芯片封装方法及芯片封装结构与流程

本发明涉及半导体，特别是涉及芯片封装方法及芯片封装结构。

背景技术：

1、芯片封装是半导体制造过程中的一个关键步骤，它涉及将集成电路裸片（die）安装到一个外壳中，起到安放、固定、密封和保护芯片的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁。

2、随着电子信息产业的进步和发展，芯片趋于高集成、大密度、小型化封装，导致发热密度急剧增加，散热技术成为制约领域发展的关键瓶颈，相关技术中，如申请公布号为cn117525005a的中国参考文献就公开了一种带有真空腔均热板的芯片组件、封装结构及制备方法，该带有真空腔均热板的封装结构在使用过程中，当芯片中的热量从热传导表面传递至均热腔底部时，均热腔底部的液体吸收芯片的热量，从而蒸发为气态并扩散至均热腔的上部，扩散至均热腔上方的蒸汽可以将热量传递至外界，随后均热腔上部的蒸汽冷凝为液体，再回到均热腔的底部，形成循环。

3、上述带有真空腔均热板的封装结构虽然在一定程度上提高了芯片的散热效率，但是在实际使用过程中发现，均热板内部的负压容易导致芯片中的晶粒受到大气压力的作用而产生变形，进而影响芯片的使用寿命。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对目前的芯片在使用过程中所存在的易损坏、使用寿命短的问题，提供一种芯片封装方法及芯片封装结构。

2、上述目的通过下述技术方案实现：

3、芯片封装结构，包括：

4、基板，裸片在使用时封装在所述基板内部，所述基板具有第一表面以及和所述第一表面相对的第二表面，所述第二表面上设置有和所述裸片电性连接的多个连接件；

5、封装罩，罩设在所述第一表面上，且和所述基板包围形成有负压腔室；

6、毛细结构，插装在所述负压腔室内，且设置在所述第一表面上，所述毛细结构内填充有冷却液，所述冷却液配置成能够吸收所述裸片运行时产生的热量以相变为气态；

7、导流部，插装在所述负压腔室内，且设置在所述毛细结构上，所述导流部将所述负压腔室分隔为第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域位于所述裸片的上方，且和所述第二区域连通，所述第二区域和所述第三区域连通；

8、驱动部，配置成能够将所述第三区域内的蒸汽输送到所述第一区域，以通过增大所述第一区域内压强的方式，减小所述裸片两侧的压强差。

9、进一步地，所述导流部包括分隔板和多个沿周向均匀排布的涡旋板，所述分隔板和所述基板平行设置，所述涡旋板插装在所述分隔板和所述毛细结构之间，所有的所述涡旋板朝内的一端共同组成环形的第一区域，每相邻两个所述涡旋板靠近中心的一端之间均形成有连通口，所述连通口连通所述第一区域和所述第二区域。

10、进一步地，所述分隔板上设置有活塞筒，所述活塞筒同时和所述第一区域、所述第三区域连通；所述驱动部包括驱动塞和单向阀，所述单向阀设置在活塞筒的底部，且配置成能够单向连通所述第一区域和所述第三区域；所述驱动塞插装在所述活塞筒内，且能够沿垂直于所述第一表面的方向往复滑动，以通过所述单向阀将所述第三区域内的蒸汽输送到所述第一区域内。

