散热基板及其制造方法、封装结构及其制造方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种散热基板及其制造方法、封装结构及其制造方法。


背景技术：

2.请参考图1，图1是现有技术中常见倒封装结构的剖面示意图。如图所示，该倒封装结构包括fbar器件芯片、盖帽、密封环30、封装基板以及塑封体50。其中，fbar器件芯片包括衬底10、位于衬底10上的谐振器件、以及位于该衬底10和谐振器件之间的空腔11，其中，谐振器件依次包括下电极12、压电层13以及上电极14。盖帽包括本体20、形成在本体20内的导通孔结构21、以及形成在本体20背面的焊球22。密封环30形成在fbar器件芯片和盖帽之间，并与该fbar器件芯片和盖帽形成密封结构，fbar器件芯片上的谐振器件位于该密封结构的空腔31中。封装基板包括本体40、正面焊盘41、背面焊盘42、以及电连接该正面焊盘41和背面焊盘42的导通孔结构43。盖帽背面的焊球22与封装基板的正面焊盘41焊接，从而实现密封结构与封装基板的连接。塑封体50则形成在密封结构的外表面对密封结构形成包裹。
3.fbar器件芯片中的谐振器件工作时会产生热量，是上述倒封装结构的发热部件。其中，谐振器件所产生的热量主要通过衬底以及塑封体向外传递。针对于现有塑封体来说，其主要采用绝缘有机材料(例如环氧树脂、硅树脂、酚醛树脂、聚氨酯等有机树脂材料)制成。由于这些绝缘有机材料的导热性往往不佳，所以导致上述现有倒封装结构无法实现高效散热。而倒封装结构无法高效散热会导致倒封装结构中发热部件出现高温的情况，进而降低倒封装结构的寿命、影响倒封装结构的可靠性、以及降低倒封装结构的功率承载能力，严重时会导致倒封装结构物理结构的破裂甚至是烧坏失效。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种散热基板，用于器件芯片的散热，该散热基板包括：
5.基板本体；
6.至少一个第一导热孔结构，其中，每一所述第一导热孔结构均包括在厚度方向上贯穿所述基板本体的第一通孔、以及填充在该第一通孔内的第一导热材料；
7.第一连接部，该第一连接部形成在所述基板本体的正面，所述散热基板通过所述第一连接部连接至器件芯片的背面。
8.根据本发明的一个方面，该散热基板还包括：顶导热层，该顶导热层形成在所述基板本体正面；底导热层，该底导热层形成在所述基板本体的背面。
9.根据本发明的另一个方面，该散热基板中，所述顶导热层的材料、所述底导热层的材料以及所述第一导热材料的热导率均高于器件芯片封装时所采用的塑封体的热导率；所述基板本体其材料的热导率高于或等于器件芯片封装时所采用的塑封体的热导率。
10.根据本发明的又一个方面，该散热基板中，所述顶导热层和所述底导热层的厚度
均小于等于50μm；所述基板本体的厚度小于等于100μm。
11.根据本发明的又一个方面，该散热基板中，所述顶导热层的水平投影面积与所述器件芯片的水平投影面积的比例范围是30％至130％；和/或所述底导热层的水平投影面积与所述器件芯片的水平投影面积的比例范围是30％至130％。
12.根据本发明的又一个方面，该散热基板中，所述器件芯片中器件单元的数量大于等于2个；所述顶导热层包括位置上与所述器件芯片中各器件单元一一对应的第一导热区域、以及用于对所述第一导热区域进行互联的第一互联结构；和/或所述底导热层包括位置上与所述器件芯片中各器件单元一一对应的第二导热区域、以及用于对所述第二导热区域进行互联的第二互联结构。
13.根据本发明的又一个方面，该散热基板中，每一所述第一导热区域的水平投影与相对应的所述器件单元的水平投影之间存在第一重叠区域，该第一重叠区域的投影面积与相对应的所述器件单元的水平投影面积的比例大于50％；和/或每一所述第二导热区域的水平投影与相对应的所述器件单元的水平投影之间存在第二重叠区域，该第二重叠区域的投影面积与相对应的所述器件单元的水平投影面积的比例大于50％。
14.根据本发明的又一个方面，该散热基板中，所述第一导热孔结构的水平投影面积之和与所述器件芯片的水平投影面积的比例范围是30％至130％。
15.根据本发明的又一个方面，该散热基板中，所述散热基板包括位置上与所述器件芯片中各器件单元一一对应的第一核心区域；所述散热基板除了所述第一核心区域之外的区域为第一非核心区域；其中，所述第一核心区域内所述第一导热孔结构的分布密度大于等于所述第一非核心区域内所述第一导热孔结构的分布密度。
16.根据本发明的又一个方面，该散热基板中，每一所述第一核心区域的水平投影边缘与相对应的所述器件单元的水平投影边缘构成环形形状，该环形形状的宽度小于等于100μm。
17.本发明还提供了一种散热基板的制造方法，该散热基板用于器件芯片的散热，该制造方法包括：
18.提供基板本体；
19.在所述基板本体上形成至少一个第一导热孔结构，其中，每一所述第一导热孔结构均包括在厚度方向上贯穿所述基板本体的第一通孔、以及填充在该第一通孔内的第一导热材料；
20.在所述基板本体的正面形成第一连接部，所述散热基板通过所述第一连接部连接至器件芯片的背面。
21.根据本发明的一个方面，该制造方法中，在所述基板本体上形成至少一个第一导热孔结构之后，该制造方法还包括：在所述基板本体的正面形成顶导热层、以及在所述基板本体的背面形成底导热层。
22.根据本发明的一个方面，该制造方法中，所述顶导热层的材料、所述底导热层的材料以及所述第一导热材料的热导率均高于器件芯片封装时所采用的塑封体的热导率；所述基板本体其材料的热导率高于或等于器件芯片封装时所采用的塑封体的热导率。
23.根据本发明的另一个方面，该制造方法中，所述顶导热层和所述底导热层的厚度均小于等于50μm；所述基板本体的厚度小于等于100μm。
