[发明专利]一种双面高效散热气密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，公开了一种双面高效散热气密封装结构及其制备方法,该封装结构包括：散热微流道、封装基板、第一芯片、第二芯片、围框、盖板、液冷连接器和电连接器；所述散热微流道和围框焊接在封装基板上；所述第一芯片焊接在散热微流道上，第二芯片焊接在封装基板上，且第一芯片和第二芯片均与封装基板互联；所述盖板分别焊接在围框上和封装基板上；所述液冷连接器和电连接器焊接在封装基板底部。本发明可实现大功率芯片高效散热、中小功率芯片有效散热，使封装结构内热量均匀分布。

技术领域

本发明涉及微电子散热技术领域，具体的，涉及一种双面高效散热气密封装结构及其制备方法。

背景技术

为满足电子设备高密度、高性能、高可靠的应用需求，微波组件的封装结构持续向着小型化、高集成度、高气密性的方向发展。传统平面集成的方式已经不能满足要求，需要将元器件在封装基板上双面集成，在相同的面积下，实现集成密度提升一倍。此外，由于GaN微波功率技术的逐渐成熟，功率芯片的功率密度逐渐提升，其热流密度也随之提升。普通的被动散热技术已经不能满足微波组件的散热需求，需要采用更高效的微流体增强散热技术。

现有关于高效散热结构和双面封装结构的专利很多：如中国专利ZL201810601226.5提出了一种基于硅基微流道和多腔槽结构实现大功率GaN器件散热的封装方法，实现了面向微波应用的高密度集成；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。又如中国专利202010160541.6提出了一种LTCC基板双面腔体结构的制作方法；然而，该专利并没有涉及LTCC基板内嵌微流道，以及LTCC微流道与硅基微流道的一体化集成，不能解决功率芯片的高效散热问题。

如何构建面向典型微波多芯片组件应用的双面高效散热气密封装结构，在实现高热流密度散热的同时，满足组件气密封装和微波信号电磁兼容性要求，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，本发明提供一种双面高效散热气密封装结构及其制备方法，在满足封装结构气密性的前提下，实现大功率芯片高效散热、中小功率芯片有效散热，最终实现封装内热量均匀分布，同时满足微波信号传输的电磁兼容性要求。

本发明采用的技术方案如下： 一种双面高效散热气密封装结构，包括：散热微流道、封装基板、第一芯片、第二芯片、围框、盖板一、盖板二、液冷连接器和电连接器；

所述散热微流道和围框焊接在封装基板上；

所述第一芯片焊接在散热微流道上，第二芯片焊接在封装基板上，且第一芯片和第二芯片均与封装基板互联；

所述盖板一焊接在围框上，盖板二焊接在封装基板上；

所述液冷连接器和电连接器焊接在封装基板底部。

所述散热微流道为高效散热硅基微流道，其中的流道为小尺寸、高深宽比微流道，流道尺寸在10～100µm之间，流道深宽比≥5:1；微流体的散热能力与微流道的流道截面尺寸密切相关，流道的截面宽度越窄、深宽比越大，微流道的换热能力愈强；同时硅基MEMS加工工艺由于采用了光刻、干法刻蚀等微纳加工工艺，可以制备截面宽度为数十微米、深宽比大于5:1的高效散热微流道，实现局部高效散热，其高效散热能力为500W/cm²～1000W/cm²。

所述第一芯片为大功率射频芯片，包括功率放大芯片和开关芯片；所述第二芯片为中小功率芯片，包括除大功率功率放大芯片和大功率开关芯片以外的其它所有芯片。

所述封装基板为内嵌微流道双面腔槽陶瓷封装基板，其中的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，该中小尺寸微流道用于第二芯片的普通散热，其普通散热能力为50W/cm²～150W/cm²。