CN117878081A - 一种芯片的封装结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于芯片封装技术领域，公开了一种芯片的封装结构及其制作方法，该封装结构包括：绝缘基板，所述绝缘基板上表面布设有第一导电层，所述绝缘基板下表面布设有第一散热层；芯片，所述芯片贴设于所述绝缘基板，所述芯片与所述绝缘基板之间设有所述第一导电层；导电件层，所述导电件层包括至少一个导电件，所述导电件用于连接所述第一导电层和所述芯片；封装壳体，绝缘基板、芯片和导电件层均封装于封装壳体内，所述导电件的端部凸出于所述封装壳体。本发明通过设置导电件层，使用导电件代替金属线连接第一导电层和芯片，载流能力更强，降低线材产生的杂感，同时导电件凸出封装壳体部分作为散热面，实现双面散热功能，提高产品的电热性能。

Description

一种芯片的封装结构及其制作方法

技术领域

本发明属于芯片封装技术领域，涉及一种芯片的封装结构及其制作方法。

背景技术

随着科技的进步，智能电子产品已逐渐走进人们的生活，智能电子产品中芯片是决定产品性能的决定性因素。芯片在生产完成后，需要进行芯片封装。

目前随着电子产品向便携式、小型化方向发展，芯片封装尺寸也逐步小型化，贴装元件封装间距向更细间距发展，芯片封装中通常包含多个芯片，芯片与芯片之间需要进行数据传输。

随着新能源汽车向着高功率密度和高可靠性的方向发展，功率模块无论从电气性能还是封装要求等方面都开始往更高的“极致”出发，为了满足这方面的需求，碳化硅功率模块越来越受到欢迎，而在封装方面，低杂散电感，先进的互连技术，优异性能的封装材料和高散热性能也成为行业发展趋势。

现有技术中，实现芯片封装中芯片与芯片之间的数据传输需要采用金属线连接，实现芯片与外部电路数据传输需要采用引线框架连接，这种实现方式载流能力有限，电阻大，杂散电感大，产品损耗高。此外，随着芯片处理数据不断加大，这种工艺制作出的芯片封装也存在散热差的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是解决上述问题，提供一种封装简单、散热性能好、产品损耗低的一种芯片的封装结构及其制作方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种芯片的封装结构，包括

绝缘基板，所述绝缘基板上表面布设有第一导电层，所述绝缘基板下表面布设有第一散热层；

芯片，所述芯片贴设于所述绝缘基板，所述芯片与所述绝缘基板之间设有所述第一导电层；

导电件层，所述导电件层包括至少一个导电件，所述导电件用于连接所述第一导电层和所述芯片；

封装壳体，所述绝缘基板、所述芯片和所述导电层均封装于所述封装壳体内，所述导电件的端部凸出于所述封装壳体。

作为本发明的进一步改进，所述封装结构还包括设于所述导电件层上的再布线层和设有通孔的介电层，所述再布线层穿过所述通孔布设于所述介电层，所述介电层和所述再布线层均封装于所述封装壳体内，所述再布线层部分凸出于所述封装壳体。

作为本发明的进一步改进，所述封装结构还包括设于所述第一散热层下端的第一散热片层。

作为本发明的进一步改进，所述封装结构还包括设于所述再布线层上用于盛纳PCB板的盛纳层，所述盛纳层和所述再布线层均封装于所述封装壳体内。

作为本发明的进一步改进，所述芯片的封装结构还包括设于所述再布线层上的第二散热片层，所述第二散热片层与所述再布线层之间设有第二导电层，所述第二导电层和所述再布线层均封装于所述封装壳体内。

作为本发明的进一步改进，所述第二导电层上设有输出端子，所述输出端子凸出于所述封装壳体。

本发明还提供了一种芯片封装的制作方法，包括以下步骤：

在绝缘基板上表面布设第一导电层，在所述绝缘基板下表面布设第一散热层；

将芯片贴设在所述绝缘基板上，使所述芯片与所述第一导电层形成电气连接；

在所述芯片与所述第一导电层上设置导电件层，所述导电件层内的导电件焊接所述第一导电层与所述功率芯片，使所述第一导电层与所述功率芯片形成电气连接；

在所述绝缘基板、所述功率芯片和所述导电件层上设置封装壳体，所述绝缘基板、所述芯片和导电件层均封装于所述封装壳体内，所述导电件的端部凸出于所述封装壳体。

作为本发明的进一步改进，还包括：

在介电层激光打孔形成通孔，在所述介电层表面和所述通孔内金属化形成再布线层，所述再布线层与所述导电件层焊接，所述介电层内设于所述再布线层，所述介电层和所述再布线层均封装于所述封装壳体内，所述再布线层部分凸出于所述封装壳体；

