电子封装结构及制造方法与流程

本发明涉及电子模块封装的技术领域，特别涉及一种电子封装结构及制造方法。

背景技术：

对于高功率的电源芯片模块来说，散热是一个迫切需要解决的问题。如何在集成度提高的同时解决散热问题成为了一大挑战。对于芯片来说，当电流增大时，在电阻不变的情况下，发热功率是成平方数增大。这个电阻可以是芯片的内阻，也可以是封装的导体电阻。而高发热会导致芯片出现可靠性低，性能下降，使用寿命缩短等问题。提高模块的散热，可以通过降低芯片内阻来实现。而降低芯片内阻则需要增大芯片管芯的面积，这会增加额外的成本，例如8寸的晶圆本来可以做1000颗芯片，则增大芯片面积之后，可能只能做800颗芯片。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电子封装结构及制造方法，能够在不增大电子单元的芯片管芯面积的同时，提升电子封装结构的整体散热效率。

根据本发明的第一方面实施例的电子封装结构，包括：

基板；

电子单元，所述电子单元设置在所述基板上；

铜结构，所述铜结构包括依次堆叠设置的第一铜柱和铜连接块，所述第一铜柱和所述铜连接块均设置有多个，每一所述第一铜柱的一端与所述基板电连接，所述第一铜柱的另一端与对应的铜连接块电连接，所述电子单元设置在所述基板和所述铜连接块之间；

塑封胶，所述塑封胶用于将所述电子单元和所述铜结构封装在所述基板上，所述铜连接块的端面露设于所述塑封胶的表面。

根据本发明实施例的电子封装结构，至少具有如下有益效果：第一铜柱的一端与基板电连接，另一端与对应的铜连接块电连接，电子单元设置在基板和铜连接块之间。一方面，基板可以通过第一铜柱、铜连接块与外部电连接；另一方面，基板自身产生的热量或者基板受电子单元发热带来的热量，也可以通过第一铜柱、铜连接块将热量传递到外部。本发明实施例提出的电子封装结构在不增大电子单元的芯片管芯面积的同时，提升了电子封装结构的整体散热效率。

根据本发明的一些实施例，所述铜结构还包括铜连接层，所述铜连接层叠设于所述铜连接块背向所述第一铜柱的侧面，各个所述铜连接块之间通过所述铜连接层相互连接，所述铜连接层用于被研磨后使得所述铜连接块的端面露设于所述塑封胶的表面。

根据本发明的一些实施例，所述电子单元包括芯片和第一元器件，所述芯片和所述第一元器件分别与所述基板电连接。

根据本发明的一些实施例，所述第一元器件为电容。

根据本发明的一些实施例，还包括至少一个第二铜柱，所述第二铜柱的一端与所述芯片的端面抵接，所述第二铜柱的另一端与对应的所述铜连接块连接。

根据本发明的一些实施例，所述电子封装结构还包括至少一个第二元器件，至少一个所述第二元器件与对应的所述铜连接块背向所述第一铜柱的侧面电连接。

根据本发明的一些实施例，所述基板包括依次叠设的底层焊盘、底层网络、第三层网络、第二层网络、顶层网络和顶层焊盘，各层之间通过电气连接通孔电连接。

根据本发明的一些实施例，所述电子单元通过所述顶层焊盘与所述基板电连接。

根据本发明的第二方面实施例的电子封装结构制造方法，包括以下步骤：

将电子单元安装到基板上；

将铜结构安装在所述基板上，其中，所述铜结构包括依次堆叠设置的多个第一铜柱、多个铜连接块和铜连接层，每一所述第一铜柱的一端与所述基板电连接，所述第一铜柱的另一端与对应的铜连接块电连接，所述电子单元设置在所述基板和所述铜连接块之间，所述铜连接层贴设于所述铜连接块背向所述第一铜柱的侧面，各个所述铜连接块之间通过所述铜连接层相互连接；

通过塑封胶对所述电子单元和所述铜结构进行塑封；

对所述塑封胶的表面进行研磨，以磨掉所述塑封胶的表层以及所述铜连接层，使铜连接块的端面露设于所述塑封胶的表面形成焊接焊盘。

根据本发明的一些实施例，还包括：

将电感焊接到所述焊接焊盘上。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的电子封装结构的基板各层的示意图；

