CN221727099U - 混合封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种混合封装结构，其包括两个或多个芯片，其具有至少两种封装结构，其中该两个或多个芯片包括引线键合芯片；基板，其表面上安装有所述两个或多个芯片，其中每个引线键合芯片通过金属线与所述基板电连接并且被单独塑封；散热盖，其内部容纳所述两个或多个芯片，该散热盖的下表面的形状对应于所述两个或多个芯片的安装高度，该下表面通过导热胶固定到所述两个或多个芯片，并且散热盖的边缘固定到所述基板。本实用新型的混合封装结构可以构建芯片上表面的散热通道，改善了散热性能。

Description

混合封装结构

技术领域

本公开涉及芯片封装技术，具体而言，涉及一种混合封装结构。

背景技术

随着当代电子技术的高速发展，电子封装产品的散热性能要求越来越高，亟需设计一种新的高散热性能的封装结构。在现有的混合封装结构中，引线键合(WB)芯片的顶部没有有效的散热路径，结壳热阻Jc的值较大，具有较高的散热风险。此外，如果将多个芯片一起通过塑封料进行封装，热传导效率低，也会造成较高的散热风险。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，根据本公开的一方面，提供了一种混合封装结构，其包括两个或多个芯片，其具有至少两种封装结构，其中该两个或多个芯片包括引线键合芯片；基板，其表面上安装有所述两个或多个芯片，其中每个引线键合芯片通过金属线与所述基板电连接并且被单独塑封；散热盖，其内部容纳所述两个或多个芯片，该散热盖的下表面的形状对应于所述两个或多个芯片的安装高度，该下表面通过导热胶固定到所述两个或多个芯片，并且散热盖的边缘固定到所述基板。

根据本公开的实施例的混合封装结构，可选地，所述散热盖为一体成型并且其下表面呈凹凸形状。

根据本公开的实施例的混合封装结构，可选地，所述引线键合芯片由塑封体单独塑封，与其他芯片隔离，所述散热盖的下表面通过导热胶连接到所述引线键合芯片的塑封体的上表面，所述两个或多个芯片之间具有气体介质。

根据本公开的实施例的混合封装结构，可选地，所述两个或多个芯片包括倒装芯片，其通过金属凸点与基板连接，在金属凸点的缝隙间填充有底部填充材料，所述散热盖的下表面通过导电胶连接到所述倒装芯片的上表面。

根据本公开的实施例的混合封装结构，可选地，所述倒装芯片的安装高度高于所述引线键合芯片的塑封体的高度，所述散热盖与所述引线键合芯片固定的相对部分的厚度大于其与所述倒装芯片固定的相对部分的厚度。

根据本公开的实施例的混合封装结构，可选地，所述塑封体的外部形状根据腔体模具的形状确定，所述塑封体的材料为环氧树脂、硅胶或聚酰亚胺。

根据本公开的实施例的混合封装结构，可选地，所述散热盖的边缘通过胶水固定到所述基板，并且所述导热胶为TIM胶。

根据本公开的实施例的混合封装结构，可选地，所述塑封体的厚度为芯片高度、线弧高度和两倍的塑封料颗粒尺寸之和。

本实用新型与现有技术相比至少具有以下优点：本实用新型的实施例中的混合封装结构可以将不同封装方式的芯片放置在一个芯片产品中，通过对引线键合芯片进行单独封装并使用与各个芯片(或者芯片封装之后)的厚度匹配的下表面呈凹凸形状的散热盖，减少了散热路径，改善了散热性能，解决了芯片上表面散热问题，同时兼顾了电性能。

实施本公开的任一装置并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。本公开的其它特征和优点将在随后的说明书实施例中阐述，并且，部分地从说明书实施例中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开实施例的目的和优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简要地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。

