2021-09-15 12:16

封装结构和电子设备的制作方法【专利材料】

封装结构和电子设备的制作方法1.本实用新型涉及半导体封装技术领域,具体而言,涉及一种封装结构和电子设备。

背景技术:2.随着电子产品的发展,封装技术的重要性也越来越大。小型化、高密度、高频高速、高性能、高可靠性和低成本是封装技术的主流发展方向,其中系统级封装(system in a package,sip封装)是最重要也是最有潜力满足这种高密度系统集成的技术之一。sip封装是指将多种功能半导体元器件,例如处理器、存储器等根据应用场景、封装基板层数等因素,集成在一个封装内,从而实现一个基本完整功能的封装方案,以避免粉尘、酸碱物质、湿气、氧气等外界物质污染或侵蚀功能晶圆,进而保证其可靠性及寿命。

3.经发明人研究发现,由于sip封装芯片高度集中化,芯片工作过程中产生的热量会对芯片自身产生不可逆的损伤。而目前的封装技术,其通常直接在芯片附近设置一个铜柱,不仅散热效率低下,而且还占用了基板之上本就极其稀缺的面积,空间利用率低下。

技术实现要素:4.本实用新型的目的包括,例如,提供了一种封装结构和电子设备,其散热效率和空间利用率高。

5.本实用新型的实施例可以这样实现:6.第一方面,本实用新型提供一种封装结构,包括:7.基板,具有相对的第一表面和第二表面;8.设于所述第一表面的芯片和散热封盖,其中,所述散热封盖罩覆所述芯片;9.设于所述第二表面的散热层;10.贯穿所述基板,且连接所述散热封盖和所述散热层的导热件,所述导热件用于所述散热封盖和所述散热层之间的热传递。

11.在可选的实施方式中,所述导热件包括相连接的第一导热体和第二导热体;12.所述第一导热体显露于所述第一表面,且与所述散热封盖连接;所述第二导热体埋设于所述基板内,且与所述散热层连接。

13.在可选的实施方式中,所述第一导热体沿与所述第一表面平行的方向延伸。

14.在可选的实施方式中,所述第一导热体远离所述第二表面的表面与所述第一表面齐平。

15.在可选的实施方式中,所述第二导热体包括顺次呈夹角连接的第一部分、第二部分、第三部分,所述第一部分连接于所述散热层,所述第三部分连接于所述第一导热体。

16.在可选的实施方式中,所述第一部分的第一端与所述散热层连接,所述第一部分的第二端沿靠近所述第一表面,且与所述散热层呈夹角的方向延伸,连接于所述第二部分。

17.在可选的实施方式中,所述第三部分的第一端与所述第二部分连接,所述第三部分的第二端沿靠近所述第一表面的方向延伸,连接于所述第一导热体。

18.在可选的实施方式中,所述封装结构还包括设置于所述芯片和所述散热封盖之间的绝缘导热层,所述绝缘导热层的相对两面分别贴合所述芯片和所述散热封盖,所述绝缘导热层用于所述芯片和所述散热封盖之间的热传递。

19.在可选的实施方式中,所述封装结构还包括埋于所述基板内,连接所述芯片和所述散热层的绝缘导热柱,所述绝缘导热柱用于所述芯片和所述散热层之间的热传递。

20.在可选的实施方式中,所述封装结构包括两个所述导热件,两个所述导热件与所述散热层、所述散热封盖形成闭合的散热通道。

21.第二方面,本实用新型提供一种电子设备,包括如前述实施方式任一项所述的封装结构。

22.本实用新型实施例的有益效果包括,例如:23.本实用新型实施例的封装结构和电子设备,通过在基板的一面设置散热封盖,在基板另一面设置散热层,在基板内部设置一贯穿的导热件,导热件部分显露于第一表面,由此该导热件连接该散热封盖和散热层,形成一个围绕芯片的导热通道,使得芯片产生的热量能够通过该导热通道在基板的上下及侧边均散热,相对于现有技术明显提高了散热效率,而且还去除了芯片附近的铜柱,提高了空间利用率。

附图说明24.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。

25.图1为本实用新型实施例封装结构的示意图;26.图标:1‑封装结构;11‑基板;111‑第一表面;112‑第二表面;123‑焊盘;12‑芯片;13‑散热封盖;14‑导热件;141‑第一导热体;142‑第二导热体;1421‑第一部分;1422‑第二部分;1423‑第三部分;15‑散热层;16‑绝缘导热层;17‑绝缘导热柱;18‑塑封体。

