芯片封裝用高導(dǎo)熱金屬陶瓷復(fù)合層狀散熱模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種芯片封裝用高導(dǎo)熱金屬陶瓷復(fù)合層狀散熱模塊,該模塊包括用于固定芯片的金屬陶瓷體、用于固定外散熱器殼體的高導(dǎo)熱陶瓷體、以及釬焊層,高導(dǎo)熱陶瓷體和金屬陶瓷體通過(guò)釬焊層固定連接。由于金屬陶瓷具有接近鋁金屬的高導(dǎo)熱率,同時(shí)具有與芯片材料接近的熱膨脹系數(shù),重量輕,因而可以匹配芯片的熱膨脹系數(shù),在具有良好散熱性能的同時(shí)延長(zhǎng)芯片壽命。本案的散熱模塊,熱阻抗低、散熱快、抗高壓擊穿能力強(qiáng)、重量輕、抗熱沖擊能力強(qiáng)、芯片使用壽命長(zhǎng)。由于傳熱好、與芯片貼裝的金屬陶瓷兩者熱膨脹系數(shù)匹配,使芯片能時(shí)刻處在良好的工作溫度下。
【專利說(shuō)明】芯片封裝用高導(dǎo)熱金屬陶瓷復(fù)合層狀散熱模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及微電子【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其涉及一種芯片封裝用高導(dǎo)熱金屬陶瓷復(fù)合層狀散熱模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體集成電路技術(shù)日新月異地向前發(fā)展,芯片封裝正不斷向小型化、高性能、高可靠性和低成本方向發(fā)展。在芯片封裝中,如何有效地克服熱阻,把大量的熱能向外界散發(fā),如何設(shè)計(jì)好芯片封裝散熱模塊,越顯重要。
[0003]請(qǐng)參閱圖3,當(dāng)前國(guó)內(nèi)外芯片封裝一般是芯片A直接貼在印刷電路基板B上,再由印刷電路基板B把熱量通過(guò)鋁散熱器C散發(fā)到機(jī)體之外。這樣的缺點(diǎn)是,芯片使用壽命短。因?yàn)樾酒话闶怯砂雽?dǎo)體硅制成,其熱膨脹系數(shù)低,而銅片熱膨脹系數(shù)是芯片的三倍。在微電子設(shè)備上萬(wàn)次的冷熱循環(huán)工作的惡劣條件下,由于兩者熱膨脹系數(shù)不一致,造成芯片失效。同時(shí)使用的覆銅印刷電路板熱阻大,散熱不好,也易造成芯片發(fā)出的熱量向外界散發(fā)困難,從而芯片溫度上升,芯片工作失效。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]針對(duì)上述技術(shù)中存在的不足之處,本實(shí)用新型提供一種能夠改善目前芯片封裝散熱不好和芯片貼裝材料熱膨脹系數(shù)不匹配的問(wèn)題,從而提高芯片使用壽命的技術(shù)方案。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型提供一種芯片封裝用高導(dǎo)熱金屬陶瓷復(fù)合層狀散熱模塊,包括用于固定芯片的金屬陶瓷體、用于固定外散熱器殼體的高導(dǎo)熱陶瓷體、以及釬焊層,所述高導(dǎo)熱陶瓷體和金屬陶瓷體通過(guò)釬焊層固定連接。
[0006]其中,所述高導(dǎo)熱陶瓷體的上表面鍍有上覆銅層,所述金屬陶瓷體與上覆銅層固定連接。
[0007]其中,所述高導(dǎo)熱陶瓷體的下表面鍍有下覆銅層,所述外散熱器殼體與下覆銅層固定連接。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型提供一種芯片封裝用高導(dǎo)熱金屬陶瓷復(fù)合層狀散熱模塊,包括用于固定芯片的金屬陶瓷體、用于固定外散熱器殼體的高導(dǎo)熱陶瓷體、以及高導(dǎo)熱膠層,所述高導(dǎo)熱陶瓷體和金屬陶瓷體通過(guò)高導(dǎo)熱膠層固定連接。
