CN115274577A - 一种裸片封装组件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种裸片封装组件及其制备方法，裸片封装组件包括：裸片及封装基板，裸片的第一表面焊接于封装基板上；其中，裸片包括相对设置的第一表面与第二表面，第一表面上形成有植球；第一散热件，第一散热件贴装于封装基板上；其中，第一散热件具有背向设置的凹槽，以容置裸片；第二散热件，第二散热件设置于第一散热件远离裸片的一侧表面；塑封体，塑封体填充于裸片、第一散热件以及第二散热件与封装基板之间的剩余空间；第三散热件，第三散热件设置于第二散热件远离第一散热件的一侧表面。通过上述方式，本申请能够迅速对裸片进行散热。
Description
技术领域
本申请涉及半导体封装领域，特别是涉及一种裸片封装组件及其制备方法。
背景技术
随着5G技术及微电子技术的发展，PCB板件逐渐向小型化及高密度方向发展，芯片的尺寸也越来越小但运算速度却越来越快，对应地，芯片的发热量也越来越大。任何芯片的正常工作都需要满足一个工作范围，如果要维持芯片的正常工作范围，就需要对芯片产生的热量进行迅速导热，否则芯片的性能就会被制约。
现有技术中，一般在芯片表面贴装一个散热外壳，通过散热外壳对芯片进行散热，然而，散热外壳的散热面积较小，无法迅速对芯片进行散热。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供一种裸片封装组件及其制备方法，通过设置多个散热件，解决无法迅速对裸片进行散热的问题。
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裸片封装组件，包括：裸片及封装基板，裸片的第一表面焊接于封装基板上；其中，裸片包括相对设置的第一表面与第二表面，第一表面上形成有植球；第一散热件，第一散热件贴装于封装基板上；其中，第一散热件具有背向设置的凹槽，以容置裸片；第二散热件，第二散热件设置于第一散热件远离裸片的一侧表面；塑封体，塑封体填充于裸片、第一散热件以及第二散热件与封装基板之间的剩余空间；第三散热件，第三散热件设置于第二散热件远离第一散热件的一侧表面。
其中，裸片封装组件还包括至少一个表面封装元器件，表面封装元器件环绕裸片设置于封装基板上。
其中，第一散热件、第二散热件、第三散热件的材料包括铜、铝或者铜铝合金。
其中，裸片的第二表面通过非导电胶与凹槽连接。
其中，第二散热件的表面通过非导电胶与第一散热件远离裸片的表面连接，第三散热件通过非导电胶与第二散热件远离第一散热件的表面连接。
为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是提供一种裸片封装组件的制备方法，包括：获取裸片及封装基板，将裸片的第一表面焊接到封装基板上；其中，裸片包括相对设置的第一表面与第二表面，第一表面上形成有植球；获取第一散热件，将第一散热件贴装于封装基板上；其中，第一散热件具有背向设置的凹槽，将裸片容置于凹槽内；获取第二散热件，将第二散热件设置于第一散热件远离裸片的一侧表面上；利用塑封体对裸片、第一散热件以及第二散热件与封装基板之间的剩余空间进行塑封；获取第三散热件，将第三散热件设置于第二散热件远离第一散热件的一侧表面上。
其中，获取裸片及封装基板，将裸片的第一表面焊接到封装基板上的步骤还包括：获取至少一个表面封装元器件，将表面封装元器件环绕裸片设置于封装基板上。
其中，获取第一散热件，将第一散热件贴装于封装基板上；其中，第一散热件具有背向设置的凹槽，将裸片容置于凹槽内的步骤前包括：根据裸片的尺寸设置第一散热件的凹槽的尺寸，以使凹槽的尺寸与裸片的尺寸匹配；其中，凹槽的尺寸不小于裸片的尺寸，裸片的尺寸包括裸片的长度、宽度以及高度。
其中，获取第一散热件，将第一散热件贴装于封装基板上；其中，第一散热件具有背向设置的凹槽，将裸片容置于凹槽内的步骤包括：在裸片的第二表面涂覆非导电胶，并将凹槽覆盖在裸片的第二表面上；在第一散热件包括凹槽的表面上涂覆非导电胶，以将第一散热件贴装于封装基板上。
其中，利用塑封体对裸片、第一散热件以及第二散热件与封装基板之间的剩余空间进行塑封的步骤还包括：在塑封完成后，对第二散热件远离第一散热件的表面进行打磨，以暴露表面。
