[发明专利]一种高散热扇出型封装结构及封装方法

说明书

本发明涉及一种高散热扇出型封装结构，包括带有凸点的芯片、石墨烯载板、介电层、再布线层、塑封层、散热模块以及焊球；所述石墨烯载板的上下两侧均设置有所述再布线层，所述介电层设置在所述石墨烯载板与所述再布线层之间，所述石墨烯载板上贯穿有铜柱，所述再布线层之间通过所述铜柱进行连接，所述芯片设置在所述石墨烯载板的上方，位于所述石墨烯载板上方的再布线层与所述芯片的凸点连接，位于所述石墨烯载板下方的再布线层与所述焊球连接，所述塑封层包裹在所述芯片的外侧，所述散热模块设置在所述塑封层上。本发明的高散热扇出型封装结构为芯片扇出封装结构的高密度互连提供了平台，同时大幅提高芯片封装结构的散热能力。

技术领域

本发明涉及封装结构技术领域，具体涉及一种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散热能力等方面存在局限的问题，本发明提供了一种高散热扇出型封装结构及封装方法，采用石墨烯载板对芯片进行机械支撑，为芯片扇出封装结构的高密度互连提供了平台，同时借助石墨烯载板优异的导热性能和石墨烯散热板进行散热，大幅提高了芯片封装结构的散热能力。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

一种高散热扇出型封装结构，包括带有凸点的芯片、石墨烯载板、介电层、再布线层、塑封层、散热模块以及焊球；所述石墨烯载板的上下两侧均设置有所述再布线层，所述介电层设置在所述石墨烯载板与所述再布线层之间，所述石墨烯载板上贯穿有铜柱，所述再布线层之间通过所述铜柱进行连接，所述芯片设置在所述石墨烯载板的上方，位于所述石墨烯载板上方的再布线层与所述芯片的凸点连接，位于所述石墨烯载板下方的再布线层与所述焊球连接，所述塑封层包裹在所述芯片的外侧，所述散热模块设置在所述塑封层上。

在本发明中，采用石墨烯载板对芯片进行机械支撑，为芯片扇出封装结构的高密度互连提供了平台，同时借助石墨烯基板优异的导热性能和使用散热模块进行散热，大幅提高芯片封装结构的散热能力。

进一步的，所述散热模块为具有热沉形状的石墨烯散热板，散热效果好。

进一步的，所述石墨烯载板以及石墨烯散热板均由石墨烯或其复合材料制成，具有良好的散热效果。

进一步的，所述石墨烯载板的微观原子层沿其垂直方向进行布置，原子层垂直排布，利于芯片底面沿纵向散热。

进一步的，所述石墨烯散热板包括底层石墨烯原子层和上层石墨烯原子层，所述底层石墨烯原子层沿平行于所述石墨烯载板的方向进行布置，所述上层石墨烯原子层垂直行于所述石墨烯载板的方向进行布置，利用两种不一样的排布方式，极大地增强了散热效果。

一种基于上述的高散热扇出型封装结构的高散热扇出型封装方法，包括以下步骤：

S1：在具有通孔的石墨烯载板的上下两侧覆压介电层；