24.根据本发明的又一个方面，该制造方法中，所述顶导热层的水平投影面积与所述器件芯片的水平投影面积的比例范围是30％至130％；和/或所述底导热层的水平投影面积与所述器件芯片的水平投影面积的比例范围是30％至130％。
25.根据本发明的又一个方面，该制造方法中，所述器件芯片中器件单元的数量大于等于2个；所述顶导热层包括位置上与所述器件芯片中各器件单元一一对应的第一导热区域、以及用于对所述第一导热区域进行互联的第一互联结构；和/或所述底导热层包括位置上与所述器件芯片中各器件单元一一对应的第二导热区域、以及用于对所述第二导热区域进行互联的第二互联结构。
26.根据本发明的又一个方面，该制造方法中，每一所述第一导热区域的水平投影与相对应的所述器件单元的水平投影之间存在第一重叠区域，该第一重叠区域的投影面积与相对应的所述器件单元的水平投影面积的比例大于50％；和/或每一所述第二导热区域的水平投影与相对应的所述器件单元的水平投影之间存在第二重叠区域，该第二重叠区域的投影面积与相对应的所述器件单元的水平投影面积的比例大于50％。
27.根据本发明的又一个方面，该制造方法中，所述第一导热孔结构的水平投影面积之和与所述器件芯片的水平投影面积的比例范围是30％至130％。
28.根据本发明的又一个方面，该制造方法中，所述散热基板包括与所述器件芯片中各器件单元一一对应的第一核心区域，每一所述核心区域位于与其相对应的器件单元的下方；所述散热基板除了所述第一核心区域之外的区域为第一非核心区域；其中，所述第一核心区域内所述第一导热孔结构的分布密度大于等于所述第一非核心区域内所述第一导热孔结构的分布密度。
29.根据本发明的又一个方面，该制造方法中，每一所述第一核心区域的水平投影边缘与相对应的所述器件单元的水平投影边缘构成环形形状，该环形形状的宽度小于等于100μm。
30.本发明还提供了一种散热基板的制造方法，该散热基板用于器件芯片的散热，该制造方法包括：
31.提供多层结构，该多层结构从上至下依次包括顶导热层、基板本体以及底导热层；
32.在所述多层结构上形成至少一个第一导热孔结构，其中，每一所述第一导热孔结构均包括在厚度方向上贯穿所述多层结构的第一通孔、以及填充在该第一通孔内的第一导热材料；
33.在所述多层结构的正面形成第一连接部，所述散热基板通过所述第一连接部连接至器件芯片的背面。
34.本发明还提供了一种封装结构，该封装结构包括：
35.密封结构，该密封结构包括正面相对设置的器件芯片和盖帽、以及设置在该器件芯片和盖帽之间的密封环；
36.第一封装基板，该第一封装基板与所述器件芯片的背面连接，该第一封装基板采用前述散热基板实现、或采用前述制造方法形成；
37.第二封装基板，该第二封装基板与所述盖帽的背面连接；
38.塑封体，该塑封体位于所述第一封装基板和所述第二封装基板之间、并对所述密封结构形成包裹。
39.根据本发明的一个方面，该封装结构中，所述器件芯片包括衬底结构以及至少一个器件单元；所述衬底结构的底部形成有至少一个第二导热孔结构，每一所述第二导热孔结构均包括形成在所述衬底结构底部的盲孔以及填充在该盲孔内的第二导热材料；所述至少一个器件单元形成在所述衬底结构上。
40.根据本发明的另一个方面，该封装结构中，所述衬底结构从下至上依次包括第一衬底层和第二衬底层；所述第一衬底层在厚度方向上形成有至少一个第二通孔，该至少一个第二通孔与所述第二衬底的底面构成所述盲孔；所述至少一个第二通孔内填充有所述第二导热材料。
41.根据本发明的又一个方面，该封装结构中，所述衬底结构还包括形成在所述第一衬底层和所述第二衬底层之间的第三衬底层，该第三衬底层的材料是第三导热材料。
42.本发明还提供了一种封装结构的制造方法，该制造方法包括：
43.将器件芯片与盖帽正面相对设置，并通过密封环将其二者进行密封以形成密封结构；
44.将所述第一封装基板连接至所述器件芯片的背面、以及将所述第二封装基板连接至在所述盖帽的背面，其中，所述第一封装基板采用前述散热基板实现、或利用前述制造方法形成；
45.在所述第一封装基板和所述第二封装基板之间形成对所述密封结构包裹的塑封体。
46.本发明所提供的散热基板包括基板本体、至少一个第一导热孔结构以及第一连接部，其中，每一第一导热孔结构均包括在厚度方向上贯穿基板本体的第一通孔、以及填充在该第一通孔内的第一导热材料，第一连接部形成在基板本体的正面。在对器件芯片进行封装时，将本发明所提供的散热芯片通过第一连接部连接至器件芯片的背面，如此一来，器件芯片从衬底侧传递出的热量可以通过散热基板中的第一导热孔结构向外部高效传递，从而有利于提高封装结构的散热效率。与现有封装结构(即器件芯片背面是散热性较差的塑封体)相比，实施本发明很明显散热效果更佳。相应地，基于本发明所提供的制造方法得到的散热基板、以及基于本发明所提供的散热基板所形成的封装结构及其制造方法具有优异的散热效率。
附图说明
47.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
48.图1是现有技术中常见倒封装结构的剖面示意图；
49.图2是根据本发明的一个具体实施例的散热基板的制造方法流程图；
50.图3(a)至图3(d)是根据图2所示方法流程形成散热基板的各个阶段的剖面示意图；
51.图4是根据本发明的另一个具体实施例的散热基板的制造方法流程图；
52.图5(a)至图5(d)是根据图3所示方法流程形成散热基板的各个阶段的剖面示意图；
53.图6是根据本发明的一个具体实施例的封装结构的制造方法流程图；
54.图7(a)至图7(c)是根据图6所示方法流程形成封装结构的各个阶段的剖面示意图；
55.图8(a)和图8(b)是根据本发明的两个优选实施例的器件芯片的剖面示意图；
56.图9是根据本发明的一个优选实施例的封装结构的剖面示意图，其中，该封装结构中的器件芯片采用图8(b)所示结构实现。
57.附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
