用于大功率芯片bga封裝的散熱結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于大功率芯片BGA封裝的散熱結構，在印刷線路板的上表面焊接有支撐球，在支撐球上設有有機基板，在機基板的上表面設有模塑封體與微噴腔體，在微噴腔體的下表面中部開設有冷卻介質入口，在微噴腔體的下表面兩側開設有冷卻介質出口，在微噴腔體的上表面設有導熱薄膜，在支撐球一側的印刷線路板的上表面設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第一連接管道相連，冷卻泵的出口與冷卻介質入口通過第二連接管道相連，冷卻介質出口與熱交換器的入口之間通過第三連接管道相連。本發(fā)明有助于盡快將芯片產生的熱量傳導至封裝外，從而提高大功率芯片BGA封裝的散熱能力。
【專利說明】用于大功率芯片BGA封裝的散熱結構

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種芯片封裝結構，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）封裝的散熱結構。

【背景技術】
[0002] 大功率芯片，尤其功率密度達到350W/cm2以上的芯片，以及Hotspot (熱點）達到 lOKW/cm2以上的芯片，如果采用BGA封裝，芯片產生的熱量很難從封裝內傳導出去。


【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種有助于盡快將芯片產生的 熱量傳導至封裝外、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 的散熱結構。
[0004] 按照本發(fā)明提供的技術方案，所述用于大功率芯片BGA封裝的散熱結構，在印刷 線路板的上表面焊接有支撐球，在支撐球上設有有機基板，在機基板的上表面設有模塑封 體與微噴腔體，微噴腔體位于模塑封體的下端內部，在微噴腔體的下腔板中部位置開設有 冷卻介質入口，在微噴腔體的下腔板左右兩端部開設有冷卻介質出口，在微噴腔體的上腔 板上表面設有導熱薄膜，在支撐球一側的印刷線路板的上表面設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第一連接管道相連，冷卻泵的出口與冷卻介質入口 通過第二連接管道相連，冷卻介質出口與熱交換器的入口之間通過第三連接管道相連，第 三連接管道的中段架設在模塑封體的上方。
[0005] 所述導熱薄膜為高導熱金剛石薄膜。
[0006] 在微噴腔體內設有水平狀的微噴腔體隔板，在微噴腔體隔板上開設有隔板過孔。
[0007] 所述第二連接管道與第三連接管道繞開支撐球。
[0008] 本發(fā)明采用主動散熱方式，即微噴射流散熱技術應用到BGA封裝級，大功率芯片 下面有一層高導熱金剛石薄膜，有助于盡快將芯片產生的熱量傳導至封裝外，從而提高大 功率芯片BGA封裝的散熱能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0010] 圖2是本發(fā)明微噴腔體的放大圖。
[0011] 圖3是圖2的A- A剖視圖。

