本技术涉及半导体，尤其涉及一种芯片封装结构、芯片封装方法及电子设备。
背景技术：
1、随着电子设备逐渐朝着轻薄短小的趋势发展，芯片封装技术在电子设备产业链中的地位变得愈发重要。
2、目前，芯片封装技术正朝着高集成度、微小型化方向发展，以减小封装尺寸并提高芯片封装结构的整体性能。而随着全球网络带宽需求的日益增加，单个裸芯片(die)的性能和带宽也不断提升，裸芯片的产热量增大，导致芯片封装结构内部的热量密度急剧上升。因此，如何提高芯片散热效率成为亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本技术提供一种芯片封装结构、芯片封装方法及电子设备，能够提高芯片散热效率。
2、第一方面，本技术提供了一种芯片封装结构，包括第一裸芯片、基板和封装外壳。其中，第一裸芯片和封装外壳均安装在基板上，第一裸芯片的有源面键合有第一金刚石片，第一金刚石片通过导热界面材料与封装外壳的内表面连接，用于对第一裸芯片进行散热的散热器安装在封装外壳的外表面。
3、由于金刚石具有优良的导热系数，因此，本方案通过在裸芯片的有源面键合金刚石片，进而可以利用金刚石片对裸芯片进行均温，金刚石片还可以将热量经导热界面材料快速传递至封装外壳，最后由封装外壳上的散热器实现高效散热，从而提高了对芯片封装结构内部的裸芯片的散热效率。
4、基于第一方面，在可能的实施方案中，第一金刚石片上设置有金属化的通孔，第一裸芯片的有源面通过第一金刚石片上的通孔与基板进行电气互连。
5、也就是说，本方案通过在金刚石片上设置金属化的通孔，从而可以利用金属化通孔实现裸芯片与基板之间的垂直电气互连，缩短了互连距离，有助于提高信号传输速率。
6、基于第一方面，在可能的实施方案中，芯片封装结构还包括第二裸芯片，其中，第一裸芯片与第二裸芯片垂直堆叠，第一金刚石片上设置有金属化的通孔，第一裸芯片的有源面通过第一金刚石片上的通孔与第二裸芯片进行电气互连。
7、也就是说，本方案通过在金刚石片上设置金属化的通孔，从而可以利用上述金属化的通孔实现裸芯片之间的垂直电气互连，缩短了裸芯片间的互连距离，有助于提高裸芯片之间的信号传输速率、降低功耗并减小封装尺寸，能够适用于2.5d堆叠、3d堆叠等芯片堆叠封装场景。由于本方案提升了裸芯片的散热能力，因此可以支持在芯片封装结构中集成更多数量的裸芯片，还可以支持在芯片封装结构中集成更高性能、更大功耗(允许更高的发热功率)的裸芯片，从而实现更强性能的芯片封装结构。
8、基于第一方面，在可能的实施方案中，第二裸芯片的有源面键合有第二金刚石片，第二金刚石片通过导热界面材料与封装外壳的内表面连接，第二金刚石片上设置有金属化的通孔，第二裸芯片的有源面通过第二金刚石片上的通孔与基板进行电气互连。
9、在本方案中，第二裸芯片的有源面上也可以键合相应的金刚石片，从而利用该金刚石片对第二裸芯片进行均温和导热，并且可以利用该金刚石片上的金属化通孔实现第二裸芯片与基板的垂直电气互连，缩短了信号传输距离。
10、基于第一方面，在可能的实施方案中，芯片封装结构还包括第三裸芯片，其中，第三裸芯片和第二裸芯片垂直堆叠，第三裸芯片和所述第一裸芯片水平排布。
11、也就是说，本方案可以应用于2.5d堆叠封装场景中，能够提升堆叠芯片的散热能力，从而支持在芯片封装结构中集成更多数量的裸芯片。由于提升了堆叠芯片的散热能力，因此可以支持在芯片封装结构中集成更高性能、更大功耗的裸芯片。
12、基于第一方面，在可能的实施方案中，芯片封装结构还包括第四裸芯片，其中，第一裸芯片的发热功率大于第四裸芯片的发热功率，第四裸芯片通过导热界面材料与封装外壳的内表面进行连接。
13、在本方案中，可以选择为发热功率较高的裸芯片键合金刚石片，对于发热功率较低的裸芯片不键合金刚石片，这样既可以节省封装成本、降低封装尺寸，又可以对高发热功率的裸芯片进行高效散热，使其工作在合适的温度范围内，从而能够提升裸芯片的可靠性和使用寿命。或者，还可以选择为散热要求较高(比如只能承受较低的工作温度)的裸芯片键合金刚石片、散热要求较低(比如能承受较高的工作温度)的裸芯片不键合金刚石片，从而满足相应裸芯片的散热需求，并节省封装成本。
