[發(fā)明專利]用于大功率芯片BGA封裝的散熱結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410380772.2
• 申請(qǐng)日: 2014-08-04
• 公開（公告）號(hào): CN104112725B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯峰澤;林挺宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）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
• 主分類號(hào): H01L23/473
• 分類號(hào): H01L23/473;H01L23/373
• 代理公司: 無(wú)錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32104
• 代理人: 殷紅梅,涂三民

技術(shù)領(lǐng)域

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芯片BGA（Ball?Grid?Array，球柵陣列）封裝的散熱結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

大功率芯片，尤其功率密度達(dá)到350W/cm²以上的芯片，以及Hotspot（熱點(diǎn)）達(dá)到10KW/cm²以上的芯片，如果采用BGA封裝，芯片產(chǎn)生的熱量很難從封裝內(nèi)傳導(dǎo)出去。

發(fā)明內(nèi)容

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BGA封裝的散熱能力的用于大功率芯片BGA封裝的散熱結(jié)構(gòu)。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述用于大功率芯片BGA封裝的散熱結(jié)構(gòu)，在印刷線路板的上表面焊接有支撐球，在支撐球上設(shè)有有機(jī)基板，在機(jī)基板的上表面設(shè)有模塑封體與微噴腔體，微噴腔體位于模塑封體的下端內(nèi)部，在微噴腔體的下腔板中部位置開設(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，在微噴腔體的上腔板上表面設(shè)有導(dǎo)熱薄膜，在支撐球一側(cè)的印刷線路板的上表面設(shè)有冷卻泵與熱交換器，冷卻泵的入口與熱交換器的出口之間通過(guò)第一連接管道相連，冷卻泵的出口與冷卻介質(zhì)入口通過(guò)第二連接管道相連，冷卻介質(zhì)出口與熱交換器的入口之間通過(guò)第三連接管道相連，第三連接管道的中段架設(shè)在模塑封體的上方。

所述導(dǎo)熱薄膜為高導(dǎo)熱金剛石薄膜。

在微噴腔體內(nèi)設(shè)有水平狀的微噴腔體隔板，在微噴腔體隔板上開設(shè)有隔板過(guò)孔。

所述第二連接管道與第三連接管道繞開支撐球。

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BGA封裝級(jí)，大功率芯片下面有一層高導(dǎo)熱金剛石薄膜，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BGA封裝的散熱能力。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明微噴腔體的放大圖。

圖3是圖2的A—A剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

該用于大功率芯片BGA封裝的散熱結(jié)構(gòu)，在印刷線路板400的上表面焊接有支撐球102，在支撐球102上設(shè)有有機(jī)基板101，在機(jī)基板101的上表面設(shè)有模塑封體107與微噴腔體106，微噴腔體106位于模塑封體107的下端內(nèi)部，在微噴腔體106的下腔板中部位置開設(shè)有冷卻介質(zhì)入口110，在微噴腔體106的下腔板左右兩端部開設(shè)有冷卻介質(zhì)出口111，在微噴腔體106的上腔板上表面設(shè)有導(dǎo)熱薄膜105，在支撐球102一側(cè)的印刷線路板400的上表面設(shè)有冷卻泵200與熱交換器300，冷卻泵200的入口與熱交換器300的出口之間通過(guò)第一連接管道600相連，冷卻泵200的出口與冷卻介質(zhì)入口110通過(guò)第二連接管道500相連，冷卻介質(zhì)出口111與熱交換器300的入口之間通過(guò)第三連接管道700相連，第三連接管道700的中段架設(shè)在模塑封體107的上方。

所述導(dǎo)熱薄膜105為高導(dǎo)熱金剛石薄膜。

在微噴腔體106內(nèi)設(shè)有水平狀的微噴腔體隔板108，在微噴腔體隔板108上開設(shè)有隔板過(guò)孔109。

所述第二連接管道500與第三連接管道700繞開支撐球102。

使用時(shí)，在導(dǎo)熱薄膜105的上表面設(shè)有大功率芯片104，大功率芯片104的引線103鍵合到有機(jī)基板101上，

本發(fā)明中，有機(jī)基板101、支撐球102、引線103、大功率芯片104、導(dǎo)熱薄膜105、微噴腔體106、模塑封體107、微噴腔體隔板108、隔板過(guò)孔109、冷卻介質(zhì)入口110與冷卻介質(zhì)出口111統(tǒng)稱為BGA封裝100。

大功率芯片104通過(guò)引線103鍵合到有機(jī)基板101上，導(dǎo)熱薄膜105在大功率芯片104下表面，微噴冷卻介質(zhì)采用去離子水或液態(tài)金屬，通過(guò)冷卻泵200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110進(jìn)入到微噴腔體106內(nèi)，為了使大功率芯片104工作時(shí)，溫度分布均勻，避免局部出現(xiàn)熱點(diǎn)，微噴腔體106內(nèi)含一個(gè)微噴腔體隔板108，隔板上有若干個(gè)隔板過(guò)孔109，去離子水或液態(tài)金屬經(jīng)過(guò)孔，均勻噴到腔體上表面，吸收大功率芯片104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111回流到熱交換器300，通過(guò)熱交換器300和周圍空氣進(jìn)行對(duì)流換熱，完成一個(gè)循環(huán)。

本發(fā)明是一種將導(dǎo)熱薄膜105（采用高導(dǎo)熱金剛石薄膜制成）和微噴射流散熱技術(shù)應(yīng)用到BGA封裝的主動(dòng)散熱技術(shù)。

本發(fā)明的制作過(guò)程如下：