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专利名称：一种多管芯封装结构及其形成方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410954849.6

专利申请（专利权）人：威海嘉瑞光电开云优惠体育网页版入口股份有限公司
权利人地址：山东省威海市经济技术开发区崮山镇皂埠路南、金诺路西厂房

专利发明（设计）人：汪俊朋

专利摘要：本发明涉及一种多管芯封装结构及其形成方法，涉及半导体技术领域。在本发明中，通过在第一绝缘保护层中形成多个分离设置的第一金属离子注入区，通过在第二绝缘保护层中形成多个分离设置的第二金属离子注入区，接着对第一绝缘保护层以及第二绝缘保护层进行退火处理，使得所述第一金属离子注入区转变为第一金属纳米晶区域，并使得所述第二金属离子注入区转变为第二金属纳米晶区域，通过上述工艺使得第一绝缘保护层以及所述第二绝缘保护层具有优异的导热性能。

主权利要求：
1.一种多管芯封装结构的形成方法，其特征在于：所述多管芯封装结构的形成方法包括以下步骤：提供一封装基底，在所述封装基底上设置第一管芯和第二管芯；
在所述第一管芯和所述第二管芯上分别形成第一绝缘保护层和第二绝缘保护层；
对所述第一管芯上的所述第一绝缘保护层进行第一次金属离子注入工艺，以在所述第一绝缘保护层中形成多个分离设置的第一金属离子注入区；
接着对所述第二管芯上的所述第二绝缘保护层进行第二次金属离子注入工艺，以在所述第二绝缘保护层中形成多个分离设置的第二金属离子注入区，其中所述第一金属离子注入区的金属离子浓度大于所述第二金属离子注入区的金属离子浓度；
对所述第一绝缘保护层以及所述第二绝缘保护层进行退火处理，使得所述第一金属离子注入区转变为第一金属纳米晶区域，并使得所述第二金属离子注入区转变为第二金属纳米晶区域；
接着在所述第一绝缘保护层以及所述第二绝缘保护层上设置导热框架，所述导热框架与所述封装基底之间具有容置腔；
在所述容置腔中注入树脂材料，以形成封装层。
2.根据权利要求1所述的多管芯封装结构的形成方法，其特征在于：所述第一管芯和所述第二管芯均与所述封装基底电连接。
3.根据权利要求1所述的多管芯封装结构的形成方法，其特征在于：所述第一管芯的厚度大于所述第二管芯的厚度。
4.根据权利要求1所述的多管芯封装结构的形成方法，其特征在于：所述第一绝缘保护层的厚度小于所述第二绝缘保护层的厚度，使得所述第一绝缘保护层的上表面和所述第二绝缘保护层的上表面处于同一平面。
5.根据权利要求1所述的多管芯封装结构的形成方法，其特征在于：多个分离设置的所述第一金属离子注入区呈矩阵排布，多个分离设置的所述第二金属离子注入区呈矩阵排布，所述第一金属离子注入区的个数大于所述第二金属离子注入区的个数。
6.根据权利要求1所述的多管芯封装结构的形成方法，其特征在于：在所述第一绝缘保护层以及所述第二绝缘保护层上设置导热框架之前，分别在所述第一绝缘保护层以及所述第二绝缘保护层上设置第一导热缓冲层和第二导热缓冲层。
7.根据权利要求6所述的多管芯封装结构的形成方法，其特征在于：所述导热框架包括第一导热框架和第二导热框架，所述第一导热框架与所述第一导热缓冲层直接接触，所述第二导热框架与所述第二导热缓冲层直接接触。
8.根据权利要求1所述的多管芯封装结构的形成方法，其特征在于：所述导热框架上具有多个贯穿孔。
