[发明专利]一种倒装焊芯片的双通道气密性封装结构及其工艺

说明书

本发明公开了一种倒装焊芯片的双通道气密性封装结构及其工艺，属于电子封装领域。倒装焊芯片安装在管壳上，倒装焊芯片的上方安装有热沉，热沉上方安装有盖板，且本发明在盖板、封焊环及管壳的连接处焊接，构成了密闭腔体，能够解决非气密性封装倒装焊芯片导致器件使用寿命较短的问题。同时采用激光熔封的方式对厚度较大的盖板进行气密性封装，可有效避免盖板在机械或热应力下发生较大形变，从而降低倒装焊芯片受到的应力，防止倒装焊点发生开裂。本发明的气密性封装结构具有上下双面散热通道，与仅经过凸点的单散热通道相比，增加了芯片上方热沉与盖板的双通道进行散热时，整体热阻可降低数倍。

技术领域

本发明属于电子封装领域，涉及一种倒装焊芯片的双通道气密性封装结构及其工艺。

背景技术

倒装焊技术通过在芯片整个有源面进行布线及阵列式I/O排布，并利用倒装焊技术通过芯片表面的微凸点与基板或直接与管壳进行互连，是实现芯片高密度组装及电子器件小型化、多功能化的关键技术之一。对于倒装焊芯片，尤其是大规模I/O处理器等功耗较高、发热量大的芯片，具有良好的散热通道是保证倒装焊芯片长时间工作的关键因素之一。

目前倒装焊裸芯片的散热封装形式通常为非气密性封装，通过倒装焊芯片背面有流动性的空气促进其内部热量的散出，但非气密性封装的结构为器件的应用条件带来了限制，可能会减少器件的使用寿命。

对于气密性封装，倒装焊芯片正面为阵列分布的焊球、焊柱等金属凸点，通过凸点与基板或管壳实现电连接及机械连接，并在芯片与基板或管壳间隙利用底部填充胶进行填充，以提高结构的力学性能并防止凸点焊料重熔时短连。然而底部填充胶一般为环氧树脂等导热性较差的有机材料，芯片仅能通过金属凸点进行散热，整体接触面积小，热阻大，因而无法形成散热性能良好的散热通路。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中，倒装焊芯片的气密性封装结构采用凸点散热时，芯片接触面积较小，热阻较大，导致散热效率差的缺点，提供一种倒装焊芯片的双通道气密性封装结构及其工艺。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种双通道气密性封装结构，包括盖板、管壳及预制在管壳上的封焊环，所述封焊环内安装有倒装焊芯片和热沉，盖板安装在热沉的上方，热沉安装在倒装焊芯片上方，倒装焊芯片安装在管壳上方，所述热沉与盖板和倒装焊芯片之间均设有散热层。

优选地，所述散热层为导热胶；所述倒装焊芯片与管壳之间设有底部填充胶。

优选地，所述封焊环内壁上部开设有环形槽，环形槽形成用于放置盖板的台阶面，所述盖板与凹槽之间的配合间隙最大为0.1mm。

进一步优选地，所述热沉上表面的导散热层高于台阶底面0～100μm。

优选地，所述倒装焊芯片和热沉均设有若干个，若干个倒装焊芯片分散安装在管壳上，每个倒装焊芯片上方对应安装一个热沉。

优选地，所述热沉与倒装焊芯片的尺寸相同。

优选地，所述盖板表面与封焊环的顶面之间的垂直高度差最大为0.5mm；热沉表面的散热层与盖板底面完全接触。

优选地，所述盖板的厚度为0.6～2.0mm。

优选地，管壳上还安装有其他元器件，所述其他元器件包括表贴电阻或电容。

优选地，所述热沉为片状结构，且由AlN、SiN、Al-SiC或BeO制备而成；所述封焊环和盖板均选用不含S、P的可伐金属材料制备而成；封焊环和盖板的表面镀有镍或金。

一种双通道气密性封装结构的工艺，包括如下步骤：

S1：首先在管壳上预制封焊环，将盖板暂时固定在封焊环的上部，管壳上方固定安装倒装焊芯片；