芯片封装结构及其制备方法、电子设备与流程

本技术涉及半导体，尤其涉及一种芯片封装结构及其制备方法、电子设备。

背景技术：

1、随着新能源、高铁、风电等高压电力技术的发展，高压电机驱动系统较低的运行效率问题日益凸显。

2、目前，高压电机驱动系统的多个器件分立设置，占用较多的板级空间，使得高压电机驱动系统的占用面积较大，器件之间的信号线较长、内阻较大，且信号线之间易产生寄生电容或寄生电感而降低信号的传输效率，导致器件的功耗较大、延时较高。

技术实现思路

1、本技术提出一种芯片封装结构及其制备方法、电子设备，旨在减小芯片封装结构的占用面积，降低器件的功耗和延时。

2、第一方面，本技术提供了一种芯片封装结构，该芯片封装结构包括封装基板、控制芯片和功率芯片，封装基板包括相对的第一表面和第二表面，封装基板还包括设置于第一表面的第一导电结构和第二导电结构。控制芯片设置于第一表面上，控制芯片包括靠近封装基板的第三表面及设置于第三表面的第三导电结构，第三导电结构与第一导电结构电连接。功率芯片设置于第一表面上，功率芯片包括靠近封装基板的第四表面及设置于第四表面的第四导电结构，第四导电结构与第二导电结构电连接。

3、本技术的上述实施例中，控制芯片和功率芯片分别设置于封装基板上，通过控制芯片的第三导电结构与封装基板的第一导电结构电连接，实现控制芯片与封装基板的电连接。并通过功率芯片的第四导电结构与封装基板的第二导电结构电连接，实现功率芯片与封装基板的电连接，以形成芯片封装结构。

4、相较于多个芯片分立设置，多个芯片需要分别进行封装，本技术通过将控制芯片和功率芯片设置于同一封装基板上，其集成度较高，减小了器件的占用面积，且减少了内部走线的长度和内阻，减弱了走线之间产生的寄生电容或寄生电感，有利于降低信号在走线上传输的压降，提高信号在走线上的传输效率，从而降低器件的功耗和延时，提高器件的响应速度和开关频率，提高搭载该芯片封装结构的设备的可靠性。

5、根据本技术的一个实施例，芯片封装结构还包括第一连接结构，第三导电结构通过第一连接结构与第一导电结构电连接，第一连接结构的结构简单，便于设置。

6、根据本技术的一个实施例，控制芯片还包括设置于第三表面的第一介质层，封装基板还包括设置于第一表面的第二介质层，第三导电结构与第一导电结构键合，第一介质层与第二介质层相接触，以实现控制芯片与封装基板的混合键合。

7、通过采用混合键合的方式，保证第三导电结构与第一导电结构连接的稳定性，有利于降低二者的连接处的电阻率，降低信号在连接处的压降，提高信号的传输效率。

8、根据本技术的一个实施例，芯片封装结构还包括第二连接结构，第四导电结构通过第二连接结构与第二导电结构电连接，第二连接结构的结构简单，便于设置。

9、根据本技术的一个实施例，功率芯片还包括设置于第四表面的第三介质层，封装基板还包括设置于第一表面的第二介质层，第四导电结构与第二导电结构键合，第三介质层与第二介质层相接触，以实现功率芯片与封装基板的混合键合。

10、通过采用混合键合的方式，保证第四导电结构与第二导电结构连接的稳定性，有利于降低二者的连接处的电阻率，降低信号在连接处的压降，提高信号的传输效率。

11、根据本技术的一个实施例，芯片封装结构还包括封装层，封装层包裹控制芯片、功率芯片和封装基板，起到保护的作用。

12、第二方面，本技术还提供了一种芯片封装结构的制备方法，该制备方法包括形成封装基板，封装基板包括相对的第一表面和第二表面，以及设置于第一表面的第一导电结构和第二导电结构；将控制芯片和功率芯片设置于第一表面上。