图1是根据本公开一个实施例的将晶片以不同的封装方式安装在基板上的结构示意图；

图2是根据本公开一个实施例的封装结构的示意图。

附图标记说明如下：

1、倒装芯片；2、金属凸点；3、底部填充材料；4、塑封体；5、胶水；6、散热盖；7、金属线；8、引线键合芯片；9、粘片胶；10、基板。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。各个不同实施例之间可以进行相互组合，以构成未在以下描述中示出的其他实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

图1是根据本公开一个实施例的将晶片以不同的封装方式安装在基板上的结构示意图。混合封装中的芯片为具有至少两种不同封装结构的两个以上的芯片。

如图1所示的实施例，基板10上安装了两种封装形式的三个芯片，即位于中间的倒装芯片1和位于两侧的引线键合芯片8。

引线键合芯片8通过黏结材料固定到基板10，例如通过粘片胶9来固定到基板10。接着，引线键合芯片8通过引线键合工艺由金属线7电连接到基板。为了对引线键合芯片进行单独塑封，可以例如，通过使用模具在模具腔内注入塑封料将引线键合芯片8和金属线7包裹在塑封体4内部，将芯片与外部隔离，保护引线框架上的金属线。塑封料可以采用环氧树脂、硅胶、聚酰亚胺等材料，根据工艺要求进行选择。塑封体4的厚度可以使用引线键合芯片独立封装的常用厚度，在满足工艺要求的前提下塑封体的厚度越薄越好，塑封之后芯片厚度可以是芯片厚度、线弧高度和两倍的塑封料颗粒尺寸之和。塑封体过厚会影响芯片的散热。

在本实施例中，塑封体并未填充在整个散热盖内，而是对引线键合芯片进行单独塑封。

倒装芯片1通过翻转芯片将金属凸点或焊球(bump)2连接到基板10的表面，实现与基板10电连接。在倒装芯片1和基板10的表面之间使用底部填充材料(Underfill)3填充金属凸点的缝隙，对倒装芯片1进行封装。底部填充材料可以是环氧树脂或者其他合适类型的底部填充材料。倒装芯片的上部没有通过环氧树脂或者其他填充材料塑封。

举例来说，两种封装结构的芯片可以依据以下操作步骤来安装：首先在基板上安装引线键合芯片，其包括将引线键合芯片固定在基板上，然后对引线键合芯片通过压力、热或超声波等方式将金属线与基板的焊盘紧密焊合；将倒装芯片的金属凸点焊接到基板，并且可以采用点胶的方式来进行底部空隙的填充；接着通过定制的腔体模具对引线键合的芯片进行塑封；最后在芯片安装结构的上表面贴装定制的散热盖(参见图2)。在贴装散热盖之前安装在基板上的芯片高度在下文中称为安装高度，其中例如引线键合芯片的安装高度是塑封体的高度，倒装芯片的高度是芯片倒装之后的上表面到基板的高度。散热盖的具体结构请参见下文说明。

在本实施例中，混合封装的芯片的封装形式不限于引线键合芯片和倒装芯片，其还可以包括例如TAB(载带自动焊)封装芯片，TAB封装芯片也可以单独进行封装。一般来说，引线键合芯片的塑封之后的高度(安装高度)比较低，因此其安装在基板上距离散热盖的散热路径较长。为了改善引线键合芯片表面的散热路径，散热盖的下表面可以设计为适合混合封装中各芯片的安装高度的形状，例如对于不同安装高度的芯片，散热盖的下表面呈凹凸形状。

图2示出了根据本公开一个实施例的封装结构的示意图。散热盖6的上表面为常规表面，例如可以为平面。散热盖6的厚度与所封装的芯片的安装高度匹配，下表面可以形成为凹凸形状。散热盖6的下表面与各个芯片之间通过导热胶固定，贴合安装。散热盖6的边缘通过胶水5固定到基板10，将其内部的芯片与外界隔离。导热胶可以采用例如TIM胶，胶水5也可以采用TIM胶。由于引线键合芯片是单独封装，因此散热盖6与芯片安装之后，芯片之间存在气体介质，例如空气。

