一種帶有微熱管散熱架的封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種帶有微熱管散熱架的封裝結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域。它包括基板（3），所述基板（3）上設(shè)置有芯片（4），所述芯片（4）外罩置有散熱架（1），所述散熱架（1）電性聯(lián)接至基板接地端（3.1），所述散熱架（1）和芯片（4）外圍區(qū)域包封有塑封料（8），所述散熱架（1）中心區(qū)域設(shè)置有微熱管散熱器（6），所述微熱管散熱器（6）上表面露出塑封料（8）表面。本實(shí)用新型一種帶有微熱管散熱架的封裝結(jié)構(gòu)，它在散熱架中心區(qū)域處制作微熱管，此結(jié)構(gòu)一方面微熱管內(nèi)部抽真空，注入乙醇溶液，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)中的熱導(dǎo)率，增大散熱量，另一方面相比表面貼裝散熱片的封裝結(jié)構(gòu)可以減小產(chǎn)品尺寸，達(dá)到小型化的目的。
【專利說明】
一種帶有微熱管散熱架的封裝結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種帶有微熱管散熱架的封裝結(jié)構(gòu)，尤其是散熱架有接地要求的封裝結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，芯片集成度越來越高且功耗越來越大，芯片面積卻越來越小，小面積產(chǎn)生的大熱量如果不能及時散逸出去將會對芯片甚至整個系統(tǒng)的功能、穩(wěn)定性等造成極其嚴(yán)重的影響。
[0003]目前傳統(tǒng)散熱架接地封裝結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中散熱架一部分封裝在塑封體內(nèi)，一部分裸露在外面，散熱架的材質(zhì)一般為鋁，鋁材質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)比環(huán)氧塑封料高，相比無散熱架封裝結(jié)構(gòu)，能夠使熱量較快的散發(fā)到空氣中，但仍不能滿足越來越高的熱量散逸要求。
[0004]—些對散熱有較高要求的散熱架接地封裝結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，為了增加散熱效果，在散熱架表面貼裝傳統(tǒng)散熱片，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，雖然增大散熱面積，改善了散熱效果，但無形中產(chǎn)品的尺寸也增大。
[0005]自然對流、風(fēng)冷、水冷等傳統(tǒng)散熱方式已經(jīng)明顯不能滿足越來越高的熱量散逸要求，特別是在對溫度均勻性要求較高的應(yīng)用場合，傳統(tǒng)散熱方式更是無法勝任。微電子技術(shù)的發(fā)展，集成電路技術(shù)的發(fā)展，強(qiáng)烈要求新型冷卻方式的出現(xiàn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種帶有微熱管散熱架的封裝結(jié)構(gòu)，它在散熱架中心區(qū)域處制作微熱管，此結(jié)構(gòu)一方面微熱管內(nèi)部抽真空，注入乙醇溶液，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)中的熱導(dǎo)率，增大散熱量，另一方面相比表面貼裝散熱片的封裝結(jié)構(gòu)可以減小產(chǎn)品尺寸，達(dá)到小型化的目的。
[0007]本實(shí)用新型解決上述問題所采用的技術(shù)方案為:一種帶有微熱管散熱架的封裝結(jié)構(gòu)，它包括基板，所述基板上設(shè)置有芯片，所述芯片外罩置有散熱架，所述散熱架電性聯(lián)接至基板接地端，所述散熱架和芯片外圍區(qū)域包封有塑封料，所述散熱架中心區(qū)域設(shè)置有微熱管散熱器，所述微熱管散熱器上表面露出塑封料表面。
[0008]所述芯片正面與基板正面之間電性互聯(lián)。
[0009]所述基板背面設(shè)置有金屬球。
[0010]所述微熱管散熱器包括鋁平板基底，所述鋁平板基底內(nèi)開設(shè)有微熱管腔體，所述微熱管腔體內(nèi)設(shè)置有乙醇溶液。
[0011]所述微熱管腔體底部開設(shè)有多條三角形凹槽。