图2为本发明实施例的电子封装结构的基板、芯片、第一元器件、第一铜柱和第二铜柱的示意图；

图3为本发明实施例的电子封装结构的基板、芯片、第一元器件、第一铜柱、第二铜柱和铜连接块的示意图；

图4为本发明实施例的电子封装结构的基板、芯片、第一元器件、第一铜柱、第二铜柱、铜连接块和铜连接层的示意图；

图5为本发明实施例的电子封装结构塑封后的示意图；

图6为本发明实施例的电子封装结构塑封后再进过研磨的示意图；

图7为本发明实施例的电子封装结构安装了电感的示意图；

图8为本发明实施例的电子封装结构制造方法的流程图。

附图标记：

基板100、底层焊盘110、底层网络120、第三层网络130、第二层网络140、顶层网络150、顶层焊盘160、电气连接通孔170；

芯片200；

第一元器件300；

第二元器件400；

铜结构500、第一铜柱510、铜连接块520、铜连接层530、第二铜柱540；

塑封胶600。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

随着晶圆制程工艺的进步，cpu计算速度越来越快，高算力给硬件带来不少挑战。数据中心、服务器上采用的cpu功耗越来越高，在目前的工艺条件下，为了满足高算力的需求，一般可以通过降低电压，提高输出电流的方式去实现。功耗的增加，使cpu等器件耗电甚至高达上千安培，并且他们的功率需求会迅速拨动。如何在有限的pcb空间上，采用最小的面积去实现大电流，满足快速的功率拨动的情况，目前提出了一种多相反电感式电压调节器。本发明实施例在该结构(多相电感电压调节模块，tlvr)的基础上，对该结构进行模块化封装形成一种电子封装结构，可以进一步提高产品的可靠性以及集成度。

参照图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7，本发明第一方面的实施例提出了一种电子封装结构，包括：基板100；电子单元，电子单元设置在基板100上；铜结构500，铜结构500包括依次堆叠设置的第一铜柱510和铜连接块520，第一铜柱510和铜连接块520均设置有多个，每一第一铜柱510的一端与基板100电连接，第一铜柱510的另一端与对应的铜连接块520电连接，电子单元设置在基板100和铜连接块520之间；塑封胶600，塑封胶600用于将电子单元和铜结构500封装在基板100上，铜连接块520的端面露设于塑封胶600的表面。

可以理解的是，基板100通常可以包括依次叠设的底层焊盘110、底层网络120、第三层网络130、第二层网络140、顶层网络150和顶层焊盘160，各层之间通过电气连接通孔170电连接，还可以包括环氧树脂层。电子单元通过顶层焊盘160与基板100电连接。至少两个第一铜柱510与同一铜连接块520连接，使得两个第一铜柱510通过同一铜连接块520电气连接。电子单元包括芯片200和第一元器件300，芯片200和第一元器件300分别与基板100电连接。第一元器件300为电容。第一铜柱510的一端与基板100电连接，另一端与对应的铜连接块520电连接，电子单元设置在基板100和铜连接块520之间。一方面，基板100可以通过第一铜柱510、铜连接块520与外部电连接；另一方面，基板100自身产生的热量或者基板100受电子单元发热带来的热量，也可以通过第一铜柱510、铜连接块520将热量传递到外部。本发明实施例提出的电子封装结构在不增大电子单元的芯片200管芯面积的同时，可以提高铜连接块520的厚度，厚度提高相当于减少了电阻，电阻减少发热量便减少，从而提升了电子封装结构的整体散热效率。

在本发明的一些具体实施例中，铜结构500还包括铜连接层530，铜连接层530叠设于铜连接块520背向第一铜柱510的侧面，各个铜连接块520之间通过铜连接层530相互连接。在第二层的铜连接块520的基础上，放上第三层的铜支连接层，将分散的铜连接块520连接成一个整体，有利于在加工过程中，提升铜结构500整体的稳定性，从而提升加工过程的便利性。在芯片200塑封完成后，对塑封胶600的端面进行研磨，将第三层的铜支连接层完全研磨至漏出第二层的铜连接块520，作为芯片200封装顶部的焊接焊盘。

可以理解的是，铜连接块520可以设置成截面积大于第一铜柱510，有利于散热。一个铜连接块520也可以连接不同的第一铜柱510，从而可以实现不同第一铜柱510之间的电气连接。铜连接层530可以是一层的铜板，将铜连接层530覆盖在多个铜连接块520的上方，从而将各个铜连接块520连接成一个整体，如此，在将第一铜柱510和铜连接块520安装在基板100上时，可以作为一个整体安装，相较于一个个单独地安装第一铜柱510和铜连接块520，可以有效提升安装的效率。第一铜柱510可以是圆柱状，也可以是棱柱状。可以理解的是，在后续的工艺流程中，铜连接层530会被研磨机研磨掉，从而使铜连接块520的端面露设于塑封胶600的表面。第一铜柱510、铜连接块520和铜连接层530可以通过冲压技术一体成型，形成铜结构500。可以理解的是，电子封装结构还包括至少一个第二元器件400，至少一个第二元器件400与对应的铜连接块520背向第一铜柱510的侧面电连接，第二元器件400可以是电感。将电感这样较大型的元器件与电容、芯片200分离设置，可以有效提升电子封装结构的集成度。