具体实施方式27.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

28.因此,以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围,而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

29.应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

30.在本实用新型的描述中,需要说明的是,若出现术语“上”、“下”、“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,或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,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实用新型的限制。

31.在本实用新型的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“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。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。

32.此外,若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

33.需要说明的是,在不冲突的情况下,本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。

34.随着电子产品的发展,封装技术的重要性也越来越大。小型化、高密度、高频高速、高性能、高可靠性和低成本是封装技术的主流发展方向,其中系统级封装(system in a package,sip封装)是最重要也是最有潜力满足这种高密度系统集成的技术之一。sip封装是指将多种功能半导体元器件,例如处理器、存储器等根据应用场景、封装基板层数等因素,集成在一个封装内,从而实现一个基本完整功能的封装方案,以避免粉尘、酸碱物质、湿气、氧气等外界物质污染或侵蚀功能晶圆,进而保证其可靠性及寿命。

35.由于sip封装芯片高度集中化,芯片工作过程中产生的热量会造成芯片自身产生不可逆的损伤。而目前的封装技术,其通常直接在芯片附近设置一个铜柱,铜柱与位于塑封层远离基板的一侧之上的金属散热片连接,由此达到散热的效果。然而,这种散热方式,不仅散热效率低下,而且还占用了基板之上本就极其稀缺的面积。

36.基于上述缺陷,发明人通过研究,提供了一种新的封装结构1,通过在基板11的一面设置散热封盖13,在基板11另一面设置散热层15,在基板11内部设置连接该散热封盖13和散热层15的导热件14,使得芯片12产生的热量能够在该封装结构1的上下及侧边均散热,相对于现有技术明显提高了散热效率,而且还去除了芯片12附近的铜柱,节约了基板11之上的空间,改善了上述缺陷。

37.下面结合附图对本实用新型技术方案进行详细说明。

38.请参考图1,本实用新型实施例提供了一种电子设备,该电子设备内设置有封装结构1,其中,该封装结构1包括在厚度方向上具有相对的第一表面111和第二表面112的基板11。设于第一表面111的芯片12和散热封盖13,其中,散热封盖13罩覆芯片12。设于第二表面112的散热层15。设于基板11,连接散热封盖13和散热层15的导热件14,导热件14用于散热封盖13和散热层15之间的热传递。

39.通过在基板11的一面设置散热封盖13,在基板11另一面设置散热层15,在基板11内部设置一贯穿的导热件14,导热件14部分显露于第一表面111,由此该导热件14连接该散热封盖13和散热层15,形成一个围绕芯片12的导热通道,使得芯片12产生的热量能够通过该导热通道在基板11的上下及侧边均散热,相对于现有技术明显提高了散热效率,而且还去除了芯片12附近的铜柱,节约了基板11之上的空间。

40.基板11可以为印刷电路板(pcb),其第一表面111显露有若干焊盘123,及用于将焊盘123连接起来的印制导线,芯片12通过贴装工艺设置在该基板11的第一表面111,且该芯片12的引线与焊盘123电连接。散热层15通过贴装工艺设置在该基板11的第二表面112。其中该散热层15的面积尺寸小于或等于第二表面112的面积尺寸。散热封盖13的头端开口尾端封闭,通过贴装工艺设置在该基板11的第一表面111,即该散热封盖13的开口端与基板11通过贴装工艺连接。由此散热封盖13的内表面和基板11的第一表面111将该芯片12封闭,屏蔽外界信号对芯片12的干扰。

41.当然,本领域技术人员应当理解到,除了利用贴装工艺将芯片12和散热层15分别贴装在基板11的相对两面之外,还可以使用各种已知的焊接工艺,如倒装焊、回流焊、under fill、molding等将芯片12和散热层15分别设置在基板11的相对两表面,以上说明不能作为对本实用新型技术方案的限制。

42.在本实施例中,由于散热封盖13和芯片12之间存在微小的间隙,因此在该散热封盖13尾端的内表面和芯片12远离基板11的一侧之间设置一绝缘导热层16。绝缘导热层16的材料为热硅脂,导热矽胶布,导热胶带,导热粘接胶,相变材料,导热灌封胶等,通过涂覆工艺直接涂覆在芯片12远离基板11的一侧。由此,该绝缘导热层16的相对两面分别贴合芯片12和散热封盖13,能够加快芯片12至散热封盖13的热传递效率,进而提高散热效率。

