用于大功率邏輯芯片PoP封裝的散熱結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于大功率邏輯芯片PoP封裝的散熱結(jié)構(gòu)，在印刷線路板的上表面焊接有底部支撐球，在底部支撐球上設(shè)有有機(jī)基板，在有機(jī)基板的上表面固定有下層封裝體，在下層封裝體上開設(shè)有聯(lián)通孔，下層封裝體內(nèi)設(shè)有微噴腔體，在微噴腔體的上腔板上設(shè)有導(dǎo)熱薄膜，在微噴腔體的下腔板中部開設(shè)有冷卻介質(zhì)入口，在微噴腔體的下腔板左右兩端部開設(shè)有冷卻介質(zhì)出口，在下層封裝體的上表面設(shè)有雙層封裝支撐球，在雙層封裝支撐球上設(shè)有上層封裝基板，在上層封裝基板的上表面固定有上層封裝體，在印刷線路板的上表面固定有冷卻泵與熱交換器。本發(fā)明有助于盡快將芯片產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至封裝外，從而提高大功率芯片PoP封裝的散熱能力。
【專利說明】用于大功率邏輯芯片PoP封裝的散熱結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種芯片封裝結(jié)構(gòu)，本發(fā)明尤其是涉及一種用于大功率邏輯芯片PoP封裝的散熱結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]PoP (Package on Package)封裝是一種能同時(shí)集成邏輯芯片和存儲(chǔ)芯片的三維封裝結(jié)構(gòu)，得到了越來越多的應(yīng)用，諸如蘋果手機(jī)、黑莓手機(jī)和平板電腦等。然而，由于上下層封裝的堆疊，使得封裝之間的空氣流動(dòng)性比較差，造成封裝的散熱性能差，尤其對(duì)于下層封裝功耗不斷增加的邏輯芯片而言，散熱問題更嚴(yán)重。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種可以增強(qiáng)封裝之間的空氣流動(dòng)性、提高散熱性能的用于大功率邏輯芯片PoP封裝的散熱結(jié)構(gòu)。
[0004]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述用于大功率邏輯芯片PoP封裝的散熱結(jié)構(gòu)，在印刷線路板的上表面焊接有底部支撐球，在底部支撐球上設(shè)有有機(jī)基板，在有機(jī)基板的上表面固定有下層封裝體，在下層封裝體上開設(shè)有聯(lián)通孔，聯(lián)通孔貫穿下層封裝體的上下表面，在下層封裝體內(nèi)設(shè)有微噴腔體，在微噴腔體的上腔板上設(shè)有導(dǎo)熱薄膜，在微噴腔體的下腔板中部開設(shè)有冷卻介質(zhì)入口，在微噴腔體的下腔板左右兩端部開設(shè)有冷卻介質(zhì)出口，在下層封裝體的上表面設(shè)有雙層封裝支撐球，在雙層封裝支撐球上設(shè)有上層封裝基板，在上層封裝基板的上表面固定有上層封裝體，在所述底部支撐球右側(cè)的印刷線路板的上表面固定有冷卻泵，在冷卻泵右側(cè)的印刷線路板的上表面固定有熱交換器；冷卻泵的出口與冷卻介質(zhì)入口之間通過第一連接管道相連，熱交換器的出口與冷卻泵的入口通過第二連接管道相連，冷卻介質(zhì)出口與熱交換器的入口通過第三連接管道相連。
[0005]在微噴腔體的左側(cè)板與右側(cè)板的中部架設(shè)有隔板，在隔板上開設(shè)有隔板過孔。
[0006]所述第一連接管道與第三連接管道繞開底部支撐球。
[0007]所述聯(lián)通孔為圓錐形，且聯(lián)通孔的大口在上，聯(lián)通孔的小口在下。