【具體實施方式】
[0012] 下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0013] 該用于大功率芯片BGA封裝的散熱結構，在印刷線路板400的上表面焊接有支撐 球102,在支撐球102上設有有機基板101，在機基板101的上表面設有模塑封體107與微噴 腔體106,微噴腔體106位于模塑封體107的下端內部，在微噴腔體106的下腔板中部位置 開設有冷卻介質入口 110,在微噴腔體106的下腔板左右兩端部開設有冷卻介質出口 111， 在微噴腔體106的上腔板上表面設有導熱薄膜105,在支撐球102 -側的印刷線路板400的 上表面設有冷卻泵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 第一連接管道600相連，冷卻泵200的出口與冷卻介質入口 110通過第二連接管道500相 連，冷卻介質出口 111與熱交換器300的入口之間通過第三連接管道700相連，第三連接管 道700的中段架設在模塑封體107的上方。
[0014] 所述導熱薄膜105為高導熱金剛石薄膜。
[0015] 在微噴腔體106內設有水平狀的微噴腔體隔板108,在微噴腔體隔板108上開設有 隔板過孔109。
[0016] 所述第二連接管道500與第三連接管道700繞開支撐球102。
[0017] 使用時，在導熱薄膜105的上表面設有大功率芯片104,大功率芯片104的引線 103鍵合到有機基板101上， 本發(fā)明中，有機基板101、支撐球102、引線103、大功率芯片104、導熱薄膜105、微噴腔 體106、模塑封體107、微噴腔體隔板108、隔板過孔109、冷卻介質入口 110與冷卻介質出口 111統(tǒng)稱為BGA封裝100。
[0018] 大功率芯片104通過引線103鍵合到有機基板101上，導熱薄膜105在大功率芯 片104下表面，微噴冷卻介質采用去離子水或液態(tài)金屬，通過冷卻泵200加壓驅動，使去離 子水或液態(tài)金屬流經(jīng)冷卻介質入口 110進入到微噴腔體106內，為了使大功率芯片104工 作時，溫度分布均勻，避免局部出現(xiàn)熱點，微噴腔體106內含一個微噴腔體隔板108,隔板上 有若干個隔板過孔109,去離子水或液態(tài)金屬經(jīng)過孔，均勻噴到腔體上表面，吸收大功率芯 片104產生的熱量，離子水或液態(tài)金屬受熱冷卻后，從兩邊冷卻介質出口 111回流到熱交換 器300,通過熱交換器300和周圍空氣進行對流換熱，完成一個循環(huán)。
[0019] 本發(fā)明是一種將導熱薄膜105 (采用高導熱金剛石薄膜制成）和微噴射流散熱技 術應用到BGA封裝的主動散熱技術。
[0020] 本發(fā)明的制作過程如下： 制作有機基板101，并在有機基板101上制作三個過孔； 制作微噴腔體106,微噴腔體106的局部放大圖如圖2所不，微噴腔體106內含一個微 噴腔體隔板108,微噴腔體隔板108上有若干個隔板過孔109 ; 在微噴腔體106上表面貼一層由高導熱的金剛石薄膜制成的導熱薄膜105 ; 大功率芯片104表貼在導熱薄膜105上，引線103鍵合到有機基板101上； 灌封模塑封材料形成模塑封體107,加熱加壓固化，模塑封體107起到保護鍵合引線 103的作用； 在有機基板101背面的焊盤上刷助焊劑，鋼網(wǎng)植支撐球102,回流，形成BGA封裝； 將BGA封裝、冷卻泵200和熱交換器300組裝在同一個PCB板上； 采用第二連接管道500將BGA封裝100內的微噴腔體106的冷卻介質入口 110和冷卻 泵200的出口連接起來；采用第三連接管道700將BGA封裝100內的微噴腔體106的兩個 冷卻介質出口 111和熱交換器300的入口連接起來；采用第一連接管道600將熱交換器300 的出口和冷卻泵200的入口連接起來。
[0021] 其中第二連接管道500和第三連接管道700繞開支撐球102。
[0022] 所述連接冷卻介質入口 110和冷卻泵200出口的第二連接管道500經(jīng)過有機基板 101的一個過孔； 所述連接冷卻介質出口 111和熱交換器300出口的第三連接管道700經(jīng)過有機基板 101的一個過孔。
【權利要求】
1. 一種用于大功率芯片BGA封裝的散熱結構，在印刷線路板（400)的上表面焊接有支 撐球（102)，在支撐球（102)上設有有機基板（101)，在機基板（101)的上表面設有模塑封 體（107)與微噴腔體（106)，微噴腔體（106)位于模塑封體（107)的下端內部，在微噴腔體 (106)的下腔板中部位置開設有冷卻介質入口（ 110)，在微噴腔體（106)的下腔板左右兩端 部開設有冷卻介質出口（ 111 )，在微噴腔體（106)的上腔板上表面設有導熱薄膜（105)，其 特征是：在支撐球（102) -側的印刷線路板（400)的上表面設有冷卻泵（200)與熱交換器 (300)，冷卻泵（200)的入口與熱交換器（300)的出口之間通過第一連接管道（600)相連， 冷卻泵（200)的出口與冷卻介質入口（110)通過第二連接管道（500)相連，冷卻介質出口 (111)與熱交換器（300 )的入口之間通過第三連接管道（700 )相連，第三連接管道（700 )的 中段架設在模塑封體（107)的上方。
2. 如權利要求1所述的用于大功率芯片BGA封裝的散熱結構，其特征是：所述導熱薄 膜（105)為高導熱金剛石薄膜。
3. 如權利要求1所述的用于大功率芯片BGA封裝的散熱結構，其特征是：在微噴腔 體（106)內設有水平狀的微噴腔體隔板（108)，在微噴腔體隔板（108)上開設有隔板過孔 (109)。
4. 如權利要求1所述的用于大功率芯片BGA封裝的散熱結構，其特征是：所述第二連 接管道（500 )與第三連接管道（700 )繞開支撐球（102 )。
【文檔編號】H01L23/373GK104112725SQ201410380772
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權日:2014年8月4日
【發(fā)明者】侯峰澤, 林挺宇 申請人:華進半導體封裝先導技術研發(fā)中心有限公司