[发明专利]一种立体集成高效散热封装结构及其制备方法

说明书

本发明涉及微电子散热技术领域，具体公开了一种立体集成高效散热封装结构及其制备方法，该封装结构包括第一封装基板、第二封装基板、散热微流道、第一芯片、第二芯片、盖板、围框、液冷连接器和电连接器；所述散热微流道和围框焊接在第一封装基板上；所述第一芯片焊接在散热微流道上且与第一封装基板的表面焊盘互联；第二芯片焊接在第二封装基板上且与第二封装基板的表面焊盘互联；所述盖板焊接在围框上进行封盖；所述液冷连接器和电连接器焊接在第一封装基板和第二封装基板之间，且第二封装基板上也焊接有液冷连接器和电连接器。本发明可以在实现高热流密度散热的同时，满足微波信号的电磁兼容性要求。

技术领域

本发明涉及微电子散热技术领域，尤其是一种立体集成高效散热封装结构及其制备方法。

背景技术

随着微电子技术的发展，电子系统的集成密度逐渐提升，传统平面高密度集成的方式已经不能满足应用需求，需要采用三维集成技术将传统的平面集成方式改为三维立体集成方式。与此同时，以GaN为代表的第三代半导体技术的广泛使用，使得微波功率器件的功率密度逐渐提升。相应的，功率芯片的热流密度也日益提升，热管理问题已经逐渐成为了电子系统发展的技术瓶颈之一。传统的被动散热技术已经不能满足大功率器件的散热需求。利用微流体实现增强散热的热管理技术成为重要的解决途径。

目前，关于三维集成高效散热结构的专利很多：如中国专利ZL201811374347.7提出了一种嵌入微流道的三维主动散热封装结构及其制作工艺，实现了高效散热结构的三维集成；然而，该专利并未考虑微波功率芯片的空气腔问题。中国专利ZL201810601226.5提出了一种实现大功率GaN器件散热的三维异质结构的封装方法，实现了面向微波应用的三维集成；然而，该专利基于硅基板集成，技术难度大，中小批量加工时成本高。

如何构建面向典型微波多芯片组件应用的立体集成高效散热封装结构，在实现高热流密度散热的同时，满足微波信号的电磁兼容性要求，目前还鲜有报道。

发明内容

本发明所要解决的问题是：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种立体集成高效散热封装结构及其制备方法，在实现局部区域高热流密度散热的同时，通过陶瓷封装基板内金属布线层和陶瓷封装基板内金属通孔实现电气信号的立体传输，满足微波信号的电磁兼容性要求。

本发明采用的技术方案如下：一种立体集成高效散热封装结构，包括：第一封装基板、第二封装基板、散热微流道、第一芯片、第二芯片、盖板、围框、液冷连接器和电连接器；

所述散热微流道和围框焊接在第一封装基板上；

所述第一芯片焊接在散热微流道上且与第一封装基板的表面焊盘互联；第二芯片焊接在第二封装基板上且与第二封装基板的表面焊盘互联；

所述盖板焊接在围框上进行封盖；

所述液冷连接器和电连接器焊接在第一封装基板和第二封装基板之间，且第二封装基板上也焊接有液冷连接器和电连接器。

所述第一封装基板和第二封装基板均为内嵌微流道的陶瓷封装基板，其中，微流道为中小尺寸微流道，流道尺寸在100μm～3mm之间，流道深宽比≤3:1；可采用叠层后烧结工艺制备，并在单块基板中实现毫米尺度的深腔槽，不需要多次晶圆键合即可实现毫米尺度的深腔槽，降低了工艺难度和制备成本；第一封装基板主要用于实现散热微流道的供液和均匀分流，第二封装基板主要用于向第一封装基板的内嵌微流道供液和第二芯片的普通散热，其普通散热能力为50W/cm²～150W/cm²。

所述内嵌微流道的陶瓷封装基板为LTCC或HTCC陶瓷封装基板。