58.为了更好地理解和阐释本发明，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述。
59.在对本发明所提供的散热基板进行说明之前，需要说明的是，本发明所提供的散热基板用于器件芯片的封装。具体地讲，是在对器件芯片进行封装时，将散热基板安装在器件芯片的背面以提升封装结构衬底侧散热通道的散热效果。本发明对于器件芯片的具体类型不做任何限制，凡是衬底上形成有至少一个工作时产生热量的器件单元且需要进行封装的器件芯片均适用于本发明。举例说明，器件单元可以是谐振单元，该谐振单元从下至上依次是下电极、压电层以及上电极，且每一谐振单元与衬底之间形成有用于声波反射的声反射结构(例如空腔、布拉格反射层等)。其中，每一谐振单元与位于其下方的声反射结构以及衬底构成体声波谐振器。相应地，器件芯片可以是滤波器芯片、双工器芯片、多工器芯片、传感器芯片等。本领域技术人员可以理解，器件单元以及器件芯片不应仅限于上述示意性举例，为了简明起见，在此不再对器件单元以及器件芯片的所有可能进行一一列举。下面将以器件单元是谐振单元、器件芯片是滤波器为例对本发明所提供的散热基板进行说明。
60.本发明提供了一种散热基板，该散热基板包括：
61.基板本体；
62.至少一个第一导热孔结构，其中，每一所述第一导热孔结构均包括在厚度方向上贯穿所述基板本体的第一通孔、以及填充在该第一通孔内的第一导热材料；
63.第一连接部，该第一连接部形成在所述基板本体的正面，所述散热基板通过所述第一连接部连接至器件芯片的背面。
64.下面将结合图3(d)对上述散热基板的各个组成部分进行详细说明。
65.具体地，如图所示，本发明所提供的散热基板包括基板本体500。在本实施例中，基板本体500采用绝缘材料或者半导体材料实现。需要说明的是，基板本体500的具体类型与其实现材料有关。举例说明，基板本体可以是采用诸如bt(双马来酰亚胺三嗪树脂)、abf、mis等材料实现的硬质基板本体，可以是采用诸如aln、sic、gan、si、al2o3等单晶/多晶材料实现的陶瓷基板本体，还可以是采用诸如pi(聚酰亚胺树脂)、pe(聚酯树脂)、ppo(二亚苯醚树脂)、pch树脂等材料实现的柔性基板本体。本领域技术人员可以理解的是，凡是现有以及未来可能出现的适用于形成基板的绝缘材料或半导体材料均适用于本发明中的基板本体，为了简明起见，在此不再对基板本体所有可能的材料进行一一列举。基板本体500的厚度优选小于等于100μm。此外，基板本体500材料的热导率需要高于或等于塑封体材料的热导率。
66.如图所示，本发明所提供的散热基板还包括至少一个导热孔结构(下文以第一导热孔结构表示)。在本实施例中，每一第一导热孔结构均包括在厚度方向上贯穿基板本体500的通孔(下文以第一通孔表示)、以及填充在该第一通孔内的导热材料502(下文以第一
导热材料502表示)。其中，第一导热材料502的上表面和下表面分别与基板本体500的两个表面齐平，即第一导热孔结构的高度与基板本体500的厚度相同。
67.在本实施例中，第一导热材料502优选采用高热导率的金属材料及其组合实现，例如cu、au、ag、al、ni、ti、cr、tiw、fe、mo、w中的一种或其任意组合。当然第一导热材料502也可以采用热导率高于基板本体500的合金材料及其组合、或非金属材料实现。
68.如图所示，本发明所提供的散热基板还包括形成在基板本体500正面的连接部(下文以第一连接部表示)。此处需要说明的是，将散热基板安装时用于与器件芯片连接的表面定义为基板本体的正面，相应地将与基板本体正面相对应的另一个表面定义为基板本体的背面。在本实施例中，第一连接部包括多个第一连接单元，每一连接单元进一步包括凸块503以及焊球504。其中，凸块503形成在散热基板的正面，优选与第一导热孔结构形成连接；焊球504形成在凸块503上。封装时，散热基板通过第一连接部焊接至器件芯片的背面。在本实施例中，凸块503和焊球504均材料高导热率的材料实现。其中，凸块503的材料可以是例如au、cu等，焊球504的材料可以是例如snag、snpb、sncu、au-sn焊料、au-ge焊料、au-si焊料等。焊球504的高度范围优选不超过100μm。需要说明的是，(1)第一连接单元也可以仅包括焊球504；(2)第一连接单元不应仅仅限于上述凸块503和焊球504，凡是可以用于将基板本体500连接至器件芯片且具有良好导热性能的结构均适用于本发明的第一连接部，为了简明起见，在此不再对第一连接部的所有可能结构进行一一列举。
69.在对器件芯片进行封装时，将散热基板通过其正面的第一连接部连接至器件芯片的背面(即衬底底面)，其中，贯穿基板本体的第一导热孔结构在衬底侧构成高效散热通道，如此一来，当封装结构工作时，器件芯片所产生的热量在衬底侧可以通过该第一导热孔结构向外部高效传递热量，从而有效地提高了封装结构的散热效率。相较于现有技术中器件芯片封装后其背面是导热性不佳的塑封体来说，使用本发明所提供的散热基板散热效果明显更佳。
70.优选地，基板本体的两个表面还形成有粘附层(未示出)，该粘附层对基板本体的表面以及第一导热孔结构形成覆盖。粘附层采用粘附性好的金属材料制成，例如ti、tiw、cr中的一种或其任意组合。粘附层的厚度范围优选是0.1μm至0.5μm。
