固定在一起，在回流焊处理过程中产生的气体经过所述排气孔排出。
19.根据权利要求18所述的封装结构的制备方法，其特征在于，在所述回流焊处理之后，还包括有在封装基板的第二表面形成BGA焊球的步骤，所述第二表面与所述第一表面反向设置。
20.根据权利要求15所述的封装结构的制备方法，其特征在于，封装基板包括有基板内部的电互连结构，并且电互连结构包括有所述第一表面暴露出的第一导电端面、所述第二表面暴露出的第二导电端面以及将所述第一导电端面和第二导电端面进行电连接的导电插塞，并且所述第一端面与所述芯片结构进行电连接，所述第二导电端面与所述焊球电连接。
21.根据权利要求15所述的封装结构的制备方法，其特征在于，所述第二厚度区域横截面面积大于所述散热金属层横截面面积，所述散热金属层横截面面积小于所述芯片结构横截面面积。
22.根据权利要求21所述的封装结构，其特征在于，所述第二厚度区域横截面面积与所述散热金属层横截面面积的比值为1.05-2.25，散热金属层横截面面积与所述芯片结构横截面面积的比值为0.68-0.99。
23.根据权利要求15所述的封装结构的制备方法，其特征在于，所述镀膜处理为使用化学或者电镀工艺形成的镀金膜，所述镀金膜的厚度为0.005-0.45微米。
24.根据权利要求16所述的封装结构的制备方法，其特征在于，所述芯片结构表面上喷涂助焊剂层之前，在芯片结构表面上先进行镀膜处理。
25.根据权利要求15所述的封装结构的制备方法，其特征在于，所述排气孔的数量为一个或多个，排气孔的总长度占所述第一部分与封装基板对应的接触区域总长度的2％-6％。
26.根据权利要求15所述的封装结构的制备方法，其特征在于，所述粘结胶为硅基、氨基或环氧材料的密封粘结材料。
27.根据权利要求15所述的封装结构的制备方法，其特征在于，所述散热盖结构的大小为900-6400mm2，并且在粘结胶固化后的散热盖结构与封装基板之间的粘附性至少满足200磅的推力。
28.根据权利要求15所述的封装结构的制备方法，其特征在于，所述散热盖结构采用一体成型的冲压或蚀刻工艺形成，平面度为0.24-0.36mm。
29.根据权利要求15所述的封装结构的制备方法，其特征在于，所述散热金属层的厚度为1.0-3.5mm，散热金属层的材料为铟，铟银合金，银，锡或锡银合金或锡铅合金。
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