用于倒装焊大功率芯片bga封装的散热结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于倒装焊大功率芯片BGA封装的散热结构，在印刷线路板的上表面焊接有支撑球，在支撑球上设有有机基板，在有机基板的上表面固定有模塑封体，在模塑封体内的有机基板的上表面设有底部填充胶与芯片凸点，在模塑封体内设有微喷腔体，在微喷腔体的上腔板上开设有冷却介质入口，在微喷腔体的右侧板上开设有冷却介质出口，微喷腔体的下腔板与有机基板的上表面之间具有芯片安装间隙，在支撑球右侧的印刷线路板的上表面固定有热交换器，在冷却泵右侧的印刷线路板的上表面固定有冷却泵。本发明采用主动散热方式，有助于尽快将芯片产生的热量传导至封装外，从而提高大功率芯片BGA封装的散热能力。
【专利说明】用于倒装焊大功率芯片BGA封装的散热结构
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种芯片封装结构，本发明尤其是涉及一种用于倒装焊大功率芯片 BGA封装的散热结构。
【背景技术】
[0002] 大功率芯片，尤其功率密度达到350W/cm2以上的芯片，以及Hotspot (热点）达到 10KW/cm2以上的芯片，如果采用BGA (Ball Grid Array，球删阵列）封装，芯片产生的热量 很难从封装内传导出去。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种有助于尽快将芯片产生的 热量传导至封装外并提高大功率芯片BGA封装的散热能力的用于倒装焊大功率芯片BGA封 装的散热结构。
[0004] 按照本发明提供的技术方案，所述用于倒装焊大功率芯片BGA封装的散热结构， 在印刷线路板的上表面焊接有支撑球，在支撑球上设有有机基板，在有机基板的上表面固 定有模塑封体，在模塑封体内的有机基板的上表面设有底部填充胶与芯片凸点，芯片凸点 位于底部填充胶内，在模塑封体内设有微喷腔体，在微喷腔体的上腔板上开设有冷却介质 入口，在微喷腔体的右侧板上开设有冷却介质出口，微喷腔体的下腔板与底部填充胶的上 表面之间具有芯片安装间隙，在支撑球右侧的印刷线路板的上表面固定有热交换器，在冷 却泵右侧的印刷线路板的上表面固定有冷却泵，热交换器的出口与冷却泵的入口通过第一 连接管道相连，冷却泵的出口与冷却介质入口之间通过第二连接管道相连，冷却介质出口 与热交换器的入口通过第三连接管道相连。
[0005] 所述第二连接管道与第三连接管道绕开所述的支撑球。
[0006] 在微喷腔体内设有呈水平架设的隔板，在隔板上开设有隔板过孔。
[0007] 本发明采用主动散热方式，即微喷射流散热技术应用到BGA封装级，有助于尽快 将芯片产生的热量传导至封装外，从而提高大功率芯片BGA封装的散热能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1是本发明的结构示意图。
[0009] 图2是本发明中微喷腔体的结构示意图。
[0010] 图3是图2的A- A剖视图。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0012] 该用于倒装焊大功率芯片BGA封装的散热结构，在印刷线路板400的上表面焊接 有支撑球102,在支撑球102上设有有机基板101，在有机基板101的上表面固定有模塑封 体107,在模塑封体107内的有机基板101的上表面设有底部填充胶104与芯片凸点103， 芯片凸点103位于底部填充胶104内，在模塑封体107内设有微喷腔体106,在微喷腔体 106的上腔板上开设有冷却介质入口 110,在微喷腔体106的右侧板上开设有冷却介质出口 111，微喷腔体106的下腔板与底部填充胶104的上表面之间具有芯片安装间隙，在支撑球 102右侧的印刷线路板400的上表面固定有热交换器300,在冷却泵200右侧的印刷线路板 400的上表面固定有冷却泵200,热交换器300的出口与冷却泵200的入口通过第一连接管 道600相连，冷却泵200的出口与冷却介质入口 110之间通过第二连接管道500相连，冷却 介质出口 111与热交换器300的入口通过第三连接管道700相连。
[0013] 所述第二连接管道500与第三连接管道700绕开所述的支撑球102。
[0014] 在微喷腔体106内设有呈水平架设的隔板108,在隔板108上开设有隔板过孔 109。