[0009]其中,所述高導(dǎo)熱陶瓷體的上表面鍍有上覆銅層,所述金屬陶瓷體與上覆銅層固定連接。
[0010]其中,所述高導(dǎo)熱陶瓷體的下表面鍍有下覆銅層,所述外散熱器殼體與下覆銅層固定連接。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型提供的芯片封裝用高導(dǎo)熱金屬陶瓷復(fù)合層狀散熱模塊,在芯片與外散熱器殼體間增設(shè)金屬陶瓷體和高導(dǎo)熱陶瓷體,以及用于固定的釬焊層或高導(dǎo)熱膠層,由于金屬陶瓷具有接近鋁金屬的高導(dǎo)熱率,同時(shí)具有與芯片材料接近的熱膨脹系數(shù),重量輕,因而可以匹配芯片的熱膨脹系數(shù),在具有良好散熱性能的同時(shí)延長(zhǎng)芯片壽命。
[0012]進(jìn)一步地說(shuō),本案的散熱模塊,熱阻抗低、散熱快、抗高壓擊穿能力強(qiáng)、重量輕、抗熱沖擊能力強(qiáng)、芯片使用壽命長(zhǎng)。由于傳熱好、與芯片貼裝的金屬陶瓷兩者熱膨脹系數(shù)匹配,使芯片能時(shí)刻處在良好的工作溫度下。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的層狀散熱模塊第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0014]圖2為本實(shí)用新型的層狀散熱模塊第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0015]圖3為現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]主要元件符號(hào)說(shuō)明如下:
[0017]10、芯片11、金屬陶瓷體
[0018]12、高導(dǎo)熱陶瓷體13、外散熱器殼體
[0019]14A、釬焊層14B、高導(dǎo)熱膠層
[0020]15、上覆銅層16、下覆銅層
[0021]A、芯片B、印刷電路基板
[0022]C、鋁散熱器
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了更清楚地表述本實(shí)用新型,下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地描述。
[0024]請(qǐng)參閱圖1,本實(shí)用新型的芯片封裝用高導(dǎo)熱金屬陶瓷復(fù)合層狀散熱模塊第一實(shí)施例中,包括用于固定芯片10的金屬陶瓷體11、用于固定外散熱器殼體13的高導(dǎo)熱陶瓷體
12、以及釬焊層14A,高導(dǎo)熱陶瓷體12和金屬陶瓷體11通過(guò)釬焊層14A固定連接。
[0025]在芯片10與金屬陶瓷體11之間通過(guò)焊料粘貼,外散熱器殼體13與高導(dǎo)熱陶瓷體12之間通過(guò)螺絲或者焊接式的機(jī)械連接,為了增強(qiáng)散熱效果,還在接縫處涂抹導(dǎo)熱膠。這樣的模塊設(shè)計(jì),消除各層的熱阻,提高了與外殼的絕緣,抗高壓擊穿,同時(shí)又能有效地把芯片熱量迅速散出,保證了整個(gè)微電子電路能夠很好地處在正常工作狀態(tài)。與圖3的結(jié)構(gòu)相比,本案采用高導(dǎo)熱陶瓷克服了覆銅印刷電路板抗高壓擊穿能力低和熱阻高的缺點(diǎn)。
[0026]在本實(shí)施例中,上述高導(dǎo)熱陶瓷體12的上表面鍍有上覆銅層15,金屬陶瓷體11與上覆銅層15固定連接。高導(dǎo)熱陶瓷體12的下表面鍍有下覆銅層16,外散熱器殼體13與下覆銅層16固定連接。在高導(dǎo)熱陶瓷體12的上下表面均設(shè)置覆銅層的目的是為了使得連接更加牢靠,且進(jìn)一步提高熱傳導(dǎo)效果。
