CN111574967A - 散热材料、应用该散热材料的芯片封装组件及制备方法 - Google Patents

散热材料、应用该散热材料的芯片封装组件及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111574967A
CN111574967A CN202010372447.7A CN202010372447A CN111574967A CN 111574967 A CN111574967 A CN 111574967A CN 202010372447 A CN202010372447 A CN 202010372447A CN 111574967 A CN111574967 A CN 111574967A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat
heat dissipation
filling
chip
chip body
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.)
Pending
Application number
CN202010372447.7A
Other languages
English (en)
Inventor
张野
王宏杰
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.)
Suzhou Tongfu Chaowei Semiconductor Co ltd
Original Assignee
Suzhou Tongfu Chaowei Semiconductor 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 Suzhou Tongfu Chaowei Semiconductor Co ltd filed Critical Suzhou Tongfu Chaowei Semiconductor Co ltd
Priority to CN202010372447.7A priority Critical patent/CN111574967A/zh
Publication of CN111574967A publication Critical patent/CN111574967A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3121—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation
    • H01L23/3128—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation the substrate having spherical bumps for external connection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3733—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon having a heterogeneous or anisotropic structure, e.g. powder or fibres in a matrix, wire mesh, porous structures
    • 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
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • 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
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73253—Bump and layer connectors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

本申请公开了一种散热材料、应用该散热材料的芯片封装组件及制备方法，其中，所述散热材料包括：由导热材料所形成的内有孔隙的多孔基体，以及填充于所述多孔基体孔隙中的用于缓冲热应力的填充材料。本申请的散热材料使用导热材料作为主骨架结构，满足了芯片高效散热的需求；使用填充材料填充骨架中的孔洞，增强了骨架结构的抗热应力冲击性能，提高了散热结构的可靠性。

Description