在所述第一散热层上设置第一散热片层。

作为本发明的进一步改进，还包括：

在所述再布线层上设置用于盛纳PCB板的盛纳层，使所述盛纳层和所述再布线层均封装于所述封装壳体内。

作为本发明的进一步改进，还包括：

在所述再布线层上设置第二散热片层，在所述第二散热片层与所述再布线层之间设置第二导电层，使所述第二导电层和所述再布线层均封装于所述封装壳体内；

在所述第二导电层上设置输出端子，使所述输出端子凸出于所述封装壳体。

本申请的技术效果是：与现有技术相比，本发明提供的一种芯片的封装结构及其制作方法，通过设置导电件层，使用导电件代替金属线连接第一导电层和芯片，载流能力更强，降低线材产生的杂感，同时导电件凸出封装壳体部分作为散热面，实现双面散热功能，提高产品的电热性能，另外，相较于现有技术中的金属导线连接和引线框架连接，电路可以直接从芯片封装结构产品的顶部输出，而不是侧边输出，有效利用了空间，缩小了产品的体积，降低了制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，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，根据这些附图获得的其他的附图，都属于本申请保护的范围。

图1是本发明实施例1提供的一种芯片的封装结构的剖面图；

图2是本发明实施例2提供的一种芯片的封装结构的剖面图；

图3为所述介电层和所述再布线层的剖面图；

图4是本发明实施例3提供的一种芯片的封装结构的剖面图；

图5是本发明实施例4提供的一种芯片的封装结构的剖面图；

图6是本发明实施例5提供的一种芯片的封装结构的剖面图；

图7是本发明对比例1提供的一种芯片的封装结构的剖面图。

其中，10为绝缘基板、11为第一导电层、12为第一散热层、20为芯片、30为导电件层、31为导电件、40为封装壳体、50为介电层、51为通孔、60为再布线层、70为第一散热片层、80为盛纳层、90为第二散热片层、100为第二导电层、101为输出端子、110为金属线、111为引线框架。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。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，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“顶”、“内”、“外”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，并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发明的限制。

请参照图1-图6，本发明提供了一种芯片的封装结构及其制作方法用以解决如何实现封装简单、散热性能好、产品损耗低的问题。

实施例1

本实施例提供一种芯片的封装结构，请参见图1，包括绝缘基板10、导电件层30以设置在所述绝缘基板10和所述导电件层30之间的芯片20和封装壳体40，所述芯片20和所述导电件层30均封装于所述封装壳体40内。

具体地，所述绝缘基板10上表面布设有第一导电层11，所述绝缘基板10下表面布设有第一散热层12，需要说明的是，所述第一导电层11为图形化的导电层，在实际使用中，根据不同的需求设计相应的电路图案，所述第一散热层12为金属层，用于实现散热的功能。

进一步地，所述芯片20贴设于所述绝缘基板10，所述芯片20与所述绝缘基板10之间设有所述第一导电层11；所述芯片20贴设于所述绝缘基板10上，所述芯片20与所述第一导电层11形成电气连接，根据实际应用场景，在所述第一导电层11上的电路图案上焊接所述芯片20，所述芯片20与所述第一导电层11上对应的电路图案形成电路连接。

具体地，所述导电件层30包括至少一个导电件31，所述导电件31用于连接所述第一导电层11和所述芯片20，所述导电件31的端部凸出于所述封装壳体40，优选地，所述导电件31可以是铜柱，通过设置导电件层30，使用导电件31代替金属线连接第一导电层11和芯片20，载流能力更强，降低线材产生的杂感，同时导电件31凸出封装壳体40部分作为散热面，实现双面散热功能，提高产品的电热性能，另外，相较于现有技术中的金属导线连接和引线框架111连接，电路可以直接从芯片封装结构产品的顶部输出，而不是侧边输出，有效利用了空间，缩小了产品的体积，降低了制造成本。