43.在本实施例中,封装结构1还包括填充于散热封盖13和第一表面111之间,且包裹芯片12的塑封体18。塑封体18的材料为本领域常用的聚合物基材料、树脂基材料、聚酰亚胺、硅胶或环氧树脂等等,通过模塑填充工艺顺畅而迅速地填充在散热封盖13的内表面和基板11的第一表面111之间,从而将芯片12包裹,保证芯片12贴装在基板11之上的连接可靠性,而且该塑封体18具有一定的导热性,利于散热。

44.在本实施例中,导热件14为两个,分别位于基板11在长度或宽度方向的相对两侧,从而两个导热件14分别与,散热封盖13的相对两个侧壁连接,进而这两个导热件14和散热层15、散热封盖13在芯片12周围围合形成一个首尾依次相连的闭环式的导热通道,芯片12工作时产生的热量能够在这四个元件之间毫无阻碍的进行热传递,散热效率相对现有技术明显提高。同时,相对的两个导热件14能够满足在占用基板11内空间最小的情况下使传递至散热层15和散热封盖13的热量更加均匀,进一步加强散热效果。

45.需要说明的是,导热件14的数量在本实施例中对此并不进行限制,可以是一个,也可以是两个、三个等,具体选用数量根据芯片12功率及实际电路构造灵活选择。当导热件14为多个时,多个导热件14沿基板11周向均匀分布,以使传递至散热层15和散热封盖13的热量更加均匀,更利于散热。

46.在本实施例中,为了更利于导热件14和散热封盖13之间的热传递以及制造成本的考虑,选用焊锡的方式将该导热件14与散热封盖13连接。

47.在本实施例中,导热件14包括一体式成型的第一导热体141和第二导热体142。第一导热体141显露于第一表面111,从而提供与散热封盖13连接的位置,由此第一导热体141和散热封盖13之间能够进行热传递。第二导热体142埋于基板11内部,该第二导热体142的第一端与散热层15连接,该第二导热体142的第二端与第一导热体141的第一端连接,第一导热体141的第二端延伸至与散热封盖13的开口端接触的位置以连接散热封盖13。

48.第一导热体141的延伸方向与第一表面111平行,即该第一导热体141的第一端与第二导热体142的第二端连接,该第一导热体141的第二端沿与第一表面111平行的方向向外延伸,使得该第一导热体141的上表面均显露于基板11之上,进而方便与散热封盖13的开口端进行焊接,也能增大接收芯片12热量的传递面积,提高散热效率。图1所示的该第一导热体141的上表面,即该第一导热体141远离第二表面112的表面,与基板11的第一表面111齐平,处于同一平面内,即第一导热体141远离第二表面112的表面显露于第一表面111,从而能够保证基板11的表面平整性。当然,在其他实施例中,第一导热体141远离第二表面112的表面也可以不与第一表面111仅平行但不齐平。

49.需要说明的是,上述的散热层15、散热封盖13和导热件14均由本领域常用的导热性较好的金属制成,例如可以包括铜、铝、镍、金、银、钛、碳、硅中的一种材料或两种以上的组合材料。从而满足散热需求。该第一导热体141与第二导热体142可以是一体式成型,也可以是分别独立成型后在进行例如焊接的方式连接。

50.在本实施例中,该第二导热体142包括顺次呈夹角连接的第一部分1421、第二部分1422、第三部分1423,第一部分1421与散热层15连接,第三部分1423与第一导热体141连接。从而利于该第二导热体142的加工,只需要将片状体或柱状体多次弯折即可成型,且能够避免与基板11内的电路干涉。

51.具体来说,第一部分1421的第一端与散热层15连接,第一部分1421的第二端沿靠近第一表面111,且与散热层15呈直角或钝角的方向延伸。第二部分1422的第一端与第一部分1421的第二端连接,第二部分1422的第二端沿与第一表面111平行的方向朝外延伸;第三部分1423的第一端与第二部分1422的第二端连接,第三部分1423的第二端沿靠近第一表面111且与第二部分1422呈直角或钝角的方向延伸,且第三部分1423的第二端与第一导热体141的第一端连接。

52.当然,在其他实施例中,第二导热体142的形状在不影响基板11内部电路的情况下也可以是为一直形条片状,例如第二导热体142的第一端与散热层15连接,第二端沿着与第二表面112垂直或者钝角的方向朝第一表面111延伸,直至连接第一导热体141连接。