散热材料、应用该散热材料的芯片封装组件及制备方法
技术领域
本申请一般涉及半导体芯片技术领域，具体涉及一种散热材料、应用该散热材料的芯片封装组件及制备方法。
背景技术
高性能芯片在服役过程中因发热会导致降频并引入高热应力问题导致结构失效，因此对高可靠性的高效散热结构有急迫的需求。
目前的芯片封装中，高可靠性散热方案通常使用凝胶或粘接剂作为导热材料，这种材料具有低模量的特点，可以缓解热应力冲击，但是其热导率小(<10W/mK)，无法满足高功耗芯片散热的需求。对于高效散热方案，目前多使用金属预制片作为散热材料焊接在管芯与散热盖之间。这种金属预制片多采用低熔点金属，如金属铟，锡及其合金等制备，其具有热导率高(>60W/mK)，可软焊等特点，可以满足高效散热的封装需求。但是，金属材料普遍具有高模量，容易在使用中受热应力作用发生散热结构断裂，导致结构失效。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本申请期望提供一种散热材料及应用该散热材料的芯片封装组件，以期实现芯片组件的高效率、高可靠性散热。
作为本申请的第一方面，本申请提供了一种散热材料。
作为优选，所述散热材料，包括：
由导热材料所形成的内有孔隙的多孔基体；以及
填充于所述多孔基体孔隙中的用于缓冲热应力的填充材料。
作为优选，所述导热材料包括热导率>100W/mK的材料。
作为优选，所述导热材料至少包括银，铜，铝中的任意一种的单质或合金。
作为优选，所述填充材料包括聚合物。
作为优选，所述聚合物为树脂和/或硅脂。
作为本申请的第二方面，本申请提供了一种制备第一方面所述的散热材料的方法。
作为优选，所述方法包括以下方法中的任意一种：
将导热材料颗粒与填充材料颗粒混合入溶剂中，经固化处理后即得所述散热材料；或，
将导热材料与溶剂混合，通过模具法制备出多孔基体后，将填充材料填充于多孔基体中，经固化处理后即得所述散热材料；或，
将导热材料制备成无孔基体，通过切割法在所述无孔基体上刻蚀孔隙，将填充材料填充于所述孔隙中，经固化处理后即得所述散热材料；或，
将导热材料制备成导热材料线或微柱结构，将填充材料填充于所述导热材料线或微柱结构的间隙中，经固化处理后即得所述散热材料。
作为本申请的第三方面，本申请提供了一种芯片封装组件。
作为优选，所述芯片封装组件包括芯片本体和散热器，其中，所述芯片本体与散热器之间设置有第一方面所述的散热材料。
作为优选，所述芯片封装组件还包括基板，所述基板具有相对应的第一表面及第二表面，所述芯片本体倒装于所述基板的第一表面，其中，所述散热材料位于所述芯片本体的顶部，所述散热器设置于所述散热材料的上表面。
作为优选，所述散热器具有开口朝向基板第一表面的内腔，包括顶部和侧部，所述侧部的下端面与基板第一表面连接后形成包覆所述芯片本体和散热材料的封闭区域；或，所述散热器为一平直型板状结构，所述散热器设置于散热材料上表面后，在所述散热器与基板之间形成用于容纳所述芯片本体和散热材料的开放区域。
作为本申请的第四方面，本申请提供了一种制备第三方面所述芯片封装组件的方法。
作为优选，所述方法包括如下步骤：
将所述芯片本体倒装于所述基板的第一表面；
将所述散热材料设置于所述芯片本体的顶部；
将所述散热器设置于所述散热材料的上表面，经保温处理，即得所述芯片封装组件；
其中，所述散热材料采用以下方法中的任意一种被设置在芯片本体与散热器之间：
将导热材料颗粒与填充材料颗粒混合入溶剂中形成涂层液，将所述涂层液涂覆在芯片本体顶部，待溶剂挥发后，将散热器贴装在散热材料的上表面，经保温处理即可；
或，将散热材料制备成预制片，将所述预制片贴装在芯片本体顶部，然后将所述散热器贴装在所述预制片的上表面，经保温处理即可；
其中，所述散热材料采用以下方法中的任意一种被制备成预制片：
将导热材料颗粒与填充材料颗粒混合入溶剂中形成涂层液，将所述涂层液涂覆于平板上，经固化处理后即得所述预制片；或，
将导热材料与溶剂混合，通过模具法制备出多孔基体后，将填充材料填充于多孔基体中，经固化处理后即得所述预制片；或，
将导热材料制备成无孔基体，通过切割法在所述无孔基体上刻蚀孔隙，将填充材料填充于所述孔隙中，经固化处理后即得所述预制片；或，
将导热材料制备成导热材料线或微柱结构，将填充材料填充于所述导热材料线或微柱结构的间隙中，经固化处理后即得所述预制片。
本申请的有益效果：本申请的散热材料使用导热材料作为主骨架结构，满足了芯片高效散热的需求；使用填充材料填充骨架中的孔洞，增强了骨架结构的抗热应力冲击性能，提高了散热结构的可靠性。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本申请一种实施方式的散热材料的示意性剖视图；
