一种带有微热管散热架的封装结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种带有微热管散热架的封装结构，属于半导体封装技术领域。它包括基板（3），所述基板（3）上设置有芯片（4），所述芯片（4）外罩置有散热架（1），所述散热架（1）电性联接至基板接地端（3.1），所述散热架（1）和芯片（4）外围区域包封有塑封料（8），所述散热架（1）中心区域设置有微热管散热器（6），所述微热管散热器（6）上表面露出塑封料（8）表面。本实用新型一种带有微热管散热架的封装结构，它在散热架中心区域处制作微热管，此结构一方面微热管内部抽真空，注入乙醇溶液，增强结构中的热导率，增大散热量，另一方面相比表面贴装散热片的封装结构可以减小产品尺寸，达到小型化的目的。
【专利说明】
一种带有微热管散热架的封装结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种带有微热管散热架的封装结构，尤其是散热架有接地要求的封装结构，属于半导体封装技术领域。
【背景技术】
[0002]随着电子技术的不断发展，芯片集成度越来越高且功耗越来越大，芯片面积却越来越小，小面积产生的大热量如果不能及时散逸出去将会对芯片甚至整个系统的功能、稳定性等造成极其严重的影响。
[0003]目前传统散热架接地封装结构如图1所示，其中散热架一部分封装在塑封体内，一部分裸露在外面，散热架的材质一般为铝，铝材质的导热系数比环氧塑封料高，相比无散热架封装结构，能够使热量较快的散发到空气中，但仍不能满足越来越高的热量散逸要求。
[0004]—些对散热有较高要求的散热架接地封装结构的产品，为了增加散热效果，在散热架表面贴装传统散热片，其结构如图2所示，虽然增大散热面积，改善了散热效果，但无形中产品的尺寸也增大。
[0005]自然对流、风冷、水冷等传统散热方式已经明显不能满足越来越高的热量散逸要求，特别是在对温度均匀性要求较高的应用场合，传统散热方式更是无法胜任。微电子技术的发展，集成电路技术的发展，强烈要求新型冷却方式的出现。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种带有微热管散热架的封装结构，它在散热架中心区域处制作微热管，此结构一方面微热管内部抽真空，注入乙醇溶液，增强结构中的热导率，增大散热量，另一方面相比表面贴装散热片的封装结构可以减小产品尺寸，达到小型化的目的。
[0007]本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为:一种带有微热管散热架的封装结构，它包括基板，所述基板上设置有芯片，所述芯片外罩置有散热架，所述散热架电性联接至基板接地端，所述散热架和芯片外围区域包封有塑封料，所述散热架中心区域设置有微热管散热器，所述微热管散热器上表面露出塑封料表面。
[0008]所述芯片正面与基板正面之间电性互联。
[0009]所述基板背面设置有金属球。
[0010]所述微热管散热器包括铝平板基底，所述铝平板基底内开设有微热管腔体，所述微热管腔体内设置有乙醇溶液。
[0011]所述微热管腔体底部开设有多条三角形凹槽。
[0012]所述微热管散热器包括蒸发段、绝热段和冷凝段，所述芯片中心区域位于蒸发段下方。
[0013]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:
[0014]1、目前对于表面贴装散热片的封装结构，翅片结构单一，散热片厚度一般达到1_以上，而本实用新型结构简单，将微热管平板阵列结构与传统的散热架结构结合在一起，厚度可降至300um，有利于小型集成化封装；
[0015]2、微热管平板阵列结构的冷却技术采用蒸发变向冷却方式，单位传热面积的最大功耗-热流密度高达5000W/cm2，远大于普通散热片散热运用的空气自然对流和辐射的冷却技术；
[0016]3、微热管平板阵列结构具有均温、传输高效以及可靠性高的特点，和传统翅片散热器相比，对散热效果有明显的加强作用。
【附图说明】
[0017]图1为传统散热架接地封装结构的示意图。
[0018]图2为传统带有散热片的散热架接地封装结构的示意图。
[0019]图3为本实用新型一种带有微热管散热架的封装结构的示意图。
[0020]图4为图3中微热管散热器的结构示意图。
[0021]图5为图4的A-A剖视图。
[0022]图6?图9为带有温热管散热器的散热架的制作工艺流程图。
[0023]图10为图9的俯视图。
[0024]图11为图3中微热管散热器的工作原理图。
[0025]其中:
[0026]散热架I
[0027]散热片2
[0028]基板3
[0029]接地端3.1
[0030]芯片4
[0031]金属线5
[0032]微热管散热器6
[0033]铝平板基底6.1
