[發(fā)明專利]一種具有液態(tài)散熱功能的PCB組裝方式

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010855826.1
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN111968921B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮光建;黃雷;高群;郭西;顧毛毛
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江集邁科微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/50
• 分類號: H01L21/50;H01L23/473;H05K3/30;H05K1/02
• 代理公司: 無錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;夏蘇娟

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有液態(tài)散熱功能的PCB組裝方式，包括以下步驟：在硅片正面制作TSV、RDL和焊盤，然后刻蝕正面空腔，做臨時鍵合，在硅片反面做減薄使TSV露出；在硅片反面制作RDL和焊盤，刻蝕反面空腔，在兩面空腔中間嵌入中間散熱器，在兩側(cè)空腔內(nèi)嵌入芯片，在芯片外表面做RDL和焊盤；在芯片的外層焊接與中間散熱器的進(jìn)液口相通的外層散熱器，在外層散熱器外焊接外層芯片，使外層芯片跟芯片表面焊盤通過BGA焊球互聯(lián)，然后外層芯片的底部跟外層散熱器互聯(lián)，形成最終結(jié)構(gòu)。本發(fā)明通過在功率芯片上下兩面同時增加液冷微流道散熱，同時在PCB板兩面焊接其他芯片，增大了模組的集成度，減小了PCB板使用面積。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有液態(tài)散熱功能的PCB（印制電路板）組裝方式。

背景技術(shù)

微波毫米波射頻集成電路技術(shù)是現(xiàn)代國防武器裝備和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，隨著智能通信、智能家居、智能物流、智能交通等“互聯(lián)網(wǎng)+”經(jīng)濟(jì)的快速興起，承擔(dān)數(shù)據(jù)接入和傳輸功能的微波毫米波射頻集成電路也存在巨大現(xiàn)實(shí)需求及潛在市場。

但是對于高頻率的微系統(tǒng)，天線陣列的面積越來越小，且天線之間的距離要保持在某個特定范圍，才能使整個模組具備優(yōu)良的通信能力。但是對于射頻芯片這種模擬器件芯片來講，其面積不能像數(shù)字芯片一樣成倍率的縮小，這樣就會出現(xiàn)特高頻率的射頻微系統(tǒng)將沒有足夠的面積同時放置PA/LNA（功率放大器/低噪聲放大器），需要把PA/LNA堆疊或者豎立放置。

這樣散熱結(jié)構(gòu)就要采用更先進(jìn)的液冷或者相變制冷工藝，一般都是用金屬加工的方式做射頻模組的底座，底座里面設(shè)置微流通道，采用焊接的工藝使模組固定在金屬底座上完成芯片的放置。但是這種堆疊技術(shù)，功率芯片上面的熱量需要通過幾層介質(zhì)才能傳遞給散熱液體，效率較低。

為了進(jìn)一步的減小散熱微流道跟發(fā)熱芯片之間的距離，現(xiàn)在的趨勢是在芯片下面直接焊接微流道散熱器，能夠使芯片的熱量直接傳遞到微流道里面，增加系統(tǒng)的散熱能力。但是對于多層模組，上面的芯片仍然不能接觸到微流道，或者只能通過模組的微流道進(jìn)行液體循環(huán)，這種散熱效率跟底部的直接用微流道散熱器散熱相比，差異巨大，會造成上下部分的芯片工作溫度長期不一致，產(chǎn)生可靠性問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決上述問題，提供了一種具有液態(tài)散熱功能的PCB組裝方式，散熱效果佳，適用于多層模組。

按照本發(fā)明的技術(shù)方案，所述具有液態(tài)散熱功能的PCB組裝方式，包括以下步驟：

A、在硅片正面制作TSV（硅通孔）、RDL（重布線層）和焊盤，然后刻蝕正面空腔，做臨時鍵合，在硅片反面做減薄使TSV露出，覆蓋鈍化層，拋光使TSV金屬露出；

B、在硅片反面制作RDL和焊盤，刻蝕反面空腔，刻蝕穿透硅片使正面空腔與反面空腔聯(lián)通，在正面空腔與反面空腔中間嵌入帶有微流道和進(jìn)液口的中間散熱器，然后分別在正面空腔和反面空腔內(nèi)嵌入芯片，并填充芯片與硅片之間的縫隙，在芯片外表面做RDL和焊盤；

C、在芯片的外層焊接帶有微流道和進(jìn)液口的外層散熱器，外層散熱器的進(jìn)液口跟中間散熱器的進(jìn)液口相通，然后通過芯片貼片的方式在外層散熱器外焊接外層芯片，使外層芯片跟芯片表面焊盤通過BGA（球形觸點(diǎn)陣列封裝）焊球互聯(lián)，然后外層芯片的底部跟外層散熱器互聯(lián)，形成最終結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述步驟A的具體步驟為：

A1、在硅片正面制作不同深度的TSV，在硅片正面制作絕緣層，在絕緣層上制作種子層，電鍍銅，使銅金屬充滿TSV，去除硅片表面銅，使硅片表面只剩下填銅；

A2、通過光刻和電鍍的工藝在硅片正面制作RDL和焊盤；

A3、通過光刻和干法刻蝕的工藝在硅片正面刻蝕正面空腔；

A4、做臨時鍵合，減薄硅片反面，使TSV底部露出，然后在硅片反面制作絕緣層，通過拋光工藝使TSV底部金屬露出。