[发明专利]一种芯片封装散热结构及其制备方法

说明书

本发明公开一种芯片封装散热结构及其制备方法，属于集成电路封装技术领域。该封装散热结构包括硅衬底、散热槽、芯片槽、芯片、插入层和焊球。散热槽刻蚀在硅衬底正面，芯片槽刻蚀在硅衬底背面，并且散热槽和芯片槽相连通，散热槽中填充有电镀金属；芯片粘贴在芯片槽中，并且芯片背面与芯片槽底面平齐，正面与芯片槽的开口面平齐；插入层制作在硅衬底的底部，焊球制作在插入层的表面。本发明使用晶圆级封装工艺制造，通过在封装上制造散热槽并填充金属作为散热结构，使散热结构与芯片背面接触，形成直接散热通道，降低热阻，扩大散热面积，可以有效提高散热效率，提高芯片封装可靠性。

技术领域

本发明涉及集成电路封装技术领域，特别涉及一种芯片封装散热结构及其制备方法。

背景技术

新一代高密度芯片封装工艺将多种不同材质、不同功能的芯片实现整合，在一个微小体积的封装结构内实现完整系统功能。随着集成密度的提高，特别是大量高功率射频芯片和高速处理芯片的集成，会在微小的集成空间内产生大量热量。由于芯片嵌入在散热能力不良的有机材料内部，造成热量无法快速散出，这会导致封装结构内温度急剧上升，进而导致芯片烧毁，互连金属熔化，热失配破坏等封装失效，造成系统性能下降，甚至完全失效。

现有的高密度芯片封装的散热方法是使用冷板和热沉贴在封装结构背面，将热量传递到系统环控或空气中，但这种散热结构与芯片不直接接触，中间隔着封装基板和外壳，由于封装基板热导率低，多层材料界面热阻大，热量不能及时高效地传递出来，造成封装结构散热能力差的不良影响，进而导致封装可靠性差，影响使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种芯片封装散热结构及其制备方法，以解决现有的封装结构散热效率低、导致封装可靠性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种芯片封装散热结构，包括：

硅衬底，所述硅衬底正面刻蚀有散热槽，背面刻蚀有芯片槽；所述散热槽和所述芯片槽连通；

芯片，安装在所述芯片槽中；

插入层，具有电互连功能，制造在所述硅衬底的底部；

焊球，制造在所述插入层表面。

可选的，所述芯片背面与所述芯片槽底面平齐，所述芯片正面与所述芯片槽开口面平齐。

可选的，所述芯片与所述插入层接触。

可选的，所述散热槽和所述芯片槽通过干法刻蚀工艺制造而成，所述干法刻蚀工艺包括DRIE工艺和ICP工艺。

可选的，所述散热槽中填充有金属材料，所述金属材料包括铜、铝和钛钨合金。

可选的，所述金属材料与所述芯片接触。

可选的，所述插入层的材质包括铜和聚酰亚胺；所述焊球的材质包括锡铅合金。

本发明还提供了一种芯片封装散热结构的制备方法，包括：

步骤1：提供硅衬底，在其正面刻蚀散热槽；

步骤2：在所述散热槽中通过电镀填充金属材料；

步骤3：减薄金属材料露出散热槽图形；

步骤4：在硅衬底背面刻蚀芯片槽；

步骤5：通过导热胶在芯片槽内安装芯片；

步骤6：硅衬底背面制造插入层和焊球。

可选的，在所述散热槽中通过电镀填充金属材料包括：

电镀金属材料覆盖硅衬底整个表面并完全填充散热槽。

可选的，在硅衬底背面刻蚀芯片槽包括：