一種用于PoP封裝的散熱結構的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于PoP封裝的散熱結構的制作方法，包括：制作上層封裝基板，其中上層封裝基板內有thermal?via，還有若干層大面積銅箔，四周有填充滿銅的半過孔；將多個上層封裝導熱芯片或器件貼在或者焊在上層封裝基板中的多個thermal?via上，形成上層封裝體；制作下層封裝體；在上層封裝基板背面焊盤上刷錫膏，鋼網植BGA球并回流，形成BGA支撐球；在下層封裝體基板上表面焊盤上刷焊錫膏，下層封裝焊盤與上層封裝體BGA支撐球對齊后，回流實現上層封裝體與下層封裝體互聯；在下層封裝體基板背面焊盤上刷錫膏，鋼網植BGA球，回流實現下層封裝體植球；在上層封裝體頂部上設置一個散熱罩，在上層封裝導熱芯片或器件與散熱罩之間涂一層高導熱率熱界面材料。
【專利說明】一種用于PoP封裝的散熱結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及內存和處理器集成以及射頻(Radio Frequency, RF)收發組件集成的疊層封裝(Pacakge on Package,PoP)【技術領域】,尤其是一種用于PoP封裝的散熱結構的制作方法。
【背景技術】
[0002]圖1是現有技術中PoP封裝結構的示意圖，其中10為上層封裝結構；11為球柵陣列(Ball Grid Array, BGA)焊球；20為下層封裝結構；21為導電柱；22為模塑封材料；23為PCB基板；30為連接層；連接層30由焊料層31、金屬層32和粘結層33組成。
[0003]該PoP封裝結構由上層封裝結構10和下層封裝結構20通過BGA焊球11和連接層30互連形成的。BGA焊球11起到電氣互連的作用，下層封裝結構20的模塑封材料22內有與BGA焊球11電氣連接的導電柱21。連接層30的作用是避免應力集中到焊球與下層封裝結構的接合部位的邊角部分，將應力分散到中央部位，從而防止焊球的翹曲。然而，上層封裝的散熱是一個瓶頸，上層封裝芯片產生的大部分熱量經上層封裝體，BGA支撐球，下層封裝體，再傳導至基板，最后散出外界環境，熱量不容易散出，影響封裝體結溫升高，限制堆疊芯片功率和堆疊數量。一般堆疊的封裝體數量不超過兩個。
【發明內容】
[0004](一 )要解決的技術問題
[0005]有鑒于此，本發明的主要目的在于提高一種用于PoP封裝的散熱結構的制作方法，以解決上層封裝體的散熱問題。
[0006]( 二 )技術方案
[0007]為達到上述目的，本發明提供了一種用于PoP封裝的散熱結構的制作方法，包括:步驟1:制作上層封裝基板100 ;步驟2:將多個上層封裝導熱芯片或器件201貼在或者焊在上層封裝基板100中多個導熱孔(thermal via) 101上,形成上層封裝體；步驟3:制作下層封裝體；步驟4:在上層封裝基板100背面焊盤上刷錫膏，鋼網植BGA球并回流，形成BGA支撐球400 ;步驟5:在下層封裝體300基板上表面焊盤上刷焊錫膏，下層封裝焊盤與上層封裝體BGA支撐球400對齊后，回流實現上層封裝體與下層封裝體互聯；步驟6:在下層封裝體300基板背面焊盤上刷錫膏，鋼網植BGA球500，回流實現下層封裝體植球；步驟7:在上層封裝體頂部上設置一個散熱罩700，在上層封裝導熱芯片或器件201與散熱罩700之間涂一層高導熱率熱界面材料600。
[0008]上述方案中，所述步驟I包括:先將大面積銅箔102與介質層103依次交叉疊層形成基板，然后在該基板表面的中間部分打孔并填充銅形成多個thermal vialOl,并在該基板表面的四周打半孔并填充銅形成多個半過孔104。所述大面積銅箔102采用厚銅，且大面積銅箔102與半過孔104互聯，半過孔104中填充滿銅，半過孔104與散熱罩700連接。
[0009]上述方案中，所述步驟3包括:將多個下層封裝導熱芯片或器件202貼在或者焊在下層封裝基板300上，形成下層封裝體。
[0010]上述方案中，步驟4中所述BGA支撐球400 —方面能夠實現上下兩層封裝體的電互聯，另一方面用以支撐上層封裝體。
[0011]上述方案中，步驟7中所述散熱罩700作為屏蔽罩，采用輕薄的材料，用以實現上層封裝導熱芯片或器件201散熱以及屏蔽。
[0012]上述方案中，步驟7中所述高導熱率熱界面材料600用以減小上層封裝體與散熱罩700的接觸熱阻。
[0013](三)有益效果
