[发明专利]一种双面芯片封装结构

说明书

本发明公开了一种双面芯片封装结构，基板包括正面的第一电连接面、背面的第二电连接面、电气布线层、基板绝缘介质和电互连孔，倒装芯片设置在第一电连接面上，散热盖的底端设置在第一电连接面上，散热盖与倒装芯片之间连接有热界面材料；第二电连接面上设置有芯片安装区域和模塑材料结构，芯片安装区域内设置引线键合芯片，焊球设置在第二电连接面上。本发明利用现有高密度基板封装技术，在封装基板背面设置了芯片安装区域和模塑材料结构，同时基板正面保留了散热盖结构，兼顾了存储芯片引线键合的需求，和高功耗的数据处理、数据计算芯片的散热需求，在性能与加工难度、加工成本之间做出很好的平衡，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路的封装与集成领域，具体涉及一种双面芯片封装结构。

背景技术

集成电路（Integrated Circuit，IC，又称芯片）在现代电子系统、计算机系统、通信系统中被广泛的应用。按照应用领域不同，业界一般将IC分为数字芯片、模拟芯片、存储芯片、射频芯片、电源芯片、光芯片、无源芯片等。其中由数字芯片和存储芯片构成的逻辑系统、计算系统、通信系统一直引领着IC制造及其集成技术的发展。

通常一款IC产品从构想到量产被分为三个大的阶段，即芯片设计、晶圆加工制造和芯片封装与测试。当前数字芯片的晶圆加工制造已经发展到3nm阶段，即将达到物理极限。同时，存储芯片也面临着发展速度变缓的问题，例如容量提升、单比特能耗与成本降低、存取速度提升等指标均发展变缓。早在多年前，业界已经开始投入大量资源进行先进封装集成技术的研究，以期延续摩尔定律。

进一步而言，数字芯片和存储芯片各自经过多年的高速发展，其性能得到了极大的提升，但是二者之间的通信速率却受限于封装集成技术发展缓慢等因素而无法发挥最佳性能，即所谓的“内存墙”问题。近二三十年来，通过昂贵但高性能的静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）缓存一直是重要解决方案之一。但是随着数字芯片和存储芯片的发展，该方案日益捉襟见肘。

为了延续摩尔定律、提高数字芯片与存储芯片之间通信效率、进一步释放系统整体性能，业界发展出了多种先进封装解决方案。例如用于手机应用处理器（ApplicationProcessor，AP）的封装堆叠技术（Package on Package，PoP）、用于高性能计算处理器、高性能图形处理器、高带宽通信处理器等的2.5D封装技术。又如正在研发中的扇出封装技术（Fan-out Package，FOP）和3D封装技术。

PoP技术是伴随着智能手机而发展起来的封装技术，其尺寸一般不超过15×15mm、功耗一般不超过10W，特别适用于采用电池供电场合。

2.5D封装技术是基于晶圆加工工艺的先进封装技术，分为两大流派，其一是嵌入到树脂基板中的硅桥技术，例如英特尔公司的Embedded Multi-die Interconnect Bridge（EMIB）。其二是采用TSV的转接板技术，例如台积电公司的Chip on Wafer on Substrate（CoWoS）、三星公司的I-Cube等。

FOP技术是近年来兴起的一种先进封装技术，与之相对应的是扇入封装技术（Fan-in Package),例如圆片级芯片尺寸封装（Wafer Level Chip Scale Package，WLCSP）。目前业界可以提供FOP技术的厂商有很多。FOP技术以其高互连密度、支持多芯片封装、小外形尺寸、厚度薄等优势受到了物联网芯片、手机应用处理器、高性能计算等产品的青睐，但在高性能计算方面尚处于研发阶段。

用于大规模集成电路（Large Scale Integrated Circuit，LSIC）芯片和存储芯片集成的3D封装技术以台积电公司的System on Integrated Circuit最为成熟，其技术路径为结合异构键合（Hybrid Bonding，HB）技术、TSV技术。