CN111312670B - 一种散热封装方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种散热封装方法，包括：提供封装体，所述封装体包括基板、芯片以及塑封层，其中，位于所述芯片的功能面一侧的多个焊盘与所述基板固定连接，所述塑封层覆盖所述芯片以及所述基板设置有所述芯片一侧表面，所述芯片的非功能面从所述塑封层中露出；对所述塑封层远离所述基板一侧表面进行粗糙化处理；在所述塑封层远离所述基板一侧表面形成导热金属层；在所述导热金属层远离所述基板一侧表面设置散热片，且所述散热片覆盖所述非功能面。通过上述方式，本申请能够提高散热封装器件的散热效果。

Description

一种散热封装方法
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种散热封装方法。
背景技术
一般而言，芯片在运行时会伴随大量热量产生，若芯片散热效果不好，很有可能会影响芯片的性能及其使用寿命。
传统的做法是在芯片的表面喷涂导热胶，然后再把散热片压在芯片的表面上，散热片不仅可以起到保护芯片的作用，还可以起到增加散热面积的作用。但导热胶的热导率较低，整个封装器件的散热效率较低。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供一种散热封装方法，能够提高封装器件的散热效果。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种散热封装方法，所述散热封装方法包括：提供封装体，所述封装体包括基板、芯片以及塑封层，其中，位于所述芯片的功能面一侧的多个焊盘与所述基板固定连接，所述塑封层覆盖所述芯片以及所述基板设置有所述芯片一侧表面，所述芯片的非功能面从所述塑封层中露出；对所述塑封层远离所述基板一侧表面进行粗糙化处理；在所述塑封层远离所述基板一侧表面形成导热金属层；在所述导热金属层远离所述基板一侧表面设置散热片，且所述散热片覆盖所述非功能面。
其中，所述塑封层远离所述基板一侧表面与所述芯片的所述非功能面齐平。
其中，所述对所述塑封层远离所述基板一侧表面进行粗糙化处理，包括：利用激光或等离子处理工艺对所述塑封层远离所述基板一侧表面进行粗糙化处理；或者，利用激光或等离子处理工艺对所述塑封层远离所述基板一侧表面以及所述芯片的所述非功能面进行粗糙化处理。
其中，所述在所述塑封层远离所述基板一侧表面形成导热金属层，包括：利用等离子金属沉积或喷涂或溅镀处理工艺在所述塑封层远离所述基板一侧表面形成导热金属层；或者，利用等离子金属沉积或喷涂或溅镀处理工艺在所述塑封层远离所述基板一侧表面以及所述芯片的所述非功能面一侧形成导热金属层。
其中，所述导热金属层由至少一层金属膜层层叠设置形成。
其中，所述金属膜层的材质为Cu、Au、Ag、Al、Ni、Fe、石墨烯中任意一种。
其中，所述在所述导热金属层远离所述基板一侧表面设置散热片，包括：在所述导热金属层远离所述基板一侧表面喷涂或印刷一层导电粘结层，所述导电粘结层远离所述基板一侧表面处于同一水平面上；在所述导电粘结层远离所述基板一侧表面粘贴所述散热片。
其中，所述导电粘结层为金属导热胶或锡膏中任一一种。
其中，所述散热片包括基层以及位于所述基层一侧表面的多个间隔设置的柱体，所述柱体与所述基层一体成型，所述基层的另一侧表面与所述导电粘结层接触。
其中，所述对所述塑封层远离所述基板一侧表面进行粗糙化处理，之前，所述散热封装方法还包括：采用背金工艺在所述芯片的所述非功能面上形成第一金属层。
区别于现有技术情况，本申请的有益效果是：本申请所提供的散热封装方法中包括：在封装体的塑封层远离基板一侧表面进行粗糙化处理，该粗糙化处理可以增加塑封层界面与导热金属层之间的接触面积，以增加导热金属层与塑封层的结合强度以及塑封层界面的散热面积。且导热金属层的材质为金属，其热导率较高，进而增加了整个散热封装器件的散热效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。其中：
图1为本申请散热封装方法一实施方式的流程示意图；
