芯片封装散热结构、散热型芯片封装结构及其制备方法与流程

本发明涉及半导体封装，尤其涉及一种芯片封装散热结构、散热型芯片封装结构及其制备方法。

背景技术：

1、在先进半导体封装领域，尤其是cowos（chip-on-wafer-on-substrate，基板上的晶片上芯片）技术中，高密度3d堆叠结构，如逻辑芯片与hbm的集成结构在工作过程中会出现热流密度急剧上升的情况，若不及时有效地对其进行散热处理，将会影响该集成结构工作的稳定性。

2、传统的散热方式是采用传统热界面材料（tim）加外置散热器的方式，其中，传统热界面材料广泛采用硅脂或液态金属散热，并依赖被动传导与对流散热。同时在采用硅脂或者液态金属填充芯片与外置散热器间隙对芯片进行散热的过程中，还需要配合风冷或液冷系统进行散热。

3、传统的散热方式虽然能够对芯片起到散热的作用，但是该散热方式的热阻高，同时外置散热器会因与传统热界面材料接触存在微间隙而导致热量堆积，进而导致该散热方式的瞬态响应变差，无法应对芯片突发功耗，如ai推理峰值，容易使芯片局部温度骤升引发热失效。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供的芯片封装散热结构、散热型芯片封装结构及其制备方法，通过在硅中介层上填充相变材料，能够高效地对芯粒进行散热。

2、第一方面，本发明提供一种芯片封装散热结构，芯片封装散热结构包括：硅中介层和闭合底片；

3、硅中介层提供相对的第一表面和第二表面，第一表面用于装载芯粒，硅中介层在第二表面上开设有底部散热腔室，底部散热腔室内填充有相变材料；

4、闭合底片键合在硅中介层的第二表面上，并封闭底部散热腔室在第二表面上的开口。

5、可选地，闭合底片与第二表面适配。

6、可选地，芯片封装散热结构还包括硅通孔结构；

7、硅通孔结构贯穿硅中介层和闭合底片，并与底部散热腔室相间隔。

8、可选地，芯片封装散热结构还包括：重布线层；

9、重布线层贴合在第一表面，硅中介层用于通过重布线层装载芯粒。

10、可选地，相变材料包括：snbi相变合金或gainsn相变合金；

11、闭合底片的材料包括硅。

12、第二方面，本发明提供一种芯片封装散热结构的制备方法，制备方法包括：

13、提供硅中介层和闭合底片；

14、在硅中介层的一表面上刻蚀出底部散热腔室；

15、在底部散热腔室内填充相变材料；

16、将闭合底片键合在硅中介层上，以封闭底部散热腔室的开口。

17、可选地，在将闭合底片键合在硅中介层上，以封闭底部散热腔室的开口的步骤之后，制备方法还包括：

18、在闭合底片和硅中介层上进行硅通孔刻蚀并形成贯穿闭合底片和硅中介层的硅通孔结构。

19、可选地，在将闭合底片键合在硅中介层上，以封闭底部散热腔室的开口的步骤之前，制备方法还包括：

20、在硅中介层中远离闭合底片的表面上形成重布线层。

21、第三方面，本发明提供一种散热型芯片封装结构，散热型芯片封装结构包括：芯粒和如第一方面中任一项的芯片封装散热结构；

22、芯粒键合在第一表面上。

23、可选地，散热型芯片封装结构还包括：基板；

24、闭合底片与基板焊接。

25、可选地，散热型芯片封装结构还包括：闭合顶片；

26、芯粒远离第一表面的表面上开设有顶部散热腔室，顶部散热腔室内填充有相变材料；

27、闭合顶片键合在芯粒远离第一表面的表面上，并封闭顶部散热腔室在芯粒上的开口。

28、第四方面，本发明提供一种散热型芯片封装结构的制备方法，该制备方法方法包括：

29、采用如第二方面中任一项的制备方法得到芯片封装散热结构；

30、在硅中介层的第一表面上键合芯粒。

31、本发明实施例提供的芯片封装散热结构、散热型芯片封装结构及其制备方法，通过在硅中介层上填充相变材料，使得相变材料与芯粒仅存在微米级的间隔，缩短了相变材料与芯粒的距离，从而在芯粒的温度骤升时可快速吸收芯粒产生的热量，从而高效地对芯粒进行散热。

1.一种芯片封装散热结构，其特征在于，所述芯片封装散热结构包括：硅中介层和闭合底片；

2.根据权利要求1所述的芯片封装散热结构，其特征在于，所述闭合底片与所述第二表面适配。

3.根据权利要求2所述的芯片封装散热结构，其特征在于，所述芯片封装散热结构还包括硅通孔结构；

4.根据权利要求1所述的芯片封装散热结构，其特征在于，所述芯片封装散热结构还包括：重布线层；

5.根据权利要求1至4中任一项所述的芯片封装散热结构，其特征在于，所述相变材料包括：snbi相变合金或gainsn相变合金；

6.一种芯片封装散热结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在所述将所述闭合底片键合在所述硅中介层上，以封闭所述底部散热腔室的开口的步骤之后，所述制备方法还包括：

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在所述将所述闭合底片键合在所述硅中介层上，以封闭所述底部散热腔室的开口的步骤之前，所述制备方法还包括：

9.一种散热型芯片封装结构，其特征在于，所述散热型芯片封装结构包括：芯粒和如权利要求1至5中任一项所述的芯片封装散热结构；

10.根据权利要求9所述的散热型芯片封装结构，其特征在于，所述散热型芯片封装结构还包括：基板；

11.根据权利要求9所述的散热型芯片封装结构，其特征在于，所述散热型芯片封装结构还包括：闭合顶片；

12.一种散热型芯片封装结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：