本实施例提供一种芯片20的封装结构的制作方法包括：在绝缘基板10上表面布设第一导电层11，根据不同的需求设计相应的电路图案，在所述绝缘基板10下表面布设第一散热层12，所述绝缘基板10为陶瓷基板，所述陶瓷基板上表面覆铜设计相应的电路图案，所述陶瓷基板下表面覆铜用于散热；相较于通常的电子应用领域，其对载板的电流载流能力、绝缘耐压能力、以及高效散热能力有着更高的要求。而覆铜陶瓷基板的高载流、高耐压、高散热的特点，满足了芯片20的封装结构的应用需求。

进一步地，将芯片20贴设在所述绝缘基板10上，使所述芯片20与所述第一导电层11形成电气连接；根据实际应用场景，在所述第一导电层11上的电路图案上焊接所述芯片20，所述芯片20与所述第一导电层11上对应的电路图案形成电路连接。在进行高温焊接时，焊接工艺可以为锡焊工艺也可以为更高性能的烧结焊接工艺。所述焊接层厚度范围在10um到300um内。

进一步地，在所述芯片20与所述第一导电层11上设置导电件层30，所述导电件层30内的导电件31焊接所述第一导电层11与所述功率芯片20，使所述第一导电层11与所述功率芯片20形成电气连接；优选地，所述导电件31可以是铜柱，铜柱的厚度范围在0.5mm到3mm内，也可以为具有高导热性和导电性的其他材料，在进行高温焊接时，焊接工艺可以为锡焊工艺也可以为更高性能的烧结焊接工艺，通过导电件31代替金属线110焊接第一导电层11和芯片20，载流能力更强，降低线材产生的杂感，另外，相较于现有技术中的金属导线连接和引线框架111连接，电路可以直接从芯片封装结构产品的顶部输出，而不是侧边输出，有效利用了空间，缩小了产品的体积，降低了制造成本。

进一步地，在所述绝缘基板10、所述功率芯片20和所述导电件层30上设置封装壳体40，所述绝缘基板10、所述芯片20和所述导电件层30均封装于所述封装壳体40内，所述导电件31的端部凸出于所述封装壳体40。导电件31凸出封装壳体40部分作为散热面，实现双面散热功能，提高产品的电热性能。

实施例2

请参见图2-3，本实施例与实施例1相比，所述封装结构还包括设于所述导电件层30上的再布线层60和设有通孔51的介电层50，所述再布线层60穿过所述通孔51布设于所述介电层50，所述介电层50和所述再布线层60均封装于所述封装壳体40内，所述再布线层60部分凸出于所述封装壳体40。所述介电层50的材质可以为陶瓷、玻璃、硅或聚合物中的一种，通过设置所述再布线层60，可以进行触点延伸并重新排布，可以灵活调整与外部互联界面的焊盘位置、数量及焊盘尺寸。所述再布线层60的设置可以实现按需灵活布线、触点延伸，可在Z向上实现堆叠，能在小型化功率模块的基础上实现大功率密度要求。

本实施例提供一种芯片20的封装结构的制作方法与实施例1相比，还包括：

在介电层50相应位置通过激光打孔形成通孔51，介电层50的材质可以为陶瓷、玻璃、硅或聚合物中的一种，所述打孔工艺可以是激光打孔，在所述介电层50上下表面和所述通孔51内金属化形成再布线层60，所述金属化技术可以是常规的金属化技术，例如溅射和电镀，所述介电层50下表面的再布线层60与所述导电件层30焊接，所述焊接工艺可以是锡焊工艺也可以为更高性能的烧结焊接工艺，所述焊接层厚度范围在10um到300um内。所述介电层50上表面的再布线层60根据实际应用场景可以通过刻蚀技术得到预设定的电路图案，按需灵活布线、触点延伸，可在Z向上实现堆叠，能在小型化功率模块的基础上实现大功率密度要求，进行触点延伸并重新排布，可以灵活调整与外部互联界面的焊盘位置、数量及焊盘尺寸。所述介电层50和所述再布线层60均封装于所述封装壳体40内，所述再布线层60部分凸出于所述封装壳体40。

实施例3

请参见图4，本实施例与实施例2相比，所述封装结构还包括设于所述第一散热层12下端的第一散热片层70。所述第一散热片层70为均匀排布的翅片结构，通过设置所述第一散热片层70，可以直接与水冷槽进行连接，增大热交换面积，提高产品散热能力，能满足更大功率产品的散热要求。

本实施例提供一种芯片20的封装结构的制作方法与实施例2相比，还包括：

在所述第一散热层12上设置第一散热片层70。所述第一散热片层70由多个散热翅片组成，多个散热翅片均匀排布连接所述第一散热层12，散热翅片的连接方式可以为焊接或者涂覆导热涂层连接，所述焊接层厚度范围在10um到300um内。所述第一散热片层70用于直接与水冷槽进行连接，增大热交换面积，提高产品散热能力，能满足更大功率产品的散热要求，提高产品的电热性能，可靠性高。