图2为本申请一种实施方式的芯片封装组件的结构示意图；
图3为本申请另一种实施方式的芯片封装组件的结构示意图。
附图标记：1散热材料，11导热材料，12填充材料，2芯片本体，31散热盖，311顶部，312侧部，32热沉，4基板，41第一表面，42第二表面，5集成电路层，6连接结构，7粘接剂，8加固片，9 PCB电路板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度、“厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，若无特别说明，本申请中所涉及的材料均为可商业购买的材料。
参照图1，示出了本申请的一种散热材料1，包括由导热材料11所形成的内有孔隙的多孔基体；以及填充于所述多孔基体孔隙中的用于缓冲热应力的填充材料12。
在本实施方式中，通过使用导热材料11形成主骨架结构，极大地提高了散热性能，能够满足高功耗芯片散热的需求。
在本实施方式中，通过使用填充材料12填充多孔基体孔隙，使得所述散热材料1的抗热应力冲击性能增强，有效避免芯片在使用中散热材料受热应力作用而发生断裂，提高了可靠性。
在本实施方式中，多孔基体是一种由相互贯通或封闭的孔隙构成的一维、二维或三微空间结构。其中，多孔基体中孔隙的孔径可以为200～3000μm。孔隙的形状可以是任意形状，例如圆形、椭圆形、长方形、正方形、多边形或其他不规则形状等，孔隙率为10～90％之间，优选孔隙率为20～60％，更优选孔隙率为30～50％。
在本申请一些优选的实施方式中，所述导热材料11包括热导率>100W/mK的材料，以实现高效散热；优选导热材料11为热导率>100W/mK的材料。
在本申请一些优选的实施方式中，所述导热材料11至少包括银，铜，铝中的任意一种的单质或合金，例如可以为银、铜、铝、银合金、铜合金、铝合金、银铜合金、银铝合金、铜铝合金、银铜铝合金等。
在本实施方式中，通过采用单质或合金金属形成多孔基体，一方面具有良好的散热性能，另一方面该金属多孔基体能够与芯片形成共晶结合，连接可靠。
在本申请一些优选的实施方式中，所述填充材料12包括聚合物，该聚合物一方面发挥缓冲热应力的作用，另一方面用于支撑导热材料，使得填充材料12与导热材料11之间紧密结合，形成一个整体的导热层。其中，所述聚合物优选为高分子柔性聚合物，可以是天然聚合物或合成聚合物。
在本申请一些优选的实施方式中，所述聚合物为树脂和/或硅脂，即所述聚合物可以为任意一种或多种树脂的混合物，或任意一种或多种硅脂的混合物，或任意一种或多种树脂与任意一种或多种硅脂的混合物。其中，树脂包括加聚所形成的聚合物和缩聚所形成的聚合物，示例性的树脂包括但不限于为丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、氨基树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等，可以采用所述树脂中的任意一种或多种的混合物作为填充材料。示例性的硅脂包括但不限于为本领域常用的导热硅脂。
其中，填充材料12也可以用导电聚合物，例如聚苯胺、聚烯烃等。
在一些优选的方式中，填充材料12可以被处理成颗粒状或液体状。其中，颗粒的形状并不重要，可以是球形的，杆状的，纤维状的，或不规则的，颗粒的形状可取决于它们的制造方法；其中，颗粒可以固化或不固化。
进一步地，在本申请一些优选的方式中，所述散热材料1采用以下方法中的任意一种制备而成：
方法一：将导热材料11颗粒与填充材料12颗粒混合入溶剂中，形成复合浆料，该复合浆料经固化处理后即得所述散热材料1，；
方法二：将导热材料11与溶剂混合，通过模具法制备出多孔基体后，将填充材料12填充于多孔基体中，经固化处理后即得所述散热材料1；
方法三：将导热材料11制备成无孔基体，通过切割法在所述无孔基体上刻蚀孔隙，将填充材料12填充于所述孔隙中，经固化处理后即得所述散热材料1，其中，上述无孔基体可以是由导热材料11形成的块体；
方法四：将导热材料11制备成导热材料线或微柱结构，将填充材料12填充于所述导热材料线或微柱结构的间隙中，经固化处理后即得所述散热材料1；也可以是由导热材料11制备形成的导热材料线或微柱结构与填充材料混合，然后将混合物经过压合和固化处理后形成散热材料1。
其中，上述方法一和方法二中的溶剂可以为水、三氯甲烷、甲醇、丙酮、环己酮、苯酚、甲酸、二甲基甲酰胺、苯、乙醚、乙醇、乙二醇中的至少一种。
其中，可通过热处理、UV射线等固化散热材料1，例如烧结固化的方式。
参照图2，示出了本申请一种优选的实施方式的芯片封装组件，该芯片封装组件为1级封装结构，包括芯片本体2、散热器和设置于芯片本体2与散热器之间的散热材料1，散热材料1形成散热结构层，用于将芯片本体2工作时产生的热量传导至散热器。