[0008]本發(fā)明采用主動(dòng)散熱方式，即微噴射流散熱技術(shù)應(yīng)用到PoP封裝大功率處理器芯片上，有助于盡快將芯片產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至封裝外，從而提高大功率芯片PoP封裝的散熱能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2是本發(fā)明中微噴腔體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖3是圖2的A— A剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0013]該用于大功率邏輯芯片PoP封裝的散熱結(jié)構(gòu)，在印刷線路板600的上表面焊接有底部支撐球102，在底部支撐球102上設(shè)有有機(jī)基板101，在有機(jī)基板101的上表面固定有下層封裝體107，在下層封裝體107上開設(shè)有聯(lián)通孔108，聯(lián)通孔108貫穿下層封裝體107的上下表面，在下層封裝體107內(nèi)設(shè)有微噴腔體103，在微噴腔體103的上腔板上設(shè)有導(dǎo)熱薄膜104，在微噴腔體103的下腔板中部開設(shè)有冷卻介質(zhì)入口 111，在微噴腔體103的下腔板左右兩端部開設(shè)有冷卻介質(zhì)出口 112，在下層封裝體107的上表面設(shè)有雙層封裝支撐球200，在雙層封裝支撐球200上設(shè)有上層封裝基板301，在上層封裝基板301的上表面固定有上層封裝體305，在所述底部支撐球102右側(cè)的印刷線路板600的上表面固定有冷卻泵400，在冷卻泵400右側(cè)的印刷線路板600的上表面固定有熱交換器500 ;冷卻泵400的出口與冷卻介質(zhì)入口 111之間通過第一連接管道700相連，熱交換器500的出口與冷卻泵400的入口通過第二連接管道800相連，冷卻介質(zhì)出口 112與熱交換器500的入口通過第三連接管道900相連。
[0014]在微噴腔體103的左側(cè)板與右側(cè)板的中部架設(shè)有隔板109,在隔板109上開設(shè)有隔板過孔110。
[0015]所述第一連接管道700與第三連接管道900繞開底部支撐球102。
[0016]所述聯(lián)通孔108為圓錐形，且聯(lián)通孔108的大口在上，聯(lián)通孔108的小口在下。
[0017]有機(jī)基板101、底部支撐球102、微噴腔體103、導(dǎo)熱薄膜104、大功率芯片105、引線106、下層封裝體107、聯(lián)通孔108、隔板109、隔板過孔110、冷卻介質(zhì)入口 111與冷卻介質(zhì)出口 112合稱為下層封裝100。
[0018]上層封裝基板301、第一上層封裝存儲(chǔ)芯片302、第二上層封裝存儲(chǔ)芯片303、上層封裝引線304與上層封裝體305合稱為上層封裝300。
[0019]本發(fā)明將微噴腔體103組裝到大功率邏輯芯片105的下表面，冷卻介質(zhì)入口 111和冷卻介質(zhì)出口 112引出來。大功率芯片105通過引線106鍵合到有機(jī)基板101上，在上層封裝體305內(nèi)的上層封裝基板301的上表面固定有第二上層封裝存儲(chǔ)芯片303，在第二上層封裝存儲(chǔ)芯片303上表面設(shè)有第一上層封裝存儲(chǔ)芯片302，第二上層封裝存儲(chǔ)芯片303與第一上層封裝存儲(chǔ)芯片302通過上層封裝引線304鍵合到上層封裝基板301上，高導(dǎo)熱金剛石材質(zhì)的導(dǎo)熱薄膜104在大功率芯片105下表面,微噴冷卻介質(zhì)米用去離子水或液態(tài)金屬，通過冷卻泵400加壓驅(qū)動(dòng)，使去離子水或液態(tài)金屬流經(jīng)冷卻介質(zhì)入口 111進(jìn)入到微噴腔體103內(nèi)，為了使大功率芯片105工作時(shí)，溫度分布均勻，避免局部出現(xiàn)熱點(diǎn)，微噴腔體103內(nèi)含一個(gè)隔板109，隔板上有若干個(gè)隔板過孔110，去離子水或液態(tài)金屬經(jīng)過孔，均勻噴到微噴腔體103的上腔板，吸收大功率芯片105產(chǎn)生的熱量，離子水或液態(tài)金屬受熱冷卻后，從兩邊冷卻介質(zhì)出口 112回流到熱交換器500，通過熱交換器500和周圍空氣進(jìn)行對(duì)流換熱，完成一個(gè)循環(huán)，如此反復(fù)循環(huán)，不斷將大功率芯片105產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到熱交換器500中，最后經(jīng)空氣對(duì)流傳遞到周圍環(huán)境中。