[0014]本發明提供的用于PoP封裝的散熱結構的制作方法，上層封裝體采用thermalvia+大面積銅箔+半過孔+高導熱率熱界面材料的散熱結構，上層封裝導熱芯片或器件201產生的一部分熱量經thermal vialOl傳導至任一層大面積銅箔102上,然后被傳導至填充滿銅的半過孔104，最后經散熱罩700散出去；一部分熱量經高熱導率的熱界面材料600傳導到散熱罩700上，再傳導到外部環境中；還有一部分熱量依次經上層封裝體、BGA支撐球400、下層封裝體以及傳導至下層封裝體下的PCB板，最后散出至外界環境，有效地解決了上層封裝體的散熱問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是現有技術中PoP封裝結構的示意圖；
[0016]圖2是依照本發明實施例的用于PoP封裝的散熱結構的示意圖；
[0017]圖3至圖9為依照本發明實施例的制作用于PoP封裝的散熱結構的工藝流程圖；其中:
[0018]圖3是依照本發明實施例的含有大面積銅箔、thermal via和半過孔的上層封裝基板的結構不意圖；
[0019]圖4是依照本發明實施例的含有大面積銅箔、thermal via和半過孔的上層封裝基板的俯視圖；
[0020]圖5是依照本發明實施例的在上層封裝基板貼片后形成上層封裝體的結構示意圖；
[0021]圖6是依照本發明實施例的在下層封裝基板貼片后形成下層封裝體的結構示意圖；
[0022]圖7是依照本發明實施例的在上層封裝基板背面植BGA球后的結構示意圖；
[0023]圖8是依照本發明實施例的上層封裝體與下層封裝體實現互聯后的結構示意圖；
[0024]圖9是依照本發明實施例的在下層封裝體基板背面植BGA球后的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
[0026]如圖2所示，圖2是依照本發明實施例的用于PoP封裝的散熱結構的示意圖，該用于PoP封裝的散熱結構，包括:
[0027]上層封裝體，包括上層封裝基板100和貼在或焊在上層封裝體的上層封裝基板100中多個thermal vialOl上的多個上層封裝導熱芯片或器件201 ；
[0028]下層封裝體，包括下層封裝基板300和貼在或焊在下層封裝基板300表面的多個下層封裝導熱芯片或器件202 ；
[0029]BGA支撐球400，形成在上層封裝體與下層封裝體之間，實現上下兩層封裝體的電互聯，并支撐上層封裝體；
[0030]BGA球500，形成于下層封裝體的下層封裝基板300的背面，以支撐上下兩層封裝體；
[0031]散熱罩700，覆蓋于上層封裝體之上，以實現上層封裝體的上層封裝導熱芯片或器件201散熱及屏蔽；以及
[0032]熱界面材料600，形成于上層封裝體的上層封裝導熱芯片或器件201與散熱罩700之間，以減小上層封裝體與散熱罩之間的接觸熱阻。
[0033]其中，上層封裝基板100包括:多層大面積銅箔102 ;多層介質層103，形成于多層大面積銅箔102之間；多個thermal vialOl,分布在上層封裝基板表面中間部分,貫穿多層大面積銅箔102和多層介質層103,且在thermal vialOl中填充滿銅；以及多個半過孔104，分布在上層封裝基板表面周邊部分，貫穿多層大面積銅箔102和多層介質層103，且在半過孔104中填充滿銅。
[0034]大面積銅箔102采用厚銅，厚度范圍為12?36tm，且大面積銅箔102與半過孔104互聯，半過孔104中填充滿銅，半過孔104與散熱罩700連接。散熱罩700作為屏蔽罩，采用輕薄的材料，例如鋁，鋅鋁合金等。
[0035]上層封裝導熱芯片或器件201產生的一部分熱量經thermal vialOl傳導至任一層大面積銅箔102上，然后被傳導至填充滿銅的半過孔104，最后經散熱罩700散出去；一部分熱量經高熱導率的熱界面材料600傳導到散熱罩700上，再傳導到外部環境中；還有一部分熱量依次經上層封裝體、BGA支撐球400、下層封裝體以及傳導至下層封裝體下的PCB板，最后散出至外界環境。
[0036]下層封裝導熱芯片或器件202產生的熱量依次經下層封裝體、BGA球以及下層封裝體下的PCB板傳導到外部環境中。
[0037]基于圖2所示的用于PoP封裝的散熱結構，圖3至圖9示出了依照本發明實施例的制作用于PoP封裝的散熱結構的工藝流程圖，具體包括以下步驟:
[0038]步驟1:制作上層封裝基板100 ;其制作方法是先將大面積銅箔102與介質層103依次交叉疊層形成基板，然后在該基板表面的中間部分打孔并填充銅形成多個thermalvialOl，并在該基板表面的四周打半孔并填充銅形成多個半過孔104 ;如圖3和圖4所示。
[0039]步驟2:將多個上層封裝導熱芯片或器件201貼在或者焊在上層封裝基板100中多個thermal vialOl上,形成上層封裝體；如圖5所示。
[0040]步驟3:制作上層封裝體；將多個下層封裝導熱芯片或器件202貼在或者焊在下層封裝基板300上，形成下層封裝體；如圖6所示。
[0041 ] 步驟4:在上層封裝基板100背面焊盤上刷錫膏，鋼網植BGA球并回流，形成BGA支撐球400，其中BGA支撐球400 —方面實現上下兩層封裝體的電互聯，另一方面起到支撐上層封裝體的作用；如圖7所示。
[0042]步驟5:在下層封裝體300基板上表面焊盤上刷焊錫膏，下層封裝焊盤與上層封裝體BGA支撐球400對齊后，回流實現上層封裝體與下層封裝體互聯，從而達到三維封裝的目的；如圖8所示。
[0043]步驟6:在下層封裝體300基板背面焊盤上刷錫膏，鋼網植BGA球500，回流實現下層封裝體植球；如圖9所示。
[0044]步驟7:為了實現上層封裝導熱芯片或器件201散熱以及屏蔽的目的，在上層封裝體頂部上設置一個散熱罩700，為了減小上層封裝體與散熱罩700的接觸熱阻，在上層封裝導熱芯片或器件201與散熱罩700之間涂一層高導熱率熱界面材料600。最終形成的用于PoP封裝的散熱結構如圖2所示。
[0045]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于PoP封裝的散熱結構的制作方法，其特征在于，包括: 步驟1:制作上層封裝基板(100)； 步驟2:將多個上層封裝導熱芯片或器件(201)貼在或者焊在上層封裝基板(100)中多個thermal via (101)上,形成上層封裝體； 步驟3:制作下層封裝體； 步驟4:在上層封裝基板(100)背面焊盤上刷錫膏，鋼網植BGA球并回流，形成BGA支撐球(400)； 步驟5:在下層封裝體(300)基板上表面焊盤上刷焊錫膏，下層封裝焊盤與上層封裝體BGA支撐球(400)對齊后，回流實現上層封裝體與下層封裝體互聯； 步驟6:在下層封裝體(300)基板背面焊盤上刷錫膏，鋼網植BGA球(500)，回流實現下層封裝體植球； 步驟7:在上層封裝體頂部上設置一個散熱罩(700)，在上層封裝導熱芯片或器件(201)與散熱罩(700)之間涂一層高導熱率熱界面材料(600)。
2.根據權利要求1所述的用于PoP封裝的散熱結構的制作方法，其特征在于，所述步驟I包括: 先將大面積銅箔(102)與介質層(103)依次交叉疊層形成基板，然后在該基板表面的中間部分打孔并填充銅形成多個thermal via(lOl),并在該基板表面的四周打半孔并填充銅形成多個半過孔(104)。
3.根據權利要求2所述的用于PoP封裝的散熱結構的制作方法，其特征在于，所述大面積銅箔(102)采用厚銅，厚度范圍為12?36 μ m，且大面積銅箔(102)與半過孔(104)互聯，半過孔(104)中填充滿銅，半過孔(104)與散熱罩(700)連接。
4.根據權利要求1所述的用于PoP封裝的散熱結構的制作方法，其特征在于，所述步驟3包括: 將多個下層封裝導熱芯片或器件(202)貼在或者焊在下層封裝基板(300)上，形成下層封裝體。
5.根據權利要求1所述的用于PoP封裝的散熱結構的制作方法，其特征在于，步驟4中所述BGA支撐球(400) —方面能夠實現上下兩層封裝體的電互聯，另一方面用以支撐上層封裝體。
6.根據權利要求1所述的用于PoP封裝的散熱結構的制作方法，其特征在于，步驟7中所述散熱罩(700)作為屏蔽罩，采用的材料為鋁或鋅鋁合金，用以實現上層封裝導熱芯片或器件(201)散熱以及屏蔽。
7.根據權利要求1所述的用于PoP封裝的散熱結構的制作方法，其特征在于，步驟7中所述高導熱率熱界面材料(600)用以減小上層封裝體與散熱罩(700)的接觸熱阻。
【文檔編號】H01L21/60GK103560090SQ201310533245
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月31日 優先權日:2013年10月31日
【發明者】侯峰澤, 劉豐滿 申請人:中國科學院微電子研究所, 華進半導體封裝先導技術研發中心有限公司