71.优选地，如图5(d)所示，本发明所提供的散热基板还包括顶导热层505以及底导热层506，其中，顶导热层505形成在基板本体500的正面，底导热层506形成在基板本体500的背面。更优选地，顶导热层505以及底导热层506分别与基板本体500中的第一导热孔结构连接。顶导热层505的形成有利于将热量向基板本体500以及第一导热孔结构快速传递，底导热层506的形成则有利用将基板本体500以及第一导热孔结构中的热量快速传递至外部空间。本领域技术人员可以理解的，在其他实施例中，也可以仅包括顶导热层或仅包括底导热层。顶导热层505和底导热层506的材料均采用热导率高于器件芯片封装时所使用的塑封体材料的热导率，优选采用高热导率的金属材料及其组合实现，例如cu、au、ag、al、ni、ti、cr、tiw、fe、mo、w中的一种或其任意组合。当然顶导热层505和底导热层506的材料也可以采用热导率高于基板本体500的合金材料及其组合、或非金属材料实现。顶导热层505的材料、第一导热材料502、以及底导热层506的材料其三者可以相同也可以不同。此外，顶导热层505和底导热层506的厚度范围均优选小于等于50μm。此处需要说明的是，针对于散热基板包括顶导热层以及底导热层的情况，粘附层形成在该顶导热层以及底导热层上。
72.下面对顶导热层505的具体结构进行说明。在一个具体实施例中，顶导热层505是一整层。在其他实施例中，考虑到器件芯片的主要发热部件是器件单元，还可以使顶导热层505主要形成在与器件单元对应的位置上。具体地，顶导热层505包括位置上与器件芯片中各器件单元一一对应的导热区域(下文以第一导热区域表示)。第一导热区域与其相对应的器件单元在位置上对应是指，当散热基板安装至器件芯片上以后，顶导热层505中的第一导热区域位于其相对应的器件单元上方(倒封装结构散热基板位于器件芯片上方)。由于器件芯片的主要发热部件是器件单元，所以将第一导热区域设置在与器件单元相对应位置上，有利于对器件单元所产生的热量快速进行传递。相较于顶导热层505是一整层的方式，仅在与器件单元相对应的位置上形成第一导热区域虽然散热效果可能在一定程度上有所减弱，但是可以有效减少顶导热层505的用料从而降低散热基板的制造成本。本领域技术人员可以根据实际需求平衡散热效果与制造成本，本发明对此不做任何限定。当器件芯片中的器件单元数量大于1时，顶导热层505中第一导热区域的数量也大于1，这种情况下，优选地，顶导热层505还包括对部分或全部第一导热区域进行互联的互联结构(下文以第一互联结构表示)。第一互联结构的设置可以使器件单元所产生的热量在第一导热区域之间快速传递，有利于散热效率的提升。需要说明的是，每一第一导热区域的水平投影与其对应的器件单元的水平投影之间存在重叠区域(下文以第一重叠区域表示)，为了确保散热效果，第一重叠区域的投影面积与相对应的器件单元的水平投影面积的比例优选大于50％。此处需要说明的是，针对于器件单元是谐振单元的情况，器件单元的水平投影主要指的是下电极的水平投影。
73.与顶导热层505类似，底导热层506可以是一整层，也可以是包括位置上与器件芯片中各器件单元一一对应的导热区域(下文以第二导热区域表示)。针对于底导热层506包括位置上与器件芯片中各器件单元一一对应的第二导热区域来说，第二导热区域与其相对应的器件单元在位置上对应是指，当散热基板安装至器件芯片上以后，底导热层506中的第二导热区域位于其相对应的器件单元上方(倒封装结构散热基板位于器件芯片上方)。由于器件芯片的主要发热部件是器件单元，所以将第二导热区域设置在与器件单元相对应位置上，有利于将器件单元所产生的热量快速向外部空间进行传递。相较于底导热层506是一整层的方式，仅在与器件单元相对应的位置上形成第二导热区域虽然散热效果可能在一定程度上有所减弱，但是可以有效减少底导热层506的用料从而降低散热基板的制造成本。本领域技术人员可以根据实际需求平衡散热效果与制造成本，本发明对此不做任何限定。当器件芯片中的器件单元数量大于1时，底导热层506中第二导热区域的数量也大于1，这种情况下，优选地，底导热层506还包括对部分或全部第二导热区域进行互联的互联结构(下文以第二互联结构表示)。第二互联结构的设置可以使基板本体和第一导热孔结构内的热量在第二导热区域之间快速传递，有利于散热效率的提升。需要说明的是，每一第二导热区域的水平投影与其对应的器件单元的水平投影之间存在重叠区域(下文以第二重叠区域表示)，为了确保散热效果，第二重叠区域的投影面积与相对应的器件单元的水平投影面积的比例优选大于50％。
74.此外，无论顶导热层505的具体结构是一整层还是包括多个第一导热区域，为了确保散热效果，优选地，顶导热层505的水平投影面积与器件芯片的水平投影面积的比例是30％至130％。同样地，无论底导热层506的具体结构是一整层还是包括多个第二导热区域，
为了确保散热效果，优选地，底导热层506的水平投影面积与器件芯片的水平投影面积的比例是30％至130％。此处需要说明的是，(1)器件芯片的边缘会预留出用于形成环形键合部的区域，该环形键合部用于后续与盖帽的键合部进行键合以形成密封环，从而将器件芯片上的器件单元密封在由器件单元、盖帽以及密封环所形成的密封空间内，其中，将器件芯片上环形键合部的外边缘定义为器件芯片的边界，相应地该边界的水平投影被定义为器件芯片的水平投影。(2)考虑到散热基板的面积通常大于器件芯片的面积，所以顶导热层以及底导热层的水平投影面积与器件芯片的水平投影面积的比例存在大于100％的可能。
75.优选地，所有第一导热孔结构的水平投影面积之和与器件芯片的水平投影面积的比例范围是30％至130％，有利于第一导热孔结构实现高效的热量传递。考虑到散热基板的面积通常大于器件芯片的面积，所以第一导热孔结构的水平投影面积之和与器件芯片的水平投影面积的比例存在大于100％的可能。
76.考虑到器件芯片的主要发热部件是器件单元，所以优选使散热基板与器件单元相对应的区域内第一导热孔结构分布的更为密集些。具体地，散热基板可以被划分为非核心区域(下文以第一非核心区域表示)、以及位置上与器件芯片中器件单元一一对应的核心区域(下文以第一核心区域表示)。第一核心区域与其相对应的器件单元在位置上对应是指，当散热基板安装至器件芯片上以后，散热基板中的第一核心区域位于其相对应的器件单元上方(倒封装结构散热基板位于器件芯片上方)。其中，第一核心区域内第一导热孔结构的分布密度大于等于第一非核心区域内第一导热孔结构的分布密度。在一个具体实施例中，第一核心区域的水平投影边缘与其对应的器件单元的水平投影边缘构成环形形状(即前者的水平投影落入后者的水平投影中、或者后者的水平投影落入前者的水平投影中)，该环形形状的宽度小于等于100μm。当然，第一核心区域与其对应的器件单元二者的水平投影也可以恰好重合。此外，本领域技术人员可以理解的是，在其他实施例中，第一导热孔结构也可以是均匀分布在散热基板中。