图2a为图1中步骤S101对应的一实施方式的结构示意图；
图2b为图1中步骤S102对应的一实施方式的结构示意图；
图2c为图1中步骤S103对应的一实施方式的结构示意图；
图3为本申请散热封装器件一实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1-图2，图1为本申请散热封装方法一实施方式的流程示意图，本申请所提供的散热封装方法包括：
S101：提供封装体10，封装体10包括基板100、芯片102以及塑封层104，其中，位于芯片102的功能面1020一侧的多个焊盘(图未示)与基板100固定连接，塑封层104覆盖芯片102以及基板100设置有芯片102一侧表面，芯片102的非功能面1022从塑封层104中露出。
具体地，请参阅图2a，图2a为图1中步骤S101对应的一实施方式的结构示意图。该封装体10中的基板100可以为电路板等，芯片102相当于采用倒装焊技术焊接在基板100的一侧表面上。例如，芯片102的功能面1020上可以设置有再布线层(图未示)和金属柱1024，再布线层对应焊盘的位置设置有开口，金属柱1024设置于开口位置处，且其一端与对应位置处的焊盘电连接，其另一端与基板100焊接固定。基板100的另一侧表面可以设置有焊球1000，芯片102可以通过焊盘、金属柱1024、基板100、焊球1000与外部电路进行信号传递。此外，在基板100上，除了固定有芯片102外，还可固定设置有其他电子元器件，例如，电阻、电容等。
塑封层104的材质为环氧树脂等，可通过压合成型的方式形成，较为优选地，塑封层104远离基板100一侧表面与芯片102的非功能面1022齐平，该设计方式可以使得芯片102的非功能面1022较为容易地从塑封层104中露出。
S102：对塑封层104远离基板100一侧表面进行粗糙化处理。
具体地，在一个实施方式中，为了降低芯片102本身的热阻，在上述步骤S102之前，本申请所提供的散热封装方法还包括：采用背金工艺在芯片102的非功能面1022上形成第一金属层(图未示)，第一金属层可以由多层金属膜层层叠设置形成，每层金属膜层的材质可以为Al、Ti、Ni、Au、Ag中任一一种。较为优选地，上述采用背金工艺在芯片102的非功能面1022上形成第一金属层具体包括：在芯片102的非功能面1022上采用蒸发蒸镀工艺依次形成Ti层、Ni层和Ag层。由于芯片102的材质为硅，Ti层和硅可以很好的接合，但电阻较高，因此Ti层厚度最薄。Ni层作为中间粘合层，厚度大于Ti层，最外层Ag层作为保护层，可以保护Ni层。
进一步，为了提高第一金属层与芯片102的非功能面1022的结合力，在形成第一金属层之前，芯片102的非功能面1022可以经过打磨处理，以提高其非功能面1022的粗糙度。当然，在其他实施例中，芯片102的非功能面1022一侧也可不设置第一金属层，本申请对此不作限定。
在又一个实施方式中，如图2b所示，图2b为图1中步骤S102对应的一实施方式的结构示意图。上述步骤S102具体包括利用激光或等离子处理工艺对塑封层104远离基板100一侧表面进行粗糙化处理，以在塑封层104表面形成凹凸结构，该凹凸结构可以包括弧形或者线形，以形成波浪型的凹凸结构。此外，在对上述塑封层104的表面进行处理时，可以引入一阻挡件或掩膜版，设置于芯片10的非功能面1022上，以避免激光或等离子对芯片10的非功能面1022进行处理。
当然，在其他实施例中，上述步骤S102也可包括：利用激光或等离子处理工艺对塑封层104远离基板100一侧表面以及芯片102的非功能面1022进行粗糙化处理。即不仅塑封层104的表面可以进行粗糙化处理，芯片10的非功能面1022也可进行粗糙化处理。
而当芯片102的非功能面1022上形成有第一金属层时，上述步骤S102也可包括：利用激光或等离子处理工艺对塑封层104远离基板100一侧表面以及第一金属层进行粗糙化处理。
S103：在塑封层104远离基板100一侧表面形成导热金属层12。
