芯片的封装结构及制作方法、电子设备

技术领域

本发明涉及芯片的封装技术领域，尤其涉及一种芯片的封装结构及制作方法、电子设备。

背景技术

在对芯片进行电磁屏蔽封装中，现有技术是采用环氧树脂将电路板上的组件塑封，然后通过溅镀的方式在环氧树脂表面覆盖金属层从而实现电磁屏蔽。芯片在工作中会内部发热，现有技术的方案无法对芯片进行有效的散热，芯片可能因温度过高造成内部损伤。

鉴于此，有必要提供一种新的芯片的封装结构及制作方法、电子设备，以解决或至少缓解上述技术缺陷。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种芯片的封装结构及制作方法、电子设备，旨在解决现有技术中芯片的封装结构散热性差的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一方面，本发明提供一种芯片的封装结构，包括基板、第一芯片、第一散热层和第二散热层，所述第一散热层和所述第二散热层分别设置于所述基板相对的两侧，所述基板内形成有安装槽和散热通道，所述第一芯片设置于所述安装槽内，所述第一散热层内设置有第一散热件，所述第二散热层内设置有第二散热件，所述散热通道分别连接所述第一散热件和第二散热件，所述散热通道内填充有散热材料。

在一实施例中，所述第一散热件包括第一散热片，所述第二散热件包括第二散热片，所述第一散热片和所述第二散热片中至少有一个的面积大于所述第一芯片的面积。

在一实施例中，所述第一散热件和所述第二散热件至少有一个与所述第一芯片贴合。

在一实施例中，所述第一散热件与所述第一芯片的上表面贴合，所述第一散热件包括第一散热片，所述第一散热片的面积大于所述第一芯片上表面的表面积。

在一实施例中，所述第一散热件、所述第二散热件和所述散热通道形成一个容纳腔，所述第一芯片设置于所述容纳腔内，所述散热通道内设置有导电层，所述导电层的两端分别电连接所述第一散热件和第二散热件。

