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一种具有内散热装置的系统级封装结构

阅读：5发布：2022-05-21

专利汇可以提供一种具有内散热装置的系统级封装结构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种具有内散热装置的系统级封装结构，通过在芯片上设置热沉，热沉和盖板连接，并采用同一种材料，使得芯片从原来通过基板外壳的向下散热通道，又增加了热沉直接到盖板的散热通道。采取这样的封装结构，使SiP模块内局部热源具有上下两个方向的散热通道，可以有效的将芯片热源上的热量导出，降低热阻，改善散热条件。，下面是一种具有内散热装置的系统级封装结构专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种具有内散热装置的系统级封装结构，其特征在于，包括外壳(1)与盖板(2)组成的封装壳体，封装壳体内固定有基板(6)，基板(6)上连接有若干芯片(3)，芯片(3)上表面涂覆有热界面涂层(5)，盖板(2)下部连接有若干热沉(4)，热沉(4)与对应芯片(3)上的热界面涂层(5)接触，热沉(4)与盖板(2)的材质相同。
2.根据权利要求1所述的一种具有内散热装置的系统级封装结构，其特征在于，热沉(4)与盖板(2)的材料均为AlSiC。
3.根据权利要求1所述的一种具有内散热装置的系统级封装结构，其特征在于，基板(6)的材料为LTCC低温陶瓷，基板(6)的内部具有若干层金属布线，基板(6)上表面具有用于元器件组装的金属导带图形。
4.根据权利要求1所述的一种具有内散热装置的系统级封装结构，其特征在于，外壳(1)的顶部烧结有用于与盖板(2)密封的可伐金属框。
5.根据权利要求1所述的一种具有内散热装置的系统级封装结构，其特征在于，盖板(2)上靠近外壳(1)的部位设置有应力释放弯(7)。
6.根据权利要求1所述的一种具有内散热装置的系统级封装结构，其特征在于，热沉(4)横向截面尺寸与对应芯片(3)上表面尺寸相同。
7.根据权利要求1所述的一种具有内散热装置的系统级封装结构，其特征在于，外壳(1)与盖板(2)间采用激光熔封封装。

说明书全文

一种具有内散热装置的系统级封装结构

技术领域

[0001] 本发明属于半导体混合集成电路领域，具体涉及一种具有内散热装置的系统级封装结构。

背景技术

[0002] 随着SiP技术的发展，系统级封装产品的组装密度越来越高，大规模处理器类芯片在SiP产品中的广泛应用，使得单位面积上的功耗显著增加。进行可靠的热设计，降低功耗是SiP类产品必须解决的问题。目前的散热方法是局部热源通过基板和外壳导热至壳体。由于要通过两种不同的材料才能将热量导出，热阻降低有限，特别是对一些功耗较大的芯片，这种方式并不能有效解决散热问题。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于克服上述不足，提供一种具有内散热装置的系统级封装结构，使SiP模块内局部热源具有上下两个方向的散热通道，有效降低热阻，改善散热条件。

[0004] 为了达到上述目的，本发明包括外壳与盖板组成的封装壳体，封装壳体内固定有基板，基板上连接有若干芯片，芯片上表面涂覆有热界面涂层，盖板下部连接有若干热沉，热沉与对应芯片上的热界面涂层接触，热沉与盖板的材质相同。

[0005] 热沉与盖板的材料均为AlSiC。

[0006] 基板的材料为LTCC低温陶瓷，基板的内部具有若干层金属布线，基板上表面具有用于元器件组装的金属导带图形。

[0007] 外壳的顶部烧结有用于与盖板密封的可伐金属框。

[0008] 盖板上靠近外壳的部位设置有应力释放弯。

[0009] 热沉横向截面尺寸与对应芯片上表面尺寸相同。

[0010] 外壳与盖板间采用激光熔封封装。

[0011] 与现有技术相比，本发明通过在芯片上设置热沉，热沉和盖板连接，并采用同一种材料，使得芯片从原来通过基板外壳的向下散热通道，又增加了热沉直接到盖板的散热通道。采取这样的封装结构，使SiP模块内局部热源具有上下两个方向的散热通道，可以有效的将芯片热源上的热量导出，降低热阻，改善散热条件。