本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请提供的裸片封装组件包括第一散热件、第二散热件以及第三散热件。第一散热件包括凹槽以容置裸片并对裸片进行散热，能够快速降低裸片中电子元件的工作温度；第二散热片设置于第一散热件远离裸片的一侧表面，能够加快第一散热件的散热；第三散热片设置于第二散热件远离第一散热件的一侧表面，能够将裸片产生的热量传导至塑封面外，以进一步增进散热。
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。
图1是本申请裸片封装组件一实施方式的结构示意图；
图2是本申请裸片封装组件另一实施方式的结构示意图；
图3是本申请裸片封装组件的制备方法一实施方式的流程示意图。
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，而不是全部的实施例。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劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本申请保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应当理解，本文中使用的术语“包括”、“包含”或者其他任何变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
随着5G技术及微电子技术的发展，PCB板件逐渐向小型化及高密度方向发展，芯片的尺寸也越来越小但运算速度却越来越快，对应地，芯片的发热量也越来越大。任何芯片的正常工作都需要满足一个工作范围，如果要维持芯片的正常工作范围，就需要对芯片产生的热量进行迅速导热，否则芯片的性能就会被制约。
现有技术中，一般＝在芯片表面贴装一个散热外壳，通过散热外壳对芯片进行散热，然而，散热外壳的散热面积较小，且散热外壳内部的空气导热较差，无法迅速地对芯片进行散热。
基于上述情况，本申请提供一种裸片封装组件及其制备方法，通过设置多个散热件，解决无法迅速地对芯片进行散热的问题。
为了说明本申请裸片封装组件的具体结构，请参阅图1，图1是本申请裸片封装组件一实施方式的结构示意图。如图1所示，在本实施方式中，裸片封装组件10包括：裸片2及封装基板1，裸片2的第一表面21焊接于封装基板1上；其中，裸片2包括相对设置的第一表面21与第二表面22，第一表面21上形成有植球211；第一散热件3，第一散热件3贴装于封装基板1上；其中，第一散热件3具有背向设置的凹槽31，以容置裸片2；第二散热件4，第二散热件4设置于第一散热件3远离裸片2的一侧表面；塑封体6，塑封体6填充于裸片2、第一散热件3以及第二散热件4与封装基板1之间的剩余空间；第三散热件5，第三散热件5设置于第二散热件4远离第一散热件3的一侧表面。
本实施方式中，裸片2指的是硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，通常称为晶圆。
本实施方式中，第一散热件3、第二散热件4、第三散热件5的材料包括铜、铝或者铜铝合金。由于铜、铝或者铜铝合金等金属具有优良的导热性能，故通过第一散热件3、第二散热件4、第三散热件5能够将裸片2产生的热量迅速地传导至裸片封装组件10外。
其中，第一散热件3以及第二散热件4包括铜块。
其中，第一散热件3的铜块具有栅格结构，且凹槽31的尺寸不小于裸片2的尺寸，以利于塑封体6的填充，从而通过塑封体6有效地对裸片2进行保护。
在优选实施方式中，凹槽31的尺寸大于裸片2的尺寸。
本实施方式中，裸片2的第二表面22通过非导电胶与第一散热件3的凹槽31内部远离封装基板1的表面311连接，第一散热件3上设有凹槽31的表面312通过非导电胶贴装于封装基板1上，第二散热件4通过非导电胶贴装于第一散热件3远离裸片2的一侧表面。
其中，非导电胶为导热能力强的胶，裸片2通过非导电胶与第一散热件3的表面311紧密贴合，能够将自身产生的热量快速地传导至具有较大表面积的第一散热件3，由于第二散热件4也通过非导电胶与第一散热件3紧密贴合，能够将第一散热件3外壳散发的热量迅速传导至塑封面61上，从而有效降低电子元件的工作温度。
进一步地，第三散热件5包括铜皮，且第三散热件5通过非导电胶与第二散热件4远离第一散热件3的一侧表面连接。大面积的铜皮设置于第二散热件4远离第一散热件3的一侧表面，相当于是覆盖于整个塑封面61上，能够进一步增大散热面积，将第二散热件4传导的热量直接传导至裸片封装组件10的外部环境中，从而迅速对裸片2进行散热。
