[发明专利]一种嵌入式高散热扇出型封装结构及封装方法

说明书

本发明涉及一种嵌入式高散热扇出型封装结构，包括均带有凸点的芯片、开有凹槽的石墨烯载板、塑封层、固定层、阻焊层、再布线层、介电层以及焊球；所述介电层覆盖在所述石墨烯载板上，所述再布线层覆盖在所述介电层上，所述芯片的背面通过所述固定层粘结在所述石墨烯载板的凹槽内，所述芯片与所述再布线层通过引线键合，所述塑封层包裹在所述芯片上，所述焊球连接在所述再布线层的上方，所述阻焊层设置在所述再布线层的上方。本发明的嵌入式高散热扇出型封装结构为芯片的扇出型封装提供了稳定的支撑，而且大大提高了封装结构的散热效果。

技术领域

本发明涉及封装结构技术领域，具体涉及一种嵌入式高散热扇出型封装结构及封装方法。

背景技术

随着电子产品高性能化和集成化的潮流，芯片向密度更高、速度更快、成本更低等方向发展，功率电子器件也逐渐采用先进的封装技术，如晶圆级封装或嵌入式封装。宽禁带半导体电力电子器件近年来不断获得技术的突破，具备广泛的市场应用前景。这类器件具备更高的效率、更高的开关频率和更高的工作温度等优势，在新能源发电、电动汽车、充电桩、电力转换及管理系统和工业电机领域等已展现出其巨大的应用潜力。

因芯片的功率提高产生了大量的热，高温条件下对封装的结构、材料和散热等方面提出了挑战，封装结构散热可以采用在塑封后的芯片背面粘贴散热器，这对高功率下的芯片散热有一定作用，但散热效果有限；陶瓷材料由于其在热、电、机械特性等方面极为稳定，被用做集成电路芯片封装。传统的方法是将芯片放置在已载有引脚架或后膜金属导线的陶瓷基板孔洞中，完成芯片与引脚或后膜金属键合点之间的电路互连，再将另一片陶瓷或金属封盖以玻璃、锡合金焊料将其与基板密封粘接而完成。然而随着芯片及功率器件的不断发展，再进一步提高芯片I/O数量，同时减小芯片尺寸，提高集成度、可靠性和散热能力等方面还存局限。

发明内容

为了解决现有的芯片封装结构在散热方面的能力还存在不足的问题，本发明提供了一种嵌入式高散热扇出型封装结构及封装方法，为芯片的扇出型封装提供了稳定的支撑，而且大大提高了封装结构的散热效果。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

一种嵌入式高散热扇出型封装结构，包括均带有凸点的芯片、开有凹槽的石墨烯载板、塑封层、固定层、阻焊层、再布线层、介电层以及焊球；所述介电层覆盖在所述石墨烯载板上，所述再布线层覆盖在所述介电层上，所述芯片的背面通过所述固定层粘结在所述石墨烯载板的凹槽内，所述芯片与所述再布线层通过引线键合，所述塑封层包裹在所述芯片上，所述焊球连接在所述再布线层的上方，所述阻焊层设置在所述再布线层的上方。

在本发明中，将芯片放在石墨烯载板的凹槽上，为芯片提供支撑，同时提供散热的能力，极大地改善了芯片的散热环境，散热效果更好。

进一步的，所述石墨烯载板包括横向原子层排布石墨烯载板以及纵向原子层排布石墨烯载板，所述横向原子层排布石墨烯载板设置在所述纵向原子层排布石墨烯载板的上方，散热性能更好。

进一步的，所述石墨烯载板的形状制造成热沉形状，散热效果更好。

进一步的，所述固定层为纳米铜膏或纳米银膏，粘结效果更好。

进一步的，所述石墨烯载板由石墨烯或其复合材料制成，稳定好，散热性能好。

进一步的，所述石墨烯载板上的凹槽通过机械、化学刻蚀、激光加工或通过将开孔与未开孔的多层石墨烯板压合制成，制作起来更加简单。

进一步的，所述介电层的材料为环氧树脂、聚酰亚胺或苯并环丁烯，材料性能稳定。

进一步的，所述塑封层的材料为环氧树脂、聚酯、聚氨酯、聚硅氧烷、双马来酰亚胺或氰酸酯树脂，材料性能稳定。

一种基于上述的嵌入式高散热扇出型封装结构的嵌入式高散热扇出型封装方法，包括以下步骤：