在本申请一些优选的实施方式中，所述芯片封装组件还包括基板4，基板4具有相对应的第一表面41及第二表面42，芯片本体2倒装于基板的第一表面41，其中，散热材料1位于芯片本体2的顶部，散热器设置于散热材了1的上表面。
在本实施方式中，芯片本体2可以为存储芯片或应用处理器AP和基带处理器BB二合一的集成芯片，在此并不以此为限。芯片本体2具有与基板第一表面41相连的功能面以及与功能面相背的非功能面，芯片本体2的功能面具有连接结构6，通过连接结构6与基板4的焊盘连接。
在一些优选的方式中，芯片本体2的连接结构6为功能凸点，功能凸点可以为焊球或焊垫，可采用回流焊工艺，通过加热把锡膏融化，使芯片本体2的功能凸点与基板4的焊盘熔融焊接在一起，再通过冷却把芯片本体2和焊盘固化在一起，实现芯片本体2与基板4的连接。其中，焊球或焊垫的材料可以为锡、锡银合金、锡银铜合金或锡铅合金，具有绿色环保，可靠性好，浸润性好，工艺温度低等优点。
在另一些优选的方式中，芯片本体2可以通过例如锡膏贴片或划胶贴片的方式安装在基板4上，本实施例中，划胶贴片用的贴片胶水可以为导电胶，非导电胶或者芯片粘结膜。
在本实施方式中，散热材料1涂敷于芯片本体2的顶部，也即涂覆于芯片本体2的非功能面而形成散热结构层。
在本实施方式中，如图2所示，所述散热器为散热盖31，其具有开口朝向基板第一表面的内腔，包括顶部311和侧部312，所述侧部312的下端面与基板第一表面41连接后形成包覆所述芯片本体2和散热材料1的封闭区域。
在本实施方式中，所述散热盖31为一种优选的形式的散热器，用于将芯片本体工作时产生的热量高效的传导出去，其由金属材料制成，设置于基板的第一表面41，具体而言，所述顶部311的下表面与散热材料1相连接，所述侧部312的下端面与基板4相连接，从而将芯片本体2和散热材料1包覆其中，不仅能够对芯片本体起到保护作用，而且通过散热材料1和散热盖31形成良好的散热，确保芯片本体2运行正常。
在一些优选的方式中，在散热盖31侧部312和基板4的连接处，以及散热盖31顶部311与散热材料1的连接处分别涂敷有粘接剂7，实现散热盖31与基板4和散热材料1的连接。其中，粘接剂7可以为导热胶。
在一些优选的方式中，散热盖31的材质可以为铜，具有在高温高压等环境下不易发生变形，稳定性好的优点。
进一步地，在本申请一些优选的实施方式中，所述芯片本体2的功能面上设置有集成电路层5，集成电路层5通过连接结构6与基板的第一表面41相连接。
在一些优选的实施方式中，所述散热材料1采用以下方法中的任意一种被设置在芯片本体2与散热器之间：
方法一：将导热材料11颗粒与填充材料12颗粒混合入溶剂中形成涂层液，将所述涂层液涂覆在芯片本体2顶部，待溶剂挥发后，将散热器贴装在散热材料1的上表面，经保温处理即可；
方法二：将散热材料1制备成预制片，将所述预制片贴装在芯片本体2顶部，将散热器贴装在所述预制片的上表面，经保温处理即可；
其中，所述散热材料1采用以下方法中的任意一种被制备成预制片：
方法1：将导热材料11颗粒与填充材料12颗粒混合入溶剂中形成涂层液，将所述涂层液涂覆于平板上，经固化处理后即得所述预制片；
方法2：将导热材料11与溶剂混合，通过模具法制备出多孔基体后，将填充材料12填充于多孔基体中，经固化处理后即得所述预制片；
方法3：将导热材料11制备成无孔基体，通过切割法在所述无孔基体上刻蚀孔隙，将填充材料12填充于所述孔隙中，经固化处理后即得所述预制片；
方法4：将导热材料11制备成导热材料线或微柱结构，将填充材料12填充于所述导热材料线或微柱结构的间隙中，经固化处理后即得所述预制片；也可以是由导热材料11制备形成的导热材料线或微柱结构与填充材料混合，然后将混合物经过压合和固化处理后形成预制片。
其中，也可以采用加压浸涂的方式将填充材料12填充于多孔基体的孔隙当中，也可以将由导热材料11制备形成的导热材料线或微柱结构与填充材料混合，然后将混合物涂覆于芯片本体2与散热器之间，经过压合及保温处理完成散热材料1与芯片本体2和散热器的连接。
进一步地，本实施例的1级芯片封装结构的封装过程包括以下步骤：
1)将芯片本体2通过倒装的方式贴装在基板的第一表面41上，其中，位于芯片本体2功能面上的集成电路层5通过连接结构6与基板的第一表面41相连接；
2)将散热材料1涂覆或贴装在芯片本体2的顶部；
3)将散热盖31贴装在散热材料1的上表面，并通过粘接剂7将散热盖31连接于基板的第一表面41上；
4)将步骤3得到的结构在高温下保温，使散热材料1分别与芯片本体2和散热盖31形成共晶结合，即得本申请的1级封装芯片组件。