[0015] 有机基板101、支撑球102、芯片凸点103、底部填充胶104、芯片105、微喷腔体 106、模塑封体107、隔板108、隔板过孔109、冷却介质入口 110与冷却介质出口 111合称为 BGA 封装 100。
[0016] 使用时，芯片凸点103上安装大功率芯片105,大功率芯片105与微喷腔体106的 下腔板接触。
[0017] 大功率芯片105通过倒装焊键合到有机基板101上，为提1?倒装焊芯片的可罪性， 在大功率芯片105与有机基板101之间填充底部填充胶104,微喷冷却介质米用去尚子水 或液态金属，通过冷却泵200加压驱动，使去离子水或液态金属流经冷却介质入口 110进入 到微喷腔体106内，为了使大功率芯片105工作时，温度分布均匀，避免局部出现热点，微喷 腔体106内含一个隔板108,隔板上有若干个隔板过孔109,去离子水或液态金属经过孔，均 匀喷到微喷腔体的下腔板上，吸收大功率芯片105产生的热量，离子水或液态金属受热冷 却后，从冷却介质出口 111回流到热交换器300,通过热交换器300和周围空气进行对流换 热，完成一个循环。
[0018] 本发明在制作时采用以下步骤： 制作有机基板101 ; 将大功率倒装芯片105倒装焊在有机基板101上； 为提高大功率倒装芯片的可靠性，在大功率芯片105与有机基板101之间填充底部填 充胶104 ; 制作微喷腔体106,微喷腔体106内含一个隔板108,隔板108上有若干个隔板过孔 109,微喷腔体106上边包含一个冷却介质入口 110,右边包含一个冷却介质出口 111 ; 将微喷腔体106组装在大功率倒装芯片105的上表面，并引出两根分别连接微喷腔体 出口和入口的第二连接管道500和第三连接管道700 ; 灌封模塑封体107,露出两根分别连接冷却介质出口 111和冷却介质入口 110的第二连 接管道500和第三连接管道700,加热加压固化； 在有机基板101背面的焊盘上刷助焊剂，钢网植BGA支撑球102,回流，形成BGA封装 将BGA封装100、冷却泵200和热交换器300组装在同一个PCB板上； 采用第二连接管道500将BGA封装100内的冷却介质入口 110和冷却泵200的出口连 100 ； 接起来；采用第三连接管道700将BGA封装100内的冷却介质出口 111和热交换器300的 入口连接起来；采用第一连接管道600将热交换器300的出口和冷却泵200的入口连接起 来。
【权利要求】
1. 一种用于倒装焊大功率芯片BGA封装的散热结构，其特征是：在印刷线路板（400) 的上表面焊接有支撑球（102)，在支撑球（102)上设有有机基板（101 )，在有机基板（101)的 上表面固定有模塑封体（107)，在模塑封体（107)内的有机基板（101)的上表面设有底部填 充胶（104)与芯片凸点（103)，芯片凸点（103)位于底部填充胶（104)内，在模塑封体（107) 内设有微喷腔体（106)，在微喷腔体（106)的上腔板上开设有冷却介质入口（110)，在微喷 腔体（106)的右侧板上开设有冷却介质出口（ 111 )，微喷腔体（106)的下腔板与底部填充胶 (104)的上表面之间具有芯片安装间隙，在支撑球（102)右侧的印刷线路板（400)的上表 面固定有热交换器（300 )，在冷却泵（200 )右侧的印刷线路板（400 )的上表面固定有冷却泵 (200)，热交换器（300)的出口与冷却泵（200)的入口通过第一连接管道（600)相连，冷却 泵（200)的出口与冷却介质入口（110)之间通过第二连接管道（500)相连，冷却介质出口 (111)与热交换器（300)的入口通过第三连接管道（700)相连。
2. 如权利要求1所述的用于倒装焊大功率芯片BGA封装的散热结构，其特征是：所述 第二连接管道（500)与第三连接管道（700)绕开所述的支撑球（102)。
3. 如权利要求1所述的用于倒装焊大功率芯片BGA封装的散热结构，其特征是：在微 喷腔体（106)内设有呈水平架设的隔板（108)，在隔板（108)上开设有隔板过孔（109)。
【文档编号】H01L23/473GK104112726SQ201410380797
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年8月4日 优先权日:2014年8月4日
【发明者】侯峰泽, 林挺宇 申请人:华进半导体封装先导技术研发中心有限公司