在一个实施方式中，请参阅图2c，图2c为图1中步骤S103对应的一实施方式的结构示意图。上述步骤S103具体包括：利用等离子金属沉积或喷涂或溅镀处理工艺在塑封层104远离基板100一侧表面以及芯片102的非功能面1022一侧形成导热金属层12。
当芯片102的非功能面1022上设置有第一金属层时，上述步骤S103具体包括：利用等离子金属沉积或喷涂或溅镀处理工艺在塑封层104远离基板100一侧表面以及第一金属层上形成导热金属层12。
当然，在其他实施例中，上述步骤S103中也可利用等离子金属沉积或喷涂或溅镀处理工艺仅在塑封层104远离基板100一侧表面形成导热金属层12。
上述几种实施例中所提及的导热金属层12可以由至少一层金属膜层层叠设置形成。金属膜层的材质为Cu、Au、Ag、Al、Ni、Fe、石墨烯中任意一种。例如，当导热金属层12包括多层金属膜层时，可以利用等离子沉积或喷涂或溅镀处理工艺依次形成该多层金属膜层。
上述导热金属层12形成在具有一定粗糙度的表面上，由于该粗糙度的存在，可以增加该粗糙表面与导热金属层12之间的接触面积，以增加导热金属层12与塑封层104的结合强度以及塑封层104的散热面积。且导热金属层12的材质为金属，其热导率较高，进而增加了整个散热封装器件的散热效率。例如，当导热金属层12的材质为Cu时，Cu的热导率为387.7W(m·c)。
S104：在导热金属层12远离基板100一侧表面设置散热片14，且散热片14覆盖非功能面1022。
具体地，请参阅图3，图3为本申请散热封装器件一实施方式的结构示意图。该散热片14包括基层140以及位于基层140一侧表面的多个间隔设置的柱体142，柱体142与基层140一体成型。该散热片14的材质可以为金属，上述结构的散热片14的散热面积较大，散热效果较好。
在一个实施方式中，上述步骤S104具体包括：A、在导热金属层12远离基板100一侧表面喷涂或印刷一层导电粘结层16，导电粘结层16远离基板100一侧表面处于同一水平面上；该导电粘结层16可以为金属导热胶或锡膏中任一一种。此外，当导热金属层12不完全覆盖塑封层104时，该导电粘结层16也可进一步覆盖从导热金属层12中露出的塑封层104。B、在导电粘结层16远离基板100一侧表面粘贴散热片14，例如，图3中散热片14的基层140的另一侧表面与导电粘结层16接触。上述导电粘结层16远离基板100的一侧表面处于同一水平面上时，可以降低后续贴装散热片14发生倾斜的概率。
在又一个实施方式中，当导热金属层12不覆盖或者不完全覆盖芯片10的非功能面1022一侧时，上述步骤A中导电粘结层16还可进一步覆盖芯片10的非功能面1022一侧。
下面从结构方面，对采用上述散热封装方法形成的散热封装器件作进一步说明。请再次参阅图3，本申请所提供的散热封装器件包括：
封装体10，包括基板100、芯片102以及塑封层104，其中，位于芯片102的功能面1020一侧的多个焊盘与基板100固定连接，例如，多个焊盘可以通过其对应位置处的金属柱1024与基板100固定连接。塑封层104覆盖芯片102以及基板100设置有芯片102一侧表面，芯片102的非功能面1022从塑封层104中露出；且塑封层104远离基板100一侧表面粗糙；例如，塑封层104远离基板100一侧表面具有波浪型的凹凸结构。
导热金属层12，覆盖塑封层104远离基板100一侧表面；在本实施例中，导热金属层12由至少一层金属膜层层叠设置形成。金属膜层的材质为Cu、Au、Ag、Al、Ni、Fe、石墨烯中任意一种。
散热片14，位于导热金属层12远离基板100一侧表面，且覆盖非功能面1022。在本实施例中，散热片14包括基层140以及位于基层140一侧表面的多个间隔设置的柱体142，柱体142与基层140一体成型。该结构设计的散热片14的散热效果较好。
通过对上述塑封层104表面粗糙化处理，可以增加塑封层104界面与导热金属层12之间的接触面积，以增加导热金属层12与塑封层104的结合强度以及塑封层104的散热面积。且导热金属层12的材质为金属，其热导率较高，进而增加了整个散热封装器件的散热效率。
