[0001] 本申请涉及芯片封装技术领域，尤其涉及一种车规级芯片的封装方法及封装结构。

[0002] 随着人工智能、物联网等技术的进步推动了电子产品的性能日益趋向高度智能，这一趋势促使对先进封装工艺的需求不断增长。原有的芯片的封装工艺主要包括在散热铜基上安装功率芯片，利用高温胶带暂时将功率模块固定在双面覆铜板的通槽内，通过半固化片粘合导电铜箔，去除高温胶带，加工盲孔和通孔，形成半成品，进行阻焊丝印、曝光、显影、后固化等处理，形成最终产品。

[0003] 但发明人在按照原制作工艺进行芯片封装时，发现如下问题：中间制作过程中，在高温熔融半固化片时，贴在芯片半成品上的高温胶带同样受到高温高压的影响，高温胶带的胶层和膜层极易分离，在后续去除高温胶带时，导致表面残留胶带胶痕，需要人工蘸取酒精进行手动清洁，工作量大，若清理不干净，残留在板内的残胶容易引发产品爆板分层，影响产品可靠性；利用半固化片熔融产生的流胶填充功率模块和芯板通槽之间的空隙，会导致靠近功率模块位置L2/3层介电层厚度严重低于规定厚度，在后续产品使用过程中，在介电层偏薄位置容易发生高压击穿以及导电阳离子迁移缺陷；在功率模块在水平棕化线做棕化处理时，因治具底部为非镂空结构，导致铜基背面没有完全棕化上，后续因结构因素无法对背面进行补充棕化，导致最终产品的铜基背面与L4/5层半固化片树脂结合力差；原有工艺制作形成的芯片工作时，受限于散热面积，整体散热效果较差。

[0024] 本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

[0025] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0026] 另外，本申请中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本申请中字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

[0027] 本申请中术语“第一”“第二”等字样用于对作用和功能基本相同的相同项或相似项进行区分，应理解，“第一”、“第二”、“第n”之间不具有逻辑或时序上的依赖关系，也不对数量和执行顺序进行限定。

[0028] 下面结合说明书附图对本申请实施例作进一步详细描述。本申请提出的封装方法适用于车规级芯片的封装。车规级芯片主要应用于汽车电子系统中，如发动机控制、刹车系统、安全系统等，车规级芯片对可靠性和稳定性有极高的要求，需要满足汽车在极端温度、高振动、高压、电磁干扰等工况环境下的稳定运行要求。如图1所示，本申请提出的封装方法包括：S1，对芯板的上表面进行表面处理形成L3层，对芯板的下表面进行表面处理形成
L4层，对表面处理后的芯板加工通槽和进行棕化处理。

[0029] 具体的，使用双面覆铜板作为芯板，芯板的总厚度为1.292mm，上表面的铜板厚度为41μm，下表面的铜板厚度为41μm。如图2所示，首先对芯板的上表面和下表面进行清洁处理，保证板面清洁干燥。在芯板的上表面的铜板上进行内层图形转移，形成电路布局图形，作为L3层；在芯板的下表面的铜板上进行内层图形转移，形成电路布局图形，作为L4层。此时芯板记为L3/4半成品板。需要进行说明的是，上表面的电路布局图形和下表面的电路布局图形可以是相同电路图案，也可以是不相同的电路图像。上表面的表面处理过程和下表面的表面处理过程可以同时进行，也可以先进行上表面的处理再进行下表面的处理，或者先进行下表面的处理再进行上表面的处理。

[0030] 如图3所示，利用自动光学对位的铣床对表面处理后L3/4半成品板加工通槽，通槽用于放置功率模块。功率模块是由芯片和具有凹槽的铜基组成的，芯片通过烧结银固定在铜基的凹槽部分。通槽的单边尺寸比铜基的边大100μm，即铜基与通槽之间的空隙需要控制在100μm，考虑到可能的制造公差和装配间隙，确保功率模块能够准确放入进去。加工通槽后，需将L3/4半成品板进行棕化处理，用于提高铜表面的粗糙度和附着力，以便更好的与后续材料结合。

[0031] S2，在L4层的表面贴胶带，将功率模块贴装到通槽内，将复合粘结膜冲裁成预设尺寸的粘结膜矩形块，然后将粘结膜矩形块贴装固定到L3层上对应内埋功率模块的区域。