77.本发明还提供了一种散热基板的制造方法，其中散热基板用于器件芯片的散热。请参考图2，图2是根据本发明的一个具体实施例的散热基板的制造方法流程图。如图所示，该制造方法包括：
78.在步骤s101中，提供基板本体；
79.在步骤s102中，在所述基板本体上形成至少一个第一导热孔结构，其中，每一所述第一导热孔结构均包括在厚度方向上贯穿所述基板本体的第一通孔、以及填充在该第一通孔内的第一导热材料；
80.在步骤s103中，在所述基板本体的正面形成第一连接部，所述散热基板通过所述第一连接部连接至器件芯片的背面。
81.下面将结合图3(a)至图3(d)对上述步骤s101至步骤s103进行详细说明。此处需要说明的是，下面仅针对于散热基板中各个组成部分的制造方法进行说明，而各个组成部分的具体材料、形状、尺寸等可以参考前文对散热基板结构说明中的相关内容，为了简明起见，在此不再重复说明。
82.具体地，在步骤s101中，如图3(a)所示提供基板本体500。
83.在步骤s102中，首先如图3(b)所示，在基板本体500上形成贯穿该基板本体500的至少一个第一通孔501。本发明对于第一通孔501的实现方式不做任何限定，例如可以利用
激光打孔(co2激光打孔、准分子激光打孔、固体激光打孔等)的方式形成、还可以利用机械钻孔的方式形成。优选地，在激光打孔或机械钻孔后对第一通孔501的表面进行打磨抛光。
84.接着如图3(c)所示，在第一通孔501中填充第一导热材料502以形成第一导热孔结构。在本实施例中，在第一通孔501填充第一导热材料502的步骤如下：首先在第一通孔501的表面化学镀一层非常薄的第一导热材料，其厚度范围是0.1μm至0.3μm；接着在化学镀层的表面继续电镀第一导热材料直至第一导热材料对第一通孔501形成完全填充；最后对第一导热材料进行打磨抛光、以及对基板本体进行表面清洗。至此第一导热孔结构形成。
85.最后如图3(d)所示，在基板本体500的正面形成封装时用于与器件芯片进行连接的第一连接部。在本实施例中，第一连接部包括多个第一连接单元，每一连接单元进一步包括形成在基板本体500正面的凸块503以及形成在该凸块503上的焊球504。其中凸块503可以通过电镀的方式形成，焊球504可以通过焊料印刷或点胶的方式形成。
86.基于本发明所提供的制造方法形成的散热基板由于具有贯穿基板本体的第一导热孔结构，因此可以实现高效散热。
87.优选地，在基板本体上形成至少一个第一导热孔结构之后，本发明所提供的制造方法还包括：在基板本体的正面形成顶导热层、以及在基板本体的背面形成底导热层。其中，顶导热层的形成有利于将热量向基板本体以及第一导热孔结构快速传递，底导热层的形成则有利用将基板本体以及第一导热孔结构中的热量快速传递至外部空间。本领域技术人员可以理解的是，在其他实施例中，还可以仅在基板本体的正面形成顶导热层、或仅在基板本体的背面形成底导热层。
88.优选地，在形成第一连接部之前，本发明所提供的制造方法还包括形成粘附层。针对于基板本体包括顶导热层和/或底导热层的情况，粘附层形成在顶导热层的表面和/或底导热层的表面。针对于基板本体不包括顶导热层和底导热层的情况，粘附层可以直接形成在基板本体的表面上。
89.顶导热层可以是一整层，也可以是包括位置上与器件芯片中各器件单元一一对应的第一导热区域。针对于顶导热层包括位置上与器件芯片中各器件单元一一对应的第一导热区域来说，由于器件芯片的主要发热部件是器件单元，所以将第一导热区域设置在与器件单元相对应位置上，有利于对器件单元所产生的热量快速进行传递。当器件芯片中的器件单元数量大于1时，顶导热层中第一导热区域的数量也大于1，这种情况下，优选地，顶导热层还包括对部分或全部第一导热区域进行互联的第一互联结构(下文以第一互联结构表示)。第一互联结构的设置可以使器件单元所产生的热量在第一导热区域之间快速传递，有利于散热效率的提升。需要说明的是，每一第一导热区域的水平投影与其对应的器件单元的水平投影之间存在第一重叠区域，为了确保散热效果，第一重叠区域的投影面积与相对应的器件单元的水平投影面积的比例优选大于50％。此处需要说明的是，第一导热区域以及第一互联结构可以通过在基板本体表面形成一层顶导热层材料后对其进行图形化得到。
90.与顶导热层类似，底导热层可以是一整层，也可以是包括位置上与器件芯片中各器件单元一一对应的第二导热区域。针对于底导热层包括位置上与器件芯片中各器件单元一一对应的第二导热区域来说，由于器件芯片的主要发热部件是器件单元，所以将第二导热区域设置在与器件单元相对应位置上，有利于将器件单元所产生的热量快速向外部空间进行传递。当器件芯片中的器件单元数量大于1时，底导热层中第二导热区域的数量也大于
1，这种情况下，优选地，底导热层还包括对部分或全部第二导热区域进行互联的第二互联结构。第二互联结构的设置可以使基板本体和第一导热孔结构内的热量在第二导热区域之间快速传递，有利于散热效率的提升。需要说明的是，每一第二导热区域的水平投影与其对应的器件单元的水平投影之间存在第二重叠区域，为了确保散热效果，第二重叠区域的投影面积与相对应的器件单元的水平投影面积的比例优选大于50％。此处需要说明的是，第二导热区域以及第二互联结构可以通过在基板本体表面形成一层底导热层材料后对其进行图形化得到。
91.此外，无论顶导热层的具体结构是一整层还是包括多个第一导热区域，为了确保散热效果，优选地，顶导热层的水平投影面积与器件芯片的水平投影面积的比例是30％至130％。同样地，无论底导热层的具体结构是一整层还是包括多个第二导热区域，为了确保散热效果，优选地，底导热层的水平投影面积与器件芯片的水平投影面积的比例是30％至130％。