其中，将散热材料1设置于芯片本体2与散热盖31之间的方法同上文所述。
参考图3，示出了本申请另一种优选的实施方式的芯片封装组件，该芯片封组件为2级封装结构，包括芯片本体2、散热器和设置于所述芯片本体2与散热器之间的散热材料1，散热材料1形成散热结构层，用于将芯片本体工作时产生的热量传导至散热器。
在本申请一些优选的实施方式中，本实施例所述芯片封装组件还包括基板4，基板具有相对应的第一表面41及第二表面42，芯片本体2倒装于基板的第一表面41，其中，散热材料1位于芯片本体2的顶部，散热器设置于散热材料1的上表面。
在本实施方式中，芯片本体2的结构、连接结构6的结构、基板4的结构以及芯片本体2与基板4的连接方式等同上述1级芯片封装组件所述，此处不再一一赘述。
在本实施方式中，如图3所示，所述散热器为热沉32，其为平直型板状结构，当其被设置于散热材料上表面后，在所述散热器与基板4之间形成用于容纳所述芯片本体2和散热材料1的开放区域。
在本实施方式中，热沉32为另一种优选的形式的散热器，其材质为高导热材料，例如可以为金属及金属合金、砷化镓、紫铜、蓝宝石、氮化铝、石墨等。
在本实施方式中，热沉32的形状为板状结构，其截面呈矩形，其下表面与散热材料1的上表面相接触，其中，将散热材料1设置于芯片本体2与热沉32之间的方法同上述1级芯片封装组件所述。
在本申请一些优选的实施方式中，本实施例所述芯片封装组件还包括加固片8和PCB电路板9，其中，所述加固片8设置于所述基板的第一表面41，所述基板的第二表面42与PCB电路板9相连接。
在本实施方式中，加固片8的数量为两个，其对称设置于芯片本体2的两侧，用于保证芯片封装组件工作稳定可靠。
在本实施方式中，基板4可通过焊垫、焊球或导电胶等与PCB电路板9相连接，其中，芯片本体2可经由导线或穿通硅通孔等与PCB电路板9实现电连接，从而进行信号传输。
进一步地，本实施例的2级芯片封装结构的封装过程包括以下步骤：
1)将芯片本体2通过倒装的方式贴装在基板的第一表面41上，其中，位于芯片本体2功能面上的集成电路层5通过连接结构6与基板的第一表面41相连接；
2)在基板的第一表面41上贴装加固片8，加固片8位于芯片本体2的两侧；
3)将基板的第二表面42与PCB电路板9相连接；
4)将散热材料1涂覆或贴装在芯片本体2的顶部；
5)将热沉32贴装在散热材料1的上表面；
6)将步骤5得到的结构在高温下保温，使散热材料1分别与芯片本体2和热沉32形成共晶结合，即得本申请的2级封装芯片组件。
其中，将散热材料1设置于芯片本体2与热沉32之间的方法同上文所述。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种散热材料，其特征在于，包括：
由导热材料所形成的内有孔隙的多孔基体；以及
填充于所述多孔基体孔隙中的用于缓冲热应力的填充材料。
2.根据权利要求1所述的散热材料，其特征在于，所述导热材料包括热导率>100W/mK的材料。
3.根据权利要求2所述的散热材料，其特征在于，所述导热材料至少包括银，铜，铝中的任意一种的单质或合金。
4.根据权利要求1所述的散热材料，其特征在于，所述填充材料包括聚合物。
5.根据权利要求4所述的散热材料，其特征在于，所述聚合物为树脂和/或硅脂。
6.一种制备如权利要求1～5任一项所述的散热材料的方法，其特征在于，包括以下方法中的任意一种：
将导热材料颗粒与填充材料颗粒混合入溶剂中，经固化处理后即得所述散热材料；或，
将导热材料与溶剂混合，通过模具法制备出多孔基体后，将填充材料填充于多孔基体中，经固化处理后即得所述散热材料；或，
将导热材料制备成无孔基体，通过切割法在所述无孔基体上刻蚀孔隙，将填充材料填充于所述孔隙中，经固化处理后即得所述散热材料；或，
将导热材料制备成导热材料线或微柱结构，将填充材料填充于所述导热材料线或微柱结构的间隙中，经固化处理后即得所述散热材料。
7.一种芯片封装组件，其特征在于，包括芯片本体和散热器，其中，所述芯片本体与散热器之间设置有如权利要求1～5任一项所述的散热材料。
8.根据权利要求7所述的芯片封装组件，其特征在于，还包括基板，所述基板具有相对应的第一表面及第二表面，所述芯片本体倒装于所述基板的第一表面，其中，所述散热材料位于所述芯片本体的顶部，所述散热器设置于所述散热材料的上表面。
9.根据权利要求8所述的芯片封装组件，其特征在于，
所述散热器具有开口朝向基板第一表面的内腔，包括顶部和侧部，所述侧部的下端面与基板第一表面连接后形成包覆所述芯片本体和散热材料的封闭区域；
或，所述散热器为一平直型板状结构，所述散热器设置于散热材料上表面后，在所述散热器与基板之间形成用于容纳所述芯片本体和散热材料的开放区域。