[0027]請(qǐng)參閱圖2,本實(shí)用新型提供的芯片封裝用高導(dǎo)熱金屬陶瓷復(fù)合層狀散熱模塊第二實(shí)施例中,主要的結(jié)構(gòu)部件均與第一實(shí)施例相同,不同之處在于利用高導(dǎo)熱膠層14B替代釬 焊層14A。由圖可知,其包括用于固定芯片10的金屬陶瓷體11、用于固定外散熱器殼體13的高導(dǎo)熱陶瓷體12、以及高導(dǎo)熱膠層14B,高導(dǎo)熱陶瓷體12和金屬陶瓷體11通過(guò)高導(dǎo)熱膠層14B固定連接。
[0028]在本實(shí)施例中,上述高導(dǎo)熱陶瓷體12的上表面同樣鍍有上覆銅層15,金屬陶瓷體11與上覆銅層15固定連接。高導(dǎo)熱陶瓷體12的下表面同樣鍍有下覆銅層16,外散熱器殼體13與下覆銅層16固定連接。在高導(dǎo)熱陶瓷體12的上下表面均設(shè)置覆銅層的目的是為了使得連接更加牢靠,且進(jìn)一步提高熱傳導(dǎo)效果。
[0029]本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于:在芯片與外散熱器殼體間增設(shè)金屬陶瓷體和高導(dǎo)熱陶瓷體,以及用于固定的釬焊層或高導(dǎo)熱膠層,由于金屬陶瓷具有接近鋁金屬的高導(dǎo)熱率(200W/m-k),同時(shí)具有與芯片材料接近的熱膨脹系數(shù)(8ppm/k),重量輕,因而可以匹配芯片的熱膨脹系數(shù),在具有良好散熱性能的同時(shí)延長(zhǎng)芯片壽命。本案的散熱模塊,熱阻抗低、散熱快、抗高壓擊穿能力強(qiáng)、重量輕、抗熱沖擊能力強(qiáng)、芯片使用壽命長(zhǎng)。由于傳熱好、與芯片貼裝的金屬陶瓷兩者熱膨脹系數(shù)匹配,使芯片能時(shí)刻處在良好的工作溫度下。
[0030]以上公開(kāi)的僅為本實(shí)用新型的幾個(gè)具體實(shí)施例,但是本實(shí)用新型并非局限于此,任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種芯片封裝用高導(dǎo)熱金屬陶瓷復(fù)合層狀散熱模塊,其特征在于,包括用于固定芯片的金屬陶瓷體、用于固定外散熱器殼體的高導(dǎo)熱陶瓷體、以及釬焊層,所述高導(dǎo)熱陶瓷體和金屬陶瓷體通過(guò)釬焊層固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱模塊,其特征在于,所述高導(dǎo)熱陶瓷體的上表面鍍有上覆銅層,所述金屬陶瓷體與上覆銅層固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的散熱模塊,其特征在于,所述高導(dǎo)熱陶瓷體的下表面鍍有下覆銅層,所述外散熱器殼體與下覆銅層固定連接。
4.一種芯片封裝用高導(dǎo)熱金屬陶瓷復(fù)合層狀散熱模塊,其特征在于,包括用于固定芯片的金屬陶瓷體、用于固定外散熱器殼體的高導(dǎo)熱陶瓷體、以及高導(dǎo)熱膠層,所述高導(dǎo)熱陶瓷體和金屬陶瓷體通過(guò)高導(dǎo)熱膠層固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的散熱模塊,其特征在于,所述高導(dǎo)熱陶瓷體的上表面鍍有上覆銅層,所述金屬陶瓷體與上覆銅層固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的散熱模塊,其特征在于,所述高導(dǎo)熱陶瓷體的下表面鍍有下覆銅層,所述外散熱器殼體與下覆銅層固定連接。
【文檔編號(hào)】H01L23/34GK203690280SQ201420042589
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】郭干, 吳新斌 申請(qǐng)人:深圳市國(guó)新晶材科技有限公司