92.优选地，所有第一导热孔结构的水平投影面积之和与器件芯片的水平投影面积的比例范围是30％至130％，有利于第一导热孔结构实现高效的热量传递。
93.考虑到器件芯片的主要发热部件是器件单元，所以优选使散热基板与器件单元相对应的区域内第一导热孔结构分布的更为密集些。具体地，散热基板可以被划分为第一非核心区域、以及位置上与器件芯片中器件单元一一对应的第一核心区域。其中，第一核心区域内第一导热孔结构的分布密度大于等于第一非核心区域内第一导热孔结构的分布密度。在一个具体实施例中，第一核心区域的水平投影边缘与其对应的器件单元的水平投影边缘构成环形形状(即前者的水平投影落入后者的水平投影中、或者后者的水平投影落入前者的水平投影中)，该环形形状的宽度小于等于100μm。当然，第一核心区域与其对应的器件单元二者的水平投影也可以恰好重合。本领域技术人员可以理解的是，在其他实施例中，第一导热孔结构也可以是均匀分布在散热基板中。
94.此外还需要说明的是，在其他实施例中，本发明所提供的散热基板的制造方法还包括：在基板本体上形成阻焊层，该阻焊层用于防止焊接短路情况的出现。以散热基板包括顶导热层以及底导热层为例进行说明。在形成顶导热层以及底导热层之后，首先在顶导热层以及底导热层的表面形成干膜(例如由聚乙烯膜层、光阻层以及聚酯膜层组成)；接着对干膜进行图形化；接着以干膜为掩膜版去除部分顶导热层以及底导热层以暴露基板本体上需要形成阻焊层的区域，其中基板本体上阻焊层的形成区域需要根据实际设计需求相应确定；接着去除干膜；最后在基板本体暴露的区域上形成阻焊层(现有技术中俗称为绿油)。
95.本发明还提供了一种散热基板的制造方法，其中散热基板用于器件芯片的散热。请参考图4，图4是根据本发明的另一个具体实施例的散热基板的制造方法流程图。该制造方法包括：
96.在步骤s201中，提供多层结构，该多层结构从上至下依次包括顶导热层、基板本体以及底导热层；
97.在步骤s202中，在所述多层结构上形成至少一个第一导热孔结构，其中，每一所述第一导热孔结构均包括在厚度方向上贯穿所述多层结构的第一通孔、以及填充在该第一通孔内的第一导热材料；
98.在步骤s203中，在所述多层结构的正面形成第一连接部，所述散热基板通过所述
第一连接部连接至器件芯片的背面。
99.下面将结合图5(a)至图5(d)对上述步骤s201至步骤s203进行详细说明。此处需要说明的是，下面仅针对于散热基板中各个组成部分的制造方法进行说明，而各个组成部分的具体材料、形状、尺寸等可以参考前文对散热基板结构说明中的相关内容，为了简明起见，在此不再重复说明。
100.具体地，在步骤s201中，如图5(a)所示，提供多层结构，该多层结构从上至下依次包括顶导热层505、基板本体500以及底导热层506。在本实施例中，该多层结构可以直接采用现有的有机基板实现，例如覆铜箔基板(从上至下依次是铜箔、树脂及玻璃纤维布以及铜箔)等，为了简明起见，在此不再对所有适用于本发明制造方法的现有基板进行一一列举。直接利用现有基板进行制造本发明所提供的散热基板，有利于简化散热基板的制造工艺。
101.在步骤s202中，首先，如图5(b)所示，在多层结构上形成贯穿该多层结构的至少一个第一通孔501。接着如图5(c)所示，在第一通孔501中填充第一导热材料502以形成第一导热孔结构。
102.在步骤s203中，如图5(d)所示，在多层结构的正面形成封装时用于与器件芯片进行连接的第一连接部。
103.此处需要说明的，针对于直接采用现有有机基板制造散热基板的情况，若顶导热层以及底导热层是非一整层的结构，则还需要对现有有机基板的顶层和底层进行图形化以使其符合设计需求。
104.本发明还提供了一种封装结构，该封装结构包括：
105.密封结构，该密封结构包括正面相对设置的器件芯片和盖帽、以及设置在该器件芯片和盖帽之间的密封环；
106.第一封装基板，该第一封装基板与所述器件芯片的背面连接，该第一封装基板采用前述散热基板实现、或采用前述制造方法形成；
107.第二封装基板，该第二封装基板与所述盖帽的背面连接；
108.塑封体，该塑封体位于所述第一封装基板和所述第二封装基板之间、并对所述密封结构形成包裹。
109.下面将结合图7(c)对上述封装结构的各个构成部分进行说明。
110.具体地，本发明所提供的封装结构包括密封结构，其中，该密封结构包括器件芯片、盖帽以及密封环。在本实施例中，器件芯片包括衬底100以及形成在该衬底100上的器件单元。其中，器件单元包括依次形成在衬底100上的下电极101、压电层102以及上电极103，器件单元与衬底100之间还形成有空腔104。此处需要说明的是，器件芯片通常包括多个器件单元，此处为了简明起见，只示意性地绘制了一个器件单元。在本实施例中，如图所示，盖帽包括盖帽本体200、第一导通孔结构201以及第二连接部202。在本实施例中，如图所示，密封环300形成在器件芯片和盖帽之间，与器件芯片以及盖帽形成密封结构，器件芯片中的器件单元位于该密封结构的腔体内。需要说明的是，上述器件芯片以及盖帽仅仅是示意性举例，本发明对此不做任何限定，为了简明起见，在此不再对器件芯片以及盖帽的所有可能结构进行一一列举。
111.如图所示，本发明所提供的封装结构还包括第一封装基板。在本实施例中，第一封装基板采用本发明所提供的散热基板实现、或利用本发明所提供的散热基板的制造方法所
形成。其中，该散热基板通过其正面的第一连接部连接至器件芯片的背面。散热基板的结构及其制造方法可以参考前文中的相关内容，为了简明起见，在此不再对散热基板的结构及其制造方法进行重复描述。