在其他实施方式中，第三散热件5还可以包括散热片。由于散热片为堆叠的薄板结构，故散热片的面积比单独一张铜皮的面积大得多，在传热的过程中，能够更加有效地增加热交换的面积，加速裸片2的散热。
本实施方式中，裸片2第一表面21上的植球211的分布为阵列式分布，植球211能够将裸片2产生的一部分热量传导至封装基板1，从而进一步优化散热效果，极大地提高产品的热性能及可靠性。
本实施方式中，塑封体6包括环氧树脂模塑料、环氧塑封料等粉状模塑料，通常具有抗化学、抗潮湿性能、电性能、机械性能、热性能以及水溶性等优质性能，填充在裸片2、第一散热件3以及第二散热件4与封装基板1之间的剩余空间内，能够有效保护裸片2上的集成电路免受物理损害以及外界环境的不利影响。
区别于现有技术，本实施方式的裸片封装组件包括第一散热件、第二散热件以及第三散热件，且第一散热件包括凹槽以容置裸片并对裸片进行散热，能够快速降低裸片中电子元件的工作温度；第二散热片设置于第一散热件远离裸片的一侧表面，能够加快第一散热件的散热；第三散热片设置于第二散热件远离第一散热件的一侧表面，能够将裸片产生的热量传导至塑封面外，以进一步增进散热。进一步地，裸片与封装基板接触的表面还设置有植球，通过植球能够将裸片产生的一部分热量传导至封装基板上，以进一步优化散热效果。
请参阅图2，图2是本申请裸片封装组件另一实施方式的结构示意图。如图2所示，在本实施方式中，裸片封装组件20包括：裸片2及封装基板1，裸片2的第一表面21焊接于封装基板1上；其中，裸片2包括相对设置的第一表面21与第二表面22，第一表面21上形成有植球211；至少一个表面封装元器件7，表面封装元器件7环绕裸片2设置于封装基板1上；第一散热件3，第一散热件3贴装于封装基板1上；其中，第一散热件3具有背向设置的凹槽31，以容置裸片2；第二散热件4，第二散热件4设置于第一散热件3远离裸片2的一侧表面；塑封体6，塑封体6填充于裸片2、第一散热件3以及第二散热件4与封装基板1之间的剩余空间；第三散热件5，第三散热件5设置于第二散热件4远离第一散热件3的一侧表面。
本实施方式中，表面封装元器件7包括电阻器、电容器、排阻器、排容器、电感器、二极管、三极管、IC脚座以及保险丝等电子元件。
具体地，表面封装元器件7具有可靠性高、体积小、重量轻、抗振动能力强、自动化生产、安装可靠性高以及不良焊点率极低等优点。由于电子产品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件由于无法缩小，已无法用于微型PCB(印制线路板)上，裸片封装组件20上设置有表面封装元器件7，能够保证电子产品焊点缺陷率低。
区别于现有技术，本实施方式的裸片封装组件包括第一散热件、第二散热件、第三散热件以及表面封装元器件，且第一散热件包括凹槽以容置裸片并对裸片进行散热，能够快速降低裸片中电子元件的工作温度；第二散热片设置于第一散热件远离裸片的一侧表面，能够加快第一散热件的散热；第三散热片设置于第二散热件远离第一散热件的一侧表面，能够将裸片产生的热量传导至塑封面外，以进一步增进散热。进一步地，裸片与封装基板接触的表面还设置有植球，通过植球能够将裸片产生的一部分热量传导至封装基板上，以进一步优化散热效果。此外，表面封装元器件能够保证裸片封装组件的焊点缺陷率低。
对应地，本申请提供一种裸片封装组件的制备方法。
具体地，请参阅图3，图3是本申请裸片封装组件的制备方法一实施方式的流程示意图。如图3所示，在本实施方式中，制备方法包括：
S31：获取裸片及封装基板，将裸片的第一表面焊接到封装基板上；其中，裸片包括相对设置的第一表面与第二表面，第一表面上形成有植球。
本实施方式中，裸片通过SMT(Surface Mounted Technology，表面封装技术)焊接于封装基板上。其中，SMT指的是将芯片通过锡膏焊接到基板上的技术。
具体地，SMT无需对封装基板钻插装孔，而是直接将裸片的第一表面通过锡膏贴装于封装基板上。
本实施方式中，裸片的第一表面上的植球为通过常规植球工艺植入的金属球。
其中，植球采用阵列式分布。
具体地，植球能够将裸片产生的一部分热量传导至封装基板，从而进一步优化散热效果，极大地提高产品的热性能及可靠性。