在一个实施方式中，塑封层104远离基板100一侧表面与芯片102的非功能面1022齐平，该设计方式可以使得芯片102的非功能面1022能够较为容易地从塑封层104中露出。
进一步，在本实施例中，芯片102的非功能面1022粗糙，例如，芯片102的非功能面1022具有波浪型的凹凸结构。导热金属层12进一步覆盖芯片102的非功能面1022。该方式将有利于芯片102的热量通过其表面的导热金属层12散出。
或者，芯片102的非功能面1022上设置有第一金属层(图未示)，第一金属层远离基板100一侧表面粗糙，例如，第一金属层远离基板100一侧表面具有波浪型凹凸结构。导热金属层12进一步覆盖第一金属层。第一金属层可以由多层金属膜层层叠设置形成，每层金属膜层的材质可以为Al、Ti、Ni、Au、Ag中任一一种。该第一金属层可以进一步降低芯片102的热阻。
在又一个实施方式中，请继续参阅图3，本申请所提供的散热封装器件还包括导电粘结层16，位于导热金属层12与散热片14之间，且导电粘结层16远离基板100一侧表面处于同一水平面上，例如，散热片14的基层140的另一侧表面与该导电粘结层16接触。该导电粘结层16为金属导热胶或锡膏中任一一种。上述导电粘结层16的结构设计可以使得后续散热片14在贴装时发生倾斜的概率降低。此外，当导热金属层12不完全覆盖塑封层104和/或芯片102的非功能面1022时，该导电粘结层16也可进一步覆盖从导热金属层12中露出的塑封层104和/或芯片102的非功能面1022。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种散热封装方法，其特征在于，所述散热封装方法包括：
提供封装体，所述封装体包括基板、芯片以及塑封层，其中，位于所述芯片的功能面一侧的多个焊盘与所述基板固定连接，所述塑封层覆盖所述芯片以及所述基板设置有所述芯片一侧表面，所述芯片的非功能面从所述塑封层中露出；
对所述塑封层远离所述基板一侧表面进行粗糙化处理；其中，所述塑封层远离所述基板一侧表面与所述芯片的所述非功能面齐平；
在所述塑封层远离所述基板一侧表面形成导热金属层；
在所述导热金属层远离所述基板一侧表面设置散热片，且所述散热片覆盖所述非功能面；
所述在所述导热金属层远离所述基板一侧表面设置散热片，包括：在所述导热金属层远离所述基板一侧表面喷涂或印刷一层导电粘结层，所述导电粘结层远离所述基板一侧表面处于同一水平面上；在所述导电粘结层远离所述基板一侧表面粘贴所述散热片。
2.根据权利要求1所述的散热封装方法，其特征在于，所述对所述塑封层远离所述基板一侧表面进行粗糙化处理，包括：
利用激光或等离子处理工艺对所述塑封层远离所述基板一侧表面进行粗糙化处理；或者，
利用激光或等离子处理工艺对所述塑封层远离所述基板一侧表面以及所述芯片的所述非功能面进行粗糙化处理。
3.根据权利要求1所述的散热封装方法，其特征在于，所述在所述塑封层远离所述基板一侧表面形成导热金属层，包括：
利用等离子金属沉积或喷涂或溅镀处理工艺在所述塑封层远离所述基板一侧表面形成导热金属层；或者，
利用等离子金属沉积或喷涂或溅镀处理工艺在所述塑封层远离所述基板一侧表面以及所述芯片的所述非功能面一侧形成导热金属层。
4.根据权利要求3所述的散热封装方法，其特征在于，
所述导热金属层由至少一层金属膜层层叠设置形成。
5.根据权利要求4所述的散热封装方法，其特征在于，
所述金属膜层的材质为Cu、Au、Ag、Al、Ni、Fe、石墨烯中任意一种。
6.根据权利要求1所述的散热封装方法，其特征在于，
所述导电粘结层为金属导热胶或锡膏中任一一种。
7.根据权利要求1所述的散热封装方法，其特征在于，
所述散热片包括基层以及位于所述基层一侧表面的多个间隔设置的柱体，所述柱体与所述基层一体成型，所述基层的另一侧表面与所述导电粘结层接触。
8.根据权利要求1所述的散热封装方法，其特征在于，所述对所述塑封层远离所述基板一侧表面进行粗糙化处理，之前，所述散热封装方法还包括：
采用背金工艺在所述芯片的所述非功能面上形成第一金属层。
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