[发明专利]一种散热型芯片扇出结构及冷却方案

说明书

本发明涉及芯片封装领域，具体涉及一种散热型芯片扇出结构及冷却方案，所述散热型芯片扇出结构包括芯片下基板、芯片本体、芯片上基板，所述芯片下基板的表面开设有芯片槽和沟槽，所述芯片槽内部固定所述芯片本体，所述沟槽包括完全填充沟槽和/或部分填充沟槽，至少一个所述沟槽为所述部分填充沟槽，所述完全填充沟槽内全部空间填充导电物质，所述部分填充沟槽内部分空间填充所述导电物质。本发明的散热型芯片扇出结构的沟槽中部分填充导电物质，在沟槽内导电物质上方留出冷却介质流动的空间，利用电路沟槽自身结构将芯片内部元器件的热量传递出来，从而增加散热效率，解决芯片发热问题。

技术领域

本发明涉及芯片封装领域，具体涉及一种散热型芯片扇出结构及冷却方案。

背景技术

近年来，随着科技的不断进步，微电子芯片的的应用无处不在，从各种智能手机、可穿戴设备到导弹、卫星、超级计算机等国家重器，芯片的应用贯穿了生产生活、国防科技的方方面面，芯片即将成为人类生存进步不可缺少的器件。当前的芯片越来越精细化，运行速度越来越快、体积也越来越小，显然这种更高的集成度对芯片的应用是更加有利的。然而由此带来的芯片散热问题日益凸显，更多的集成晶体管带来强大计算力的同时也会产生巨大的热量，过高的热量如果无法及时排除芯片外部，将会导致芯片的工作稳定性降低，出错率增加，同时芯片模块与外界环境所形成的的热应力会直接造成芯片电性能、工作频率、机械强度及可靠性的紊乱。

因此，如何将大量的热量及时排散掉，使得芯片温度保持在较低水平已经成为一个急需解决的问题。在芯片的各种热阻中，芯片与外界热沉之间界面材料引入的热阻是控制总热阻的一个关键，也成为迄今为止几乎所有热阻研究关心的目标。在以往的研究中一直力求减小芯片与外界环境的接触热阻，通过外界强化冷却技术来降低温度内部元器件的温度。然而被忽略的一个事实是，芯片中发热的根源是芯片内部的电子元器件，而非元器件之外的多层封装结构，因此，若能将芯片内部器件的热量通过扇出结构直接排除，则在芯片散热问题上取得一大突破，将最大限度地降低发热元件乃至芯片的热负荷。在芯片扇出结构中，现有技术往往只注重如何将I/O扇出，忽略了芯片散热问题。扇出电路与封装原材料完全接触，芯片内部核心将热量传导到扇出电路后，需要经过热阻较大的封装原材料才能将热量散出。此外，扇出的方式是往往都是应用铜线或者金线将I/O口扇出，其扇出工艺复杂，良品率低，封装风险不可控。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种散热型芯片扇出结构及冷却方案，具体技术方案如下：

一种散热型芯片扇出结构，包括芯片下基板、芯片本体、芯片上基板，所述芯片下基板的表面开设有芯片槽和沟槽，所述芯片槽内部固定所述芯片本体，所述沟槽包括完全填充沟槽和/或部分填充沟槽，至少一个所述沟槽为所述部分填充沟槽；所述完全填充沟槽内全部空间填充导电物质，所述部分填充沟槽内部分空间填充所述导电物质，所述沟槽包括扇入沟槽和扇出沟槽，所述扇入沟槽连接至少一个所述扇出沟槽，相互连接的所述扇入沟槽和所述扇出沟槽为完全填充沟槽，或相互连接的所述扇入沟槽和所述扇出沟槽为部分填充沟槽。

进一步地，所述沟槽在同一平面内或不同平面内。

进一步地，所述沟槽的截面形状包括V形、U形、半圆形、方形中的一种或多种。

进一步地，所述导电物质为石墨烯、碳纳米管、铜、金、钛中的一种或多种。

进一步地，所述芯片槽和所述沟槽的加工方式为静电纺丝、激光刻蚀、机械加工中的一种或多种。

进一步地，所述沟槽为所述部分填充沟槽。

一种散热型芯片扇出结构的冷却方案，包括被动冷却方案或主动冷却方案。

进一步地，所述被动冷却方案的冷却介质为空气。

进一步地，所述主动冷区方案的冷却介质为液体，采用所述主动冷却方案还需要设置泵体将所述液体泵入所述部分填充沟槽。