一种异构多芯片扇出型塑料封装散热结构及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种异构多芯片扇出型塑料封装散热结构及制备方法，其中的散热结构使用晶圆级塑料封装工艺制造，通过在塑封体上制造不同尺寸、深度、密度的散热槽，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。此方法区别于传统的对塑封体背面采用热沉贴装进行热传导散热方式，本结构采用直接接触散热方式，散热效率更高；同时，也区别于对塑封体内所有芯片减薄到漏出芯片背面后，随后贴装散热片的接触散热方式，且本方法有效规避了芯片减薄过程中可能出现的缺陷风险，提升了封装良率。提升了封装良率。提升了封装良率。

【技术实现步骤摘要】
一种异构多芯片扇出型塑料封装散热结构及制备方法


[0001]本专利技术涉及集成电路封装
，尤其是指一种异构多芯片扇出型塑料封装散热结构及制备方法。

技术介绍

[0002]新一代高密度芯片塑料封装工艺将多种不同材质、不同功能、不同尺寸厚度的芯片实现整合，在一个微小体积的封装结构内实现完整系统功能。与此同时，组装密度的显著提升必然会造成微组装系统热流密度的急剧上升，一般而言，电子产品的温度每急剧上升10℃，可靠度可能会降低为原来的一半；而温度从75℃升高到 125℃，可靠度则变为原来的20%。因此，如何解决高密度组件带来的散热问题已经成为高性能组装系统面临的首要挑战。传统的散热方式为将冷板或热沉贴装在塑封体背面，但中间仍存在一定厚度塑封料，依靠间接的热传导进行散热，散热效率低；另一种针对塑封体散热方式改进为将所有不同尺寸厚度芯片减薄到相同高度，漏出芯片背面，在其背部贴装散热片；虽散热方式由传导散热方式改善为接触散热，但对于不同厚度芯片减薄到同一高度（此高度是体系内厚度最小芯片决定），减薄过程使得塑封体内各芯片应力更加集中，导致潜在的芯片崩边、碎角或开裂等风险急剧上升，使得芯片封装良率难以得到保证。