112.如图所示，本发明所提供的封装结构还包括第二封装基板，该第二封装基板通过盖帽背面的第二连接部与盖帽形成连接。在本实施例中，第二封装基板包括基板本体400、形成在基板本体400正面的正面焊盘401、形成在基板本体400背面的背面焊盘402、以及形成在基板本体400内部用于实现正面焊盘401和背面焊盘402电连接的第二导通孔结构403。本领域技术人员可以理解的是，图7(c)中的第二封装基板仅为示意性举例，根据实际设计需求，基板本体400内通常还会形成有与器件芯片连接的螺旋电感等电子元器件等，这些均为现有常规技术手段，为了简明起见，在此不再赘述。
113.如图所示，本发明所提供的封装结构还包括塑封体600，该塑封体600位于第一封装基板和第二封装基板之间对密封结构形成包裹。塑封体600主要采用绝缘有机材料制成，例如环氧树脂、硅树脂、酚醛树脂、聚氨酯等有机树脂材料。
114.相较于现有封装结构来说，本发明所提供的封装结构在器件芯片的背面连接有散热基板，封装结构工作时所产生的热量在衬底侧可以通过散热基板高效地传递至封装器件的外部空间。也就是说，相较于现有封装结构来说，本发明所提供的封装结构具有更优的散热效率。
115.在一个优选实施例中，封装结构中的器件芯片包括衬底结构、以及形成在该衬底结构上的至少一个器件单元，其中，衬底结构的底部形成有至少一个导热孔结构(下文以第二导热孔结构表示)，每一第二导热孔结构均包括形成在衬底结构底部的盲孔以及填充在该盲孔内的导热材料(下文以第二导热材料表示)。
116.具体地，在本实施例中，盲孔的深度小于衬底结构的厚度，相应地第二导热孔结构的高度小于衬底结构的厚度。优选地，衬底结构的厚度不超过100μm，导热孔结构的高度大于30μm。
117.在本实施例中，衬底结构的主体部分(即衬底结构中除了第二导热孔结构之外的部分)可以采用现有常规的衬底材料实现。第二导热材料的热导率高于衬底结构主体部分材料的热导率。优选地，第二导热材料采用高热导率的金属材料实现，例如cu、au、ag、al、ni、fe、mo、w中的一种或其任意组合。本领域技术人员可以理解的是，第二导热材料不应仅仅限于金属材料，在其他实施例中，热导率高于衬底结构主体部分的合金材料及组合、以及非金属材料也适用于第二导热材料。此外需要说明的是，对于第二导热材料来说，其可以是单晶材料、也可以是多晶材料，或者是单晶材料和多晶材料的组合，本发明对此不做任何限定。
118.相较于衬底采用常规材料形成的现有器件芯片来说，本实施例中的器件芯片由于衬底结构的底部形成有高热导率材料构成的第二导热孔结构，所以有效地提升了衬底结构的散热效率。与本发明所提供的散热基板配合使用，可以在封装结构的衬底侧形成更为高效的散热通道，进一步提高了封装结构的散热效率。
119.下面将结合图8(a)以一个优选实施例对上述器件芯片进行说明。
120.如图8(a)所示，衬底结构从下至上依次包括第一衬底层100a和第二衬底层100c。在本实施例中，第一衬底层100a的材料是绝缘材料或半导体材料，例如si、sio2、sin、aln、
sic、蓝宝石中的一种或任意组合。针对于第一衬底层100a的材料是半导体材料的情况，优选该半导体材料的电阻率大于2000ω
·
cm。此外，第一衬底层100a的厚度范围优选是30μm至100μm。在本实施例中，第二衬底层100c的材料是高热导率的绝缘材料或半导体材料，其热导率大于等于第一衬底层100a的热导率。例如si、aln、sic、金刚石、石墨、gan、石英中的一种或其任意组合。本领域技术人员可以理解的是，上述si、aln、sic、金刚石、石墨、gan、石英仅为示意性举例，第二衬底层100c材料的实际选择和第一衬底层100a的材料有关。其中，针对于第二衬底层100c的材料是半导体材料的情况，优选该半导体材料的电阻率大于2000ω
·
cm。此外，第二衬底层100c的厚度范围优选是3μm至10μm。
121.在本实施例中，第二导热孔结构形成在第一衬底层100a中。具体地，第一衬底层100a在厚度方向上形成有贯穿该第一衬底层100a的至少一个第二通孔，该至少一个第二通孔内填充有第二导热材料100b。针对于任一第二通孔来说，其与位于其上端开口处的第二衬底层100c的底面共同构成一个盲孔，并与填充在该第二通孔内的第二导热材料100b进一步构成第二导热孔结构。其中，第二导热孔结构的和第一衬底层100a的厚度相同。
122.在本实施例中，第二导热材料100b的热导率高于第一衬底层100a材料的热导率。在本实施例中，第二导热材料100b优选采用高热导率的金属材料实现，例如cu、au、ag、al、ni、fe、mo、w中的一种或其任意组合。当然第二导热材料100b也可以采用热导率高于第一衬底层100a的合金材料及组合、或非金属材料实现。
123.如图所示，在本实施例中，所有器件单元均为谐振单元，每一谐振单元从下至上依次包括下电极101、压电层102以及上电极103，每一谐振单元与衬底结构之间形成有空腔104。需要说明的是，(1)空腔104形成在第二衬底层100c内；(2)实际的器件芯片往往包括多个器件单元，此处为了简明起见，仅在图中绘制了一个器件单元用以示意，而省略了其他器件单元以及器件单元之间的连接关系。
124.第二衬底层100c材料的热导率大于等于第一衬底层100a材料的热导率，有利于使器件单元所产生的热量高效传递至第一衬底层100a。第一衬底层100a中第二导热孔结构的热导率大于第一衬底层100a材料的热导率，有利于使传递至第一衬底层100a的热量通过第二导热孔结构向散热基板高效传递。
125.为了使第二导热孔结构可以实现有效的热量传递，优选地，第二导热孔结构的水平投影面积之和与器件芯片的水平投影面积的比例范围是30％至90％。