13、其中，控制芯片包括靠近封装基板的第三表面及设置于第三表面的第三导电结构，第三导电结构与第一导电结构电连接。功率芯片包括靠近封装基板的第四表面及设置于第四表面的第四导电结构，第四导电结构与第二导电结构电连接。

14、本技术的上述实施例中，先形成封装基板，然后将控制芯片和功率芯片设置于封装基板上，以形成芯片封装结构。

15、相较于多个芯片分立设置，多个芯片需要分别进行封装，本技术通过将控制芯片和功率芯片设置于同一封装基板上，其集成度较高，减小了器件的占用面积，且减少了内部走线的长度和内阻，减弱了走线之间产生的寄生电容或寄生电感，有利于降低信号在走线上传输的压降，提高信号在走线上的传输效率，从而降低器件的功耗和延时，提高器件的响应速度和开关频率，提高搭载该芯片封装结构的设备的可靠性。

16、根据本技术的一个实施例，形成封装基板，包括：提供衬底，衬底包括相对的第五表面和第六表面；在第五表面形成第五导电结构；形成覆盖第五导电结构的第一保护层；形成第一导电结构和第二导电结构，第一导电结构贯穿第一保护层与第五导电结构电连接，第二导电结构贯穿第一保护层与第五导电结构电连接；在第六表面形成第二保护层；形成多个第六导电结构，多个第六导电结构贯穿第二保护层并伸入衬底内，多个第六导电结构与第五导电结构电连接。

17、根据本技术的一个实施例，在封装基板为硅基封装基板、控制芯片为硅基芯片、功率芯片为碳化硅基芯片的情况下，先将控制芯片设置于第一表面上，再将功率芯片设置于第一表面上。

18、可以理解的是，封装基板和控制芯片均为硅基，功率芯片为碳化硅基，控制芯片的基体材料与封装基板的基体材料相同，二者的晶格较适配使得二者之间产生的应力较小，而功率芯片的基体材料与封装基板的基体材料不相同，二者的晶格失配使得二者之间产生的应力较大。

19、基于此，先在封装基板上安装控制芯片，后续在封装基板上安装功率芯片的过程中，由于控制芯片与封装基板之间的应力较小，高温高压致使控制芯片的形变较小，而在功率芯片安装完成后，不需要再进行高温高压制程(安装控制芯片)，改善了功率芯片的形变较大的问题，减弱了对功率芯片的性能造成的影响，有利于提高制备的良率。

20、根据本技术的一个实施例，在封装基板为碳化硅基封装基板、控制芯片为硅基芯片、功率芯片为碳化硅基芯片的情况下，先将功率芯片设置于第一表面上，再将控制芯片设置于第一表面上。

21、可以理解的是，控制芯片均为硅基，封装基板和功率芯片为碳化硅基，控制芯片的基体材料与封装基板的基体材料不相同，二者的晶格失配使得二者之间产生的应力较大，而功率芯片的基体材料与封装基板的基体材料相同，二者的晶格较适配使得二者之间产生的应力较小。

22、基于此，先在封装基板上安装功率芯片，后续在封装基板上安装控制芯片的过程中，由于功率芯片与封装基板之间的应力较小，高温高压致使功率芯片的形变较小，而在控制芯片安装完成后，不需要再进行高温高压制程(安装功率芯片)，改善了控制芯片的形变较大的问题，减弱了对控制芯片的性能造成的影响，有利于提高制备的良率。

23、根据本技术的一个实施例，将控制芯片和功率芯片设置于第一表面上之后，形成封装层，封装层包裹控制芯片、功率芯片和封装基板。

24、相较于多个芯片分立设置，多个芯片需要分别进行封装，本技术通过将控制芯片和功率芯片设置于同一封装基板上，来形成一个芯片封装结构，其集成度较高，只需对芯片封装结构进行一次封装成型，减少了封装工艺的次数，有利于降低封装的成本。

25、第三方面，本技术还提供了一种电子设备，电子设备可以为高压电机驱动系统，该高压电机驱动系统可应用于新能源、高铁、风电等高压电力技术领域。电子设备包括电路板以及上述任一实施例中的芯片封装结构，芯片封装结构的封装基板与电路板电连接。