9.一种多管芯封装结构，其特征在于：所述多管芯封装结构采用权利要求1?8中任一项所述的形成方法制造形成的。 说明书 : 一种多管芯封装结构及其形成方法技术领域[0001] 本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种多管芯封装结构及其形成方法。背景技术[0002] 半导体封装结构的形式多种多样，主要包括DIP双列直插式封装、BGA球栅阵列封装、QFP塑料方型扁平式封装、PFP塑料扁平组件式封装、PGA插针网格阵列封装、MCM多芯片模块封装、CSP芯片尺寸封装等封装结构。而在半导体芯片工作时会产生热量，为了便于降低半导体芯片封装模块的温度，通常需要设置散热器，而常规的散热器通常通过导热胶与半导体芯片粘结在一起，如何改变散热器与半导体芯片的热传导方式，这是业界广泛关注的问题。发明内容[0003] 本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种多管芯封装结构及其形成方法。[0004] 为实现上述目的，本发明提供了一种多管芯封装结构的形成方法，所述多管芯封装结构的形成方法包括以下步骤：提供一封装基底，在所述封装基底上设置第一管芯和第二管芯。在所述第一管芯和所述第二管芯上分别形成第一绝缘保护层和第二绝缘保护层。对所述第一管芯上的所述第一绝缘保护层进行第一次金属离子注入工艺，以在所述第一绝缘保护层中形成多个分离设置的第一金属离子注入区。接着对所述第二管芯上的所述第二绝缘保护层进行第二次金属离子注入工艺，以在所述第二绝缘保护层中形成多个分离设置的第二金属离子注入区，其中所述第一金属离子注入区的金属离子浓度大于所述第二金属离子注入区的金属离子浓度。对所述第一绝缘保护层以及所述第二绝缘保护层进行退火处理，使得所述第一金属离子注入区转变为第一金属纳米晶区域，并使得所述第二金属离子注入区转变为第二金属纳米晶区域。接着在所述第一绝缘保护层以及所述第二绝缘保护层上设置导热框架，所述导热框架与所述封装基底之间具有容置腔。在所述容置腔中注入树脂材料，以形成封装层。[0005] 作为优。龅谝还苄竞退龅诙管芯均与所述封装基底电连接。[0006] 作为优。龅谝还苄镜暮穸却笥谒龅诙管芯的厚度。[0007] 作为优。龅谝痪当；げ愕暮穸刃∮谒龅诙绝缘保护层的厚度，使得所述第一绝缘保护层的上表面和所述第二绝缘保护层的上表面处于同一平面。[0008] 作为优。喔龇掷肷柚玫乃龅谝唤鹗衾胱幼⑷肭示卣笈挪，多个分离设置的所述第二金属离子注入区呈矩阵排布，所述第一金属离子注入区的个数大于所述第二金属离子注入区的个数。[0009] 作为优。谒龅谝痪当；げ阋约八龅诙绝缘保护层上设置导热框架之前，分别在所述第一绝缘保护层以及所述第二绝缘保护层上设置第一导热缓冲层和第二导热缓冲层。[0010] 作为优。龅既瓤蚣馨ǖ谝坏既瓤蚣芎偷诙导热框架，所述第一导热框架与所述第一导热缓冲层直接接触，所述第二导热框架与所述第二导热缓冲层直接接触。[0011] 作为优。龅既瓤蚣苌暇哂卸喔龉岽┛。[0012] 本发明还提出一种多管芯封装结构，所述多管芯封装结构采用上述形成方法制造形成的。[0013] 相较于现有技术，本发明的多管芯封装结构及其形成方法有如下的有益效果：在本发明中，通过在第一绝缘保护层中形成多个分离设置的第一金属离子注入区，通过在第二绝缘保护层中形成多个分离设置的第二金属离子注入区，接着对第一绝缘保护层以及第二绝缘保护层进行退火处理，使得所述第一金属离子注入区转变为第一金属纳米晶区域，并使得所述第二金属离子注入区转变为第二金属纳米晶区域，通过上述工艺使得第一绝缘保护层以及所述第二绝缘保护层具有优异的导热性能，且通过设置第一金属离子注入区的金属离子浓度大于第二金属离子注入区的金属离子浓度，使得第一绝缘保护层的导热性能优于第二绝缘保护层的导热性能，进而可以针对产热量不同的管芯，设置不同导热性能的绝缘保护层，且通过设置具有金属纳米晶区域的绝缘保护层，可以有效保护半导体管芯的同时，避免使用导热胶直接接触管芯，进而避免有机物污染半导体管芯，提高多管芯封装结构的稳定性。附图说明[0014] 图1为本发明的多管芯封装结构的形成方法中在封装基底上设置第一管芯和第二管芯的结构示意图。