53.在本实施例中,封装结构1还包括埋设于基板11内,连接芯片12和散热层15的绝缘导热柱17,绝缘导热柱17用于芯片12和散热层15之间的热传递。具体来说,该绝缘导热柱17的制造材料可以是热硅脂,导热矽胶布,导热胶带,导热粘接胶,相变材料,导热灌封胶等。该绝缘导热柱17的第一端与散热层15连接,该绝缘导热柱17的第二端沿着与第二表面112垂直的方向朝第一表面111延伸,与用于连接芯片12的焊盘123连接,从而间接性连接芯片12,由此该绝缘导热柱17能够直接将芯片12工作时产生的热量传递至散热层15,进一步加强散热效果。

54.综上,根据本实用新型实施例提供的封装结构和电子设备,通过在基板11的一面设置散热封盖13,在基板11另一面设置散热层15,在基板11内部设置一导热件14,导热件14部分显露于第一表面111,由此该导热件14连接该散热封盖13和散热层15,使得芯片12产生的热量能够在该封装结构1的上、下及侧边均散热,相对于现有技术明显提高了散热效率,而且还去除了芯片12附近的铜柱,节约了基板11之上的宝贵空间。同时,在芯片12上涂覆绝缘导热层16,在基板11内设置绝缘导热柱17,使得芯片12产生的热量能够直接通过该绝缘导热层16和绝缘导热柱17分别传递到散热封盖13和散热层15,进一步提高散热效果。

55.以上,仅为本实用新型的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。


技术特征:1.一种封装结构,其特征在于,包括:基板,具有相对的第一表面和第二表面;设于所述第一表面的芯片和散热封盖,其中,所述散热封盖罩覆所述芯片;设于所述第二表面的散热层;贯穿所述基板,且连接所述散热封盖和所述散热层的导热件,所述导热件用于所述散热封盖和所述散热层之间的热传递。2.根据权利要求1所述的封装结构,其特征在于,所述导热件包括相连接的第一导热体和第二导热体;所述第一导热体显露于所述第一表面,且与所述散热封盖连接;所述第二导热体埋设于所述基板内,且与所述散热层连接。3.根据权利要求2所述的封装结构,其特征在于,所述第一导热体沿与所述第一表面平行的方向延伸。4.根据权利要求2所述的封装结构,其特征在于,所述第一导热体远离所述第二表面的表面与所述第一表面齐平。5.根据权利要求2所述的封装结构,其特征在于,所述第二导热体包括顺次呈夹角连接的第一部分、第二部分、第三部分,所述第一部分连接于所述散热层,所述第三部分连接于所述第一导热体。6.根据权利要求5所述的封装结构,其特征在于,所述第一部分的第一端与所述散热层连接,所述第一部分的第二端沿靠近所述第一表面,且与所述散热层呈夹角的方向延伸,连接于所述第二部分。7.根据权利要求5所述的封装结构,其特征在于,所述第三部分的第一端与所述第二部分连接,所述第三部分的第二端沿靠近所述第一表面的方向延伸,连接于所述第一导热体。8.根据权利要求1‑7任一项所述的封装结构,其特征在于,还包括设置于所述芯片和所述散热封盖之间的绝缘导热层,所述绝缘导热层的相对两面分别贴合所述芯片和所述散热封盖,所述绝缘导热层用于所述芯片和所述散热封盖之间的热传递。9.根据权利要求1‑7任一项所述的封装结构,其特征在于,还包括埋于所述基板内,连接所述芯片和所述散热层的绝缘导热柱,所述绝缘导热柱用于所述芯片和所述散热层之间的热传递。10.根据权利要求1‑7任一项所述的封装结构,其特征在于,所述封装结构包括两个所述导热件,两个所述导热件与所述散热层、所述散热封盖形成闭环式的散热通道。11.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求1‑10任一项所述的封装结构。

技术总结
本实用新型的实施例提供了一种封装结构和电子设备,涉及半导体封装技术领域,其中该封装结构包括具有相对的第一表面和第二表面的基板。设于第一表面的芯片和散热封盖,其中,散热封盖罩覆芯片。设于第二表面的散热层。设于基板,连接散热封盖和散热层的导热件,导热件用于散热封盖和散热层之间的热传递,从而相对于现有封装结构而言提高了散热效率和空间利用率。利用率。利用率。


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