[0032] 如图4所示，在做好棕化处理后，在L4层的表面上贴胶带，该胶带为耐高温的胶带。利用高精度贴片机将功率模块贴装到通槽中，L4层上贴耐高温的胶带可以对功率模块起到固定作用，避免出现移动。在实际操作过程中，取一卷粘结膜料，该粘结膜料包括三层，分别为38μm的PET膜（聚酯薄膜），60μm的粘结胶膜（半固化粘结片），10μm的OPP膜（定向聚丙烯膜）。粘结膜料的宽度为550μm，在使用时需要先裁切成127mm宽度。

[0033] 取一卷宽度为127mm的微粘膜，该微粘膜包括三层，分别为30μm的PVC膜（聚氯乙烯薄膜），10μm的亚克力胶膜，75μm的PI膜（聚酰亚胺薄膜）；撕掉粘结膜料的OPP膜和微粘膜的PVC膜，将粘结膜料的粘结胶膜贴在微粘膜的亚克力胶膜上，形成复合粘结膜；将组合粘结膜安装到自动裁切机制品轴上，将裁切用的尺寸为140mm 70mm小刀模固定到自动冲裁机台面上，小刀模刀刃朝上。启动设备进行冲切，将组合粘结膜的粘结膜部分冲切成尺寸为42mm 33mm的粘结膜矩形块，将粘结膜矩形块从微粘膜上取下；其中，粘结膜矩形块的边长比功率模块的边长大6mm。因为微粘膜层厚度较大没有被冲断，最终将粘结膜矩形块从微粘膜上取下来。

[0034] 将自动贴膜机的吸头和载台加热到100℃，使用吸头吸取粘结膜矩形块，贴到L3层上对应内埋功率模块的区域，在0.3MPa压力下维持1.0s。具体的，全自动贴膜机吸头和载台均加热到100℃，通过吸头吸取42um 33um的粘结膜矩形块，贴到芯板L3层上的内埋功率模块区域，维持0.3MPa的压力1s，使粘结膜受热熔融并贴附在芯板L3层上。粘结膜的玻璃态转换温度为210℃，高于芯片工作时的最高发热温度，满足产品对材料的耐热性要求。这意味着粘结膜在高温环境下仍能保持稳定的性能，不会因温度变化而变形或失效，从而确保了芯片封装的长期稳定性和可靠性。

[0035] S3，对经步骤S2处理后的芯板进行传压处理，使粘结膜矩形块受热热熔并填充在功率模块与芯板之间的空隙之后进行固化。

[0036] 具体的，传压条件为130℃的温度下，以40N/cm2进行压合。如图5所示，粘结膜在高温传压过程中受热熔融，粘结膜所包含的树脂和填料颗粒流入并填充功率模块与L3层和L4层之间的空隙，然后树脂发生固化，将功率模块稳固地嵌埋在芯板内部。

[0037] 在一些实施例中，在进行传压处理之前，在粘结膜矩形块的表面贴一层离型膜，并使离型膜的尺寸与L3层的尺寸相同。离型膜可选的为聚乙烯保护膜。在传压处理完成之后，将该离型膜撕掉，进行后续处理。

[0038] S4，去除L4层表面的胶带，并对功率模块的散热铜基靠近L4层的表面进行补充棕化处理。

[0039] 撕掉L4层的表面的耐高温胶带，将L3/4半成品板再过一次棕化线，对散热铜基的背面，即靠近L4层的表面进行补充棕化。通过补充棕化处理，可以确保所有需要棕化的铜面都得到充分处理，从而提高成品的整体质量和可靠性。

[0040] S5，对L3层和L4层进行等离子处理，并在L3层的表面依次叠设多层半固化树脂片和一层铜箔并压合形成L2层，在L4层的表面依次叠设多层半固化树脂片和一层铜箔并压合形成L5层。

[0041] 对L3/4半成品板的L3层和L4层进行等离子处理，使粘结膜表面粗化成蜂窝状，并在粘结膜表面生成亲水性的羟基和羧基，以提升粘结膜与后续压合的半固化片树脂的结合力。具体的，半固化树脂片为RC74型的PP片，由玻璃纤维布和环氧树脂组成，其中环氧树脂的重量比例为74%。在一些实施例中，如图6所示，在L3层的表面依次叠设两层半固化树脂片和一层铜箔并压合形成L2层，在L4层的表面依次叠设两层半固化树脂片和一层铜箔并压合形成L5层。将各层牢固地结合在一起，形成一个整体的多层电路板结构。