14、基于第一方面，在可能的实施方案中，芯片封装结构还包括第五裸芯片，其中，第五裸芯片与散热器之间的距离小于第一裸芯片与散热器之间的距离，第五裸芯片通过导热界面材料与所述封装外壳的内表面进行连接。
15、在本方案中，可以根据裸芯片与封装外壳外表面上的散热器的距离决定是否为裸芯片键合金刚石片。对于散热路径相对较长的裸芯片，可以选择为其键合金刚石片以利用金刚石片为该裸芯片进行均温和导热，从而提高该裸芯片的散热能力。而对于散热路径相对较短的裸芯片，可以选择不键合金刚石片以节省封装成本并降低封装尺寸，该裸芯片可以通过导热界面材料与封装外壳进行连接，从而将热量快速传递至封装外壳以满足该裸芯片的散热需求。
16、基于第一方面，在可能的实施方案中，封装外壳包括顶部和侧壁，顶部和侧壁不相连。
17、也就是说，封装外壳可以采用分体式结构以降低封装外壳对其内部裸芯片的应力，从而可以提高裸芯片以及整个芯片封装结构100的可靠性。
18、基于第一方面，在可能的实施方案中，封装外壳为金刚石-金属基复合材料或者金属材料。
19、应理解，金刚石-金属基复合材料能够综合金属材料和金刚石的优良导热性能和力学性能，既可以兼顾高的导热系数和低的热膨胀系数，同时又具备较高的硬度和强度。因此，采用金刚石-金属基复合材料制造的封装外壳，可以对封装外壳内部的裸芯片可以起到足够的保护、支撑作用，还可以改善封装外壳的导热性，减小封装外壳与散热器之间的热阻，使得热量能够快速传导至封装外壳外表面上的散热器，从而对裸芯片快速散热。这样有助于将封装外壳内部的裸芯片的温度维持在最大工作温度范围内，从而降低封装外壳内部的裸芯片的故障率，提高封装外壳内部裸芯片以及整个芯片封装结构的散热效率、使用寿命和可靠性。
20、基于第一方面，在可能的实施方案中，导热界面材料为纳米金属材料。
21、例如，导热界面材料可以是纳米金、纳米银、纳米铜、纳米铟等一种或多种纳米金属材料的组合，通过上述导热界面材料填充第一金刚石片与封装外壳之间的间隙，可以将第一裸芯片产生的热量快速从第一金刚石片传递至封装外壳，进而提升第一裸芯片的散热效果。
22、第二方面，本技术还提供一种芯片封装方法：首先在第一裸芯片的有源面键合第一金刚石片，然后将键合有第一金刚石片的第一裸芯片和封装外壳安装在基板上。其中，第一金刚石片通过导热界面材料与封装外壳的内表面连接，用于对第一裸芯片进行散热的散热器安装在封装外壳的外表面。
23、基于第二方面，在可能的实施方案中，在第一金刚石片上设置金属化的通孔，通过第一金刚石片上的通孔将第一裸芯片的有源面与基板进行电气互连。
24、基于第二方面，在可能的实施方案中，将第二裸芯片安装在基板上，其中，第一裸芯片与第二裸芯片垂直堆叠，第一金刚石片上设置有金属化的通孔，第一裸芯片的有源面通过第一金刚石片上的通孔与第二裸芯片进行电气互连。
25、基于第二方面，在可能的实施方案中，第二裸芯片的有源面键合有第二金刚石片，第二金刚石片通过导热界面材料与封装外壳的内表面连接，第二金刚石片上设置有金属化的通孔，第二裸芯片的有源面通过第二金刚石片上的通孔与基板进行电气互连。
26、基于第二方面，在可能的实施方案中，将第三裸芯片安装在基板上，其中，第三裸芯片和第二裸芯片垂直堆叠，第三裸芯片和第一裸芯片水平排布。
27、基于第二方面，在可能的实施方案中，将第四裸芯片安装在基板上，其中，第一裸芯片的发热功率大于第四裸芯片的发热功率，第四裸芯片通过导热界面材料与封装外壳的内表面进行连接。
28、基于第二方面，在可能的实施方案中，将第五裸芯片安装在基板上，其中，第五裸芯片与散热器之间的距离小于第一裸芯片与散热器之间的距离，第五裸芯片通过导热界面材料与封装外壳的内表面进行连接。
29、基于第二方面，在可能的实施方案中，封装外壳包括顶部和侧壁，顶部和侧壁不相连。
30、基于第二方面，在可能的实施方案中，封装外壳为金刚石-金属基复合材料或者金属材料。
31、基于第二方面，在可能的实施方案中，导热界面材料为纳米金属材料。