本实施方式中，仅采用SMT将裸片贴装于封装基板上。
在其他实施方式中，还获取至少一个表面封装元器件，将表面封装元器件环绕裸片设置于封装基板上，本申请对此不作限定。
具体地，由于表面封装元器件具有可靠性高、体积小、重量轻、抗振动能力强、自动化生产、安装可靠性高以及不良焊点率极低等优点，采用SMT贴装裸片的同时贴装表面封装元器件，能够保证电子产品焊点缺陷率低。
S32：获取第一散热件，将第一散热件贴装于封装基板上；其中，第一散热件具有背向设置的凹槽，将裸片容置于凹槽内。
本实施方式中，首先根据裸片的尺寸设置第一散热件的凹槽的尺寸，以使凹槽的尺寸与裸片的尺寸匹配；其中，凹槽的尺寸不小于裸片的尺寸，裸片的尺寸包括裸片的长度、宽度以及高度。
其中，第一散热件为铜块，且第一散热件的铜块具有栅格结构，以利于后续塑封体的填充。
在优选实施方式中，凹槽的尺寸大于裸片的尺寸。
本实施方式中，在裸片的第二表面涂覆非导电胶，并将凹槽覆盖在裸片的第二表面上，以使裸片容置于凹槽内；在第一散热件包括凹槽的表面上涂覆非导电胶，以将第一散热件贴装于封装基板上。
其中，非导电胶为导热能力强的胶，裸片通过非导电胶与第一散热件的表面紧密贴合，能够将自身产生的热量快速地传导至具有较大表面积的第一散热件，以降低电子元件的工作温度。
S33：获取第二散热件，将第二散热件设置于第一散热件远离裸片的一侧表面上。
本实施方式中，在第二散热件的表面涂覆非导电胶，并将涂覆有非导电胶的表面贴装于第一散热件远离裸片的一侧表面。
由于第二散热件也通过非导电胶与第一散热件紧密贴合，能够将第一散热件外壳散发的热量迅速传导至塑封后形成的塑封面上，从而有效降低电子元件的工作温度。
S34：利用塑封体对裸片、第一散热件以及第二散热件与封装基板之间的剩余空间进行塑封。
本实施方式中，塑封体包括环氧树脂模塑料、环氧塑封料等粉状模塑料，其通常具有抗化学、抗潮湿性能、电性能、机械性能、热性能以及水溶性等优质性能。通过将塑封体填充在裸片、第一散热件以及第二散热件与封装基板之间的剩余空间内，能够有效保护裸片上的集成电路免受物理损害以及外界环境的不利影响。
本实施方式中，在塑封完成后，还会对第二散热件远离第一散热件的表面进行打磨，以暴露表面。
具体地，对第二散热件远离第一散热件的表面进行打磨，是因为在进行塑封时会将第二散热件远离第一散热件的表面也渡上一层塑封材料，如果不对这一层塑封材料进行打磨，后续贴装的第三散热件就无法很好地与第二散热件进行接触，散热效果会大打折扣。
S35：获取第三散热件，将第三散热件设置于第二散热件远离第一散热件的一侧表面上。
本实施方式中，在第二散热件远离第一散热件的一侧表面上设置表面积更大的第三散热件，能够进一步增大散热面积，将第二散热件传导的热量直接传导至裸片封装组件的外部环境中，从而迅速对裸片进行散热。
区别于现有技术，本实施方式通过在裸片封装组件上设置第一散热件、第二散热件以及第三散热件，且第一散热件包括凹槽以容置裸片并对裸片进行散热，能够快速降低裸片中电子元件的工作温度；将第二散热片设置于第一散热件远离裸片的一侧表面，能够加快第一散热件的散热；将第三散热片设置于第二散热件远离第一散热件的一侧表面，能够将裸片产生的热量传导至塑封面外，以进一步增进散热。进一步地，在裸片与封装基板接触的表面还设置有植球，通过植球能够将裸片产生的一部分热量传导至封装基板上，以进一步优化散热效果。
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 (10)
1.一种裸片封装组件，其特征在于，包括：
裸片及封装基板，所述裸片的第一表面焊接于所述封装基板上；其中，所述裸片包括相对设置的所述第一表面与第二表面，所述第一表面上形成有植球；
第一散热件，所述第一散热件贴装于所述封装基板上；其中，所述第一散热件具有背向设置的凹槽，以容置所述裸片；
第二散热件，所述第二散热件设置于所述第一散热件远离所述裸片的一侧表面；
塑封体，所述塑封体填充于所述裸片、所述第一散热件以及所述第二散热件与所述封装基板之间的剩余空间；
第三散热件，所述第三散热件设置于所述第二散热件远离所述第一散热件的一侧表面。
2.根据权利要求1所述的裸片封装组件，其特征在于，所述裸片封装组件还包括至少一个表面封装元器件，所述表面封装元器件环绕所述裸片设置于所述封装基板上。
3.根据权利要求1所述的裸片封装组件，其特征在于，所述第一散热件、所述第二散热件、所述第三散热件的材料包括铜、铝或者铜铝合金。