[0042] S6，在L2层至L3层之间和L5层至L4层之间加工盲孔，在盲孔中填充铜柱，贯穿L2层至L5层加工通孔，并将通孔的内壁金属化。

[0043] 在实际实施过程中，对L2层的表面和L5层的表面进行预处理后，通过激光钻机在铜基和芯片的位置，即在功率模块的位置加工盲孔，盲孔位于L2层至L3层之间和位于L5层至L4层之间。去除盲孔上的钻污，电镀填平盲孔，形成∅0.2mm的铜柱。贯穿L2层至L5层，即贯穿L2层，L3层，芯板，L4层和L5层钻∅0.4mm机械孔，即通孔，然后去除通孔的钻污，并电镀使通孔的孔内壁金属化，至电镀的孔铜≥25um。

[0044] 其中，盲孔的孔径为∅0.2mm，通孔的孔径为∅0.4mm。盲孔主要用于实现同一层内或不同层间特定区域的电气连接，通孔则用于贯穿整个电路板，连接不同层之间的铜箔线路，确保信号和电源能够在各层之间顺畅传输。

[0045] S7，对芯板的L2层进行表面处理，对L5层进行表面处理，对表面处理后的L2层和L5层进行棕化处理。

[0046] 在L2层的铜板表面进行图像转移，形成电路布局图形，在L5层的铜板表面上进行图像转移，形成电路布局图形。对表面处理后的L2层和L5层进行棕化处理，使L2层和L5层的线路表面，包括线路顶面和线路侧壁均形成一层棕化膜。棕化膜是一种厚度为分子级别的金属铜有机络合物，具有比表面积大、表面张力高，且是极性薄膜等特征，能显著增大埋孔以及线路表面同塞孔/填隙树脂之间的结合力，提高产品可靠性。需要进行说明的是，L2层表面的电路布局图形和L5层表面的电路布局图形可以为相同的图像，可以设置根据实际需求设置为不同的图形。同时对L2层的表面处理过程和对L5层的表面处理过程可以同时进行处理，也可以分先后进行处理。

[0047] 在一些实施例中，步骤S7进行棕化处理后还包括：使芯板过磨板线，磨板线只开尼龙刷段，用尼龙刷磨掉线路顶面的棕化膜，保留线路侧壁的棕化膜。这一操作的目的是去除线路表面的棕化膜，防止塞孔/填隙树脂沿着棕化膜的微观纹理扩散到线路顶面，确保埋孔和线路间距内树脂填充紧实。

[0048] S8，使用真空塞树脂网板，用树脂填充金属化后的通孔和L5层的表面间距，得到L2/5半成品板，对L2/5半成品板进行两段烘烤。

[0049] 在实际实施过程中，首先制作真空塞树脂菲林，然后用该菲林制作真空塞树脂网板。制作的真空塞树脂网板上的埋孔位置开窗比实际埋孔直径大0.5mm，网板上的间距位置开窗比实际间距大0.5mm，以保证树脂能够充分填充到埋孔和L5层表面的线路间距中。

[0050] 其中，分两段烘烤，第一阶段是在110℃温度下，烘烤60min；第二阶段在150℃温度下，烘烤30min。此时烘烤后树脂固化，但树脂单体还没有完全发生交联聚合，确保在后续的高温压合过程中油墨的树脂单体能进一步与高散热材料的树脂单体发生交联聚合反应，这样有助于提升产品可靠性。

[0051] S9，对L2层和L5层进行等离子处理，L2层的表面叠设多层半固化树脂片和一层铜箔，压合形成L1层，在L5层的表面排布一张RCC材料，压合形成L6层。

[0052] 在步骤S8之后，还需要清除L2层和L5层的钻污。清除钻污后对L2层和L5层进行等离子处理，使树脂油墨表面粗化成蜂窝状，并在树脂油墨表面生成亲水性的羟基和羧基，提升其与后续压合的半固化片树脂的结合力。