在一实施例中，所述散热通道包括围绕所述第一芯片设置的通槽，所述通槽的槽壁上设置有所述导电层。

在一实施例中，所述通槽内填充有所述散热材料。

在一实施例中，所述散热通道包括多个围绕所述第一芯片间隔设置的散热孔，每一所述散热孔的孔壁上设置有所述导电层。

在一实施例中，所述散热孔内填充有所述散热材料。

在一实施例中，所述第一散热件和所述第二散热件由铜、铜合金或不锈钢制成。

在一实施例中，所述芯片的封装结构还包括第二芯片，所述第二芯片设置于所述第一散热层背离所述第一芯片的一侧。

在一实施例中，所述第二芯片外设置有封装层，所述封装层外周设置有屏蔽层。

根据本发明的另一方面，本发明还提供一种芯片的封装结构的制作方法，所述芯片的封装结构的制作方法包括以下步骤：

在基底上设置金属箔，采用曝光显影电镀的方式在所述金属箔上形成有第二散热件；

将预设有安装槽的基板安装于所述第二散热层；

将第一芯片安装于所述安装槽内；

在所述第一芯片远离所述第二散热层的一侧设置所述第一散热件；

在所述基板围绕所述第一芯片的位置开设散热通道，在所述散热通道内设置散热材料；

去除所述基底。

在一实施例中，所述去除基体的步骤之后，还包括：

在第一散热层上贴装第二芯片，并对第二芯片和基板进行封装，在封装层表面进行电镀形成屏蔽层。

在一实施例中，所述将第一芯片安装于所述安装槽内，还包括：

在所述第一芯片周围填充复合材料；

打磨以使所述第一芯片远离所述第二散热层的一侧露出。

在一实施例中，所述在所述第一芯片远离所述第二散热层的一侧设置所述第一散热件的步骤包括：

在所述第一芯片上压合或者电镀金属萡，经过曝光显影制作出第一散热件，且使得第一散热件与所述第一芯片连接。

根据本发明的又一方面，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括上述所述的芯片的封装结构。

上述方案中，芯片的封装结构包括基板、第一芯片、第一散热层和第二散热层，第一散热层和第二散热层分别设置于基板相对的两侧，基板内形成有安装槽和散热通道，第一芯片设置于安装槽内，第一散热层内设置有第一散热件，第二散热层内设置有第二散热件，散热通道分别连接第一散热件和第二散热件，散热通道内填充有散热材料。通过在第一芯片上下两侧分别设置第一散热层和第二散热层，在第一散热层内设置第一散热件，在第二散热层内设置第二散热件，第一芯片下表面散热的热量可以通过第二散热件导出，第一芯片上表面的热量可以经过第一散热件、散热通道和第二散热件导出外界，在散热通道内填充高效率的散热材料以提高散热速率，具体地，散热材料可以是金属制品，如铜芯，或其它散热性能较好的填充材料。该发明可以将分别将第一芯片的上方和下方的热量导出封装结构，具有散热性能好的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例芯片的封装结构的结构示意图；

图2为本发明实施例芯片的封装结构的一部分结构示意图；

图3为本发明实施例芯片的封装结构的又一部分结构示意图；

图4为本发明实施例芯片的封装结构的芯片和散热孔的结构示意图；

图5为本发明实施例芯片的封装结构的芯片和通槽的结构示意图；

图6为本发明实施例芯片的封装结构的制作方法的第一实施例的流程示意图；

图7为本发明实施例芯片的封装结构的制作方法的第二实施例的流程示意图；

图8为本发明实施例芯片的封装结构从基底到安装基板过程的结构变化示意图；

图9为本发明实施例芯片的封装结构从安装第一芯片到设置第一散热件过程的结构变化的示意图；

图10为本发明实施例芯片的封装结构从安装第二芯片到形成屏蔽层过程的结构变化的示意图。

附图标号说明：

1、基板；2、第一芯片；3、第二芯片；4、第一散热件；5、第二散热件；6、第一散热层；7、第二散热层；8、散热通道；81、通槽；82、散热孔；12、封装层；13、屏蔽层；14、基底；15、金属箔；16、复合材料。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施方式中所有方向性指示(诸如上、下……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参见图1-图3，根据本发明的一个方面，本发明提供一种芯片的封装结构，包括基板1、第一芯片2、第一散热层6和第二散热层7，第一散热层6和第二散热层7分别设置于基板1相对的两侧，基板1内形成有安装槽和散热通道8，第一芯片2设置于安装槽内，第一散热层6内设置有第一散热件4，第二散热层7内设置有第二散热件5，散热通道8分别连接第一散热件4和第二散热件5，散热通道8内填充有散热材料。

现有技术中，基板1上设置第一芯片2和第二芯片3，在芯片外封装环氧树脂层(封装层12)，然后采用溅射的方式在环氧树脂层外设置一层屏蔽层13，达到电磁屏蔽的效果。然而，芯片使用过程中会发热，现有技术无法解决发热芯片散热的问题。

本发明的上述实施例中，通过在第一芯片2上下两侧分别设置第一散热层6和第二散热层7，在第一散热层6内设置第一散热件4，在第二散热层7内设置第二散热件5，第一芯片2下表面散热的热量可以通过第二散热件5导出，第一芯片2上表面的热量可以经过第一散热件4、散热通道8和第二散热件5导出外界，在散热通道8内填充高效率的散热材料以提高散热速率，具体地，散热材料可以是金属制品，如铜芯，或其它散热性能较好的填充材料。该实施例可以将分别将第一芯片2的上方和下方的热量导出封装结构，具有散热性能好的优点。具体第二散热层7的制作方法，可以在基底14上设置金属箔15，采用曝光显影电镀的方式在金属箔15上制作出第二散热层7，第二散热层7内形成有第二散热件5，后面将会详细论述。

在一具体地实施例中，第一散热件4包括第一散热片，第二散热件5包括第二散热片，第一散热片和第二散热片中至少有一个的面积大于第一芯片2的面积。为提高对芯片的散热效率，可以将第一散热片和第二散热片的面积设计的较大，这样可以增大散热面积。具体地，可以将第一散热片的面积设计成大于第一芯片2的面积，或者将第二散热片的面积设计成大于第一芯片2的面积，或者将第一散热片和第二散热片的面积均设计成大于第一芯片2的面积。

