一種倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構的製作方法

2023-07-30 00:28:11

專利名稱：一種倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體封裝技術領域的散熱結構，特別是涉及一種倒裝焊高散熱球型 陣列封裝結構。
背景技術：
傳統的半導體倒裝焊封裝結構大多通過基板來散熱，主要會存在以下不足1、隨著半導體技術的不斷發展，以塑料基板材質為晶片承載底板的中高階封裝越 來越多，特別是球型陣列封裝多採用基板材質，但由於塑料基板本身的導熱性能較差，散熱 效果不佳。2、傳統的倒裝焊封裝結構中，晶片通過電互聯材料倒扣在基板上，而懸著的晶片 很難將熱充分散出去，加上基板本身的散熱效果不佳，傳統的倒裝結構往往散熱效果很差， 進而影響到最終產品的電熱性能以及可靠性。 3、受本身的封裝結構限制而散熱不佳的半導體封裝，也有採用高導熱塑封料的方 式來提高散熱效果，但高導熱塑封料除了本身高昂的成本價格外，對產品塑封工藝的控制 也提出了更高的要求，且散熱效果不明顯。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構，使得半 導體封裝散熱結構的散熱性強、結構簡單、散熱空間利用率高、適用性強。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是提供一種倒裝焊高散熱球型陣列封 裝結構，包括晶片、電互聯材料、下填充料、基板、塑封料和焊球，所述的封裝結構中還包括 彈簧散熱器；所述的晶片正面植有所述的電互聯材料，並倒裝於所述的基板上，通過所述 的電互聯材料實現與基板之間的電互聯；所述的下填充料填補所述的晶片與基板之間的空 隙；所述的塑封料塑封所述的彈簧散熱器、晶片、電互聯材料、下填充料和基板，形成塑封 體，所述的彈簧散熱器周圍被所述的塑封料固定，其一端與所述的晶片相連，另一端裸露於 所述的塑封體表面；所述的基板下方植有所述的焊球。所述的倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構的彈簧散熱器裸露於所述的塑封體表面 的一端焊有外接散熱裝置。所述的倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構的基板上貼有被動元件；所述的被動元件 為電阻、或電容、或電感、或晶振。所述的倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構的彈簧散熱器為柔性結構或彈性結構。所述的倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構的彈簧散熱器根據晶片的尺寸和散熱需 求來改變與晶片相連端的接觸面積和接觸形狀。所述的倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構的電互聯材料為錫球、或銅柱、或金凸點、 或合金凸塊。所述的倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構的焊球為錫球、或銅柱、或金凸點、或合金凸塊。有益效果
由於採用了上述的技術方案，本發明與現有技術相比，具有以下的優點和積極效 果1、內置彈簧散熱器，大大增加了晶片的散熱面積，使晶片由原來靠承載底座的單 面散熱結構變成靠承載底座與彈簧散熱器同時散熱的晶片雙面散熱結構。2、解決了一些沒有外露金屬承載底座或倒裝晶片封裝的散熱難題，大大提高了產 品的電熱性能和可靠性。3、封裝體內置彈簧散熱器的結構使封裝體在原有的空間內實現了很好的散熱效 果，滿足了半導體封裝輕薄短小的趨勢要求。4、彈簧散熱器的彈簧伸縮特性，使其在不同封裝厚度的產品中具備了一定的通用 性，適用性的提高也降低了彈簧散熱器的開模成本。5、彈簧散熱器本身的柔性結構使其在高度空間上具有很強的靈活性，和傳統非可 壓縮性金屬塊或金屬片散熱結構相比，彈簧的柔性結構不會因封裝各環節中的高度公差而 造成對晶片的壓傷，彈簧良好的應力吸收功能更有利於產品可靠性的提高。6、在彈簧散熱器裸露於塑封體的一端加焊大型外接散熱裝置，滿足了大功率產品 的超高散熱要求。7、在封裝結構中加入被動元件，使得封裝結構更為緊湊，具有封裝密度高的系統 集成優點。


