[发明专利]芯片封装和用于制造芯片封装的方法

说明书

技术领域

各种实施例总体上涉及芯片封装和用于制造芯片封装的方法。

背景技术

取决于应用，可以在用于电子部件和电子元件的芯片封装上设置高标准。这种要求可以包括对芯片封装显示出稳定性的需要、防止辐射的保护以及隔离能力。现今的半导体芯片的能力受到在操作期间芯片封装上的以及来自芯片封装的散热的效率的限制。这可能是增加电路集成密度和电路性能以及增加面积相关密度（例如每面积包装）的结果。结果，更高的热负载会被置于电路部件上。当前芯片中的结温通常可以被限于约150℃到200℃以确保芯片封装的可靠性。电流和/或开关频率可能必须被限制（例如被降低）以确保不会超过这些温度。

半导体元件或集成电路通常可以被布置在封闭的芯片外壳中，以保护它们在操作期间免受外部环境的影响。现今的概念主要是基于混合封装结构，通过所述混合封装结构，实现至少两个接口会是必要的。第一接口（被称为芯片外壳接口）传统上可以由芯片制造商来生产，其中可以使用复杂连接技术（例如引线或倒装芯片接合）。第二接口可以包括芯片外壳与板/模块之间的接口，并且通常可以由最终用户来实现。

基于塑料或陶瓷的非密封封装可能同时不适合于半导体技术中的许多应用，因为它们可能不足以保护电子芯片免受外部环境影响，例如湿度、辐射、热。特别是，由于强烈的吸湿性，这些封装会遇到挑战，例如关于回流焊，或者通过爆米花效应破裂或断裂，因此影响其长期稳定性。

为了保护部件免受由过热引起的故障或破坏，用于冷却部件的更多措施可以由用户来执行。可以使用无源以及甚至有源方法，它们在花费、成本和效率方面可能极具挑战性。为了降低成本和花费，可以提供来自芯片制造商的可变工艺技术，其可以使部件的热负载最小化。常规方法提供硅芯片的热质量减小，通过其可以减小芯片的厚度，例如通过薄化方法（例如研磨或蚀刻）。另外，有效的热沉可以在芯片级上被集成，例如使用厚金属化。这些方法引入另外的挑战。在制备期间半导体部件的有效薄化可能需要特殊的技术和复杂的制备方法。厚金属层可能导致显著的机械和热应力、以及由于可能在预组装期间和/或在芯片的操作期间达到的高温下芯片（例如硅）与金属层（例如Cu）之间的不同热膨胀系数而引起的部件的损坏。因此，在大多数情况下，功率半导体可能仅在其中热不会累积的区域中操作，以避免芯片的热损坏。效率可能因此被显著地降低。

无源冷却解决方案（例如通过使用引线框）提出大的挑战。由于增加的部件集成密度以及减小的间距距离，大大增加了焊膏和丝网印刷的制备技术成本和要求。有源冷却可能通常仅以外部附着或胶合的冷却体的形式（例如保持冷却液）来实现，这可能导致由于冷却体与芯片外壳之间以及芯片外壳与芯片之间的连续绝缘界面而引起的大大降低的效率。高效芯片封装的成本可能占总制造成本的多于90%，这是由于适当的隔离和冷却部件的附加集成。

发明内容

各种实施例提供芯片封装，所述芯片封装包括：第一封装结构；在第一封装结构上形成的第一钝化层和在第一钝化层上形成的第一导电层；在第一导电层和第一钝化层上布置的至少一个芯片，其中至少一个芯片接触垫接触第一导电层；在第一封装结构中形成的至少一个腔，其中所述至少一个腔暴露第一钝化层的覆盖所述至少一个芯片接触垫的部分；布置在第一封装结构上并且覆盖所述至少一个腔的第二封装结构，其中在所述至少一个芯片接触垫上的室区域由所述至少一个腔和第二封装结构来限定；其中第二封装结构包括连接到室区域的入口和出口，其中入口和出口控制去往和来自室区域的散热材料的流入和流出。

附图说明

在附图中，类似的附图标记通常指代遍及不同视图的相同部分。附图不一定是按比例的，而是通常将重点放在说明本发明的原理上。在下列描述中，参考下列附图来描述本发明的各种实施例，在附图中：

图1示出根据一个实施例的用于制造芯片封装的方法；

图2A到2V示出根据一个实施例的用于制造芯片封装的方法；

图3示出根据一个实施例的芯片封装。

具体实施方式

下列详细描述参考了附图，所述附图通过图示的方式示出其中可以实践本发明的特定细节和实施例。

词“示例性”在本文中被用来指“用作实例、例子或说明”。在本文中被描述为“示例性”的任何实施例或设计不一定被解释为相对于其他实施例或设计是优选的或有利的。