在一实施例中，为了进一步提高散热效率，可以将第一散热件4和第二散热件5至少有一个与第一芯片2贴合。具体的制作方式，可以先将第一芯片2放入安装槽中，在第一芯片2周围填充复合材料16；打磨以使第一芯片2远离第二散热层7的一侧露出。通过与第一芯片2贴合设计，可以不经媒介将第一芯片2的热量直接传导至第一散热件4或第二散热件5，进一步提高散热效率。在一具体地实施例中，第一散热件4与第一芯片2的上表面贴合，第一散热件4包括第一散热片，第一散热片的面积大于第一芯片2上表面的表面积。因为在第一散热层6的上方还会设置元器件和封装层12、屏蔽层13等结构，因此，第一芯片2上方的散热相对于下方较为困难，因此，可以将第一散热件4紧贴第一芯片2的上表面设置，并且第一散热片的面积设计成大于第一芯片2上表面的面积，进一步提升芯片上表面的散热效率。

在一实施例中，第一散热件4、第二散热件5和散热通道8形成一个容纳腔，第一芯片2设置于容纳腔内，散热通道8内设置有导电层，导电层的两端分别电连接第一散热件4和第二散热件5。第一散热件4、第二散热件5和散热通道8形成一个腔体，通过导电层电连接第一散热件4和第二散热件5，以对容纳腔内的第一芯片2起到电磁屏蔽的作用。这个容纳腔可以是密封的容纳腔，也可以是不密封的容纳腔。该实施例可同时解决芯片散热和电磁屏蔽的问题。

参见图4和图5，具体地，在一实施例中，容纳腔是密封的容纳腔，散热通道8包括围绕第一芯片2设置的通槽81，通槽81的槽壁上设置有导电层。具体地，这个通槽81的形状是立方体的四个侧面，也可以是圆形或者其他形状，只要是围绕第一芯片2外周即可，采用密封的容纳腔可以起到更好的电磁屏蔽的作用，同时也能起到散热作用。当然，在另一实施例中，容纳腔也可以是不密封的，即散热通道8包括多个围绕第一芯片2间隔设置的散热孔82，每一散热孔82的孔壁上设置有导电层。在散热孔82和通槽81内填充散热材料用于传递热量，这里的散热材料可以是高导热率的材料，如铜芯。

当然，如芯片无高散热需求，也可简化工艺，不需将芯片上方与第一散热件4直接接触，侧避使用打孔或开槽，将散热孔82的内壁或通槽81的槽壁镀满导电层，起到电磁屏蔽作用。

在一实施例中，为确保较好的导热性和导电性，第一散热件4和第二散热件5由铜、铜合金或不锈钢制成。

在一实施例中，芯片的封装结构还包括第二芯片3，第二芯片3设置于第一散热层6背离第一芯片2的一侧。该实施例将第一芯片2和第二芯片3纵向排布，可以减小封装结构的大小。

在一实施例中，第二芯片3外设置有封装层12，封装层12外周设置有屏蔽层13。当第一芯片2和第二芯片3都有电磁干扰时，可有效减小第一芯片2和第二芯片3互相的干扰，同时外部再做一次电磁屏蔽，有增加整个封装结构的屏蔽效果。

参见图6，同时请参照图8-图10，图8-图10通过结构变化的形式依次展示了芯片的封装结构制作过程中结构的变化。根据本发明的另一方面，本发明还提供一种芯片的封装结构的制作方法，芯片的封装结构的制作方法包括以下步骤：

S10，在基底上设置金属箔，采用曝光显影电镀的方式在金属箔上制作出第二散热层，第二散热层内形成有第二散热件；

第二散热层构成芯片的封装结构的底部，具体制作过程可以将金属箔通过普通的基板制造工艺，采用曝光显影电镀的方式制作出图形，制作出的图形包括面积较大的第二散热件，金属箔可以为铜箔。

S20，将预设有安装槽的基板安装于第二散热层；

这里可以将预设有安装槽的基板安装于第二散热层上，当然，也可以先安装一整块基板，然后再根据第一芯片的大小开槽。可以采用热压的方式，将预设安装槽的树脂材料与上面步骤所得的第二散热层进行压合，进而结合在一起。

