[发明专利]一种高效散热的多芯片3D堆叠封装结构及封装方法

权利要求书

1.一种高效散热的多芯片3D堆叠封装结构，其特征在于，包括：

重布线层；

第一芯片，所述第一芯片设置于所述重布线层上，且与所述重布线层电性连接；

功率器件，所述功率器件设置于所述重布线层上，且与所述重布线层电性连接；

第一隔热元件，所述第一隔热元件位于所述重布线层上，且设置于所述功率器件与所述第一芯片之间；

第一封装层，所述第一封装层设置于所述重布线层上，并将所述第一芯片、所述第一隔热元件及所述功率器件封裹塑封；

转接板，所述转接板设置于所述第一封装层上，其内部设有第二隔热元件，所述第一隔热元件和第二隔热元件的热导率均小于0.1 W/(m*K)；

第二芯片，所述第二芯片设置于所述转接板上，且与所述重布线层电性连接；

第二封装层，所述第二封装层设置于所述转接板上，并将所述第二芯片封裹塑封。

2.根据权利要求1所述的高效散热的多芯片3D堆叠封装结构，其特征在于，所述第一隔热元件沿其纵向方向的截面宽度范围为20~1000μm，所述第二隔热元件沿其纵向方向的截面高度范围为20~1000μm。

3.根据权利要求1所述的高效散热的多芯片3D堆叠封装结构，其特征在于，所述第一隔热元件和第二隔热元件均为硅基、碳基或钛基的气凝胶，发泡氧化铝，覆有氧化物介电层的金属管或内形成液体流动回路的微流道。

4.根据权利要求1所述的高效散热的多芯片3D堆叠封装结构，其特征在于，所述第二芯片设置于所述功率器件的上方，且所述第二芯片通过贯穿所述转接板和所述第一封装层的铜柱与所述重布线层电性连接。

5.根据权利要求1所述的高效散热的多芯片3D堆叠封装结构，其特征在于，所述重布线层包括：

介电材料层，所述第一芯片、所述功率器件及所述第一隔热元件设置于所述介电材料层的上表面，且所述介电材料层设有多个通孔，所述第一芯片的输入和输出端口、所述功率器件的输入和输出端口以及所述第二芯片的输入和输出端口分别与一个所述通孔正对；

金属线路层，所述金属线路层覆盖于所述介电材料层的下表面，并填充于所述通孔中。

6.根据权利要求5所述的高效散热的多芯片3D堆叠封装结构，其特征在于，所述多芯片3D堆叠封装结构还包括：

阻焊油墨，所述阻焊油墨设置于所述金属线路层上，且所述阻焊油墨设有多个第二通孔；

焊锡球，所述焊锡球设置于所述第二通孔处，并与所述金属线路层电性连接。

7.一种高效散热的多芯片3D堆叠封装方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将第一芯片以及功率器件分别设置于载板的预设位置处，并在所述功率器件与所述第一芯片之间设置第一隔热元件；

B、在所述载板上设置第一封装层，所述第一封装层将所述第一芯片、所述功率器件以及所述第一隔热元件封裹塑封，形成初步封装结构；

C、将所述载板从初步封装结构去除，并在所述初步封装结构上设置重布线层，所述重布线层与所述第一芯片和所述功率器件的输入和输出端口电性连接；

D、制造内部设有第二隔热元件的转接板，并将所述转接板设置于所述第一封装层上；

E、在所述转接板上设置第二芯片，并将第二芯片与所述重布线层进行电性连接；

F、在所述转接板上设置第二封装层，所述第二封装层将所述第二芯片封裹塑封。

8.根据权利要求7所述的高效散热的多芯片3D堆叠封装方法，其特征在于，所述步骤D包括以下步骤：

D1、将微型热管设置于临时载板的预设位置处；

D2、在所述临时载板上设置转接板封装层，所述转接板封装层将所述微型热管封裹塑封；

D3、将所述临时载板去除，得到转接板。

9.根据权利要求7所述的高效散热的多芯片3D堆叠封装方法，其特征在于，

在所述步骤B中，还包括以下步骤：在所述第一封装层中依次进行钻孔和电镀第一铜柱；

在所述步骤D中，还包括以下步骤：在所述转接板中依次进行钻孔和电镀第二铜柱，所述第二铜柱的位置与所述第一铜柱的位置正对，以实现电性连接；

在所述步骤B或所述步骤D中，所述钻孔采用激光钻孔工艺或塑封料通孔工艺。