技术实现思路

[0003]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中异构多芯片：塑封料背部贴片依靠热传导使得散热效率低；芯片整体减薄后贴装散热片方式使得芯片封装良率低的问题，从而提供一种高密度异构多芯片扇出型塑料封装散热结构及制备方法。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的一种异构多芯片扇出型塑料封装散热结构，包括：异构多芯片 与Dummy芯片通过导热胶粘接后，Face Down装片后被塑封料包封；在塑封料背部通过系列工艺在Dummy芯片表面和内部开出不同尺寸、深度、密度的散热槽，散热槽内部填充金属材料，所述散热槽与导热胶相连通，导热胶与所述异构多芯片背部相连通；再布线与UBM 层，制造在所述塑封料的正面,与异构多芯片的Pad保持连接，具有电互联功能，其被聚酰亚胺包裹；焊球，制造在再布线与UBM 层表面。
[0005]可选的，所述异构多芯片与Dummy芯片通过导热胶粘接形成一体后在临时载板上按坐标装片，通过塑封料整体塑封包裹后，可实现不同尺寸和厚度芯片的高密度集成，所有芯片正面都在同一平面。
[0006]可选的，所述塑封料背部的散热槽制作通过重构圆片减薄工艺、光刻工艺及干法刻蚀工艺制造而成，可实现对Dummy芯片表面和内部不同尺寸、深度、密度的散热槽开槽，散热槽尺寸和密度可调节，所述散热槽保持与导热胶的连接，导热胶与真芯片背部连接。
[0007]可选的，塑封料背部的散热槽内金属材料填充是通过晶圆级溅射工艺和晶圆级电
镀工艺完成, 所述金属材料包括铜、铝和钛钨合金。
[0008]可选的，所述再布线与UBM 层是通过晶圆级再布线工艺完成，并保持与异构多芯片的Pad接触，材质包括聚酰亚胺和铜。
[0009]可选的，所述焊球是通过晶圆级植球或单芯片网板植球工艺完成，保持与再布线与UBM 层接触，材质包括锡铅类、锡银类及锡银铜类。
[0010]本申请的另一方面，提供一种异构多芯片扇出型塑料封装散热结构，包括：步骤S11：提供玻璃晶圆、临时键合膜、异构多芯片、树脂塑封料，在玻璃晶圆上贴附临时键合膜后形成封装用临时键合载板；步骤S12：通过控制Dummy芯片的厚度，使用导热胶将Dummy芯片粘接在真芯片的背部，使得所有芯片厚度一致；步骤S13：通过装片设备，将Dummy芯片通过导热胶粘接在真芯片背面形成一体后，依据装片文件中对各异构多芯片坐标需求，利用设备吸嘴吸取各芯片的中心，将各芯片的正面PAD按坐标贴装在临时键合膜上，完成装片步骤；步骤S14：利用晶圆级塑封工艺，用树脂塑封料对贴装完成的异构多芯片进行灌封，固化重构形成树脂圆片；步骤S15：对树脂圆片正面进行临时键合保护后，对树脂圆片背面进行减薄，漏出每个真芯片背面的Dummy芯片；步骤S16：对减薄后的晶圆背面涂胶、曝光及显影后，使得Dummy芯片区域开口出来，其他部分被光刻胶保护起来；步骤S17：对光刻工艺完成后的重构圆片进行干法刻蚀工艺，对Dummy芯片表面和内部进行开槽，完成塑封料背面不同尺寸、深度、密度的散热槽开槽；步骤S18：通过溅射和电镀工艺，完成塑封料背面开槽的金属材料填充；步骤S19：采用化学机械抛光法对重构塑封圆片背部进行减薄，露出散热槽图形；步骤S20：对树脂圆片进行背面临时键合，树脂圆片正面进行晶圆级再布线工艺，使用PI胶和晶圆级多层再布线工艺依次实现UBM和RDL多层互联金属再布线；步骤S21：利用晶圆级植球工艺，在重构的树脂圆片的UBM处植球；再对重构的树脂圆片进行划片形成最终的封装体。
[0011]可选的，所述Dummy芯片表面和内部的开槽通过硅干法刻蚀工艺可完成，形成不同尺寸、深度、密度的散热槽，并直接与真芯片通过导热胶相连通。
[0012]可选的，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整个塑封料背面并完全填充散热槽。
[0013]在本专利技术中提供了一种高密度异构多芯片扇出型塑料封装散热结构及制备方法，使用晶圆级塑料封装制造工艺，通过在塑封料背面通过晶圆级减薄工艺、光刻工艺及硅的干法刻蚀工艺制造不同尺寸、深度、密度的散热槽并填充金属作为散热结构，这种散热结构不需要对不同厚度的异构多芯片统一减薄到同一厚度后贴装散热片，此结构满足在同一塑封体内部可完成不同尺寸、深度、密度的散热槽开槽，散热槽内填充金属材料后，与芯片背面接触，形成直接散热通道，低热阻，扩大散热面积，有效增加了被有机塑封料包裹的芯片的散热效率，提高芯片封装可靠性。
[0014]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：1）、通过控制Dummy芯片厚
度，采用Dummy芯片与真芯片通过导热胶粘接为一体方式，实现所有芯片厚度一致，在被塑封料包封后，通过晶圆级减薄工艺、光刻工艺和硅干法刻蚀工艺有效解决了不同尺寸厚度异构多芯片塑封体背部散热槽开槽问题，避免了真芯片在减薄过程中出现各种缺陷，可有效提高塑封体封装良率；2）、采用电镀工艺将金属材料覆盖整个塑封料背面并完全填充散热槽保证了散热槽内金属填充覆盖率和致密性；3）、采用散热槽底部与芯片背面直接接触的散热方式，大幅度提升了芯片热传导效率，形成直接的散热通道，增加散热效率，提高异构多芯片塑封体的封装可靠性。
附图说明
[0015]为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明。
[0016]图1是本专利技术提供的一种高密度异构多芯片扇出型塑料封装散热结构示意图；图2是本专利技术提供的一种高密度异构多芯片扇出型塑料封装散热结构的制备方法流程图；图3是临时键合载板的示意图；图4真芯片与Dummy芯片通过导热胶粘接为一体并保持厚度一致的示意图；图5是粘接后芯片按坐标装片示意图；图6是晶圆级注塑的示意图；图7是减薄树脂圆片漏出Dummy芯片背面的示意图；图8是硅基干法刻蚀前涂胶的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异构多芯片扇出型塑料封装散热结构，其特征在于，包括：异构多芯片105 与Dummy芯片103通过导热胶104粘接后，Face Down装片后被塑封料106包封；在塑封料背部通过系列工艺在Dummy芯片表面和内部开出不同尺寸、深度、密度的散热槽108，散热槽108内部填充金属材料109，所述散热槽108与导热胶104相连通，导热胶104与所述异构多芯片105背部相连通；再布线110与UBM 111层，制造在所述塑封料106的正面,与异构多芯片105的Pad保持连接，具有电互联功能，其被聚酰亚胺107包裹；焊球112，制造在再布线110与UBM 111层表面。2.如权利要求1所述的异构多芯片扇出型塑料封装散热结构，其特征在于，所述异构多芯片105与Dummy芯片103通过导热胶104粘接形成一体后在临时载板上按坐标装片，通过塑封料106整体塑封包裹后，可实现不同尺寸和厚度芯片的高密度集成，所有芯片正面都在同一平面。3.如权利要求1所述的异构多芯片扇出型塑料封装散热结构，其特征在于，所述塑封料背部的散热槽108制作通过重构圆片减薄工艺、光刻工艺及干法刻蚀工艺制造而成，可实现对Dummy芯片103表面和内部不同尺寸、深度、密度的散热槽108开槽，散热槽尺寸和密度可调节，所述散热槽108保持与导热胶104的连接，导热胶104与真芯片105背部连接。4.如权利要求1所述的异构多芯片扇出型塑料封装散热结构，其特征在于，塑封料背部的散热槽108内金属材料109填充是通过晶圆级溅射工艺和晶圆级电镀工艺完成, 所述金属材料包括铜、铝和钛钨合金。5.如权利要求1所述的异构多芯片扇出型塑料封装散热结构，其特征在于，所述再布线110与UBM 111层是通过晶圆级再布线工艺完成，并保持与异构多芯片105的Pad接触，材质包括聚酰亚胺107和铜。6.如权利要求1所述的异构多芯片扇出型塑料封装散热结构，其特征在于，所述焊球112是通过晶圆级植球或单芯片网板植球工艺完成，保持与再布线110与UBM 111层接触，材质包括锡铅类、锡银类及锡银铜...

【专利技术属性】
技术研发人员：李奇哲，夏晨辉，周超杰，叶刚，朱家昌，王刚，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十八研究所，
类型：发明
国别省市：