[0015] 图2为本发明的多管芯封装结构的形成方法中在第一管芯和第二管芯上分别形成第一绝缘保护层和第二绝缘保护层的结构示意图。[0016] 图3为本发明的多管芯封装结构的形成方法中在第一绝缘保护层中形成多个分离设置的第一金属离子注入区以及在第二绝缘保护层中形成多个分离设置的第二金属离子注入区的结构示意图。[0017] 图4为本发明的多管芯封装结构的形成方法中第一金属离子注入区转变为第一金属纳米晶区域以及第二金属离子注入区转变为第二金属纳米晶区域的结构示意图。[0018] 图5为本发明的多管芯封装结构的形成方法中在第一绝缘保护层以及第二绝缘保护层上设置导热框架的结构示意图。[0019] 图6为本发明的多管芯封装结构的形成方法中在容置腔中注入树脂材料以形成封装层的结构示意图。[0020] 附图标记说明：100、封装基底，201、第一管芯，202、第二管芯，301、第一绝缘保护层，302、第二绝缘保护层，401、第一金属离子注入区，402、第二金属离子注入区，501、第一金属纳米晶区域，502、第二金属纳米晶区域，601、第一导热框架，602、第二导热框架，700、封装层。具体实施方式[0021] 为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。[0022] 应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。[0023] 请参见图1～图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。[0024] 如图1～图6所示，本实施例提供一种多管芯封装结构的形成方法，所述多管芯封装结构的形成方法包括以下步骤：[0025] 如图1所示，提供一封装基底100，在所述封装基底100上设置第一管芯201和第二管芯202，[0026] 在具体的实施例中，所述第一管芯201和所述第二管芯202均与所述封装基底100电连接。[0027] 在具体的实施例中，所述第一管芯201的厚度大于所述第二管芯202的厚度。[0028] 在具体的实施例中，所述封装基底100包括载体基板以及设置在所述载体基板上的电路层，所述载体基板可以为半导体基板、陶瓷基板或金属基板，更具体的，所述载体基板为硅基板、蓝宝石基板、氮化铝陶瓷基板、铜基板或不锈钢基板，进而将电路层设置在载体基板上，更具体的可以通过在所述载体基板和所述电路层之间设置绝缘保护层，进而使得所述第一管芯201和所述第二管芯202均与所述电路层（未图示）电连接。[0029] 在具体的实施例中，所述第一管芯201和所述第二管芯202均含有导电焊盘，进而所述第一管芯201和所述第二管芯202分别通过各自的导电焊盘与所述封装基底100电连接。[0030] 如图2所示，在所述第一管芯201和所述第二管芯202上分别形成第一绝缘保护层301和第二绝缘保护层302；[0031] 在具体的实施例中，所述第一绝缘保护层301的厚度小于所述第二绝缘保护层302的厚度，使得所述第一绝缘保护层301的上表面和所述第二绝缘保护层302的上表面处于同一平面。[0032] 在具体的实施例中，所述第一绝缘保护层301和第二绝缘保护层302的材质包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氧化锆、氧化铌中的一种或多种，进而所述第一绝缘保护层301和第二绝缘保护层302通过磁控溅射、ALD、PECVD、热氧化等任意合适的工艺形成。[0033] 在具体的实施例中，所述第一绝缘保护层301的厚度为20?100微米，所述第二绝缘保护层302的厚度为50?150微米，进而确保所述第一绝缘保护层301的厚度小于所述第二绝缘保护层302的厚度。