一種帶有微熱管散熱架的封裝結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種帶有微熱管散熱架的封裝結構，屬于半導體封裝技術領域。它包括基板（3），所述基板（3）上設置有芯片（4），所述芯片（4）外罩置有散熱架（1），所述散熱架（1）電性聯接至基板接地端（3.1），所述散熱架（1）和芯片（4）外圍區域包封有塑封料（8），所述散熱架（1）中心區域設置有微熱管散熱器（6），所述微熱管散熱器（6）上表面露出塑封料（8）表面。本實用新型一種帶有微熱管散熱架的封裝結構，它在散熱架中心區域處制作微熱管，此結構一方面微熱管內部抽真空，注入乙醇溶液，增強結構中的熱導率，增大散熱量，另一方面相比表面貼裝散熱片的封裝結構可以減小產品尺寸，達到小型化的目的。
【專利說明】
一種帶有微熱管散熱架的封裝結構
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種帶有微熱管散熱架的封裝結構，尤其是散熱架有接地要求的封裝結構，屬于半導體封裝技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著電子技術的不斷發展，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的功能、穩定性等造成極其嚴重的影響。
[0003]目前傳統散熱架接地封裝結構如圖1所示，其中散熱架一部分封裝在塑封體內，一部分裸露在外面，散熱架的材質一般為鋁，鋁材質的導熱系數比環氧塑封料高，相比無散熱架封裝結構，能夠使熱量較快的散發到空氣中，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構的產品，為了增加散熱效果，在散熱架表面貼裝傳統散熱片，其結構如圖2所示，雖然增大散熱面積，改善了散熱效果，但無形中產品的尺寸也增大。
[0005]自然對流、風冷、水冷等傳統散熱方式已經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用場合，傳統散熱方式更是無法勝任。微電子技術的發展，集成電路技術的發展，強烈要求新型冷卻方式的出現。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型所要解決的技術問題是針對上述現有技術提供一種帶有微熱管散熱架的封裝結構，它在散熱架中心區域處制作微熱管，此結構一方面微熱管內部抽真空，注入乙醇溶液，增強結構中的熱導率，增大散熱量，另一方面相比表面貼裝散熱片的封裝結構可以減小產品尺寸，達到小型化的目的。
[0007]本實用新型解決上述問題所采用的技術方案為:一種帶有微熱管散熱架的封裝結構，它包括基板，所述基板上設置有芯片，所述芯片外罩置有散熱架，所述散熱架電性聯接至基板接地端，所述散熱架和芯片外圍區域包封有塑封料，所述散熱架中心區域設置有微熱管散熱器，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。
[0009]所述基板背面設置有金屬球。
[0010]所述微熱管散熱器包括鋁平板基底，所述鋁平板基底內開設有微熱管腔體，所述微熱管腔體內設置有乙醇溶液。
[0011]所述微熱管腔體底部開設有多條三角形凹槽。
[0012]所述微熱管散熱器包括蒸發段、絕熱段和冷凝段，所述芯片中心區域位于蒸發段下方。
[0013]與現有技術相比，本實用新型的優點在于:
[0014]1、目前對于表面貼裝散熱片的封裝結構，翅片結構單一，散熱片厚度一般達到1_以上，而本實用新型結構簡單，將微熱管平板陣列結構與傳統的散熱架結構結合在一起，厚度可降至300um，有利于小型集成化封裝；
[0015]2、微熱管平板陣列結構的冷卻技術采用蒸發變向冷卻方式，單位傳熱面積的最大功耗-熱流密度高達5000W/cm2，遠大于普通散熱片散熱運用的空氣自然對流和輻射的冷卻技術；
[0016]3、微熱管平板陣列結構具有均溫、傳輸高效以及可靠性高的特點，和傳統翅片散熱器相比，對散熱效果有明顯的加強作用。
【附圖說明】
[0017]圖1為傳統散熱架接地封裝結構的示意圖。
[0018]圖2為傳統帶有散熱片的散熱架接地封裝結構的示意圖。
[0019]圖3為本實用新型一種帶有微熱管散熱架的封裝結構的示意圖。
[0020]圖4為圖3中微熱管散熱器的結構示意圖。
[0021]圖5為圖4的A-A剖視圖。
[0022]圖6?圖9為帶有溫熱管散熱器的散熱架的制作工藝流程圖。
[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。
【具體實施方式】
