[发明专利]一种制作3D封装芯片的散热方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种芯片封装散热工艺，尤其是一种制作3D封装芯片的散热方法。 

【背景技术】

随着集成电路封装的密度不断增大、芯片尺寸不断减小、I/O端子数不断增加，而在有限尺寸的芯片上要求实现的功能却原来越多，同时为了避免高密度下二维封装所带来的问题，可考虑在芯片Z方向上进行3D封装。采用3D封装技术可以增大封装密度、提高产品性能、降低功耗、减小噪声，实现电子设备的多功能化和小型化。但与此同时，3D封装集成电路的发热密度也越来越高，因此，解决芯片的3D封装关键技术是散热问题。 

目前公知的散热方式主要有三种，一种散热方式可参考美国专利US5909056，该方式将散热片覆于晶片上方，并连接到基板，向上方扩散的热量通过散热片将热量传到基板。另一种散热方式可参考美国专利US4953060，该专利的工艺使用针脚作为封装上下芯片的连接处，针脚在封装时做成上方芯片凸出、下方芯片凹下的形状，以便进行连接，并在针脚周围使用垂直的金属材料进行垂直方向的散热。再一种散热方式可参考美国专利US5796170，其封装结构是先将散热片粘于晶片后方，再将封装倒装，使散热片置于上方，最后再封装下方植球， 以达到散热的目的。 

采用上述方法对3D封装芯片进行散热，仍不能达到当前3D封装芯片向高密度发展的散热要求，本发明即针对现有技术的不足研究而提出。 

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种制作3D封装芯片的散热方法，其主要特点是在Z方向上对芯片单体进行有序层叠，并电连接，得到芯片组本体，而芯片组本体中每一芯片单体上设有与相邻芯片单体相互连通的散热流体通道，芯片组本体底部的流体通道接头与循环散热泵连接，循环散热泵将驱动散热流体通道内的冷却液循环运动，冷却液及时有效地吸收各个芯片单体工作所产生的热量，并经循环散热泵上的散热片散开，有效解决了3D封装芯片的散热问题。 

为解决上述技术问题，本发明一种制作3D封装芯片的散热方法，包括采用步骤如下： 

A、采用硅通孔技术，将各块芯片单体制作硅通孔，并向硅通孔中填充导电材料，作为各块芯片单体连接的电极引线； 

B、向步骤A所得的芯片单体的背面涂覆氧化硅，得到氧化硅层； 

C、将由步骤B所得芯片单体的正面涂覆光刻胶，得光刻胶层； 

D、用激光直写光刻胶层，显影后得到散热流体通道图案； 

E、用由氢氟酸、硝酸和冰醋酸组成的蚀刻溶液，对散热流体通道图案进行蚀刻，得到相互连通的散热流体通道； 

F、重复步骤C和D，并用激光分别在芯片单体两侧边相应位置 处直写出两个与散热流体通道连通的通道连通孔； 

G、将步骤F所得芯片单体置于蚀刻气体SF6中，通过平面曝光、溅射化学反应和辅助能量离子，除去芯片单体上的通道连通孔及其正面上的散热流体通道内侧壁上的硅； 

H、对步骤G所得芯片单体的正面涂覆牺牲层聚合物，得到牺牲层，用于保护并使散热流体通道成型，涂覆后对该面抛光成平整平面； 

I、在步骤H所得的平整平面上涂覆耐热层聚合物，得到耐热层，并对耐热层进行激光直写操作，制作出芯片单体正面的电极连接点和流体通道接口； 

J、用氢氟酸蚀刻除去芯片单体背面的氧化硅层； 

K、用耐热层聚合物制作与芯片单体背面的通道连通孔的口部连接的流体通道接头； 

L、对芯片单体背面的电极引线端部制作凸出的焊锡点； 

M、对步骤L所得的芯片单体的正面与另一芯片单体的背面层叠，使得一芯片单体的正面上的电极连接点与另一芯片单体的背面上的焊锡点对接，并进行热固化连接，同时使一芯片单体正面上的流体通道接口与另一芯片单体背面上的流体通道接头对接，得到由若干块芯片单体组成的芯片组本体； 

N、用有机溶剂溶解芯片组本体上的牺牲层聚合物，得到畅通的散热流体通道； 

O、将步骤N所得的芯片组本体的上部黏合一层平整玻璃，得到玻璃层，以将流体通道接口封堵住，芯片组本体底部的流体通道接头 与循环散热装置连接。 

所述步骤O中循环散热装置包括循环散热泵，所述循环散热泵输出口连接有输送管，所述输送管另一端与位于芯片组本体底部的一散热流体通道对接孔连接，所述循环散热泵41输入口连接有回流管，所述回流管另一端与与位于芯片组本体底部的另一个散热流体通道对接孔连接，所述回流管中部设有用于冷却液流经散热的散热片体。 

所述循环散热泵上设有用于将冷却液注入其内的注液口和用于将其内的冷却液排出的排液口。