[发明专利]一种高电流密度垂直供配电模组及其封装工艺

说明书

本发明公开了一种高电流密度垂直供配电模组及其封装工艺，属于微电子封装技术领域，解决了现有技术中供配电模组体积尺寸大、电流密度低、埋入式芯片封装热阻高、散热困难、结温过高的问题。该模组中，底部电极、封装基板、功率器件和顶部电极层叠；集成电路芯片和无源器件埋置于封装基板内部且在垂直方向上叠层。该封装工艺包括将集成电路芯片埋置于第一芯板中，将无源器件埋置于第二芯板中，压合构成封装基板；对封装基板进行钻孔、孔壁金属化和塞孔得到待封装整体；对待封装整体进行灌封、研磨和表面金属化。该模组和封装工艺能够有效提高电流密度。

技术领域

本发明属于微电子封装技术领域，尤其涉及一种高电流密度垂直供配电模组及其封装工艺。

背景技术

在高算力密度、高能效比与功能集成需求的牵引下，高性能计算、毫米波等应用系统的供配电方式需要从传统水平结构转变为垂直结构，负载芯片的功耗密度要求垂直供配电模组电流密度高于1A/mm²。

然而，传统水平供配电结构中的供配电模组体积尺寸大、电流密度低(≤0.3A/mm²)，无法满足垂直供配电系统中模组面积不超过负载芯片面积、模组端口与负载芯片引脚垂直互连的结构需求。

发明内容

鉴于以上分析，本发明旨在提供一种高电流密度垂直供配电模组及其封装工艺，解决了现有技术中水平供配电结构中的供配电模组体积尺寸大、电流密度低、埋入式芯片封装热阻高、散热困难、结温过高的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种高电流密度垂直供配电模组，包括封装基板、功率器件、侧面电极、底部电极、顶部电极、集成电路芯片和无源器件；底部电极、封装基板、功率器件和顶部电极依次自下而上层叠；侧面电极位于封装基板的侧面，顶部电极通过侧面电极与封装基板连接；集成电路芯片和无源器件埋置于封装基板内部，且两者在垂直方向上叠层布置。

进一步地，上述高电流密度垂直供配电模组还包括设于功率器件侧面的散热件。

进一步地，散热件包括散热基板以及多个散热柱，散热基板背向功率器件的一面设有网状槽，多个散热柱分别插入网状槽中且与网状槽滑动连接，网状槽的侧壁设有槽壁凸起，散热柱插入网状槽的一端设有柱壁凸起，柱壁凸起位于网状槽的槽底与槽壁凸起之间。

进一步地，散热件通过绝缘导热层与功率器件直接接触连接。

进一步地，绝缘导热层的材料为导热树脂。

进一步地于，侧面电极、顶部电极和/或底部电极作为信号端口和/或电源端口。

进一步地，侧面电极与封装基板内部的金属层直接连接。

进一步地，集成电路芯片的最大功率不超过3W，功率器件的最大功耗为10W以上。

进一步地，上述高电流密度垂直供配电模组还包括电感器，电感器位于顶部电极与功率器件之间。

进一步地，电感器在封装基板表面的投影面积不超过封装基板表面的面积，电感器底部距封装基板表面的高度大于或等于功率器件的贴装高度。

本发明还提供了一种高电流密度垂直供配电模组的封装工艺，用于上述高电流密度垂直供配电模组的封装，封装工艺包括如下步骤：

提供一第一芯板和一第二芯板，将集成电路芯片埋置于第一芯板中，将无源器件埋置于第二芯板中；

将第一芯板与第二芯板压合构成封装基板；

在封装基板的下表面进行钻孔，并对孔壁进行孔壁金属化，采用阻焊材料进行塞孔，在封装基板下表面形成底部电极，得到待封装整体；

对待封装整体进行灌封得到封装整体；