[发明专利]一种三维芯片封装结构及封装方法

说明书

本发明提供一种三维芯片封装结构及封装方法，封装结构包括：封装基板；三维堆叠芯片组件，包括第一芯片组件及第二芯片组件，第一芯片组件的尺寸大于第二芯片组件的尺寸；热桥结构，形成于第一芯片组件上，与第二芯片组件间具有间距；散热盖组件，形成于封装基板上，热桥结构、第一芯片组件与散热盖组件之间热导通。本发明通过引入热桥结构，形成导热通路，有利于三维堆叠芯片的散热，大幅度降低底部芯片的散热热阻和温度。本发明的设计，还可以降低第一芯片的温差，从而能够大幅度降低热应力。热桥结构分担了原本施加到三维堆叠芯片上的散热器等的压力，从而使得封装受力更为均匀，结构更加稳定。本发明工艺简单，基本不影响现有的封装工艺流程和制程。

技术领域

本发明属于半导体封装技术领域，特别是涉及一种三维芯片封装结构及封装方法。

背景技术

在三维堆叠芯片的结构中，往往采用不用类型的芯片堆叠在一起，然而，芯片的热量很难散出，导致堆叠芯片由于结温太高，致使芯片失效，限制整个器件的集成度和性能的提高。另外，在堆叠芯片中，上部的芯片由多层构成，每层之间包括微凸点阵列互联形式，并填充底部填充层(underfill)，导致从底部向外部散热盖的热阻较大，从而使得底部芯片的温度过高，不能保证正常的工作。现有的一些散热技术，工艺复杂，有的技术引入塑封材料时导致串联热阻较大，其发热量难以充分散出，特别是底层芯片向外导热热阻偏大，芯片温度过高，容易失效，限制了整个器件的集成度和性能的提高。

因此，如何提供一种三维芯片封装结构及封装方法以解决现有技术的上述问题实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种三维芯片封装结构及封装方法，用于解决现有技术中内部热量难以散出以及底部芯片温度过高等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种三维芯片封装结构，包括：

封装基板；

三维堆叠芯片组件，形成于所述封装基板上，其中，所述三维堆叠芯片组件包括第一芯片组件及形成于所述第一芯片组件上的第二芯片组件，且所述第一芯片组件的尺寸大于所述第二芯片组件的尺寸；

热桥结构，形成于所述第一芯片组件上，所述热桥结构与所述第二芯片组件之间具有预设间距；以及

散热盖组件，形成于所述封装基板上，所述散热盖组件包围所述三维堆叠芯片组件及所述热桥结构，所述热桥结构、所述第一芯片组件与所述散热盖组件之间热导通。

可选地，所述第一芯片组件包括中心区域以及环绕位于所述中心区域外围的外围区域，其中，所述第二芯片组件设置于所述中心区域上，所述热桥结构设置于所述外围区域上。

可选地，所述热桥结构的形状包括环形。

可选地，所述热桥结构与所述第二芯片组件之间具有的所述预设间距介于0.2-2mm之间；所述热桥结构的宽度介于1-5mm之间。

可选地，所述热桥结构通过底部固晶层形成于所述第一芯片组件上。

可选地，所述热桥结构的上表面不高于所述三维堆叠芯片组件的上表面，所述热桥结构的上表面与所述三维堆叠芯片组件的上表面之间的高度差小于100μm。

可选地，所述热桥结构与所述散热盖组件之间设置有第一热界面层，所述第一热界面层还位于所述三维堆叠芯片组件与所述散热盖组件之间。

可选地，所述散热盖组件上还形成有第二热界面层，所述第二热界面层与所述散热盖板之间热导通。

可选地，所述第一芯片组件与所述第二芯片组件之间具有第一凸块阵列，所述第一凸块阵列包括若干个第一凸块单元；和/或，所述第二芯片组件包括至少两个上下叠置的半导体芯片，相邻所述半导体芯片之间通过第二凸块阵列电连接，所述第二凸块阵列包括若干个第二凸块单元。