[发明专利]一种芯片堆叠封装散热结构及制作方法

说明书

本发明提供了一种芯片堆叠封装散热结构及其制作方法，包括：第一芯片、第二芯片、第三芯片、第四芯片、热管、基板；其中，所述第二芯片、第三芯片、第四芯片固定于所述基板上，所述第一芯片的两端分别固定于第三芯片和第四芯片上表面；所述第一芯片、第二芯片、第三芯片、第四芯片之间围成密封腔体；所述热管穿过所述第一芯片、第二芯片、第三芯片、第四芯片、基板，并与所述密封腔体连通，以形成液体流动回路。本发明的优点在于：利用基板挖槽和特殊的堆叠方式尽可能少的采用键合焊盘密封微流体，减少密封效果不佳的风险；采用热管、TSV技术、微流体相结合，解决了热管在封装体内穿插的工艺难点；实现热管与微流体的穿插，减少了整体封装尺寸。

技术领域

本发明涉及电子封装技术领域，尤其是一种芯片堆叠封装散热结构及其制 作方法。

背景技术

集成电路不断的改进、发展，体积不断减小，价格不断下降，在功能上则 不断的提高，而在提升功能的同时，集成电路所需要的芯片数量越来越多、半 导体空间的设计也愈趋严谨与重要，对于半导体热量的处理、散热的工作便成 为集成电路与半导体封装制程中十分重要的设计重点。

传统的封装散热主要是通过周围的环境或散热片来实现，而对于热耗体积 和密度都很高的元器件，传统散热方法散热能力略显不足。

现有技术中，针对高频芯片堆叠的微流体散热，全部采用键合焊盘将微流 体密封，堆叠层数越多，密封效果存在的风险越大，同时堆叠芯片存在翘曲的 可能性，且最上方芯片的上表面无法实现密封微流体，散热不够全面。

另外，现有技术中还有采用热管与散热片结合给芯片实现散热，在热管内 注入定量的冷却液导热，适用于单层芯片结构的散热，若想达到好的散热效果， 热管必须穿插在多个芯片之间，工艺繁琐复杂，并且对于堆叠芯片的散热效果 不佳。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明在SiP(System in Package，系统级封装)模组封装的小型化、集 成化的发展趋势下，主要解决了针对基板凹槽中堆叠芯片封装散热效果不佳， 半导体封装散热的问题。

根据本发明的第一个方面，提出了一种芯片堆叠封装散热结构，包括：

第一芯片、第二芯片、第三芯片、第四芯片、热管、基板；其中，

所述第二芯片、第三芯片、第四芯片固定于所述基板上，所述第一芯片的 两端分别固定于第三芯片和第四芯片上表面；

所述第一芯片、第二芯片、第三芯片、第四芯片之间围成密封腔体；

所述热管穿过所述第一芯片、第二芯片、第三芯片、第四芯片、基板，并 与所述密封腔体连通，以形成液体流动回路。

进一步地，所述基板上设有凹槽，所述第二芯片位于所述凹槽内。

进一步地，所述第一芯片、第二芯片、第三芯片、第四芯片为晶圆芯片。

进一步地，所述第一芯片下表面与第二芯片上表面设有微流道键合焊盘，， 以在所述第一芯片和第二芯片之间形成所述密封腔体。

进一步地，所述第一芯片、第二芯片、第三芯片、第四芯片、基板上均设 有通孔，以使得所述热管穿过，并且所述第一芯片和第二芯片的通孔均与所述 密封腔体连通。

进一步地，所述基板具有三个通孔，其中两个通孔分别与第三芯片和第四 芯片的通孔对应，以使得所述热管穿过，作为冷却液入口；所述基板的第三个 通孔与所述第二芯片的通孔对应以连通所述密封腔体的下部，作为冷却液出口。

进一步地，所述热管分别穿过基板、第三芯片、第四芯片的通孔，并且与 所述第一芯片的上表面接触，且在第一芯片的上表面相应位置处所述热管设置 与第一芯片的通孔相应的开口，以连通所述密封腔体的上部。