[0012]所述微熱管散熱器包括蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段，所述芯片中心區(qū)域位于蒸發(fā)段下方。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0014]1、目前對于表面貼裝散熱片的封裝結(jié)構(gòu)，翅片結(jié)構(gòu)單一，散熱片厚度一般達(dá)到1_以上，而本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，將微熱管平板陣列結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的散熱架結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，厚度可降至300um，有利于小型集成化封裝；
[0015]2、微熱管平板陣列結(jié)構(gòu)的冷卻技術(shù)采用蒸發(fā)變向冷卻方式，單位傳熱面積的最大功耗-熱流密度高達(dá)5000W/cm2，遠(yuǎn)大于普通散熱片散熱運(yùn)用的空氣自然對流和輻射的冷卻技術(shù)；
[0016]3、微熱管平板陣列結(jié)構(gòu)具有均溫、傳輸高效以及可靠性高的特點(diǎn)，和傳統(tǒng)翅片散熱器相比，對散熱效果有明顯的加強(qiáng)作用。
【附圖說明】
[0017]圖1為傳統(tǒng)散熱架接地封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0018]圖2為傳統(tǒng)帶有散熱片的散熱架接地封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0019]圖3為本實(shí)用新型一種帶有微熱管散熱架的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0020]圖4為圖3中微熱管散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖5為圖4的A-A剖視圖。
[0022]圖6?圖9為帶有溫?zé)峁苌崞鞯纳峒艿闹谱鞴に嚵鞒虉D。
[0023]圖10為圖9的俯視圖。
[0024]圖11為圖3中微熱管散熱器的工作原理圖。
[0025]其中:
[0026]散熱架I
[0027]散熱片2
[0028]基板3
[0029]接地端3.1
[0030]芯片4
[0031]金屬線5
[0032]微熱管散熱器6
[0033]鋁平板基底6.1
[0034]微熱管腔體6.2
[0035]三角形凹槽6.3
[0036]乙醇溶液6.4
[0037]金屬球7
[0038]塑封料8。
【具體實(shí)施方式】
[0039]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0040]如圖3所示，本實(shí)施例中的一種帶有微熱管散熱架的封裝結(jié)構(gòu)，它包括基板3，所述基板3上設(shè)置有芯片4，所述芯片4外罩置有散熱架I，所述散熱架I電性聯(lián)接至基板接地端3.1，所述散熱架I和芯片4外圍區(qū)域包封有塑封料8，所述散熱架I中心區(qū)域設(shè)置有微熱管散熱器6，所述微熱管散熱器6上表面露出塑封料8表面。
[0041 ] 所述芯片4正面與基板3正面之間電性互聯(lián)。
[0042]所述基板3背面設(shè)置有金屬球7。
[0043]所述微熱管散熱器6包括鋁平板基底6.1，所述鋁平板基底6.1內(nèi)開設(shè)有微熱管腔體6.2，所述微熱管腔體6.2內(nèi)設(shè)置有乙醇溶液6.4。
[0044]所述微熱管腔體6.2底部開設(shè)有多條三角形凹槽6.3。
[0045]所述微熱管散熱器6包括蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段，所述芯片4中心區(qū)域位于蒸發(fā)段下方。
[0046]帶有微熱管散熱器的散熱架制作工藝具體包括以下步驟:
[0047]步驟一、取一個約300um左右的鋁基底材料，如圖6所示；
[0048]步驟二、對鋁基底進(jìn)行預(yù)沖壓，如圖7所示；
[0049]步驟二、在預(yù)沖壓后的鋁基底上制作微熱管，首先對鋁基底進(jìn)行機(jī)械加工，開孔，內(nèi)部中間部分刻出三角形凹槽，形成腔體，如圖8所示；
[0050]步驟三、進(jìn)行抽真空處理；
[0051 ] 步驟四、注入適量的乙醇溶液；
[0052]步驟五、將孔封閉；
[0053]步驟六、最后將該結(jié)構(gòu)沖壓成型，如圖9、圖10所示。