[0039]以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
[0040]如圖3所示，本實施例中的一種帶有微熱管散熱架的封裝結構，它包括基板3，所述基板3上設置有芯片4，所述芯片4外罩置有散熱架I，所述散熱架I電性聯接至基板接地端3.1，所述散熱架I和芯片4外圍區域包封有塑封料8，所述散熱架I中心區域設置有微熱管散熱器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。
[0042]所述基板3背面設置有金屬球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內開設有微熱管腔體6.2，所述微熱管腔體6.2內設置有乙醇溶液6.4。
[0044]所述微熱管腔體6.2底部開設有多條三角形凹槽6.3。
[0045]所述微熱管散熱器6包括蒸發段、絕熱段和冷凝段，所述芯片4中心區域位于蒸發段下方。
[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、對鋁基底進行預沖壓，如圖7所示；
[0049]步驟二、在預沖壓后的鋁基底上制作微熱管，首先對鋁基底進行機械加工，開孔，內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、最后將該結構沖壓成型，如圖9、圖10所示。
[0054]帶有微熱管散熱架的封裝結構能有效增大封裝產品熱量的散發，主要是因為:微型熱管是通過溝道尖角區完成工質的回流，如圖11所示，微熱管穩態工作時，微熱管蒸發段受到外界加熱，熱量通過熱管管壁及液態工質傳遞到汽液分界面，使工作液體在蒸發段內的汽液分界面上蒸發。由于液體蒸發，蒸汽腔內產生壓差，而蒸汽正是在這壓差的作用下由蒸發段流向冷凝段并在冷凝段內的汽液分界面上凝結，釋放出熱量。熱量通過液態工質和管壁傳給冷源，最后由于熱管內腔尖角區域的毛細作用使冷凝后的工作液體回流到蒸發段。
[0055]由于芯片內部的設計不同，從而形成功耗區域分布，發熱量也是分區域分布的，一般來說芯片中心區域為發熱最大面積段，這個就是微熱管的蒸發段;其他區域就是冷凝段，而且基于微熱管的結構，蒸發段和冷凝段是可以互換的，由于傳統封裝芯片工作溫度高于真空中乙醇溶液的蒸發點76°C，所以滿足蒸發段讓微熱管內的液體可以汽化，冷凝段可以使微熱管內的氣體液化。
[0056]可以看出微型平板熱管除了擁有普通散熱片的特性，其獨特的優越性還體現在:蒸汽空間互相連通結構能夠有效降低熱管內蒸汽和液體反向流動所產生的界面摩擦力，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、幾何適應性好的外表面，可與電子器件直接貼合。
[0057]除上述實施例外，本實用新型還包括有其他實施方式，凡采用等同變換或者等效替換方式形成的技術方案，均應落入本實用新型權利要求的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種帶有微熱管散熱架的封裝結構，其特征在于:它包括基板(3)，所述基板(3)上設置有芯片(4)，所述芯片(4)外罩置有散熱架(I)，所述散熱架(I)電性聯接至基板接地端(3.1)，所述散熱架(I)和芯片(4)外圍區域包封有塑封料(8)，所述散熱架(I)中心區域設置有微熱管散熱器(6)，所述微熱管散熱器(6)上表面露出塑封料(8)表面。2.根據權利要求1所述的一種帶有微熱管散熱架的封裝結構，其特征在于:所述芯片(4)正面與基板(3)正面之間電性互聯。3.根據權利要求1所述的一種帶有微熱管散熱架的封裝結構，其特征在于:所述基板(3)背面設置有金屬球(7)。4.根據權利要求1所述的一種帶有微熱管散熱架的封裝結構，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)內開設有微熱管腔體(6.2)，所述微熱管腔體(6.2)內設置有乙醇溶液(6.4)。5.根據權利要求4所述的一種帶有微熱管散熱架的封裝結構，其特征在于:所述微熱管腔體(6.2)底部開設有多條三角形凹槽(6.3)。6.根據權利要求1所述的一種帶有微熱管散熱架的封裝結構，其特征在于:所述微熱管散熱器(6)包括蒸發段、絕熱段和冷凝段，所述芯片(4)中心區域位于蒸發段下方。
【文檔編號】H01L23/31GK205609497SQ201620254235
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月30日
【發明人】孫向南, 崔麗靜
【申請人】江蘇長電科技股份有限公司