本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種芯片封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著微電子、通信技術(shù)的飛速發(fā)展，電子設(shè)備與人們的工作和生活的關(guān)系日益密切。近年來，智能手機(jī)等便攜式設(shè)備也得到了迅猛發(fā)展。隨著智能手機(jī)應(yīng)用性能的迅速提升，手機(jī)中的射頻芯片、基帶芯片、圖形處理芯片等工作時釋放的大量熱能如果不及時散發(fā)出去，會導(dǎo)致芯片溫度過高，影響電子設(shè)備的穩(wěn)定性，嚴(yán)重時還可能導(dǎo)致芯片燒毀。

如圖1所示，傳統(tǒng)的芯片封裝結(jié)構(gòu)中芯片1通常被由塑封材料形成的封裝體2包覆而與外界隔離。而封裝體自身的材料，例如環(huán)氧樹脂等的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.2瓦每米每開(單位：w/(m.k))，其中，k表示開氏溫度，封裝體自身的導(dǎo)熱性能較差。

而傳統(tǒng)的芯片降溫方式主要采用被動式散熱方式，即在電子設(shè)備中設(shè)置對芯片的封裝體表面進(jìn)行散熱的制冷裝置或系統(tǒng)，制冷裝置或系統(tǒng)可以根據(jù)芯片的封裝表面的大小、芯片發(fā)熱量大小以及電子設(shè)備內(nèi)可以利用的安裝空間進(jìn)行設(shè)計(jì)、選型。然而，該種被動式散熱方式不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，而且由于其是安裝于封裝體外側(cè)，所以芯片自身仍舊是內(nèi)熱外冷，散熱效率難以提高，已無法滿足智能手機(jī)等輕薄型電子設(shè)備的散熱需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種芯片封裝結(jié)構(gòu)以克服現(xiàn)有技術(shù)中被動式散 熱效率不佳的問題，從而進(jìn)一步提高芯片的散熱效率及工作性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種芯片封裝結(jié)構(gòu)，包含：芯片、熱電制冷模組和封裝體；所述熱電制冷模組與所述芯片均位于所述封裝體內(nèi)，且所述熱電制冷模組具有相對的吸熱表面和散熱表面，所述吸熱表面貼合于所述芯片的一面，所述散熱表面暴露于所述封裝體表面。

本發(fā)明實(shí)施方式相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，直接將熱電制冷模組與芯片均設(shè)置于封裝體內(nèi)，并使得熱電制冷模組的吸熱表面貼合于芯片的發(fā)熱面且熱電制冷模組的散熱表面暴露于封裝體表面，從而實(shí)現(xiàn)利用熱電制冷模組的靈活制冷性能直接對芯片的發(fā)熱面進(jìn)行散熱。本發(fā)明實(shí)施方式消除了傳統(tǒng)制冷方案中環(huán)氧樹脂等的塑封材料導(dǎo)熱效率低下造成的芯片內(nèi)熱外冷、散熱效果不佳的現(xiàn)象，使得芯片直面冷源，從而更有效地對芯片進(jìn)行降溫，提高芯片長時間工作的穩(wěn)定性，并有利于降低芯片功耗。

優(yōu)選地，所述芯片與所述吸熱表面貼合的一面設(shè)有信號接點(diǎn)，所述信號接點(diǎn)通過導(dǎo)線電性連接于所述封裝體，從而可以在芯片的一面引出信號的同時對芯片進(jìn)行散熱，提高該芯片封裝結(jié)構(gòu)適用的靈活性。

優(yōu)選地，所述芯片倒裝于所述封裝體，且所述芯片具有相對的第一表面和第二表面，所述第一表面貼合于所述吸熱表面，所述第二表面電性連接于所述封裝體。通過將芯片倒裝于封裝體從而可以增加熱電制冷模組的吸熱表面與芯片的結(jié)合面積，進(jìn)一步提高散熱效率。

優(yōu)選地，所述芯片封裝結(jié)構(gòu)還包含導(dǎo)熱件，所述熱電制冷模組的吸熱表面通過所述導(dǎo)熱件固定于所述芯片。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱件為導(dǎo)熱膠，從而既可以方便地將熱電制冷模組固定于芯片，而且可以進(jìn)一步提高芯片與熱電制冷模組之間的導(dǎo)熱效率。

優(yōu)選地，所述吸熱表面的中心位置對應(yīng)于所述芯片的中心位置，從而使得芯片釋放的熱能可以均勻地散發(fā)出去。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的芯片封裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式芯片封裝結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式芯片封裝結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實(shí)施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。

