本發(fā)明涉及一種具有高導熱高密度新型基板結構。

背景技術：

1、基板可為芯片提供電連接、保護、支撐、散熱、組裝等功效，以實現(xiàn)多引腳化，縮小封裝產(chǎn)品體積、改善電性能及散熱性、超高密度或多芯片模塊化的目的。近年來，人們對于半導體封裝基板行業(yè)的關注度愈來愈高。疫情帶來了數(shù)字化轉型、5g等大量快速通信技術逐步到來，這些都促進了封裝基板(高端服務器的高性能cpu、ai芯片等方向)的需求迅速擴大。據(jù)預測，未來封裝基板將會保持10％左右的兩位數(shù)增長率，到2026年前后，市場規(guī)模將達到現(xiàn)有的兩倍，甚至有觀點認為屆時市場規(guī)模將會達到140-150億美元。但是，封裝基板正朝著高密度化方向發(fā)展，同時導致芯片和基板散熱等問題；所以設計一種散熱快的新型基板材料具有重大意義。

2、傳統(tǒng)的基板主要分為陶瓷基板和有機層壓基板。陶瓷基板是基于氧化鋁、氮化鋁和其他材料制成?；谔沾苫宓姆庋b通常用于表面貼裝器件、cmos圖像傳感器和多芯片模塊。陶瓷封裝在很大程度上可以被看作是遺留技術。雖然它們過去在ic上很常見，但現(xiàn)在幾乎只用于高可靠性的應用，如軍事和航空電子設備。

3、有機基板材料通常是fr4或其他材料。fr4是一種由環(huán)氧樹脂組成的玻璃纖維布。有機層壓基板通常用于2.5d/3d、倒裝芯片和系統(tǒng)級封裝(sip)中,這類封裝的器件位于基板之上。有機基板也是多層技術，其中至少有兩層有機層被金屬層隔開。金屬層在封裝中充當電遷移阻擋層。有機基板封裝(bga,csp)使用小型剛性基板，其上的模具是金屬絲粘結或倒裝芯片。大多數(shù)這樣的封裝使用一組球或地與主機pcb接口。

4、常用的有機基板材料一般為環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂板可以實現(xiàn)多層布線且成本低。但導熱系數(shù)極低，會導致芯片結溫和局部溫升過高，導致芯片等失效；所以現(xiàn)有基板不能滿足高密度集成發(fā)展中的散熱問題。

技術實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提出一種具有高導熱高密度的新型基板結構，實現(xiàn)了在高密度高集成下基板散熱問題，彌補了以往環(huán)氧樹脂散熱慢的情況。

2、為了解決上述問題，本發(fā)明的采用的技術方案為：

3、一種具有高導熱高密度的新型基板結構，由芯片(1)、金屬層(2)、bga焊點(3)、ain板(4)、fr4板(5)、線性焊點(6)、焊盤(7)組成；所述的fr4板(5)為常用pcb板。特征在于fr4板(5)為環(huán)形板，中心有10mm×6mm的通孔。fr4板(5)上的電路在環(huán)形板上密集分布。ain板(4)為多層陶瓷基板，尺寸為9.8mm×5.8mm，多層電路均勻分布在ain板(4)上。ain板(4)通過線性焊點結構(8)與fr4板(5)連接；焊點結構由中心的長度為200um的線性焊點(6)和左右的焊盤(7)組成。焊點結構簡單，操作簡便，提高工作效率，在保證產(chǎn)品整體可靠性的同時，降低了生產(chǎn)成本。

4、優(yōu)選地，所述的fr4板(5)是一種由環(huán)氧樹脂組成的玻璃纖維布，可以實現(xiàn)多層布線，廣泛應用于基板材料中，成本較低。

5、優(yōu)選地，所述的ain板(4)的導熱系數(shù)高，其導熱系數(shù)在170w以上，絕緣性好，可實現(xiàn)多層布線。成本較高，多用于高端產(chǎn)品中。

6、優(yōu)選的，所述的fr4板(5)為中心位置有10mm×6mm通孔的結構，ain板(4)尺寸為9.8mm×5.8mm。本發(fā)明通過fr4板(5)與ain板(4)結合的方法，為芯片提供一種具有高散熱高密度的基板結構。

7、優(yōu)選的，ain板(4)主要位于芯片的下端，為芯片快速散熱。

8、優(yōu)選的，fr4板(5)與ain板(4)之間通過線性焊點結構(8)進行電連接和信號連接。

9、優(yōu)選的，fr4板(5)與ain板(4)之間兩端通過線性焊點連接，另外兩邊通過環(huán)氧型絕緣膠進行粘接。膠水的粘接厚度為200um，環(huán)氧型膠水粘接強度高且絕緣，為fr4板(5)與ain板(4)的連接提供更好的可靠性。