[0012] 进一步的，本发明的盖板上设置有应力释放弯，能够减少各个部位位置失配带来的应力。附图说明

[0013] 图1为本发明的结构示意图；

[0014] 图2为本发明实施例的结构示意图；

[0015] 其中，1、外壳；2、盖板；3、芯片；4、热沉；5、热界面涂层；6、基板；7、应力释放弯。

具体实施方式

[0016] 下面结合附图对本发明做进一步说明。

[0017] 参见图1，本发明包括外壳1与盖板2组成的封装壳体，外壳1的顶部烧结有用于与盖板2密封的可伐金属框，盖板2上靠近外壳1的部位设置有应力释放弯7，封装壳体内固定有基板6，基板6上连接有若干芯片3，芯片3上表面涂覆有热界面涂层5，盖板2下部连接有若干热沉4，热沉4与对应芯片3上的热界面涂层5接触，热沉4横向截面尺寸与对应芯片3上表面尺寸相同，热沉4与盖板2的材质相同。基板6的材料为LTCC低温陶瓷，基板6的内部具有若干层金属布线，基板6上表面具有用于元器件组装的金属导带图形，用于SiP系统级模块的多层基板层数可以从几层到40层之间。

[0018] SiP的封装结构一般采用多层基板组装在封装外壳中，盖板2一般为可伐或者金属材料，形状为平面长方形或正方形，盖板2可以采用激光熔封等形式封装在壳体上。本发明提出的封装结构，将模块内部局部热源上用于散热的热沉4和盖板2组装在一起，连接处采用高导热热界面涂层7连接，封装采用激光熔封封装。

[0019] 外壳1基体材料为高温陶瓷，可以为定制型外壳，外壳1基底上带有多层金属布线和用于元器件组装的金属导带图形；也可以为通用型外壳，基底上没有金属导带图形，基底是由带有多层金属布线的陶瓷组成，基底上会预留与外引脚相连的内引线键合指。这两种形式的外壳基底的四周为陶瓷材料的框，框的顶部烧结有可伐金属框用于盖板密封。外壳的引出形式不限，可以为针栅阵列、球栅阵列或者柱栅阵列等形式。

[0020] SiP系统级模块内部可以有一个或多个功耗较大的芯片3，作为模块内部的热源。这类芯片3由于处理性能高，功耗较大，引出脚也比较多，多数设计成倒装焊的方式组装。为了便于这种芯片3的散热，增加散热通道，在芯片上方设计专门的热沉4，这种热沉4不同于传统意义上的散热器，由于是和芯片3直接连接，在材料上选择和Si的膨胀系数相近的材料。为了便于热沉和盖板2的连接，盖板2的材料选用和热沉4同样的材质。热沉4的尺寸和每个芯片3的大小有关，芯片3尺寸大的热沉4设计的大，芯片尺寸小的热沉4设计的小。考虑到热沉4的导热要求，热沉4材料选用高导热的AlSiC。

[0021] 热界面涂层5用于连接芯片3和热沉4，使得连接处充分接触，避免由于空隙过大造成的导热性能下降。

[0022] 盖板2选用和热沉4同样的材料，盖板2使用激光熔封封装。盖板2尺寸与外壳1四壁上可伐金属框同样大小。由于封装结构中增加了芯片3散热用的热沉4，且这些热沉4直接与盖板2相连，由于热沉4的存在，当盖板2表面施加应力时会产生形变，为了减少模块中的各个部位位置失配带来的应力，盖板上靠近可伐框处需加工应力释放弯解决这一问题。

[0023] 实施例：

[0024] 参见图2，本发明的外壳采用陶瓷封装，基板6粘接在外壳1内腔底部，功耗大的芯片3植柱后焊接在基板6上，SiP内部还有其余的叠层芯片、电阻、电容、磁珠等元件。芯片3上使用热界面涂层5组装热沉4，热沉4和盖板2采用同种材料。在盖板2靠近可伐框处设计应力弯减小位置失配带来的应力影响。

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