[发明专利]热管控微流道LTCC-M封装基板及其制造方法

说明书

本发明公开的一种热管控微流道LTCC‑M封装基板，散热均匀，对流热换效率高，能有效提升散热能力，降低散热通道热阻，本发明通过下述技术方案予以实现：在热源的下方金属层的LTCC衬底中内嵌芯片的芯片传热通道，在所述芯片传热通道的下方的热通道方向上，设置道金属层热换流道复合为一体的水平对流热换且直线平行并列在金属结构盲腔中的多层微流道单元，固联在梯度功能FGM材料界面隔离层且内嵌于LTCC陶瓷层腔体中的阵列导热金属微柱，从而形成金属层热换流道通过FGM材料界面隔离层梯度热换功能界面‑阵列金属微柱‑多层微流道单元‑LTCC陶瓷层陶瓷界面‑层层互联，液冷流道、传热通道热界面对流热换的热管控单元。

技术领域

本发明涉及微波、毫米波应用领域，广泛应用在LTCC的系统级封装(SIP)中实现高密度集成的微系统。具体涉及一种热管控微流道LTCC-M封装基板及其制造工艺方法。

背景技术

低温共烧陶瓷(LTCC)性能优良，是现代微电子封装中的重要组成部分，不仅在微波、毫米波应用领域具有广泛的应用。而且广泛应用于高速，高频系统中。LTCC多层基板技术可以制做多达几十层电路基板，LTCC基板可内植(埋)无源元件，能将部分无源元件集成到基板中，有利于系统的小型化，提高电路的组装密度和系统的可靠性。由于低温共烧陶瓷LTCC基板具有布线层数高、布线导体方阻小、介电常数低、烧结温度低等优点，可以将多个不同功能、不同功率、不同频率的芯片封装在一起，还可以实现无源元件的集成，并将多个电阻器、电容器和电感器等埋置在基板内部，使得基板表面腾出了大量空间用来组装其他元器件。在基于LTCC的系统级封装(SIP)应用中可实现高密度集成的微系统，成为陶瓷单片集成系统的可行实现方案。因此LTCC被大量应用于电子装备中。然而，LTCC的热导率较差，导致了LTCC基板集成功率器件工作产生的热量不能快速及时散出，成为限制LTCC在高功率微波组件以及多功能微系统中应用的薄弱点。而且随着电子装备的快速发展，呈现出尺寸微型化、结构复杂化、组装密度高、功率大等特征，高密度三维集成功率模块热流密度的急剧增加，带来了新的更加严峻的热管控问题。

LTCC基板虽然能充分发挥大规模集成电路和高速集成电路的性能优势，使混合集成电路集成度更高，实现混合大规模集成电路(HLSI)。但LTCC为玻璃/陶瓷制品，其实际抗折强度一般＜200Mpa，抗机械冲击能力不是很大，在稍大的冲击下基板易出现裂纹或发生断裂，使电路失效。由于LTCC的导热率偏小，一般为2～3w/(m·k)。当电路中存在功率元器件时，基板导热慢，很容易引起模块内温度升高，引起或加快元器件的失效。若将LTCC与金属结合，做成LTCC/金属复合基板(简称LTCC-M)，则可充分发挥LTCC的优势。目前实现LTCC与金属基片结合的方式是先在LTCC待结合面金属化，然后与金属基片进行焊接(一般采用AuSn焊接)。这种方式的焊接可靠性不很稳定，另外成本较高，后道工作温度受限制。