32、第三方面，本技术还提供一种电子设备，包括印刷电路板和第一方面中的任一实施方案的芯片封装结构，该芯片封装结构通过连接件与印刷电路板(printed circuitboard,pcb)连接。其中，连接件可以是微凸点(micro bump)、铜柱(cu pillar)、焊球(solder ball)中的一种或多种的组合，本技术对此不做具体限定。印刷电路板上还可以安装有其他器件，芯片封装结构可以通过印刷电路板上的导线与印刷电路板上的其他器件相连，从而实现芯片封装结构内部的裸芯片与外部器件的连接。
33、上述电子设备200可以是服务器、终端设备、移动设备、网络设备、可穿戴设备等等，本技术实施例不做具体限定。
1.一种芯片封装结构，其特征在于，包括第一裸芯片、基板和封装外壳；
2.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述第一金刚石片上设置有金属化的通孔，所述第一裸芯片的有源面通过所述第一金刚石片上的通孔与所述基板进行电气互连。
3.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述芯片封装结构还包括第二裸芯片，其中，所述第一裸芯片与所述第二裸芯片垂直堆叠，所述第一金刚石片上设置有金属化的通孔，所述第一裸芯片的有源面通过所述第一金刚石片上的通孔与所述第二裸芯片进行电气互连。
4.根据权利要求3所述的芯片封装结构，其特征在于，所述第二裸芯片的有源面键合有第二金刚石片，所述第二金刚石片通过导热界面材料与所述封装外壳的内表面连接，所述第二金刚石片上设置有金属化的通孔，所述第二裸芯片的有源面通过所述第二金刚石片上的通孔与所述基板进行电气互连。
5.根据权利要求3或4所述的芯片封装结构，其特征在于，所述芯片封装结构还包括第三裸芯片，其中，所述第三裸芯片和所述第二裸芯片垂直堆叠，所述第三裸芯片和所述第一裸芯片水平排布。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的芯片封装结构，其特征在于，所述芯片封装结构还包括第四裸芯片，其中，所述第一裸芯片的发热功率大于所述第四裸芯片的发热功率，所述第四裸芯片通过导热界面材料与所述封装外壳的内表面进行连接。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的芯片封装结构，其特征在于，所述芯片封装结构还包括第五裸芯片，其中，所述第五裸芯片与所述散热器之间的距离小于所述第一裸芯片与所述散热器之间的距离，所述第五裸芯片通过导热界面材料与所述封装外壳的内表面进行连接。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的芯片封装结构，其特征在于，所述封装外壳包括顶部和侧壁，所述顶部和所述侧壁不相连。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的芯片封装结构，其特征在于，所述封装外壳为金刚石-金属基复合材料或者金属材料。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的芯片封装结构，其特征在于，所述导热界面材料为纳米金属材料。
11.一种芯片封装方法，其特征在于，所述方法包括：
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第二裸芯片的有源面键合有第二金刚石片，所述第二金刚石片通过导热界面材料与所述封装外壳的内表面连接，所述第二金刚石片上设置有金属化的通孔，所述第二裸芯片的有源面通过所述第二金刚石片上的通孔与所述基板进行电气互连。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
17.根据权利要求10至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述封装外壳包括顶部和侧壁，所述顶部和所述侧壁不相连。
19.根据权利要求11至18中任一项所述的方法，其特征在于，所述封装外壳为金刚石-金属基复合材料或者金属材料。
20.根据权利要求11至19中任一项所述的方法，其特征在于，所述导热界面材料为纳米金属材料。
21.一种电子设备，其特征在于，包括印刷电路板以及权利要求1至10中任一项所述的芯片封装结构，所述芯片封装结构通过连接件与所述印刷电路板连接。