11、进一步地，所述驱动部包括能够自转的驱动扇，所述驱动扇转动时能够将所述第三区域内的蒸汽输送到所述第一区域内。

12、进一步地，所述驱动部包括气泵，所述气泵的抽气端和所述第三区域连通，所述气泵的排气端和所述第一区域连通。

13、进一步地，在所述第一表面上、位于所述裸片的上方向下凹陷设置有容纳区域，所述毛细结构部分键合在所述容纳区域内。

14、进一步地，所述毛细结构采用金属填充而成。

15、进一步地，所述冷却液包括去离子水。

16、进一步地，所述多个连接件由球栅阵列形成。

17、本发明还提供了一种芯片封装方法，应用于一种芯片封装结构，所述芯片封装方法包括以下步骤：

18、s1、将裸片封装在所述基板内；

19、s2、在基板的第一表面上、位于所述裸片的上方经光刻和湿法刻蚀出容纳区域；

20、s3、将毛细结构部分键合在所述容纳区域内，并向所述毛细结构内滴入预设数量的冷却液；

21、s4、将导流部安装在毛细结构上；

22、s5、在真空环境下，将封装罩密封罩设在基板的第一表面上。

23、本发明的有益效果是：

24、本发明涉及芯片封装方法及芯片封装结构，芯片封装方法用于封装芯片；芯片在运行时，会产生大量的热量，热量大部分被冷却液吸收，使得冷却液的温度持续上升，当冷却液的温度达到沸点时其会蒸发为气态并扩散至第一区域，使得第一区域的压强增大，在压差作用下气态的冷却液会在导流部的导向下从第一区域移动至第二区域，并将热量传递至外界，其中一部分气态的冷却液释放热量后液化为液态，然后在毛细结构的毛细作用下回到第一区域，另一部分气态的冷却液则在驱动部的作用下裹挟着少量液态的冷却液首先从第二区域移动到第三区域，然后从第三区域移动到第一区域，从而通过增大第一区域内压强的方式，减小裸片两侧的压强差，延长芯片的使用寿命。

25、进一步的，通过设置导流部包括多个沿周向均匀排布的涡旋板，使得在涡旋板的导向作用下气态的冷却液能够流动至和芯片上发热源相对的一侧，从而保证温度的一致性。

技术特征：

1.芯片封装结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述导流部包括分隔板和多个沿周向均匀排布的涡旋板，所述分隔板和所述基板平行设置，所述涡旋板插装在所述分隔板和所述毛细结构之间，所有的所述涡旋板朝内的一端共同组成环形的第一区域，每相邻两个所述涡旋板靠近中心的一端之间均形成有连通口，所述连通口连通所述第一区域和所述第二区域。

3.根据权利要求2所述的芯片封装结构，其特征在于，所述分隔板上设置有活塞筒，所述活塞筒同时和所述第一区域、所述第三区域连通；所述驱动部包括驱动塞和单向阀，所述单向阀设置在活塞筒的底部，且配置成能够单向连通所述第一区域和所述第三区域；所述驱动塞插装在所述活塞筒内，且能够沿垂直于所述第一表面的方向往复滑动，以通过所述单向阀将所述第三区域内的蒸汽输送到所述第一区域内。

4.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述驱动部包括能够自转的驱动扇，所述驱动扇转动时能够将所述第三区域内的蒸汽输送到所述第一区域内。

5.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述驱动部包括气泵，所述气泵的抽气端和所述第三区域连通，所述气泵的排气端和所述第一区域连通。

6.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，在所述第一表面上、位于所述裸片的上方向下凹陷设置有容纳区域，所述毛细结构部分键合在所述容纳区域内。

7.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述毛细结构采用金属填充而成。

8.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述冷却液包括去离子水。

9.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述多个连接件由球栅阵列形成。

10.芯片封装方法，其特征在于，应用于如权利要求6所述的芯片封装结构，所述芯片封装方法包括以下步骤：

技术总结本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种芯片封装方法及芯片封装结构，芯片封装方法用于封装芯片，芯片封装结构包括基板、封装罩、毛细结构、导流部和驱动部，裸片在使用时封装在基板内部，基板具有第一表面，封装罩罩设在第一表面上，且和基板包围形成有负压腔室，毛细结构设置在第一表面上，毛细结构内填充有冷却液，导流部设置在毛细结构上，导流部将负压腔室分隔为第一区域、第二区域和第三区域，第一区域位于裸片的上方，驱动部用于将第三区域内的蒸汽输送到第一区域，以通过增大第一区域内压强的方式，减小裸片两侧的压强差，从而既能够通过冷却液及时吸收裸片运行时所产生的热量，又能够减小裸片两侧的压强差，延长芯片的使用寿命。技术研发人员：李更,桑成凤,李婉君,董雪慧受保护的技术使用者：江苏中科智芯集成科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25