实施例4

本实施例与实施例3相比，请参见图5，所述封装结构还包括设于所述再布线层60上用于盛纳PCB(printed circuit board，印刷电板)板的盛纳层80，所述盛纳层80和所述再布线层60均封装于所述封装壳体40内。通过设置所述PCB板盛纳层80，在实际应用中，可以直接将PCB板封装在封装结构内部，进一步提高了封装结构产品的集成度，使得客户端的安装应用更加简单便捷。

本实施例提供一种芯片20的封装结构的制作方法与实施例3相比，还包括：

在所述再布线层60上设置用于盛纳PCB板的盛纳层80，使所述盛纳层80和所述再布线层60均封装于所述封装壳体40内。使用时，所述盛纳层80内的PCB板直接与再布线层60触点连接，集成度高，使得客户端的安装应用更加便捷。

实施例5

请参见图6，本实施例与实施例3相比，所述芯片20的封装结构还包括设于所述再布线层60上的第二散热片层90，所述第二散热片层90与所述再布线层60之间设有第二导电层100，需要说明的是，所述第二导电层100采用厚铜结构，既可以作为导电层又能作为散热层，所述第二散热片层90为均匀排布的翅片结构，通过设置所述第二散热片层90，可以直接与水冷槽进行连接，增大热交换面积，进一步提高产品散热能力，能满足更大功率产品的散热要求，所述第二导电层100和所述再布线层60均封装于所述封装壳体40内，在所述第二导电层100贴装第二散热片层90的区域以外可以设置多个电路输出端子101，用于外部电路互联，所述输出端子101凸出于所述封装壳体40，所述输出端子101可以与所述第二导电层100一体成型，也可以通过其他机械连接方式或者焊接方式进行连接，本申请在此不作限制。

本实施例提供一种芯片20的封装结构的制作方法与实施例3相比，还包括：

在所述再布线层60上设置第二散热片层90，所述第二散热片层90由多个散热翅片组成，多个散热翅片均匀排布连接所述第二散热层，散热翅片的连接方式可以为焊接或者涂覆导热涂层连接，所述第二散热片层90用于直接与水冷槽进行连接，增大热交换面积，提高产品散热能力，能满足更大功率产品的散热要求，在所述第二散热片层90与所述再布线层60之间设置第二导电层100，所述第二导电层100采用厚铜结构，既作为导电层又能作为散热层，所述第二导电层100的厚度范围在0.5mm到3mm内，也可以为具有高导热性和导电性的其他材料，本申请在此不做限制，通过设置第二导电层100进一步提升了产品的散热性能，使所述第二导电层100和所述再布线层60均封装于所述封装壳体40内；

进一步地，在所述第二导电层100上设置输出端子101，输出端子101可以与所述第二导电层100一体成型，也可以通过其他机械连接方式或者焊接方式进行连接，本申请在此不作限制。使所述输出端子101凸出于所述封装壳体40，所述输出端子101凸出所述封装壳体40可以实现与外部电路互联，互联工艺可以为锡焊工艺也可以为更高性能的烧结焊接工艺，所述焊接层厚度范围在10um到300um内。

对比例1

请参见图7，对比例1的芯片20的封装结构包括：绝缘基板10、金属线110、芯片20、引线框架111、和封装壳体40；所述绝缘基板10上表面布设有第一导电层11，所述绝缘基板10下表面布设有第一散热层12；所述金属线110用于连接所述第一导电层11和所述芯片20，所述引线框架111作为电路导线，实现内部及与外部的电路互联，所述绝缘基板10、所述芯片20、所述金属线110和所述引线框架111的部分结构均封装于所述封装壳体40内，所述引线框架111部分伸出于所述封装壳体40。

本申请实施例1与对比例1相比，采用连接件连接第一导电层11和芯片20，连接件相比金属线110截面大，载流能力更强，同时能有效降低线材产生的杂感；连接件取代引线框架111实现直接与外部电路互联，缩短电路路径，降低损耗，同时连接件与外部互联的界面还可以直接作为顶部散热面，实现了双面散热的功能，有效提高产品的电热性能。另外，由于取消了金属导线连接和引线框架111连接，电路可以直接从功率模块产品的顶部输出，而不是侧边输出，有效利用了空间，缩小了功率模块产品的体积，降低了制造成本。

