[发明专利]功率芯片散热封装结构及其制作方法

说明书

本发明提供了一种功率芯片散热封装结构及其制作方法，包括：功率芯片封装模块，被配置为容置功率芯片及散热封装模块；PCB母板，被配置为承载一个或多个功率芯片封装模块；隔热封装模块，被配置为连接在功率芯片封装模块和PCB母板之间，切断功率芯片封装模块和PCB母板的热传导路径；所述散热封装模块被布置在功率芯片封装模块相背于PCB母板的一侧，将功率芯片封装模块的热量传导至其他结构或空间中。

技术领域

本发明涉及集成电路封装技术领域，特别涉及一种功率芯片散热封装结构及其制作方法。

背景技术

在功率芯片封装中，由于工艺上的缺陷会导致功率芯片工作时发生短路，导致瞬时电流增大，发热量急剧增加。功率芯片产生的热量来不及导出而导致封装体烧毁，最后蔓延至PCB母板导致PCB母板损伤。由于PCB母板制造的成本较高，需要在发生此类故障时加以保护(可接受功率芯片封装体烧毁，不可接受PCB母板烧毁)。

目前市面上的功率芯片封装结构，大多数为分离式封装结构，将芯片通过焊接层固定在框架载板上，从而构建起功率芯片的散热通道。功率芯片较为先进的封装技术包括ATS的ECP技术(Embedded Component Packaging)，通过将功率芯片及其组件埋入到封装体中，通过设计合理的热传导通道，来实现芯片的高效率散热。但是对于ECP封装体，大多结构比较简单，一些大功率芯片在工作时，会产生大量的热量，尤其当发生芯片短路时，过载产生的热量会急剧增加，仅仅通过结构上的设计来构建散热通道，不足以及时导出功率芯片产生的热量，一方面会影响芯片的性能，另一方面可能会导致封装体烧毁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功率芯片散热封装结构及其制作方法，以解决现有的功率芯片产生的热量来不及导出而导致封装体烧毁甚至PCB母板损伤的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种功率芯片散热封装结构，包括：

功率芯片封装模块，被配置为容置功率芯片及散热封装模块；

PCB母板，被配置为承载一个或多个功率芯片封装模块；

隔热封装模块，被配置为连接在功率芯片封装模块和PCB母板之间，切断功率芯片封装模块和PCB母板的热传导路径；

所述散热封装模块被布置在功率芯片封装模块相背于PCB母板的一侧，将功率芯片封装模块的热量传导至其他结构或空间中。

可选的，在所述的功率芯片散热封装结构中，所述功率芯片封装模块与所述PCB母板通过焊球进行电连接，所述隔热封装模块包裹焊球；

所述功率芯片封装模块中还容置电容、电阻和互联线路中的一种或多种。

可选的，在所述的功率芯片散热封装结构中，所述散热封装模块包括导热陶瓷片、铜柱和第一表面焊盘；

所述导热陶瓷片的导热率大于200W/m·k，所述导热陶瓷片的材料为AlN；

通过陶瓷基板布线工艺在所述导热陶瓷片中制作铜柱和第一表面焊盘，所述铜柱和第一表面焊盘传导功率芯片工作或短路时产生的热量。

可选的，在所述的功率芯片散热封装结构中，所述散热封装模块相背于功率芯片封装模块的一面布置有表贴电感，所述散热封装模块将功率芯片封装模块的热量传导至所述表贴电感；

所述表贴电感通过所述互联线路与所述功率芯片封装模块电连接。

可选的，在所述的功率芯片散热封装结构中，所述隔热封装模块为陶瓷涂层，所述陶瓷涂层为钇稳定氧化锆材料或稀土锆酸盐，所述陶瓷涂层的导热率在1400℃的情况下为1.5W/m·k；

采用空气中喷涂或者印刷方式形成所述陶瓷涂层，采用低温固化成型。

本发明还提供一种功率芯片散热封装方法，包括：