[发明专利]带有散热结构的系统封装板卡结构及其制作方法

权利要求书

1.一种带有散热结构的系统封装板卡结构，其特征在于，包括：

陶瓷基板（1），其正面和背面均覆有金属层（14,17），在金属层中制作有布线，并在正面金属层中开设有对应埋入芯片（6）的金属键合区；

大尺寸芯片（5）和若干小尺寸芯片，共同形成埋入芯片（6），其键合于陶瓷基板（1）的对应金属键合区中；其中，所述埋入芯片（6）与所述陶瓷基板（1）之间通过金属共晶焊料键合或热界面材料键合；

塑封结构（2），封装于该大尺寸芯片（5）和若干小尺寸芯片的周围；散热结构（9），键合于陶瓷基板（1）的背面；

所述散热结构（9）为主动制冷的制冷散热器，该制冷散热器中设置有隔板（18）；所述散热结构（9）与陶瓷基板（1）进行键合的键合层（12）材料为如下材料中的一种或几种：金属共晶焊料、热界面材料；

多层再布线层（4），位于塑封结构（2）上表面，与埋入芯片（6）以及陶瓷基板（1）中的布线电气连接；

所述大尺寸芯片和若干小尺寸芯片的焊盘上均制作有金属柱，该金属柱在塑封结构（2）的上表面露出，所述多层再布线层（4）通过该金属柱实现与埋入芯片（6）的电气互联；所述大尺寸芯片和若干小尺寸芯片的背面具有背面散热金属层；

所述多层再布线层（4）的上表面具有多个表面焊盘，非焊盘区域覆有绝缘树脂材料；

所述系统封装板卡结构还包括：多个元器件，贴装于所述多层再布线层（4）的表面焊盘上，形成系统级封装。

2.根据权利要求1所述的带有散热结构的系统封装板卡结构，其特征在于，所述多个元器件包括如下器件的一种或组合：表面贴装芯片（7）和无源元器件（8）。

3.根据权利要求1所述的带有散热结构的系统封装板卡结构，其特征在于，所述陶瓷基板（1）中制作有导电通孔（11），用于陶瓷基板正面布线（15）和陶瓷基板背面布线（16）的电气连接；所述塑封结构（2）内部制作有导电通道（10），该导电通道（10）连接陶瓷基板的导电通孔（11），多层再布线层（4）通过连接该导电通道（10）实现与陶瓷基板（1）中的布线的电气连接。

4.根据权利要求3所述的带有散热结构的系统封装板卡结构，其特征在于，

所述陶瓷基板（1）为覆铜陶瓷基板；和/或，

所述导电通孔（11）和导电通道（10）为铜柱；和/或，

所述导电通道（10）的高度超过埋入芯片（6）的最大高度；和/或，

所述大尺寸芯片和小尺寸芯片的高度相同；和/或，

所述大尺寸芯片和若干小尺寸芯片的焊盘上的金属柱的高度介于15μm-50μm之间；和/或，

所述金属柱为铜柱；和/或，

所述背面散热金属层的材料为如下材料的一种或几种：粘附层为Ti或Cr，金属层为Cu。

5.根据权利要求1所述的带有散热结构的系统封装板卡结构，其特征在于，所述陶瓷基板（1）背面的非键合层区域覆有绝缘树脂材料。

6.根据权利要求1所述的带有散热结构的系统封装板卡结构，其特征在于，在多层再布线层（4）上表面和陶瓷基板（1）背面设置有端口通信层（3），该端口通信层（3）包括：金手指或者接插件焊接孔阵列结构。

7.一种如权利要求1至6中任一项所述的带有散热结构的系统封装板卡结构的制作方法，其特征在于，包括：

准备大尺寸芯片和若干小尺寸芯片；

将准备好的大尺寸芯片和若干小尺寸芯片键合于双面制作有布线的陶瓷基板（1）的正面；所述埋入芯片（6）与所述陶瓷基板（1）之间通过金属共晶焊料键合或热界面材料键合；

将塑封结构（2）封装于该大尺寸芯片（5）和若干小尺寸芯片的周围，使该大尺寸芯片（5）和若干小尺寸芯片共同形成埋入芯片（6）；

在陶瓷基板（1）的背面键合散热结构（9）；

在塑封结构（2）上表面制作多层再布线层（4），使得多层再布线层（4）与埋入芯片（6）以及陶瓷基板（1）中的布线均电气连接，该多层再布线层（4）的上表面具有多个表面焊盘，非焊盘区域覆有绝缘树脂材料；

在多层再布线层（4）的表面焊盘上贴装多个元器件。

8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，

准备大尺寸芯片和若干小尺寸芯片的步骤包括：在大尺寸芯片和若干小尺寸芯片的焊盘上制作金属柱，在大尺寸芯片和若干小尺寸芯片的背面制作背面散热金属层；

在所述将塑封结构（2）封装于该大尺寸芯片（5）和若干小尺寸芯片的周围，使该大尺寸芯片（5）和若干小尺寸芯片共同形成埋入芯片（6）的步骤之后，还包括如下步骤：

减薄塑封结构（2）使大尺寸芯片（5）和若干小尺寸芯片焊盘上的金属柱在塑封结构（2）的上表面露出；

在塑封结构（2）中制作导电通道（10）；

其中，所述导电通道（10）通过如下方式的一种进行制作：

激光钻孔，然后在孔中进行金属化；或者，

在陶瓷基板表面电镀第二金属柱，第二金属柱的高度超过埋入芯片的最大高度，在塑封结构的上表面暴露埋入芯片表面金属柱的同时暴露贯通塑封结构的第二金属柱。