現(xiàn)有的芯片封裝結(jié)構(gòu)中芯片都是通過塑封材料的導(dǎo)熱與外部空氣熱交換而進(jìn)行散熱。而本發(fā)明實(shí)施方式在封裝體中增加熱電制冷模組，并使之與芯片結(jié)合從而實(shí)現(xiàn)主動散熱，即使得芯片產(chǎn)生的熱量直接物理傳導(dǎo)至與芯片連接的熱電制冷模組的冷源，從而實(shí)現(xiàn)更為有效的散熱效果。本發(fā)明的芯片封裝結(jié)構(gòu)可直接代替?zhèn)鹘y(tǒng)的芯片封裝結(jié)構(gòu)外加被動式散熱裝置的方案。因此本發(fā)明具有更多的優(yōu)勢，比如外加被動式散熱裝置(如散熱片+風(fēng)扇)成本較高、且會消耗額外的功耗；同時其所需空間也比較大；另外，傳統(tǒng)封裝的散熱方式造成內(nèi)熱外冷，芯片散熱的效率低，而本發(fā)明實(shí)施方式的散熱方式使得內(nèi)冷外熱，芯片不易升溫，從而具有更佳的散熱效率，散熱效果更好。因此對于當(dāng)今高度集成化的產(chǎn)品應(yīng)用中(如手機(jī)等體積要求較高的產(chǎn)品)，本發(fā)明實(shí)施方式的芯片封裝結(jié)構(gòu)具有更好的應(yīng)用性能。

本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及一種芯片封裝結(jié)構(gòu)，其可廣泛適用于各種芯 片的封裝，包括但不限于：基帶芯片、音視頻處理芯片、影像傳感芯片等。如圖2所示，該芯片封裝結(jié)構(gòu)包含：芯片1、封裝體2和熱電制冷模組3。熱電制冷模組3連接于芯片1的供電電路(圖未示)，并從芯片1的供電電路中獲取適當(dāng)?shù)闹绷麟娏?，根?jù)熱電制冷原理，熱電制冷模組中通入的直流電流的大小決定熱電制冷模組的制冷能力，因此，可以通過優(yōu)化熱電制冷模組的阻抗等以使熱電制冷模組具有合適的供冷能力，并釋放較少的焦耳熱。熱電制冷模組3與芯片1均位于封裝體2內(nèi)。熱電制冷模組3具有相對的吸熱表面和散熱表面，吸熱表面貼合于芯片1的一面，散熱表面暴露于封裝體2表面。即將熱電制冷模組堆疊于芯片上，通過封裝體2將熱電制冷模組3和芯片1包封住。本實(shí)施方式中的封裝體可以由傳統(tǒng)的塑封材料制作形成，比如環(huán)氧樹脂等。封裝體對于熱電制冷模組起到一定的支撐作用，對芯片具有一定的保護(hù)作用。較佳地，本實(shí)施方式的芯片封裝結(jié)構(gòu)還包含導(dǎo)熱件4，熱電制冷模組2的吸熱表面通過導(dǎo)熱件4固定于芯片1，作為優(yōu)選，導(dǎo)熱件可以采用導(dǎo)熱膠，導(dǎo)熱膠不僅可以將熱電制冷模組固著于芯片，而且可以增強(qiáng)芯片與熱電制冷模組吸熱表面之間的物理導(dǎo)熱能力，提高散熱效率。

本實(shí)施方式的芯片封裝結(jié)構(gòu)適用于多種芯片封裝工藝?，F(xiàn)以采用打線(wire-bonding)工藝制作的芯片為例對本實(shí)施方式的芯片封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行舉例說明。具體而言，本實(shí)施方式中芯片1與吸熱表面貼合的一面設(shè)有信號接點(diǎn)，信號接點(diǎn)通過導(dǎo)線電性連接于封裝體。在實(shí)際應(yīng)用中，芯片的信號接點(diǎn)通常設(shè)置于芯片表面的邊緣，可以將熱電制冷模組先固定于芯片的表面，并使得熱電制冷模組避讓開信號接點(diǎn)，并使得熱電制冷模組與芯片之間預(yù)留出導(dǎo)線的位置，再通過導(dǎo)線將信號接點(diǎn)分別連接至封裝體，封裝體具有可與外部電路連接的信號接腳。換句話說，熱電制冷模組以其吸熱表面貼合于芯片1的方式嵌入于封裝體，且在芯片1與吸熱表面貼合的一面預(yù)留信號接點(diǎn)及導(dǎo)線的位置。