更具体地，在混合封装结构中，一般来说，单独进行封装的引线键合芯片高度较低，倒装芯片的高度较高。这里也可以在其中安装其他封装类型的芯片，安装之后的芯片的安装高度可能存在差异。对于不同安装高度的芯片，如果散热盖下表面为平面，安装之后相对较低的芯片与散热盖之间散热路径较长，结壳热阻Jc的值较大。为了降低散热路径中的Jc值，可以设计与芯片的安装高度相匹配的散热盖，其下表面的形状根据各个芯片的安装高度进行设计，可以为凹凸形状，由此通过导热胶连接到各个芯片的安装结构的顶部，减少了安装高度较低的芯片的散热路径，改善了混合封装中各个芯片的散热性能，尤其改善了引线键合芯片表面的散热性能。

在本实用新型中，散热盖可以是对应其内部芯片的定制散热盖，例如下表面具有凹凸形状的异形散热盖，并且可以是一体成型的结构。散热盖的内部没有充满塑封料，例如环氧树脂。塑封料的热导率通常较低(例如约0.7-1W/m.k)，而金属散热盖的热导率较高(以铜散热盖为例，金属铜的热导率约为387.7W/m.k)，对安装高度较低的芯片来说通过导电胶贴合到散热盖的下表面可以减少散热路径，芯片的热量可以直接通过上部的散热盖释放，因此该封装方案的散热效果优势明显。上述方式解决了芯片上表面散热的问题，尤其是引线键合芯片的上表面散热问题。

另外，由于采用了未全部填充塑封料的腔体封装结构，腔体内部介质可以为空气，介电常数为1，远小于塑封料的介电常数(常用作塑封料的环氧树脂的介电常数为约4)，故在腔体内部对芯片单独封装的方案损耗更小，高频性能更好，系统级封装(SIP)内部传输电性能更佳，从而实现兼顾电性能及散热的方案。

以上所述仅是本公开的示范性实施方式，而非用于限制本公开的保护范围，本公开的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (6)

1.一种混合封装结构，其特征在于包括

两个或多个芯片，其具有至少两种封装结构，其中该两个或多个芯片包括引线键合芯片；

基板，其表面上安装有所述两个或多个芯片，其中每个引线键合芯片通过金属线与所述基板电连接并且被单独塑封；

散热盖，其内部容纳所述两个或多个芯片，该散热盖的下表面的形状对应于所述两个或多个芯片的安装高度，该下表面通过导热胶固定到所述两个或多个芯片，并且散热盖的边缘固定到所述基板，所述散热盖为一体成型并且其下表面呈凹凸形状。

2.如权利要求1所述的混合封装结构，其特征在于所述引线键合芯片由塑封体单独塑封，与其他芯片隔离，所述散热盖的下表面通过导热胶连接到所述引线键合芯片的塑封体的上表面，所述两个或多个芯片之间具有气体介质。

3.如权利要求1所述的混合封装结构，其特征在于所述两个或多个芯片包括倒装芯片，其通过金属凸点与基板连接，在金属凸点的缝隙间填充有底部填充材料，所述散热盖的下表面通过导电胶连接到所述倒装芯片的上表面。

4.如权利要求3所述的混合封装结构，其特征在于所述倒装芯片的安装高度高于所述引线键合芯片的塑封体的高度，所述散热盖与所述引线键合芯片固定的相对部分的厚度大于其与所述倒装芯片固定的相对部分的厚度。

5.如权利要求2所述的混合封装结构，其特征在于所述塑封体的外部形状根据腔体模具的形状确定，所述塑封体的材料为环氧树脂、硅胶或聚酰亚胺。

6.如权利要求1所述的混合封装结构，其特征在于所述散热盖的边缘通过胶水固定到所述基板，并且所述导热胶为TIM胶。