圖1是本發明倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構的剖面圖；圖2是本發明倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構中彈簧散熱器的示意圖；圖3是本發明倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構的底部示意圖；圖4是本發明倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構中焊有外接散熱裝置的產品示意 圖；圖5是本發明倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構中貼有被動元件的產品示意圖；圖6是本發明倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構中貼有被動元件並焊有外接散熱 裝置的產品示意圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明 而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人 員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定 的範圍。本發明的實施方式涉及一種倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構，如圖1所示，包括 晶片2、電互聯材料3、下填充料4、基板5、塑封料6和焊球7，所述的封裝結構中還包括彈簧 散熱器1 ；所述的晶片2正面植有所述的電互聯材料3，並倒裝於所述的基板5上，通過所述 的電互聯材料3實現與基板5之間的電互聯，其中，電互聯材料3可以是錫球、或銅柱、或金凸點、或合金凸塊；所述的下填充料4填補所述的晶片2與基板5之間的空隙；所述的塑封 料6塑封所述的彈簧散熱器1、晶片2、電互聯材料3、下填充料4和基板5，形成塑封體，所 述的彈簧散熱器1周圍被所述的塑封料6固定，其一端與所述的晶片2相連，另一端裸露於 所述的塑封體表面，如圖1所示，彈簧散熱器1的下表面粘在晶片2的背面，其上表面裸露 於塑封體表面，以便將晶片2的熱量散出塑封體外；所述的基板5下方植有所述的焊球7， 其中，焊球7以矩陣形式排列，如圖3所示，焊球7可以是錫球、銅柱、金凸點、或合金凸塊。圖2所示的是彈簧散熱器1的結構示意圖，可以根據實際使用時的情況選用各種 不同形狀、面積和體積的彈簧散熱器，即根據具體的產品需要來確定彈簧散熱器採用螺旋 線形式的彈性結構，還是採用摺疊式的彈性結構，或是採用Z字的上升結構，根據晶片的尺 寸和散熱需求來改變彈簧散熱器與晶片的接觸面積和接觸形狀以及彈簧散熱器的高度和 層數。由於彈簧散熱器本身的彈簧伸縮特性，使其在不同封裝厚度的產品中具備了一定的 通用性，適用性的提高從而降低了彈簧散熱器的開模成本；同時，彈簧本身的柔性結構使其 在高度空間上具有很強的靈活性，和傳統非可壓縮性金屬塊或金屬片散熱結構相比，不會 因封裝各環節中的高度公差而造成對晶片的壓傷，彈簧良好的應力吸收功能有利於產品可 靠性的提高。在彈簧散熱器1裸露於所述的塑封體表面的一端還可以加焊外接散熱裝置8，如 圖4所示，由於在彈簧散熱器1的上表面焊有外接散熱裝置8，因此可以滿足大功率產品的 超高散熱要求。在所述的基板5上還可以貼有被動元件9，如圖5所示，所述的被動元件9 為電阻、或電容、或電感、或晶振，由於在封裝結構中加有被動元件9，使得封裝結構更為緊 湊，具有封裝密度高的系統集成優點。本發明可以在彈簧散熱器1裸露於所述的塑封體表 面的一端加焊外接散熱裝置8的同時，並在所述的基板5上貼有被動元件9，同時滿足超高 散熱和系統集成的封裝需求，如圖6 所 示。不難發現，本發明採用內置彈簧散熱器，大大增加了晶片的散熱面積，使晶片由原 來僅僅靠一面與承載底座相連來散熱的方式變成同時依靠承載底座與彈簧散熱器進行雙 面散熱的方式，從而解決了一些沒有外露金屬晶片承載底座或倒裝晶片封裝的散熱難題， 大大提高了產品的電熱性能和可靠性；另外，封裝體內置彈簧散熱器的結構使封裝體在原 有的空間內實現了很好的散熱效果，滿足了半導體封裝輕薄短小的趨勢要求。
權利要求
一種倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構，包括晶片(2)、電互聯材料(3)、下填充料(4)、基板(5)、塑封料(6)和焊球(7)，其特徵在於，所述的封裝結構中還包括彈簧散熱器(1)；所述的晶片(2)正面植有電互聯材料(3)，並倒裝於所述的基板(5)上，通過所述的電互聯材料(3)實現與基板(5)之間的電互聯；所述的下填充料(4)填補所述的晶片(2)與基板(5)之間的空隙；所述的塑封料(6)塑封所述的彈簧散熱器(1)、晶片(2)、電互聯材料(3)、下填充料(4)和基板(5)，形成塑封體，所述的彈簧散熱器(1)周圍被所述的塑封料(6)固定，其一端與所述的晶片(2)相連，另一端裸露於所述的塑封體表面；所述的基板(5)下方植有所述的焊球(7)。
2.根據權利要求1所述的倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構，其特徵在於，所述的彈簧 散熱器裸露於所述的塑封體表面的一端焊有外接散熱裝置(8)。
3.根據權利要求1所述的倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構，其特徵在於，所述的基板(5)上貼有被動元件(9)；所述的被動元件(9)為電阻、或電容、或電感、或晶振。
4.根據權利要求1所述的倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構，其特徵在於，所述的彈簧 散熱器(1)為柔性結構或彈性結構。
5.根據權利要求1所述的倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構，其特徵在於，所述的彈簧 散熱器(1)根據晶片(2)的尺寸和散熱需求來改變與晶片(2)相連端的接觸面積和接觸形 狀。
6.根據權利要求1所述的倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構，其特徵在於，所述的彈簧 散熱器(1)的一端通過高分子環氧樹脂的粘結物質與所述的晶片(2)相連。
7.根據權利要求1所述的倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構，其特徵在於，所述的電互 聯材料(3)為錫球、或銅柱、或金凸點、或合金凸塊。
8.根據權利要求1所述的倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構，其特徵在於，所述的焊球(7)為錫球、或銅柱、或金凸點、或合金凸塊。
全文摘要
本發明涉及一種倒裝焊高散熱球型陣列封裝結構，包括晶片、電互聯材料、下填充料、基板、塑封料和焊球，該封裝結構中還包括彈簧散熱器；晶片正面植有電互聯材料，並倒裝於基板上，通過電互聯材料實現與基板之間的電互聯；下填充料填補晶片與基板之間的空隙；塑封料塑封彈簧散熱器、晶片、電互聯材料、下填充料和基板，形成塑封體，彈簧散熱器周圍被塑封料固定，其一端與晶片相連，另一端裸露於塑封體表面，將晶片的熱量散出塑封體外，解決了一些沒有外露金屬承載底座或倒裝晶片封裝的散熱難題，大大提高了產品的電熱性能和可靠性。
文檔編號H01L25/16GK101840896SQ201010163410
公開日2010年9月22日 申請日期2010年4月29日 優先權日2010年4月29日
發明者吳曉純, 陶玉娟 申請人:南通富士通微電子股份有限公司