[发明专利]一种堆叠模组散热结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种堆叠模组散热结构，本发明还公开了一种堆叠模组散热结构的制作方法，本发明属于芯片封装技术领域。

背景技术

PoP(Package on Package)是一种典型的三维封装解决方案，可以同时集成逻辑芯片和存储芯片，已经成为不断追求更小更薄的手持设备市场上的重要组成部分。和芯片堆叠的封装形式相比，PoP封装的优点在于装配前各个器件可以单独测试，保障了更高的良品率，总的堆叠装配成本可降至最低。同时器件的组合选择有更大的自由度，对于移动电话，数码像机等产品是优选的装配方案。

但是，PoP封装通常采用两层的封装堆叠结构，这种在垂直方向上的堆叠使得PoP封装结构较为复杂，上下两层封装体之间的空气流动性变差，PoP封装散热主要通过上层封装体和底部基板做为主要途径，造成PoP封装的散热性能变差。尤其是在移动设备高频化的今天，芯片功耗的不断增大使得PoP的散热问题更为严重，很容易导致封装内芯片的温度过高而超过热学规范的要求。

发明内容

本发明的目的之一是克服现有技术中存在的不足，提供一种热阻减小、可以有效避免PoP封装具备过热问题的堆叠模组散热结构。

本发明的另一目的是提供一种堆叠模组散热结构的制作方法。

按照本发明提供的技术方案，所述堆叠模组散热结构，它包括下层封装基板、第二锡球、第二灌封胶、第三芯片、上层封装基板、第一锡球、塑封体、第一灌封胶、第一芯片、散热片、第二芯片与引线，所述散热片具有一体式底座，在该底座的下表面设有向下凸起的凸起部；其特征是：在下层封装基板的下表面焊接有第二锡球，在下层封装基板的上表面中部位置通过第二灌封胶固定有第三芯片，在下层封装基板的上方设有上层封装基板，在上层封装基板的中部位置开设有窗口，在上层封装基板的下表面焊接有第一锡球，第一锡球与下层封装基板的上表面接触，在上层封装基板的上表面设有塑封体，在对应塑封体内部位置的上层封装基板的上表面通过第一灌封胶倒装有第一芯片，在对应塑封体内部位置的上层封装基板的上表面正装有第二芯片，第二芯片与上层封装基板通过引线相连，所述散热片的底座的凸起部穿过上层封装基板的窗口后固定在第三芯片的上表面。

所述下层封装基板的材料为FR4、BT或ABF，且下层封装基板的厚度在0.1mm~1.0mm。

所述第二灌封胶的材料为环氧树脂、底填胶或模塑料。

所述上层封装基板的材料为FR4、BT或ABF，且上层封装基板的厚度在0.1mm~1.0mm。

所述塑封体的材料为模塑料、灌封胶或底填胶。

所述第一灌封胶的材料为环氧树脂、底填胶或模塑料。

一种堆叠模组散热结构的制作方法包括以下步骤：

a、选择上层封装基板，并在上层封装基板的中部位置开出窗口；

b、在窗口外侧位置的上层封装基板的上表面倒装第一芯片，在窗口外侧位置的上层封装基板的上表面正装有第二芯片，将第二芯片的上表面与上层封装基板通过引线相连；

c、对倒装的第一芯片进行底填胶水灌封，底填胶水灌封时温度控制在50~100℃，并需要经过固化处理最终成型，固化温度在125~175℃，固化时间控制在2~8小时，形成第一灌封胶；

d、在上层封装基板的上表面进行塑封成型，塑封时温度控制在150~200℃，并需要经过固化处理最终成型，固化温度控制在150~200℃，固化时间控制在2~8小时，固化结束形成塑封体，塑封体将第一芯片与第二芯片封装，由塑封体完成对第一芯片与第二芯片的保护；

e、在上层封装基板的下表面焊接第一锡球，得到上层封装体；

f、选择下层封装基板，并在下层封装基板的上表面倒装第三芯片，

g、对倒装的第三芯片进行底填胶水灌封，底填胶水灌封时温度控制在50~100℃，并需要经过固化处理最终成型，固化温度在125~175℃，固化时间控制在2~8小时，固化结束形成第二灌封胶，从而得到下层封装体；

h、将下层封装体安装在上层封装体的下方，下层封装体与上层封装体之间通过第一锡球实现互联；

i、在下层封装体内的下层封装基板的下表面焊接有第二锡球；

j、将散热片的底座通过上层封装基板的窗口部位安装到第三芯片上，堆叠模组散热结构的制作方法结束。

本发明通过对上层封装基板进行开窗处理，使得散热片可以直接贴装在下层封装体的第三芯片上方，下层封装体的主要散热途径不再通过上层封装体，而通过散热片结构，热阻明显减小，可以有效地避免PoP封装过热的问题。