4.根据权利要求1所述的裸片封装组件，其特征在于，所述裸片的所述第二表面通过非导电胶与所述凹槽连接。
5.根据权利要求4所述的裸片封装组件，其特征在于，所述第二散热件的表面通过所述非导电胶与所述第一散热件远离所述裸片的所述表面连接，所述第三散热件通过所述非导电胶与所述第二散热件远离所述第一散热件的所述表面连接。
6.一种裸片封装组件的制备方法，其特征在于，包括：
获取裸片及封装基板，将所述裸片的第一表面焊接到所述封装基板上；其中，所述裸片包括相对设置的所述第一表面与第二表面，所述第一表面上形成有植球；
获取第一散热件，将所述第一散热件贴装于所述封装基板上；其中，所述第一散热件具有背向设置的凹槽，将所述裸片容置于所述凹槽内；
获取第二散热件，将所述第二散热件设置于所述第一散热件远离所述裸片的一侧表面上；
利用塑封体对所述裸片、所述第一散热件以及所述第二散热件与所述封装基板之间的剩余空间进行塑封；
获取第三散热件，将所述第三散热件设置于所述第二散热件远离所述第一散热件的一侧表面上。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述获取裸片及封装基板，将所述裸片的第一表面焊接到所述封装基板上的步骤还包括：
获取至少一个表面封装元器件，将所述表面封装元器件环绕所述裸片设置于所述封装基板上。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述获取第一散热件，将所述第一散热件贴装于所述封装基板上；其中，所述第一散热件具有背向设置的凹槽，将所述裸片容置于所述凹槽内的步骤前包括：
根据所述裸片的尺寸设置所述第一散热件的凹槽的尺寸，以使所述凹槽的尺寸与所述裸片的尺寸匹配；其中，所述凹槽的尺寸不小于所述裸片的尺寸，所述裸片的尺寸包括所述裸片的长度、宽度以及高度。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述获取第一散热件，将所述第一散热件贴装于所述封装基板上；其中，所述第一散热件具有背向设置的凹槽，将所述裸片容置于所述凹槽内的步骤包括：
在所述裸片的所述第二表面涂覆非导电胶，并将所述凹槽覆盖在所述裸片的所述第二表面上；
在所述第一散热件包括所述凹槽的表面上涂覆所述非导电胶，以将所述第一散热件贴装于所述封装基板上。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述利用塑封体对所述裸片、所述第一散热件以及所述第二散热件与所述封装基板之间的剩余空间进行塑封的步骤还包括：
在塑封完成后，对所述第二散热件远离所述第一散热件的所述表面进行打磨，以暴露所述表面。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110713286.8A CN115274577A (zh) | 2021-06-25 | 2021-06-25 | 一种裸片封装组件及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110713286.8A CN115274577A (zh) | 2021-06-25 | 2021-06-25 | 一种裸片封装组件及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115274577A true CN115274577A (zh) | 2022-11-01 |
Family
ID=83744792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110713286.8A Pending CN115274577A (zh) | 2021-06-25 | 2021-06-25 | 一种裸片封装组件及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115274577A (zh) |
-
2021
- 2021-06-25 CN CN202110713286.8A patent/CN115274577A/zh active Pending
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