[0020]本發(fā)明的散熱結(jié)構(gòu)在制作時(shí)采用以下步驟:
制作有機(jī)基板101，并在有機(jī)基板101上制作三個(gè)過孔；
制作微噴腔體103，微噴腔體103內(nèi)含一個(gè)隔板109，隔板109上有若干個(gè)隔板過孔110，微噴腔體103包含兩個(gè)冷卻介質(zhì)出口 112和一個(gè)冷卻介質(zhì)入口 111 ; 將微噴腔體103組裝在有機(jī)基板101的上表面；
在微噴腔體103上表面貼一層高導(dǎo)熱金剛石薄膜制成的導(dǎo)熱薄膜104 ；
大功率芯片105表貼在導(dǎo)熱薄膜104上，引線106鍵合到有機(jī)基板101上；
灌封下層封裝體107，加熱加壓固化，下層封裝體107起到保護(hù)上層封裝引線304的作用；
完成PoP上層封裝300和下層封裝100的互連；
在下層封裝有機(jī)基板101背面的焊盤上刷助焊劑，鋼網(wǎng)植BGA底部支撐球102，回流，形成PoP封裝；
將PoP封裝、冷卻泵400和熱交換器500組裝在同一個(gè)PCB板上；
采用第一連接管道700將PoP下層封裝100內(nèi)的冷卻介質(zhì)入口 111和冷卻泵400的出口連接起來；采用第三連接管道900將PoP下層封裝內(nèi)的冷卻介質(zhì)出口 112和熱交換器500的入口連接起來；采用第二連接管道800將熱交換器500的出口和冷卻泵400的入口連接起來。
【權(quán)利要求】
1.一種用于大功率邏輯芯片PoP封裝的散熱結(jié)構(gòu)，其特征是:在印刷線路板(600)的上表面焊接有底部支撐球(102)，在底部支撐球(102)上設(shè)有有機(jī)基板(101 )，在有機(jī)基板(101)的上表面固定有下層封裝體(107)，在下層封裝體(107)上開設(shè)有聯(lián)通孔(108)，聯(lián)通孔(108)貫穿下層封裝體(107)的上下表面，在下層封裝體(107)內(nèi)設(shè)有微噴腔體(103)，在微噴腔體(103)的上腔板上設(shè)有導(dǎo)熱薄膜(104)，在微噴腔體(103)的下腔板中部開設(shè)有冷卻介質(zhì)入口(111)，在微噴腔體(103)的下腔板左右兩端部開設(shè)有冷卻介質(zhì)出口(112)，在下層封裝體(107 )的上表面設(shè)有雙層封裝支撐球(200 )，在雙層封裝支撐球(200 )上設(shè)有上層封裝基板(301 )，在上層封裝基板(301)的上表面固定有上層封裝體(305)，在所述底部支撐球(102 )右側(cè)的印刷線路板(600 )的上表面固定有冷卻泵(400 )，在冷卻泵(400 )右側(cè)的印刷線路板(600)的上表面固定有熱交換器(500);冷卻泵(400)的出口與冷卻介質(zhì)入口(111)之間通過第一連接管道(700 )相連，熱交換器(500 )的出口與冷卻泵(400 )的入口通過第二連接管道(800)相連，冷卻介質(zhì)出口(112)與熱交換器(500)的入口通過第三連接管道(900)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的用于大功率邏輯芯片PoP封裝的散熱結(jié)構(gòu)，其特征是:在微噴腔體(103)的左側(cè)板與右側(cè)板的中部架設(shè)有隔板(109)，在隔板(109)上開設(shè)有隔板過孔(110)。
3.如權(quán)利要求1所述的用于大功率邏輯芯片PoP封裝的散熱結(jié)構(gòu)，其特征是:所述第一連接管道(700 )與第三連接管道(900 )繞開底部支撐球(102 )。
4.如權(quán)利要求1所述的用于大功率邏輯芯片PoP封裝的散熱結(jié)構(gòu)，其特征是:所述聯(lián)通孔(108)為圓錐形，且聯(lián)通孔(108)的大口在上，聯(lián)通孔(108)的小口在下。
【文檔編號(hào)】H01L23/367GK104134637SQ201410380771
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】侯峰澤, 林挺宇 申請(qǐng)人:華進(jìn)半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司