[0053] 具体的，在L5层的表面排布一层RCC材料；该RCC材料包括一层厚度为135μm 150μm~的胶膜和一层厚度为35μm的铜箔，其中胶膜为一种具有高散热性能的粘结片，该胶膜的组分包括5%的环氧树脂和95%的填料颗粒，填料颗粒包括氧化铝和氮化硼，RCC材料的胶膜与L5层的表面进行连接形成介电层。需要进行说明的是，胶膜部分的导热系数为10W/mK。L5层线路间距之所以要用树脂填隙，是因为L2层铜板和L5层铜板厚度均高达115um，填胶需求量大，而高散热性能的粘结片树脂含量低，即便施加高温高压做传压，依旧无法填平L5层线路间距，传压后会存在严重填胶空洞，影响产品可靠性。而塞孔/填隙树脂的玻璃态转换温度为170℃，高于基板工作时在埋孔、L5层线路间距的最高发热温度（165℃），满足产品对材料耐热性要求，可以有效提高最终产品的热稳定性。

[0054] S10，在L1层至L2层之间加工盲孔，电镀填平盲孔形成铜柱，对L1层和L6层进行表面处理，形成L1/6半成品板，在L1/6半成品板基础上进行加工，形成最终产品。

[0055] 其中，L1层至L2层之间的盲孔的孔径为0.15mm。对L1层和L6层进行表面处理，是指对L1层进行外层图像转移，形成电路布局图形，对L6层进行外层图像转移，形成电路布局图形。

[0056] 如图8所示，压合形成的L6层不加工任何通孔和/或盲孔，以使L6层形成一个完整的金属面层，与其他任意层绝缘。L6面设计大金面可用于焊接一整个大的水冷散热器散热。有效提高了产品的散热面积，提高散热效果，达到防止封装体内部功率芯片热量大量积聚，产品结温过高的问题。同时只需焊接一个水冷散热器，有效简化后端工艺的工作量。

[0057] 在实际实施过程中，L1/6半成品板半成品做阻焊丝印、阻焊曝光、阻焊显影、后固化，形成阻焊图形，沉积镍钯金，产品锣板形成Set单元形成最终产品。

[0058] 本申请提出的封装方法通过优化封装工艺，解决了L4层耐高温胶带胶迹严重残留的问题，可有效防止产品工作过程中发热导致在残胶位置发生爆板分层，显著提升了产品可靠性；解决了靠近内埋功率模块的位置，L2层和L3层的介质层厚度严重偏薄的问题，可有效防止在产品工作过程中该位置发生高压击穿或导电阳离子迁移缺陷；实现散热铜基背面可棕化，确保了铜基背面与半固化片树脂的结合力，显著提升了产品可靠性；散热通道设计优化，面积增大，散热效果显著增强。新的芯片工作时，通过“功率芯片→烧结银层→散热铜基→L4层至L5层铜柱→L5层铜→高散热粘结片→L6大金面”的路径，将热量传递到与L6层2
大金面焊接的水冷散热器上。散热面积与大金面面积等同，为2520mm ，远远大于原有产品的散热面积；同一块产品上的所有功率模块都共用一个水冷散热器，显著减少了后段水冷散热器的组装工作量。

[0059] 本申请的另一个实施例中还提供一种车规级芯片的封装结构，该封装结构由上述的车规级芯片的封装方法制备而成，如图9所示，该封装结构包括：芯板1，芯板1上开设有贯通上下表面的通槽101；通槽101固定有功率模块2，功率模块2与芯板1之间的空隙通过粘结膜热熔填充并固化以后进行连接；芯板1的上表面为经过表面处理形成L3层30和芯板的下表面为经过表面处理形成的L4层40；
L3层30的上表面通过L2介电层20b连接L2铜箔20a形成L2层20，L4层的下表面通过
L5介电层50b连接L5铜箔50a形成L5层50；其中L2层20至L3层30之间和L5层50至L4层40之间开设有盲孔7，盲孔7中填充有铜柱；
L2层20的上表面通过L1介电层10b连接L1铜箔10a形成L1层10，L5层的下表面连接
RCC材料形成L6层60，L6层60包括L6介电层60b和L1铜箔60a；其中，L1层至L2层之间开设有盲孔8。

[0060] 贯穿L2层20至L5层50之间开设有通孔9。

[0061] 在一些实施例中，芯板1为双面覆铜板，双面覆铜板的总厚度为1.292mm，每个表面的铜板的厚度为42μm，上表面的铜板和下表面的铜板的厚度均为42μm。

[0062] 在一些实施例中，L5层50的表面间距，即线路间距和通孔9通过真空塞树脂网板用树脂填充。

[0063] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0064] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将本申请所述系统的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。