[发明专利]功率芯片的封装结构及制作方法

说明书

本发明公开一种功率芯片的封装结构及制作方法，所述方法具体为在功率芯片隔离区的衬底内刻蚀形成腔体，然后在所述腔体内形成导热层，接着在所述功率芯片下表面设置与所述导热层连接的金属层，所述金属层与基板连接。本发明所述功率芯片的封装结构可实现所述功率芯片表面的均匀散热，从而防止工作温度过高而导致芯片的可靠性降低，且其制作方法工艺简单，制造成本低。

技术领域

本发明涉及半导体封装领域，尤其是一种功率芯片的封装结构及制作方法。

背景技术

微电子封装是对微电子芯片或部件进行保护，提供能源和进行冷却，并将微电子部分和外部环境进行电气、热学和机械的连接。对功率器件而言，其封装具有特殊性：一是由于其在工作时会有大量热量的产生，封装体要有良好的散热能力，而且要保证功率器件封装体有良好的热稳定性，这是功率器件封装中的核心问题；二是功率器件芯片尺寸普遍比较大，必须考虑焊接时的应力及其在使用时会产生较大的热应力；三是随着功率MOSFET的发展，引线键合及其外壳封装的电阻已经和芯片内阻可以比拟的程度，改善封装体外电阻就变得十分重要。由于大量新型功率器件应用于便携式电子产品中，功率器件封装也沿着小型化，集成度高等方向发展。

芯片级封装的封装面积不大于芯片面积的120％。芯片级封装解决了长期存在的芯片小而封装大的根本矛盾。由于功率器件也需要封装后具有更小的尺寸，而利用芯片级封装技术封装的半导体分立器件由于其能以同样的电路板占位面积和更小的体积，实现数倍的功率密度，且芯片级封装技术配合增强热性能，因为硅片的利用程度更高，使元件与PCB之间的接触更为紧密，整体能效更高。因而如何利用芯片级封装技术对功率器件进行封装迅速成为一个极具吸引力的研究领域。

请参见图1，当前微电子封装主要采用将功率芯片10通过第一粘接层31连接到基板20上，再将贴好功率芯片10的基板20通过第二粘接层32连接到散热片40，这种封装形式称为单面封装。单面封装的散热通道主要为功率芯片10产生的热量经过第一粘接层31传递到基板20，再经由第二粘接层32传递给散热片40，最后散热片40与空气对流传热或水冷却将热量散发。单面封装形式中热量传递方向为由功率芯片10到散热片40单方向传递，尽管可使用导热系数更大的连接材料或设计具备更佳散热能力的散热片40来增加结构的整体散热能力，但提升空间还是十分有限的，并且随着密度化、集成化大功率电子器件的发展，有效散热仍然未来发展的一大技术挑战。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种功率芯片的封装结构，其通过在功率芯片内增加散热结构，大大增加了功率芯片的热耗散，并提高了功率芯片工作可靠性。相应地，本发明还提供一种工艺简单、成本低的该功率芯片的封装结构的制作方法。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：所述功率芯片的封装结构，其包括基板及设置在所述基板上的功率芯片，所述功率芯片包括衬底，所述功率芯片的封装结构还包括至少一个散热结构，所述散热结构设置于所述功率芯片的隔离区，所述散热结构包括形成在衬底内的腔体、附着在所述腔体内侧壁上的导热层及连接所述导热层与所述基板的金属层。

本发明通过在功率芯片的隔离区内增加散热结构，该散热结构包括设置在所述功率芯片衬底内的腔体，所述腔体可以增大所述散热结构与所述功率芯片接触的面积，从而便于将所述功率芯片产生的热量快速传递给设置在所述腔体内的导热层，并通过与所述导热层连接的金属层将热量传递给基板，基板再将热量传给外部环境，从而降低所述功率芯片的工作温度并提高其工作寿命；同时所述散热结构的设置还可实现所述功率芯片表面的均匀散热，从而防止工作温度过高而导致功率芯片的可靠性降低。另外，所述散热结构分布在功率芯片的隔离内，不需要增加芯片面积，便于保证集成度。

另外，本发明所要求保护的功率芯片的封装结构的制作方法，其包括以下步骤：

S1：提供功率芯片，所述功率芯片上设置有隔离区；

S2：采用干法刻蚀在所述功率芯片上表面的隔离区刻蚀形成沟槽，所述沟槽的底部延伸至所述功率芯片的衬底；