10.一种制备如权利要求7～9任一项所述芯片封装组件的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述芯片本体倒装于所述基板的第一表面；
将所述散热材料设置于所述芯片本体的顶部；
将所述散热器设置于所述散热材料的上表面，经保温处理，即得所述芯片封装组件；
其中，所述散热材料采用以下方法中的任意一种被设置在芯片本体与散热器之间：
将导热材料颗粒与填充材料颗粒混合入溶剂中形成涂层液，将所述涂层液涂覆在芯片本体顶部，待溶剂挥发后，将散热器贴装在散热材料的上表面，经保温处理即可；
或，将散热材料制备成预制片，将所述预制片贴装在芯片本体顶部，然后将所述散热器贴装在所述预制片的上表面，经保温处理即可；
其中，所述散热材料采用以下方法中的任意一种被制备成预制片：
将导热材料颗粒与填充材料颗粒混合入溶剂中形成涂层液，将所述涂层液涂覆于平板上，经固化处理后即得所述预制片；或，
将导热材料与溶剂混合，通过模具法制备出多孔基体后，将填充材料填充于多孔基体中，经固化处理后即得所述预制片；或，
将导热材料制备成无孔基体，通过切割法在所述无孔基体上刻蚀孔隙，将填充材料填充于所述孔隙中，经固化处理后即得所述预制片；或，
将导热材料制备成导热材料线或微柱结构，将填充材料填充于所述导热材料线或微柱结构的间隙中，经固化处理后即得所述预制片。
CN202010372447.7A 2020-05-06 2020-05-06 散热材料、应用该散热材料的芯片封装组件及制备方法 Pending CN111574967A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010372447.7A CN111574967A (zh) 2020-05-06 2020-05-06 散热材料、应用该散热材料的芯片封装组件及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010372447.7A CN111574967A (zh) 2020-05-06 2020-05-06 散热材料、应用该散热材料的芯片封装组件及制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111574967A true CN111574967A (zh) 2020-08-25

Family

ID=72120751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010372447.7A Pending CN111574967A (zh) 2020-05-06 2020-05-06 散热材料、应用该散热材料的芯片封装组件及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111574967A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112938888A (zh) * 2021-02-01 2021-06-11 南京理工大学 具有应力调节的mems传感器芯片封装结构与方法
WO2022077178A1 (zh) * 2020-10-12 2022-04-21 华为技术有限公司 芯片封装结构、电子设备及芯片封装结构的制备方法
WO2022246665A1 (zh) * 2021-05-25 2022-12-01 华为技术有限公司 一种半导体装置
CN117457600A (zh) * 2023-12-07 2024-01-26 荣耀终端有限公司 一种芯片组件、层叠封装结构及电子设备

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2693771Y (zh) * 2003-12-13 2005-04-20 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 热界面材料
CN101826470A (zh) * 2010-04-29 2010-09-08 南通富士通微电子股份有限公司 一种倒装焊高散热球型阵列封装方法
CN101935472A (zh) * 2009-05-04 2011-01-05 莱尔德电子材料(深圳)有限公司 利用高多孔性主体材料实现聚合物基质中金属填料的均匀且更高负载的方法
CN102051157A (zh) * 2010-12-12 2011-05-11 西北有色金属研究院 一种高导热低热阻界面材料
CN102504769A (zh) * 2011-09-30 2012-06-20 东南大学 弹性复合金属热界面材料及其制备方法