[0034] 如图3所示，对所述第一管芯201上的所述第一绝缘保护层301进行第一次金属离子注入工艺，以在所述第一绝缘保护层301中形成多个分离设置的第一金属离子注入区401；接着对所述第二管芯202上的所述第二绝缘保护层302进行第二次金属离子注入工艺，以在所述第二绝缘保护层302中形成多个分离设置的第二金属离子注入区402，其中所述第一金属离子注入区401的金属离子浓度大于所述第二金属离子注入区402的金属离子浓度。[0035] 在具体的实施例中，多个分离设置的所述第一金属离子注入区401呈矩阵排布，多个分离设置的所述第二金属离子注入区402呈矩阵排布，所述第一金属离子注入区401的个数大于所述第二金属离子注入区402的个数。[0036] 在具体的实施例中，所述第一次金属离子注入工艺和所述第二次金属离子注入工艺中的金属离子的材质为银、铜、铝、钨、镍或钼。[0037] 在具体的实施例中，所述第一次金属离子注入工艺和所述第二次金属离子注入工艺中的注入能量为30kev?100kev，更具体的，所述注入能量为30kev、50kev、60kev、80kev或100kev。[0038] 在具体的实施例中，所述第一次金属离子注入工艺和所述第二次金属离子注入工艺中的注入能量均为60kev，且所述第一次金属离子注入工艺和所述第二次金属离子注入工艺中的注入离子为铜离子、银离子或铝离子，进而使得所述第一金属离子注入区401的金20 ?3 22 ?3属离子浓度为3×10 cm ?5×10 cm ，所述第二金属离子注入区402的金属离子浓度为518 ?3 21 ?3×10 cm ?4×10 cm 。[0039] 在具体的实施例中，多个分离设置的所述第一金属离子注入区401呈4×4的矩阵排布，多个分离设置的所述第二金属离子注入区402呈3×3的矩阵排布。[0040] 如图4所示，对所述第一绝缘保护层301以及所述第二绝缘保护层302进行退火处理，使得所述第一金属离子注入区401转变为第一金属纳米晶区域501，并使得所述第二金属离子注入区402转变为第二金属纳米晶区域502。[0041] 在具体的实施例中，所述退火处理为激光退火处理，即利用激光照射所述第一绝缘保护层301以及所述第二绝缘保护层302的局部表面，进而使得所述第一绝缘保护层301以及所述第二绝缘保护层302被加热，进而有利于金属离子的聚集团聚，进而使得所述第一金属离子注入区401转变为第一金属纳米晶区域501，并使得所述第二金属离子注入区402转变为第二金属纳米晶区域502，所述退火处理的时间为1?10分钟。[0042] 如图5所示，接着在所述第一绝缘保护层301以及所述第二绝缘保护层302上设置导热框架，所述导热框架与所述封装基底100之间具有容置腔。[0043] 在具体的实施例中，在所述第一绝缘保护层301及所述第二绝缘保护层302上设置导热框架之前，分别在所述第一绝缘保护层301以及所述第二绝缘保护层302上分别设置第一导热缓冲层（未图示）和第二导热缓冲层（未图示），所述第一导热缓冲层和第二导热缓冲层为导热硅胶等任意合适的具有导热和弹性的树脂材料，进而可以防止在安装导热框架的过程中损坏所述第一管芯201和所述第二管芯202。[0044] 在具体的实施例中，所述导热框架包括第一导热框架601和第二导热框架602，所述第一导热框架601与所述第一导热缓冲层直接接触（未图示），所述第二导热框架602与所述第二导热缓冲层直接接触（未图示）。[0045] 在具体的实施例中，所述导热框架上具有多个贯穿孔（未图示），更具体的，所述第一导热框架601和所述第二导热框架602均具有多个贯穿孔（未图示），进而方面封装材料通过该贯穿孔进入所述容置腔，以包裹所述第一管芯201和所述第二管芯202。[0046] 如图6所示，在所述容置腔中注入树脂材料，以形成封装层700。