126.考虑到器件芯片的主要发热部件是器件单元，所以优选地使器件单元下方区域内第二导热孔结构分布的更为密集些。具体地，第一衬底层100a可以被划分成与器件单元一一对应的第二核心区域，每一第二核心区域位于相对应的器件单元的下方。第一衬底层100a除了第二核心区域之外的其他区域称为第二非核心区域。其中，第二核心区域中第二导热孔结构的分布密度大于第二非核心区域中导热孔结构的分布密度。在一个具体实施例中，第二核心区域的水平投影边缘与其对应的器件单元的水平投影边缘构成环形形状(即前者的水平投影落入后者的水平投影中、或者后者的水平投影落入前者的水平投影中)，该环形形状的宽度小于等于100μm。当然，第二核心区域与其对应的器件单元二者的水平投影也可以恰好重合。此外，本领域技术人员可以理解的是，在其他实施例中，第二导热孔结构也可以均匀分布在第一衬底层100a中。
127.针对于第二导热孔结构的数量大于等于2个的情况，优选地，衬底结构中的第一衬
底层100a上还形成有第三互联结构。在本实施例中，第一衬底层100a上表面形成有连通第二导热孔结构的凹槽，该第三互联结构形成在该凹槽内以使第二导热孔结构之间形成连通。第三互联结构的存在可以使器件单元所产生的热量快速地通过所有第二导热孔结构进行传递，从而更进一步地提高衬底结构的散热效率。
128.优选地，如图8(b)所示，在图8(a)所示结构的基础上，衬底结构进一步还包括形成在第一衬底层100a和第二衬底层100c之间的第三衬底层100d，该第三衬底层100d的材料是第三导热材料。
129.具体地，在本实施例中，第三衬底层100d与第一衬底层100a中第二导热孔结构形成连接。第三导热材料的热导率大于第一衬底层100a材料的热导率。优选采用高热导率的金属材料实现，例如cu、au、ag、al、ni、fe、mo、w中的一种或其任意组合。当然第三导热材料也可以采用热导率高于第一衬底层100a的合金材料及组合、或非金属材料实现。此外需要说明的是，对于第三导热材料来说，其可以是单晶材料、也可以是多晶材料，或者是单晶材料和多晶材料的组合，本发明对此不做任何限定。第三衬底层100d的存在有利于热量从第二衬底层100c向第一衬底层100a的传递，从而进一步提高散热效率。此外，第三衬底层100d的厚度范围优选小于等于50μm。
130.第三衬底层100d的材料可以不同于第二导热材料，也可以与第二导热材料相同。此处需要说明的是，针对于衬底结构中通过设置第三衬底层以实现热量由第二衬底层向第一衬底层高效传递的情况，第一衬底层和第二衬底层其二者的材料可以不同，也可以相同。
131.在一个具体实施例中，第三衬底层100d可以是一整层。在其他实施例中，考虑到器件芯片的主要发热部件是器件单元，还可以使第三衬底层100d仅形成在器件单元下方。具体地，第三衬底层100d包括与器件单元一一对应的第三导热区域，每一第三导热区域位于与其相对应的器件单元的下方。针对于器件单元的数量大于等于2个的情况，更为优选地，第三衬底层100d还包括第四互联结构，该第四互联结构使第三导热区域之间形成互联。第四互联结构的存在可以使器件单元所产生的热量在第三导热区域之间快速传递，有利于散热效率的提升。需要说明的是，每一第三导热区域的水平投影与其对应的器件单元的水平投影之间存在第三重叠区域，为了确保散热效果，第三重叠区域的投影面积与相对应的器件单元的水平投影面积的比例优选大于50％。
132.此外，无论第三衬底层100d的具体结构是一整层还是包括多个第三导热区域，为了确保散热效果，优选地，第三衬底层100d的水平投影面积与器件芯片的水平投影面积的比例是30％至90％。
133.本发明还提供了一种封装结构的制造方法。请参考图6，图6是根据本发明的一个具体实施例的封装结构的制造方法流程图。如图所示，该制造方法包括：
134.在步骤s301中，将器件芯片与盖帽正面相对设置，并通过密封环将其二者进行密封以形成密封结构；
135.在步骤s302中，在所述器件芯片的背面安装第一封装基板、以及在所述盖帽的背面安装第二封装基板，其中，所述第一封装基板采用前述散热基板实现、或利用前述制造方法形成；
136.在步骤s303中，在所述第一封装基板和所述第二封装基板之间形成对所述密封结构包裹的塑封体。
137.下面，将结合图7(a)至图7(c)对上述步骤s301至步骤s303进行详细说明。
138.具体地，在步骤s301中，首先提供待封装的器件芯片以及与该器件芯片相对应的盖帽；接着在器件芯片的正面(即器件单元所在表面)形成第一键合部，以及在盖帽的正面(即封装时朝向器件芯片的表面)形成位置与该第一键合部相对应的第二键合部；接着，将器件芯片与盖帽正面相对设置并将第一键合部和第二键合部对准；最后对盖帽和器件芯片进行键合固定。第一键合部和第二键合部键合后在器件芯片和盖帽之间形成密封环。器件芯片、盖帽以及密封环形成密封结构(请参考图7(a)所示结构)。密封结构中器件芯片、盖帽以及密封环的结构可以参考前文封装结构中的相关内容，为了简明起见，在此不再重复描述。
139.在步骤s302中，如图7(b)所示，在本实施例中，首先在盖帽背面形成第二连接部202并通过该第二连接部202将密封结构连接(倒装)至第二封装基板；接着通过第一封装基板上的第一连接部将该第一封装基板安装至器件芯片的背面。本领域技术人员可以理解的是，在其他实施例中，也可以先将第一封装基板与器件芯片进行连接、然后在将密封结构倒装至第二封装基板上。
140.在步骤s303，如图7(c)所示，对图7(b)所示结构进行塑封，以在第一封装基板和第二封装基板之间形成对密封结构包裹的塑封体600。
141.实施本发明所提供的制造方法所形成的封装结构散热效率优。
142.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他部件、单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个部件、单元或装置也可以由一个部件、单元或装置通过软件或者硬件来实现。
143.以上所揭露的仅为本发明的一些较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。