作為優(yōu)選，本實(shí)施方式中熱電制冷模組吸熱表面的中心位置對應(yīng)于芯片 的中心位置，從而使得芯片釋放的熱能可以均勻地散發(fā)出去。

本實(shí)施方式中的熱電制冷模組3包含：熱端基板30、冷端基板31、上導(dǎo)流片32、下導(dǎo)流片33、散熱片34以及至少一溫差電偶對35。上導(dǎo)流片32、下導(dǎo)流片33設(shè)置于溫差電偶對35的兩端，且上導(dǎo)流片32、下導(dǎo)流片33位于冷端基板31和熱端基板30之間，散熱片34設(shè)置于熱端基板30。其中，散熱片34作為熱電制冷模組3的散熱表面，暴露于封裝體2，而冷端基板31作為熱電制冷模組3的吸熱表面，貼合于芯片1。在實(shí)際應(yīng)用中，熱端基板30、冷端基板31優(yōu)選采用陶瓷基板，陶瓷基板具有較佳的絕緣性能和導(dǎo)熱性能。上導(dǎo)流片32、下導(dǎo)流片33可以采用銅、鋁、金等金屬制成薄片，連接于熱電制冷模組的供電電路。值得一提的是，本實(shí)施方式的熱電制冷模組包含多個溫差電偶對，多個溫差電偶對均并聯(lián)于熱端基板與冷端基板之間。溫差電偶對的數(shù)量可以根據(jù)芯片的發(fā)熱量進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)熱電制冷模組包含多個溫差電偶對時，熱電制冷模組中各溫差電偶對中的電流為串聯(lián)方式，熱量傳導(dǎo)為并聯(lián)方式，從而可以提供較強(qiáng)的供能能力，滿足不同芯片的散熱需求。

當(dāng)芯片工作時，由于芯片的供電電路會向熱電制冷模組提供合適的直流電流，而熱電制冷模組得電后，會使冷端基板吸熱，熱端基板發(fā)熱，從而可以直接吸收芯片產(chǎn)生的大量熱能，并通過散熱片散發(fā)到封裝體外部。

因此本實(shí)施方式的芯片封裝結(jié)構(gòu)，由于芯片上封裝有熱電制冷模組，從而使得芯片工作時，熱電制冷模組自動進(jìn)行熱能傳導(dǎo)，直接將芯片釋放的大量熱能傳導(dǎo)至封裝體表面，使得整個芯片封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)冷外熱，芯片不易升溫，散熱效率更佳。本實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比，既能夠?qū)π酒M(jìn)行主動式散熱，提高散熱效率，而且由于芯片的工作溫度降低，從而可以進(jìn)一步降低芯片整體的功耗。

本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及一種芯片封裝結(jié)構(gòu)。第二實(shí)施方式與第一實(shí)施方式大致相同，主要區(qū)別之處在于：在第一實(shí)施方式中，芯片封裝結(jié)構(gòu)中 芯片采用打線工藝進(jìn)行信號傳輸，且在芯片與吸熱表面貼合的一面需要預(yù)留信號接點(diǎn)的位置。而在本發(fā)明第二實(shí)施方式中，芯片倒裝于封裝體，從而可以盡可能提高芯片與熱電制冷模組的結(jié)合面積，進(jìn)一步提高散熱效率。

如圖3所示，本實(shí)施方式中的芯片1倒裝于封裝體2。芯片1具有相對的第一表面10和第二表面11，第一表面10貼合于熱電制冷模組的吸熱表面，第二表面11電性連接于封裝體2。即芯片的信號接點(diǎn)的引出位置背對芯片與熱電制冷模組的結(jié)合面。需要說明的是本實(shí)施方式芯片封裝結(jié)構(gòu)中芯片的信號接點(diǎn)可以通過導(dǎo)線連接至焊墊或者通過凸塊結(jié)構(gòu)直接連接至焊墊。

由于本實(shí)施方式的芯片封裝結(jié)構(gòu)中，芯片的信號接點(diǎn)位于芯片的第一表面且熱電制冷模組貼合于芯片的第二表面，從而使得信號接點(diǎn)的設(shè)置不會占用到熱電制冷模組的吸熱表面與芯片之間的導(dǎo)熱面積，進(jìn)而使得熱電制冷模組的吸熱表面與芯片的第一表面的面積相當(dāng)，使得熱電制冷模組與芯片之間的導(dǎo)熱面積得到提高，進(jìn)一步提高散熱效率。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實(shí)施方式是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體實(shí)施例，而在實(shí)際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。