本申请实施例2与对比例1相比，还增设了再布线层60与介电层50，通过再布线工艺，进行触点延伸并重新排布，可以灵活调整与外部互联界面的焊盘位置、数量及焊盘尺寸。

本申请实施例3与对比例1相比，在第一散热层12上还增设了第一散热片层70，通过第一散热片层70里多个翅片结构，可以直接与水冷槽进行连接，增大热交换面积，提高产品散热能力，能满足更大功率产品的散热要求。

本申请实施例4与对比例1相比，在再布线层60上还增设了用于盛纳PCB板的盛纳层80，将PCB板直接封装于芯片封装结构内部，所述盛纳层80内的PCB板直接与再布线层60触点连接，进一步提高了产品的集成度，客户端的安装应用更加简便。

本申请实施例5与对比例1相比，在再布线层60上还增设了第二导电层100和第二散热片层90，实现双面散热功能，进一步提高了产品的散热能力，所述第二导电层100采用厚铜结构，既作为导电层又能作为散热层，在第二导电层100贴装第二散热片层90的区域以外设置多个输出端子101，可以外部电路互联，提升产品适用性。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种芯片的封装结构，其特征在于，包括

绝缘基板，所述绝缘基板上表面布设有第一导电层，所述绝缘基板下表面布设有第一散热层；

芯片，所述芯片贴设于所述绝缘基板，所述芯片与所述绝缘基板之间设有所述第一导电层；

导电件层，所述导电件层包括至少一个导电件，所述导电件用于连接所述第一导电层和所述芯片；

封装壳体，所述绝缘基板、所述芯片和所述导电件层均封装于所述封装壳体内，所述导电件的端部凸出于所述封装壳体。

2.根据权利要求1所述的一种芯片的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括设于所述导电件层上的再布线层和设有通孔的介电层，所述再布线层穿过所述通孔布设于所述介电层，所述介电层和所述再布线层均封装于所述封装壳体内，所述再布线层部分凸出于所述封装壳体。

3.根据权利要求2所述的一种芯片的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括设于所述第一散热层下端的第一散热片层。

4.根据权利要求3所述的一种芯片的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括设于所述再布线层上用于盛纳PCB板的盛纳层，所述盛纳层和所述再布线层均封装于所述封装壳体内。

5.根据权利要求3所述的一种芯片的封装结构，其特征在于，所述芯片的封装结构还包括设于所述再布线层上的第二散热片层，所述第二散热片层与所述再布线层之间设有第二导电层，所述第二导电层和所述再布线层均封装于所述封装壳体内。

6.根据权利要求5所述的一种芯片的封装结构，其特征在于，所述第二导电层上设有输出端子，所述输出端子凸出于所述封装壳体。

7.一种芯片封装的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

在绝缘基板上表面布设第一导电层，在所述绝缘基板下表面布设第一散热层；

将芯片贴设在所述绝缘基板上，使所述芯片与所述第一导电层形成电气连接；

在所述芯片与所述第一导电层上设置导电件层，所述导电件层内的导电件焊接所述第一导电层与所述功率芯片，使所述第一导电层与所述功率芯片形成电气连接；

在所述绝缘基板、所述功率芯片和所述导电件层上设置封装壳体，所述绝缘基板、所述芯片和所述导电件层均封装于所述封装壳体内，所述导电件的端部凸出于所述封装壳体。

8.根据权利要求7所述的一种芯片封装的制作方法，其特征在于，还包括：

在介电层激光打孔形成通孔，在所述介电层表面和所述通孔内金属化形成再布线层，所述再布线层与所述导电件层焊接，所述介电层内设于所述再布线层，所述介电层和所述再布线层均封装于所述封装壳体内，所述再布线层部分凸出于所述封装壳体；

在所述第一散热层上设置第一散热片层。

9.根据权利要求8所述的一种芯片封装的制作方法，其特征在于，还包括：

在所述再布线层上设置用于盛纳PCB板的盛纳层，使所述盛纳层和所述再布线层均封装于所述封装壳体内。

10.根据权利要求8所述的一种芯片封装的制作方法，其特征在于，还包括：

在所述再布线层上设置第二散热片层，在所述第二散热片层与所述再布线层之间设置第二导电层，使所述第二导电层和所述再布线层均封装于所述封装壳体内；

在所述第二导电层上设置输出端子，使所述输出端子凸出于所述封装壳体。