CN102646650A (zh) * 2011-02-22 2012-08-22 富士通株式会社 半导体器件和制造半导体器件的方法
CN103113858A (zh) * 2013-03-05 2013-05-22 先进储能材料国家工程研究中心有限责任公司 高导热复合材料及制备方法
CN103122241A (zh) * 2013-03-05 2013-05-29 先进储能材料国家工程研究中心有限责任公司 一种高导热复合材料及制备方法
CN103965839A (zh) * 2013-02-05 2014-08-06 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种柔性导热垫片的制备方法
CN104195378A (zh) * 2014-07-22 2014-12-10 安徽冠宇光电科技有限公司 一种高导热高热稳定的led用铝基复合散热材料
CN106190058A (zh) * 2016-07-25 2016-12-07 深圳天珑无线科技有限公司 一种复合导热材料，其制备方法及应用
CN107760278A (zh) * 2016-08-22 2018-03-06 杜邦公司 用作热界面材料的组合物
CN107936777A (zh) * 2018-01-03 2018-04-20 梧州三和新材料科技有限公司 一种三维网络多孔导热散热器件及其制备方法
CN109608664A (zh) * 2018-11-30 2019-04-12 西安交通大学 一种高导热氧化铝/环氧树脂纳米复合材料的制备方法
CN109887849A (zh) * 2019-01-31 2019-06-14 通富微电子股份有限公司 一种散热片贴装芯片的方法及系统
CN109920785A (zh) * 2019-03-13 2019-06-21 黄山学院 双面散热ipm混合模块的封装结构及加工工艺

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2693771Y (zh) * 2003-12-13 2005-04-20 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 热界面材料
CN101935472A (zh) * 2009-05-04 2011-01-05 莱尔德电子材料(深圳)有限公司 利用高多孔性主体材料实现聚合物基质中金属填料的均匀且更高负载的方法
CN101826470A (zh) * 2010-04-29 2010-09-08 南通富士通微电子股份有限公司 一种倒装焊高散热球型阵列封装方法
CN102051157A (zh) * 2010-12-12 2011-05-11 西北有色金属研究院 一种高导热低热阻界面材料
CN102646650A (zh) * 2011-02-22 2012-08-22 富士通株式会社 半导体器件和制造半导体器件的方法
CN102504769A (zh) * 2011-09-30 2012-06-20 东南大学 弹性复合金属热界面材料及其制备方法
CN103965839A (zh) * 2013-02-05 2014-08-06 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种柔性导热垫片的制备方法
CN103122241A (zh) * 2013-03-05 2013-05-29 先进储能材料国家工程研究中心有限责任公司 一种高导热复合材料及制备方法
CN103113858A (zh) * 2013-03-05 2013-05-22 先进储能材料国家工程研究中心有限责任公司 高导热复合材料及制备方法
CN104195378A (zh) * 2014-07-22 2014-12-10 安徽冠宇光电科技有限公司 一种高导热高热稳定的led用铝基复合散热材料
CN106190058A (zh) * 2016-07-25 2016-12-07 深圳天珑无线科技有限公司 一种复合导热材料，其制备方法及应用
CN107760278A (zh) * 2016-08-22 2018-03-06 杜邦公司 用作热界面材料的组合物
CN107936777A (zh) * 2018-01-03 2018-04-20 梧州三和新材料科技有限公司 一种三维网络多孔导热散热器件及其制备方法
CN109608664A (zh) * 2018-11-30 2019-04-12 西安交通大学 一种高导热氧化铝/环氧树脂纳米复合材料的制备方法