10、優(yōu)選地，一種具有高導熱高密度的新型基板結構可根據(jù)芯片尺寸的大小改變ain板(2)的尺寸，提高可靠性，降低成本。

11、本發(fā)明具有如下的有益效果：

12、1.本發(fā)明結構由fr4板和ain板組成，ain板導熱系數(shù)高，可以實現(xiàn)在高密度高集成下芯片的快速散熱問題。

13、2.fr4板和ain板之間通過焊點連接，可以有效實現(xiàn)電連接和信號連接。結構簡單，提高結構可靠性，降低成本。

技術特征：

1.一種具有高導熱高密度的新型基板結構，由芯片(1)、金屬層(2)、bga焊點(3)、ain板(4)、fr4板(5)、線性焊點(6)、焊盤(7)組成；所述的芯片(1)、金屬層(2)、bga焊點(3)為bga封裝的結構，特征在于bga體積小、內存容量大、電器性能好且散熱好。所述的fr4板(5)為常用pcb板。特征在于fr4板(5)為環(huán)形板，中心有10mm×6mm的通孔。fr4板(5)上的電路在環(huán)形板上密集分布。ain板(4)為多層陶瓷基板，尺寸為9.8mm×5.8mm，多層電路均勻分布在ain板(4)上。ain板(4)通過線性焊點結構(8)與fr4板(5)連接；焊點結構由中心的長度為200um的線性焊點(6)和左右的焊盤(7)組成。焊點結構簡單，操作簡便，提高工作效率，在保證產(chǎn)品整體可靠性的同時，降低了生產(chǎn)成本。

2.根據(jù)權利要求書1所述的一種具有高導熱高密度的新型基板結構，其特征在于：所述的fr4板(5)一種由環(huán)氧樹脂組成的玻璃纖維布，可以實現(xiàn)多層布線，廣泛應用于基板材料中，成本低。

3.根據(jù)權利要求書1所述的一種具有高導熱高密度的新型基板結構，其特征在于：所述的ain板(4)導熱系數(shù)高，其導熱系數(shù)在170w以上，絕緣性好，可實現(xiàn)多層布線。在印刷、貼片、焊接時比較精確。化學穩(wěn)定性好，且抗震、耐熱、耐壓、內部電路、mark點等比一般電路基板好。

4.根據(jù)權利要求書1所述的一種具有高導熱高密度的新型基板結構，其特征在于：所述的fr4板(5)為中心位置有10mm×6mm通孔的結構，ain板(4)尺寸為9.8mm×5.8mm。

5.根據(jù)權利要求書4所述的一種具有高導熱高密度的新型基板結構，其特征在于：整個基板的中間部分材料為陶瓷，邊緣部分為有機基板。在封裝中，芯片通常在中間位置，且芯片工作引起的熱量最多；所以芯片底部基板材料為陶瓷，可以最大限度的減小熱量引起的可靠性問題。

6.根據(jù)權利要求書5所述的一種具有高導熱高密度的新型基板結構，其特征在于：fr4板(5)與ain板(4)的尺寸可以根據(jù)工況改變相應形狀和尺寸。

7.根據(jù)權利要求書5所述的一種具有高導熱高密度的新型基板結構，其特征在于：fr4板(5)與ain板(4)之間通過線性焊點結構(8)進行電連接和信號連接。

8.根據(jù)權利要求書7所述的一種具有高導熱高密度的新型基板結構，其特征在于：fr4板(5)與ain板(4)之間兩端通過線性焊點連接，另外兩邊通過環(huán)氧型絕緣膠進行粘接。膠水的粘接厚度為200um，環(huán)氧型膠水粘接強度高且絕緣，為fr4板(5)與ain板(4)的連接提供更好的可靠性。

技術總結
一種高導熱高密度的新型基板結構，涉及一種封裝新型基板結構。目前生產(chǎn)中基板材料通常為環(huán)氧樹脂，且為了減少電磁串繞需要采用多層布線。但環(huán)氧樹脂導熱系數(shù)較低，會導致芯片結溫和局部溫升過高，進而使芯片失效，降低使用壽命。一種高導熱高密度的新型基板結構包括芯片、金屬層、BGA焊點、AIN板、FR4板、線性焊點和焊盤。所述的新型基板由FR4板和AIN板結合而成，通過線性焊點和焊盤連接起來，傳輸電信號；其特征在于AIN板導熱系數(shù)較高，可達170W以上，而FR4板可實現(xiàn)多層布線，成本較低。由FR4板和AIN板結合而成的新型基板結構可以使芯片快速散熱的同時，實現(xiàn)多層布線，降低成本。因此，本發(fā)明的提出有一定的科學和工程意義，并且該結構的應用前景較廣、裝置簡單、結構緊湊、工作可靠。

技術研發(fā)人員：秦紅波,鮑宏,楊道國,張國旗
受保護的技術使用者：桂林電子科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/30