[0054]帶有微熱管散熱架的封裝結(jié)構(gòu)能有效增大封裝產(chǎn)品熱量的散發(fā)，主要是因?yàn)?微型熱管是通過溝道尖角區(qū)完成工質(zhì)的回流，如圖11所示，微熱管穩(wěn)態(tài)工作時，微熱管蒸發(fā)段受到外界加熱，熱量通過熱管管壁及液態(tài)工質(zhì)傳遞到汽液分界面，使工作液體在蒸發(fā)段內(nèi)的汽液分界面上蒸發(fā)。由于液體蒸發(fā)，蒸汽腔內(nèi)產(chǎn)生壓差，而蒸汽正是在這壓差的作用下由蒸發(fā)段流向冷凝段并在冷凝段內(nèi)的汽液分界面上凝結(jié)，釋放出熱量。熱量通過液態(tài)工質(zhì)和管壁傳給冷源，最后由于熱管內(nèi)腔尖角區(qū)域的毛細(xì)作用使冷凝后的工作液體回流到蒸發(fā)段。
[0055]由于芯片內(nèi)部的設(shè)計不同，從而形成功耗區(qū)域分布，發(fā)熱量也是分區(qū)域分布的，一般來說芯片中心區(qū)域?yàn)榘l(fā)熱最大面積段，這個就是微熱管的蒸發(fā)段;其他區(qū)域就是冷凝段，而且基于微熱管的結(jié)構(gòu)，蒸發(fā)段和冷凝段是可以互換的，由于傳統(tǒng)封裝芯片工作溫度高于真空中乙醇溶液的蒸發(fā)點(diǎn)76°C，所以滿足蒸發(fā)段讓微熱管內(nèi)的液體可以汽化，冷凝段可以使微熱管內(nèi)的氣體液化。
[0056]可以看出微型平板熱管除了擁有普通散熱片的特性，其獨(dú)特的優(yōu)越性還體現(xiàn)在:蒸汽空間互相連通結(jié)構(gòu)能夠有效降低熱管內(nèi)蒸汽和液體反向流動所產(chǎn)生的界面摩擦力，使傳熱性能顯著提高;散熱面積大，散熱效果更好；良好的啟動性及均溫性；易于制造出平整光滑、幾何適應(yīng)性好的外表面，可與電子器件直接貼合。
[0057]除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還包括有其他實(shí)施方式，凡采用等同變換或者等效替換方式形成的技術(shù)方案，均應(yīng)落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶有微熱管散熱架的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:它包括基板(3)，所述基板(3)上設(shè)置有芯片(4)，所述芯片(4)外罩置有散熱架(I)，所述散熱架(I)電性聯(lián)接至基板接地端(3.1)，所述散熱架(I)和芯片(4)外圍區(qū)域包封有塑封料(8)，所述散熱架(I)中心區(qū)域設(shè)置有微熱管散熱器(6)，所述微熱管散熱器(6)上表面露出塑封料(8)表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有微熱管散熱架的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述芯片(4)正面與基板(3)正面之間電性互聯(lián)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有微熱管散熱架的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述基板(3)背面設(shè)置有金屬球(7)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有微熱管散熱架的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述微熱管散熱器(6)包括鋁平板基底(6.1)，所述鋁平板基底(6.1)內(nèi)開設(shè)有微熱管腔體(6.2)，所述微熱管腔體(6.2)內(nèi)設(shè)置有乙醇溶液(6.4)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種帶有微熱管散熱架的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述微熱管腔體(6.2)底部開設(shè)有多條三角形凹槽(6.3)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有微熱管散熱架的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述微熱管散熱器(6)包括蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段，所述芯片(4)中心區(qū)域位于蒸發(fā)段下方。
【文檔編號】H01L23/31GK205609497SQ201620254235
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】孫向南, 崔麗靜
【申請人】江蘇長電科技股份有限公司