CN109887849A (zh) * 2019-01-31 2019-06-14 通富微电子股份有限公司 一种散热片贴装芯片的方法及系统
CN109920785A (zh) * 2019-03-13 2019-06-21 黄山学院 双面散热ipm混合模块的封装结构及加工工艺

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022077178A1 (zh) * 2020-10-12 2022-04-21 华为技术有限公司 芯片封装结构、电子设备及芯片封装结构的制备方法
CN112938888A (zh) * 2021-02-01 2021-06-11 南京理工大学 具有应力调节的mems传感器芯片封装结构与方法
WO2022246665A1 (zh) * 2021-05-25 2022-12-01 华为技术有限公司 一种半导体装置
CN117457600A (zh) * 2023-12-07 2024-01-26 荣耀终端有限公司 一种芯片组件、层叠封装结构及电子设备
CN117457600B (zh) * 2023-12-07 2024-05-10 荣耀终端有限公司 一种芯片组件、层叠封装结构及电子设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111574967A (zh) 散热材料、应用该散热材料的芯片封装组件及制备方法
US11605609B2 (en) Ultra-thin embedded semiconductor device package and method of manufacturing thereof
US4471837A (en) Graphite heat-sink mountings
CN101996897B (zh) 用于制造电路基板组件以及功率电子模块的方法
KR101963271B1 (ko) 파워모듈 패키지 및 그 제조방법
JP4986435B2 (ja) 半導体装置、半導体装置の作成方法
KR20040075714A (ko) 반도체 장치 및 그 제조 방법
KR20110011492A (ko) 열 전도성 경로 제공 방법과 이를 통해 형성된 중간단계 어셈블리 및 어셈블리
US7388286B2 (en) Semiconductor package having enhanced heat dissipation and method of fabricating the same
US6552907B1 (en) BGA heat ball plate spreader, BGA to PCB plate interface
JP2000150743A (ja) 半導体装置用基板及びその製造方法
EP2003690A2 (en) Metal screen and adhesive composite thermal interface
JP7351134B2 (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
KR101056903B1 (ko) 발광소자 패키지용 기판 및 이를 이용한 발광소자 패키지
CN116072628B (zh) 用于增强芯片封装可靠性的散热盖板、封装结构及方法
JP2023071204A (ja) パッケージ
JP3842887B2 (ja) ハイブリッドモジュール
KR101468920B1 (ko) 세라믹판과 금속기지 복합재료 방열판이 접합된 가압합침 일체형 다층방열기판 및 그 제조방법
CN104576568A (zh) 半导体封装件及其制造方法
KR102603439B1 (ko) 음각기판을 구비한 반도체 패키지 및 이의 제조방법
WO2023218999A1 (ja) 放熱部付き電子部品およびその製造方法
TW201126662A (en) Circuit board forming diffusion bonded wall of vapor chamber
JP3285763B2 (ja) 半導体装置
CN117199030A (zh) 空腔类封装结构及其形成方法
TWI362729B (en) Method of jointing a semiconductor element and a heat pipe

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200825

RJ01 Rejection of invention patent application after publication