在本发明的一些具体实施例中，还包括至少一个第二铜柱540，第二铜柱540的一端与芯片200的端面抵接，第二铜柱540的另一端与对应的铜连接块520连接。通过如此设置，芯片200在使用时产生的热量，可以通过第二铜柱540和对应的铜连接块520散发到外部。可以理解的是，第二铜柱540可以是圆柱状，也可以是棱柱状。放在芯片200上的第二铜柱540，因为没有电气性能，可以单独地跟任一第二层的铜连接块520。为了达到更好的散热效果，同一芯片200的上端面可以设置有多个第二铜柱540。

参照图8，本发明第二方面的实施例提出了一种电子封装结构制造方法，包括以下步骤：

步骤s100：将电子单元安装到基板100上。

步骤s200：将铜结构500安装在基板100上，其中，铜结构500包括依次堆叠设置的多个第一铜柱510、多个铜连接块520和铜连接层530，每一第一铜柱510的一端与基板100电连接，第一铜柱510的另一端与对应的铜连接块520电连接，电子单元设置在基板100和铜连接块520之间，铜连接层530贴设于铜连接块520背向第一铜柱510的侧面，各个铜连接块520之间通过铜连接层530相互连接。

步骤s300：通过塑封胶600对电子单元和铜结构500进行塑封。

步骤s400：对塑封胶600的表面进行研磨，以磨掉塑封胶600的表层以及铜连接层530，使铜连接块520的端面露设于塑封胶600的表面形成焊接焊盘。

步骤s500：将电感焊接到焊接焊盘上。

可以理解的是，第一铜柱510的一端与基板100电连接，另一端与对应的铜连接块520电连接，电子单元设置在基板100和铜连接块520之间。一方面，基板100可以通过第一铜柱510、铜连接块520与外部电连接；另一方面，基板100自身产生的热量或者基板100受电子单元发热带来的热量，也可以通过第一铜柱510、铜连接块520将热量传递到外部。本发明实施例提出的电子封装结构在不增大电子单元的芯片200管芯面积的同时，提升了电子封装结构的整体散热效率。另外，在第二层的铜连接块520的基础上，放上第三层的铜支连接层，将分散的铜连接块520连接成一个整体，有利于在加工过程中，提升铜结构500整体的稳定性，从而提升加工过程的便利性。在芯片200塑封完成后，对塑封胶600的端面进行研磨，将第三层的铜支连接层完全研磨至漏出第二层的铜连接块520，作为芯片200封装顶部的焊接焊盘。

下面参考图1至图7，以一个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的电子封装结构。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对发明的具体限制。

本发明实施例提出了一种电子封装结构，包括：基板100；电子单元，电子单元设置在基板100上；铜结构500，铜结构500包括依次堆叠设置的第一铜柱510和铜连接块520，第一铜柱510和铜连接块520均设置有多个，每一第一铜柱510的一端与基板100电连接，第一铜柱510的另一端与对应的铜连接块520电连接，电子单元设置在基板100和铜连接块520之间；塑封胶600，塑封胶600用于将电子单元和铜结构500封装在基板100上，铜连接块520的端面露设于塑封胶600的表面。

铜结构500还包括铜连接层530，铜连接层530叠设于铜连接块520背向第一铜柱510的侧面，各个铜连接块520之间通过铜连接层530相互连接。电子单元包括芯片200和第一元器件300，芯片200和第一元器件300分别与基板100电连接。第一元器件300为电容。还包括至少一个第二铜柱540，第二铜柱540的一端与芯片200的端面抵接，第二铜柱540的另一端与对应的铜连接块520连接。

电子封装结构还包括至少一个第二元器件400，至少一个第二元器件400与对应的铜连接块520背向第一铜柱510的侧面电连接。基板100包括依次叠设的底层焊盘110、底层网络120、第三层网络130、第二层网络140、顶层网络150和顶层焊盘160，各层之间通过电气连接通孔170电连接。电子单元通过顶层焊盘160与基板100电连接。

据本发明实施例的电源模块封装结构，通过如此设置，可以达成至少如下的一些效果，第一铜柱510的一端与基板100电连接，另一端与对应的铜连接块520电连接，电子单元设置在基板100和铜连接块520之间。一方面，基板100可以通过第一铜柱510、铜连接块520与外部电连接；另一方面，基板100自身产生的热量或者基板100受电子单元发热带来的热量，也可以通过第一铜柱510、铜连接块520将热量传递到外部。本发明实施例提出的电子封装结构在不增大电子单元的芯片200管芯面积的同时，提升了电子封装结构的整体散热效率。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。