[发明专利]一种自气密封装功能模块的一体化互联结构及实现方法

说明书

本发明提供了一种自气密封装功能模块的一体化互联结构，包括自气密封装功能模块、结构转接层、系统母板；自气密封装功能模块通过结构转接层焊接在系统母板上，自气密封装功能模块的散热微通道端口经结构转接层开窗连接至系统母板的微通道接口，自气密封装功能模块通过BAG球与系统母板实现信号互联。通过引入金属结构转接层，同时实现了自气密封装功能模块高/低频电信号的BGA垂直互联和内置微通道与系统散热通道的接口连接，一体化实现功能模块与外部系统的高/低频电气互联、散热通道接口连接，并通过结构转接层材质的优选，缓解功能模块与系统母板之间的热失配，通过增加焊接面积提高装配强度，从而提高系统整体的可靠性。

技术领域

本发明涉及封装技术领域，特别涉及一种自气密封装功能模块的一体化互联结构及实现方法。

背景技术

现有技术中，以LTCC技术为代表的多层陶瓷电路基板及其多功能封装模块，以其优异的高频性能、高的集成密度和高的可靠性等特点，在机载、星载、弹载等电子信息装备平台获得广泛应用。随着信息装备整机系统对小型化、轻量化需求的进一步提升，多功能功能单元必须实现更小的体积、更加丰富的功能、更加紧凑的互联形式，产品的集成形态逐渐由传统的混合集成向基于多层电路基板的自气密封装集成转变，模块互联形式也从传统的绝缘子、多芯接头水平转接向BGA垂直互联转变。与此同时，对于大功率功能模块而言，必须具有高效的散热能力，以保证功能模块优异的性能和良好的可靠性。

基于大功率散热的迫切需求，近年来对多层陶瓷电路基板内部集成散热微通道开展了大量的研究工作。论文“基于LTCC的微通道散热设计”中分析了在LTCC基板内部集成散热微通道的所实现的高效散热效果，专利“一种在LTCC陶瓷基板中集成内埋散热微通道的方法”公开了一种利用数控铣切结合子模块叠层在LTCC基板内部集成复杂结构内埋通道的工艺实现方法，但其通道接口形式均是在基板正面焊接垂直换接口实现，无法适用于自气密封装功能模块的互联。专利“一种强化散热三维封装结构及其封装方法”公开了一种内置微通道的强化散热的封装结构，但未涉及封装体与外部的电信号互联，且基板底部是大面积金属热沉，无法适用于功能模块电信号的BGA垂直互联，还需要配置外部散热装置和水泵，不利于小型化和轻量化集成需求。专利“一种内置微流道的高散热LTCC基板及其制造方法”公开一种含有微通道和散热金属柱的LTCC基板，以提高散热效率，专利“热源面温度均匀的微通道散热器”公开了一种由基板和盖板组成的微通道散热器结构以提高散热均匀性，专利“微通道散热器冷却多芯片系统装置”公开了一种多芯片均匀散热的冷却器，以实现多芯片组件均匀散热，专利“一种采用均热板及微通道对多热源器件散热的均温装置”中利用含有微通道的金属均热板对LTCC基板上的多芯片进行冷却，以提升散热均匀性，专利“LTCC材料微通道制造要素的反演优化方法”公开了一种基于数值运算的LTCC微通道制作工艺推演方法，用于优化微通道工艺加工效果，专利“一种温度均匀变化的微通道散热器”公开了一种利用分流结构提升散热均匀性的散热器，已提升散热均匀性，专利“一种分形集合微通道散热装置”公开了一种利用几何分形结构提升散热效率和均匀性的微通道散热器，专利“一种多圆弧微通道散热装置”公开了一种在多圆弧的微通道结构，以提高基板散热均匀性，但均未涉及电路封装、封装体与外部电气互联、微通道接口互联等工程化应用问题。论文“大功率LED散热用微通道铝基板的有限元仿真”分析优化了含有微通道的铝基板在LED应用中的散热特性，论文“基于微通道散热的大功率LED阵列的热阻研究”研究了硅基板微通道在LED应用中的热阻模型，论文“典型微通道液冷冷板散热性能试验研究”研究了金属冷板中微通道结构对散热性能的影响，论文“微通道冷板的加工工艺及散热性能研究”研究了金属微通道冷板的成型工艺和散热性能，论文“用于高功率半导体激光器列阵散热的微通道热沉的研制”中利用DBC工艺制作了无氧铜微通道热沉，用于大功率激光器的散热，论文“基于扰流的蜂窝层叠微通道热沉散热实验研究”和“基于一种微通道散热器的散热实验研究”研究了一种蜂窝状金属微通道热沉的散热效果，论文“高效散热微通道液冷冷板焊接技术及成形工艺研究”优化了铝制微通道冷板的焊接效果，这些研究多集中在有源器件或金属冷板领域，均未涉及多功能电路模块的封装以及封装体与外部系统的电气互联、微通道接口连接。