CN111968951A - 功率放大器散热结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种功率放大器散热结构及其制备方法，包括：在载板上形成重新布线层和介质层；在所述重新布线层上形成导电柱和导电层；将均热板附连至芯片上；将所述芯片附连至所述导电层；依次形成塑封层与散热层，所述散热层附连至所述导电柱和所述均热板。
Description
技术领域
本发明涉及半导体封装技术领域，特别涉及一种功率放大器散热结构及其制备方法。
背景技术
在现代通信系统中要求微波系统不断向着高增益、高功率密度、低成本及高可靠性发展。功率放大器很大程度上决定了整个微波系统输出系统的输出性能。随着对新一代微波功率放大器高功率密度的不断要求，散热成为小型化功率放大器的设计难点。
常规的功率放大器芯片一般使用的金属外壳进行封装以保证散热，但金属外壳价格成本高且量产周期较长。扇出封装可实现低成本的封装量产，相比传统的金属、陶瓷管壳封装，可最大程度地实现功率放大器产品的小型化。
扇出结构采用环氧树脂等塑封料来缓解各封装材料之间由于热膨胀系数不匹配产生的应力问题。但环氧树脂的导热系数较低，使得扇出塑封结构较金属封装在散热能力上颇有不足。为进一步改善功率放大器扇出封装结构的散热，通常在封装外壳上以导热硅脂连接鳍片、插齿等外部散热器，但与封装外壳相接触的导热硅脂导热系数较小，且容易在连接处产生较大的接触热阻，外接的散热器通常尺寸较大，且难以满足高效散热的目的。
两相散热器通常有水冷流道设计或均热板设计。外接流道难以在扇出加工过程实现，常见的两相散热器主要是热管和均热板，两相均热板成为结合扇出埋入设计的一种可行性选择；冷凝通常发生在蒸汽温度低于其饱和温度的时候。在均热板内部，当蒸气与温度较低的冷凝端吸液芯接触时，会发生冷凝，形成冷凝液，同时释放潜热，将热量传递到冷凝端。目前两相散热设计通过工作流体以气、液两相受热相互转换的机制来达到高效率的热量传递，且体积小。
专利CN110839335A提供了一种基于新型热管与储能材料的功率放大器散热装置，但此设计较为复杂；专利CN107544645A提供了一种外接到封装上表面的相变式散热翅片，但此种散热器设计体积过大，不利于实现扇出产品的小型化设计，且均热板与封装外壳使用导热硅脂连接，易引入接触热阻不利散热。
发明内容
本发明的目的在于提供一种面向小型化微波功率放大器均热板埋入式扇出结构及其制备方法，以解决现有的扇出塑封结构较金属封装在散热能力不足的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种功率放大器散热结构，包括：
在载板上形成重新布线层和介质层；
在所述重新布线层上形成导电柱和导电层；
将均热板附连至芯片上；
将所述芯片附连至所述导电层；
依次形成塑封层与散热层，所述散热层附连至所述导电柱和所述均热板。
可选的，在所述的功率放大器散热结构的制备方法中，均热板由以下步骤进行制备：
在两个盖板上分别加工凹槽，两个所述凹槽的侧边具有位置相对应的进液口，两个所述凹槽的底面具有位置相对应的支撑结构；
在两个所述凹槽中的至少一个的底面形成多孔介质层；
将两个盖板扣合后，形成所述均热板的外框架及腔体；
在所述腔体内注入冷却工质；
将所述腔体进行抽真空后密封。
可选的，在所述的功率放大器散热结构的制备方法中，在载板上形成重新布线层和介质层包括：
在载板上形成第一层介质层，所述第一层介质层通过旋涂工艺、喷涂工艺或压合工艺形成；
在第一层介质层上进行光刻形成焊盘开口，形成电镀种子层，在电镀种子层上形成光刻胶掩膜，电镀，形成第一层重新布线层；
重复上述步骤完成多层介质层及多层重新布线层的制备。
可选的，在所述的功率放大器散热结构的制备方法中，在所述重新布线层上形成导电柱和导电层包括：
在最后一层介质层上形成电镀种子层，在电镀种子层上形成光刻胶掩膜，形成导电柱下金属层，通过电镀形成导电柱，所述导电柱为所述芯片提供接地通路；
在最后一层介质层上电镀种子层，在电镀种子层上形成光刻胶掩膜，进行光刻，形成焊盘开口后电镀，形成所述导电层。
可选的，在所述的功率放大器散热结构的制备方法中，将所述均热板附连至所述芯片上包括：
采用第一焊料将所述均热板的下表面与所述芯片上方金属层通过回流焊工艺或钎焊工艺进行焊接；
将所述芯片附连至所述导电层包括：
采用第二焊料将芯片下方凸点与所述导电层的凸点通过电镀工艺、植球工艺或回流焊工艺进行附连；
所述第一焊料为铅锡银合金或锡银铜合金；
所述第二焊料的熔点小于所述第一焊料的熔点。
可选的，在所述的功率放大器散热结构的制备方法中，形成塑封层包括：