[0047] 在具体的实施例中，所述封装层700为环氧树脂。[0048] 如图6所示，本发明还提出一种多管芯封装结构，所述多管芯封装结构采用上述形成方法制造形成的。[0049] 在其他实施例中，一种多管芯封装结构的形成方法，所述多管芯封装结构的形成方法包括以下步骤：[0050] 提供一封装基底，在所述封装基底上设置第一管芯和第二管芯。[0051] 在所述第一管芯和所述第二管芯上分别形成第一绝缘保护层和第二绝缘保护层。[0052] 对所述第一管芯上的所述第一绝缘保护层进行第一次金属离子注入工艺，以在所述第一绝缘保护层中形成多个分离设置的第一金属离子注入区。[0053] 接着对所述第二管芯上的所述第二绝缘保护层进行第二次金属离子注入工艺，以在所述第二绝缘保护层中形成多个分离设置的第二金属离子注入区，其中所述第一金属离子注入区的金属离子浓度大于所述第二金属离子注入区的金属离子浓度。[0054] 对所述第一绝缘保护层以及所述第二绝缘保护层进行退火处理，使得所述第一金属离子注入区转变为第一金属纳米晶区域，并使得所述第二金属离子注入区转变为第二金属纳米晶区域。[0055] 接着在所述第一绝缘保护层以及所述第二绝缘保护层上设置导热框架，所述导热框架与所述封装基底之间具有容置腔。[0056] 在所述容置腔中注入树脂材料，以形成封装层。[0057] 根据本发明的一个实施方式，所述第一管芯和所述第二管芯均与所述封装基底电连接。[0058] 根据本发明的一个实施方式，所述第一管芯的厚度大于所述第二管芯的厚度。[0059] 根据本发明的一个实施方式，所述第一绝缘保护层的厚度小于所述第二绝缘保护层的厚度，使得所述第一绝缘保护层的上表面和所述第二绝缘保护层的上表面处于同一平面。[0060] 根据本发明的一个实施方式，多个分离设置的所述第一金属离子注入区呈矩阵排布，多个分离设置的所述第二金属离子注入区呈矩阵排布，所述第一金属离子注入区的个数大于所述第二金属离子注入区的个数。[0061] 根据本发明的一个实施方式，在所述第一绝缘保护层以及所述第二绝缘保护层上设置导热框架之前，分别在所述第一绝缘保护层以及所述第二绝缘保护层上设置第一导热缓冲层和第二导热缓冲层。[0062] 根据本发明的一个实施方式，所述导热框架包括第一导热框架和第二导热框架，所述第一导热框架与所述第一导热缓冲层直接接触，所述第二导热框架与所述第二导热缓冲层直接接触。[0063] 根据本发明的一个实施方式，所述导热框架上具有多个贯穿孔。[0064] 根据本发明的一个实施方式，本发明还提出一种多管芯封装结构，所述多管芯封装结构采用上述形成方法制造形成的。[0065] 在本发明中，通过在第一绝缘保护层中形成多个分离设置的第一金属离子注入区，通过在第二绝缘保护层中形成多个分离设置的第二金属离子注入区，接着对第一绝缘保护层以及第二绝缘保护层进行退火处理，使得所述第一金属离子注入区转变为第一金属纳米晶区域，并使得所述第二金属离子注入区转变为第二金属纳米晶区域，通过上述工艺使得第一绝缘保护层以及所述第二绝缘保护层具有优异的导热性能，且通过设置第一金属离子注入区的金属离子浓度大于第二金属离子注入区的金属离子浓度，使得第一绝缘保护层的导热性能优于第二绝缘保护层的导热性能，进而可以针对产热量不同的管芯，设置不同导热性能的绝缘保护层，且通过设置具有金属纳米晶区域的绝缘保护层，可以有效保护半导体管芯的同时，避免使用导热胶直接接触管芯，进而避免有机物污染半导体管芯，提高多管芯封装结构的稳定性。[0066] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

专利地区：山东

专利申请日期：2024-07-17

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN118738033B