S30，将第一芯片安装于安装槽内；

并将第一芯片贴于基板上面，基板上有做出与芯片信号相连接的线路，以将第一芯片固定在安装槽内，第一芯片的顶端不高于安装槽的槽口设置；

S40，在第一芯片远离第二散热层的一侧设置第一散热件；

将第一散热件贴合在第一芯片上，使得第一芯片与第一散热件直接连接，起到对第一芯片的散热作用。

S50，在基板围绕第一芯片的位置开设散热通道，在散热通道内设置散热材料。

在第一芯片周边且与第一芯片相连的铜上进行打孔或者开槽，可使用激光开孔的方式进行。散热孔或者通槽槽贯穿散热铜的上下两层，使其接触。散热孔或者通槽，可使用电镀铜或者塞入高散热材料的方式进行填充。第一散热件、第二散热件和散热通道形成一个腔体，通过导电层连接第一散热件和第二散热件，以对容纳腔内的第一芯片起到电磁屏蔽的作用。这个容纳腔可以是密封的容纳腔，也可以是不密封的容纳腔。该实施例可同时解决芯片散热和电磁屏蔽的问题。

S60，去除基底。去除掉多余的基底。

具体地，容纳腔是密封的容纳腔，散热通道包括围绕第一芯片设置的通槽，通槽的槽壁上设置有导电层。具体地，这个通槽的形状是立方体的四个侧面，也可以是圆形或者其他形状，只要是围绕第一芯片外周即可，采用密封的容纳腔可以起到更好的电磁屏蔽的作用，同时也能起到散热作用。当然，在另一实施例中，容纳腔也可以是不密封的，即散热通道包括多个围绕第一芯片间隔设置的散热孔，每一散热孔的孔壁上设置有导电层。在散热孔和通槽内填充散热材料用于传递热量，这里的散热材料可以是高导热率的材料，如铜芯。

本发明的上述实施例中，通过在第一芯片上下两侧分别设置第一散热件和第二散热件，并且通过与第一芯片贴合设计，可以不经媒介将芯片的热量直接传导至第一散热件，第一芯片下表面散热的热量可以通过第二散热件导出，第一芯片上表面的热量可以经过第一散热件、散热通道和第二散热件导出外界，在散热通道内填充高效率的散热材料以提高散热速率，具体地，散热材料可以是金属制品，如铜芯，或其它散热性能较好的填充材料。该实施例可以将分别将第一芯片的上方和下方的热量导出封装结构，具有散热性能好的优点。为确保较好的导热性和导电性，第一散热件和第二散热件由铜、铜合金或不锈钢制成。

参见图7，在一实施例中，所述去除基体的步骤之后，还包括：

S70，在第一散热层上贴装第二芯片，并对第二芯片和基板进行封装，在封装层表面进行电镀形成屏蔽层。

贴装后第二芯片后，采用环氧树脂进行封装，然后通过溅射电镀技术在环氧树脂外层电镀一层屏蔽层，起到双层屏蔽的作用。

在一实施例中，将第一芯片安装于安装槽内，还包括：

在第一芯片周围填充复合材料；

打磨以使第一芯片远离第二散热层的一侧露出。

复合材料可以是ABF，ABF用于将处理器连接到称为基板的基层，形成芯片封装的一部分，将芯片连接到主板并保护其免受损坏。

在一实施例中，在第一芯片远离第二散热层的一侧设置第一散热件的步骤包括：

在第一芯片上压合或者电镀金属萡，经过曝光显影制作出第一散热件，且使得第一散热件与第一芯片连接。第一芯片远离第二散热层的一侧压合铜箔，或者电镀铜箔，并经过曝光显影制作出图形。使第一芯片背面与大面积的第一散热件直接相连。

根据本发明的又一方面，本发明还提供一种电子设备，电子设备包括上述的芯片的封装结构。由于电子设备包括了上述所有芯片的封装结构的全部实施例的所有技术方案，因此，至少具有上述所有技术方案带来的一切有益效果，在此不再一一赘述。

以上仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的技术构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。