使用模具进行模压工艺或固化工艺形成塑封层；
所述塑封层覆盖所述重新布线层、所述介质层、所述导电柱、所述导电层、所述芯片和所述均热板；
去除部分所述塑封层以暴露出所述导电柱和所述均热板；
通过等离子体刻蚀工艺去除所述导电柱及所述均热板上的塑封层材料。
可选的，在所述的功率放大器散热结构的制备方法中，形成所述散热层包括：
将所述均热板的上表面与散热层通过电镀工艺、钎焊工艺、真空扩散焊工艺或回流焊工艺进行焊接；
所述散热层的材料为铜；
通过激光工艺在所述散热层的内部加工微流道。
可选的，在所述的功率放大器散热结构的制备方法中，还包括：
通过激光或UV照射将所述载板与所述重新布线层及所述介质层分离，通过电镀工艺、植球工艺或回流焊工艺在所述重新布线层上植球。
本发明还提供一种功率放大器散热结构，包括：
重新布线层，所述重布线层包括导电线路及导电线路之间的介质层；
导电柱，伫立于所述重新布线层上；
导电层，附连于所述重新布线层；
芯片，附连于所述导电层上，所述导电柱位于所述芯片的四周；
均热板，附连于所述芯片上；
塑封层，包覆所述均热板的侧面、所述导电柱的侧面；
散热层，覆盖所述塑封层的顶面、所述均热板的顶面、以及所述导电柱的顶面，附连至所述导电柱和所述均热板。
可选的，在所述的功率放大器散热结构中，所述均热板包括分别带有凹槽的上盖板和下盖板，所述上盖板和下盖板扣合密封，形成所述均热板的外框架，两个所述凹槽形成密封腔体，两个所述凹槽的侧边具有位置相对应的进液口，两个所述凹槽的底面具有位置相对应的支撑结构，在两个所述凹槽中的至少一个的底面形成多孔介质层，在所述腔体内具有冷却工质。
在本发明提供的功率放大器散热结构及其制备方法中，通过在载板上形成重新布线层和介质层，在所述重新布线层上形成导电柱和导电层，将均热板附连至芯片上，将芯片附连至所述导电层，依次形成塑封层与散热层，所述散热层附连至所述导电柱和所述均热板，实现了采用扇出结构封装高功率密度放大器，以降低功率放大器的生产成本，同时有效地实现功率放大器的小型化，另外实现了结合均热板嵌入扇出结构的设计，既保证封装结构轻小又可以高效地改善大功率芯片的散热，提高微波功率放大器封装结构的可靠性。
本发明中的芯片为高功率密度的微波功率放大器，芯片工作时将热量传导至均热板外框架，使内部的冷却工质在低气压状态下达到其启动温度，冷却工质汽化后遇到均热板外框及多孔介质冷凝成液态，辅以扇出结构散热层使热量散出，冷凝后的液态冷却工质通过多孔介质构成的通道回流至受热端，以达到循环传热的效果。
本发明提供的埋入式均热板一方面在扇出结构中为功率放放大器提供接地通道，另一方面通过均热板内液态工质受热产生“汽化-冷凝-汽化”的循环散热功能，实现小型化、高功耗的功率放大器的高效散热。
附图说明
图1为本发明一实施例中的均热板侧视图；
图2为本发明一实施例中的载板、重新布线层和介质层侧视图；
图3为本发明一实施例中的制备导电柱、导电层后封装结构侧视图；
图4为本发明一实施例中的完成芯片与均热板、芯片凸点与导电层凸点焊接后封装结构侧视图；
图5为本发明一实施例中的塑封和拆键合后封装结构侧视图；
图6为本发明一实施例中的减薄塑封层和焊接散热层后封装结构侧视图；
图7为本发明一实施例中的植球后封装结构侧视图；
图中所示，1-均热板的外框架，2-支撑结构，3-多孔介质层，4-冷却工质，5-进液口，6-载板，7-介质层，8-重新布线层，9-导电柱，10-导电层，11-芯片，12-芯片上方金属层，13-芯片下方凸点，14-塑封层，15-散热层；16-焊球；17-均热板。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的功率放大器散热结构及其制备方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
另外，除非另行说明，本发明的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中相对应或功能相同或相似的特征，所得到的实施例同样落入本申请的公开范围或记载范围。
本发明的核心思想在于提供一种功率放大器散热结构及其制备方法，以解决现有的扇出塑封结构较金属封装在散热能力不足的问题。
为实现上述思想，本发明提供了一种功率放大器散热结构及其制备方法，包括：在载板上形成重新布线层和介质层；在所述重新布线层上形成导电柱和导电层；将均热板附连至芯片上；将所述芯片附连至所述导电层；依次形成塑封层与散热层，所述散热层附连至所述导电柱和所述均热板。