[0034]微热管腔体6.2
[0035]三角形凹槽6.3
[0036]乙醇溶液6.4
[0037]金属球7
[0038]塑封料8。
【具体实施方式】
[0039]以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[0040]如图3所示，本实施例中的一种带有微热管散热架的封装结构，它包括基板3，所述基板3上设置有芯片4，所述芯片4外罩置有散热架I，所述散热架I电性联接至基板接地端3.1，所述散热架I和芯片4外围区域包封有塑封料8，所述散热架I中心区域设置有微热管散热器6，所述微热管散热器6上表面露出塑封料8表面。
[0041 ] 所述芯片4正面与基板3正面之间电性互联。
[0042]所述基板3背面设置有金属球7。
[0043]所述微热管散热器6包括铝平板基底6.1，所述铝平板基底6.1内开设有微热管腔体6.2，所述微热管腔体6.2内设置有乙醇溶液6.4。
[0044]所述微热管腔体6.2底部开设有多条三角形凹槽6.3。
[0045]所述微热管散热器6包括蒸发段、绝热段和冷凝段，所述芯片4中心区域位于蒸发段下方。
[0046]带有微热管散热器的散热架制作工艺具体包括以下步骤:
[0047]步骤一、取一个约300um左右的铝基底材料，如图6所示；
[0048]步骤二、对铝基底进行预冲压，如图7所示；
[0049]步骤二、在预冲压后的铝基底上制作微热管，首先对铝基底进行机械加工，开孔，内部中间部分刻出三角形凹槽，形成腔体，如图8所示；
[0050]步骤三、进行抽真空处理；
[0051 ] 步骤四、注入适量的乙醇溶液；
[0052]步骤五、将孔封闭；
[0053]步骤六、最后将该结构冲压成型，如图9、图10所示。
[0054]带有微热管散热架的封装结构能有效增大封装产品热量的散发，主要是因为:微型热管是通过沟道尖角区完成工质的回流，如图11所示，微热管稳态工作时，微热管蒸发段受到外界加热，热量通过热管管壁及液态工质传递到汽液分界面，使工作液体在蒸发段内的汽液分界面上蒸发。由于液体蒸发，蒸汽腔内产生压差，而蒸汽正是在这压差的作用下由蒸发段流向冷凝段并在冷凝段内的汽液分界面上凝结，释放出热量。热量通过液态工质和管壁传给冷源，最后由于热管内腔尖角区域的毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。
[0055]由于芯片内部的设计不同，从而形成功耗区域分布，发热量也是分区域分布的，一般来说芯片中心区域为发热最大面积段，这个就是微热管的蒸发段;其他区域就是冷凝段，而且基于微热管的结构，蒸发段和冷凝段是可以互换的，由于传统封装芯片工作温度高于真空中乙醇溶液的蒸发点76°C，所以满足蒸发段让微热管内的液体可以汽化，冷凝段可以使微热管内的气体液化。
[0056]可以看出微型平板热管除了拥有普通散热片的特性，其独特的优越性还体现在:蒸汽空间互相连通结构能够有效降低热管内蒸汽和液体反向流动所产生的界面摩擦力，使传热性能显著提高;散热面积大，散热效果更好；良好的启动性及均温性；易于制造出平整光滑、几何适应性好的外表面，可与电子器件直接贴合。
[0057]除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种带有微热管散热架的封装结构，其特征在于:它包括基板(3)，所述基板(3)上设置有芯片(4)，所述芯片(4)外罩置有散热架(I)，所述散热架(I)电性联接至基板接地端(3.1)，所述散热架(I)和芯片(4)外围区域包封有塑封料(8)，所述散热架(I)中心区域设置有微热管散热器(6)，所述微热管散热器(6)上表面露出塑封料(8)表面。2.根据权利要求1所述的一种带有微热管散热架的封装结构，其特征在于:所述芯片(4)正面与基板(3)正面之间电性互联。3.根据权利要求1所述的一种带有微热管散热架的封装结构，其特征在于:所述基板(3)背面设置有金属球(7)。4.根据权利要求1所述的一种带有微热管散热架的封装结构，其特征在于:所述微热管散热器(6)包括铝平板基底(6.1)，所述铝平板基底(6.1)内开设有微热管腔体(6.2)，所述微热管腔体(6.2)内设置有乙醇溶液(6.4)。5.根据权利要求4所述的一种带有微热管散热架的封装结构，其特征在于:所述微热管腔体(6.2)底部开设有多条三角形凹槽(6.3)。6.根据权利要求1所述的一种带有微热管散热架的封装结构，其特征在于:所述微热管散热器(6)包括蒸发段、绝热段和冷凝段，所述芯片(4)中心区域位于蒸发段下方。
【文档编号】H01L23/31GK205609497SQ201620254235
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】孙向南, 崔丽静
【申请人】江苏长电科技股份有限公司