[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

说明书

本申请提供一种高效散热的多芯片3D堆叠封装结构及封装方法，包括：重布线层；第一芯片和功率器件，第一芯片和功率器件设置于重布线层上，且与重布线层电性连接；第一隔热元件，第一隔热元件位于重布线层上，且设置于功率器件与第一芯片之间；第一封装层，第一封装层设置于重布线层上，并将第一芯片、第一隔热元件及功率器件封裹塑封；转接板，转接板设置于第一封装层上，其内部设有第二隔热元件；第二芯片，第二芯片设置于转接板上，且与重布线层电性连接；第二封装层，第二封装层设置于转接板上，并将第二芯片封裹塑封。本申请对功率器件进行热隔离，阻碍其产生的热量沿横向和纵向传递给其他芯片，使功率器件形成孤立的热源岛，高效散热。

技术领域

本申请涉及芯片封装技术领域，具体涉及一种高效散热的多芯片3D堆叠封装结构及封装方法。

背景技术

集成电路不断的改进、发展，体积不断减小，价格不断下降，在功能上则不断的提高，而在提升功能的同时，集成电路所需要的芯片数量越来越多、半导体空间的设计也愈趋严谨与重要。由于堆叠封装能缩短芯片之间的布线长度，从而达到缩短延迟时间、易于实现模块化、高速化的目的，因此得到广泛的应用。

在多芯片堆叠封装工艺中，由于多芯片高集成度设置，因此对于芯片热量的处理、散热的工作便成为集成电路与半导体封装制程中十分重要的设计重点。现有的多芯片堆叠封装散热主要是通过外接散热片对整个模块进行散热，而对于如功率器件等热耗体积和密度都很高的元器件，现有的散热方法散热能力略显不足。且多芯片堆叠封装结构中，功率器件等热耗体积和密度都很高的元器件产生的热量远大于功能芯片产生的热量，其产生的热量不仅会沿横向方向传递至其同一层的芯片上，也会沿纵向方向传递至与其不同层的芯片上，影响其他功能芯片的工作性能，使得整个封装结构的可靠性差，同时也增加了封装结构的散热成本。

因此，现有技术存在缺陷，急需改进。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种高效散热的多芯片3D堆叠封装结构及封装方法，解决现有的多芯片堆叠封装结构中，功率器件等热耗体积和密度都很高的元器件产生的大量热量会沿纵向和横向传递给其他芯片，影响其他芯片的工作性能的问题，可以提高多芯片堆叠封装结构的散热效果。

本申请实施例提供了一种高效散热的多芯片3D堆叠封装结构，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；

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。

优选地，本申请实施例的高效散热的多芯片3D堆叠封装结构中，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)。

优选地，本申请实施例的高效散热的多芯片3D堆叠封装结构中，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。

优选地，本申请实施例的高效散热的多芯片3D堆叠封装结构中，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。