本实施例提供一种功率放大器散热方法，包括：在载板6上形成重新布线层8和介质层7；在所述重新布线层8上形成导电柱9(优选为一铜柱)和导电层10；将均热板17附连至芯片11上；将所述芯片11附连至所述导电层10；依次形成塑封层14与散热层15，所述散热层15附连至所述导电柱9和所述均热板17。导电层10也称为凸点下金属层。
如图1所示，在所述的功率放大器散热结构的制备方法中，均热板17由以下步骤进行制备：在两个盖板上分别加工凹槽，两个所述凹槽的侧边具有位置相对应的进液口5，两个所述凹槽的底面具有位置相对应的支撑结构2；在两个所述凹槽中的至少一个的底面形成多孔介质层3；将两个盖板扣合后，形成所述均热板17的外框架1及腔体；在所述腔体内注入冷却工质4；将所述腔体进行抽真空后密封。
如图2所示，在所述的功率放大器散热结构的制备方法中，在载板6上形成重新布线层8和介质层7包括：在载板6上形成第一层介质层，所述第一层介质层通过旋涂工艺、喷涂工艺或压合工艺形成；在第一层介质层上进行光刻形成焊盘开口，形成电镀种子层，在电镀种子层上形成光刻胶掩膜，电镀，形成第一层重新布线层；重复上述步骤完成多层介质层及多层重新布线层的制备。
如图3所示，在所述的功率放大器散热结构的制备方法中，在所述重新布线层8上形成导电柱9和导电层10包括：在最后一层介质层7上形成电镀种子层，在电镀种子层上形成光刻胶掩膜，形成导电柱下金属层，通过电镀形成导电柱9，所述导电柱9为所述芯片11提供接地通路；在最后一层介质层7上电镀种子层，在电镀种子层上形成光刻胶掩膜，进行光刻，形成焊盘开口后电镀，形成所述导电层10。导电层10作为芯片11焊接用的凸点下金属层。
如图4所示，在所述的功率放大器散热结构的制备方法中，将所述均热板17附连至所述芯片11上包括：采用第一焊料将所述均热板17的下表面与所述芯片上方金属层12通过回流焊工艺或钎焊工艺进行焊接；将芯片11附连至所述导电层10包括：采用第二焊料将芯片下方凸点13与所述导电层10的凸点通过电镀工艺、植球工艺或回流焊工艺进行附连；所述第一焊料为铅锡银合金或锡银铜合金；所述第一焊料的熔点大于所述第二焊料的熔点。
如图5所示，在所述的功率放大器散热结构的制备方法中，形成塑封层14包括：使用模具进行模压工艺或固化工艺形成塑封层14；所述塑封层14覆盖所述重新布线层8、所述介质层7、所述导电柱9、所述导电层10、所述芯片11和所述均热板17；去除部分所述塑封层14以暴露出所述导电柱9和所述均热板17；通过等离子体刻蚀工艺去除所述导电柱9及所述均热板17上的塑封层14的材料。
如图6所示，在所述的功率放大器散热结构的制备方法中，形成所述散热层15包括：将所述均热板17的上表面与散热层15通过电镀工艺、钎焊工艺、真空扩散焊工艺或回流焊工艺进行焊接；所述散热层15的材料为铜；通过激光工艺在所述散热层15的内部加工微流道。
如图5所示，在所述的功率放大器散热结构的制备方法中，还包括：通过激光或UV照射将所述载板6与所述重新布线层8及所述介质层7分离，如图7所示，通过电镀工艺、植球工艺或回流焊工艺在所述重新布线层8上植球，形成焊球16。
本实施例还提供一种功率放大器散热结构，包括：重新布线层8，所述重布线层包括导电线路及导电线路之间的介质层7；导电柱9，伫立于重新布线层8和介质层7上；导电层10，附连于所述重新布线层8和介质层7；芯片11，附连于所述导电层10上，所述导电柱9位于所述芯片11的四周；均热板17，附连于所述芯片11上；塑封层14，包覆所述均热板17的侧面、所述导电柱9的侧面；散热层15，覆盖所述塑封层14的顶面、所述均热板17的顶面、以及所述导电柱9的顶面，附连至所述导电柱9和所述均热板17。
具体的，在所述的功率放大器散热结构中，所述均热板17包括分别带有凹槽的上盖板和下盖板，所述上盖板和下盖板扣合密封，形成所述均热板的外框架，两个所述凹槽形成密封腔体，两个所述凹槽的侧边具有位置相对应的进液口，两个所述凹槽的底面具有位置相对应的支撑结构，在两个所述凹槽中的至少一个的底面形成多孔介质层，在所述腔体内具有冷却工质。
在本发明提供的功率放大器散热结构及其制备方法中，通过在载板6上形成重新布线层8和介质层7，在所述重新布线层8上形成导电柱9和导电层10，将芯片11附连至所述导电层10，将所述均热板17附连至所述芯片11上，依次形成塑封层14与散热层15，所述散热层15附连至所述导电柱9和所述均热板17，实现了采用扇出结构封装高功率密度放大器，以降低功率放大器的生产成本，同时有效地实现功率放大器的小型化，另外实现了结合均热板17嵌入扇出结构的设计，既保证封装结构轻小又可以高效地改善大功率芯片11的散热，提高微波功率放大器封装结构的可靠性。
本发明中的芯片11(功率放大器)工作时将热量传导至均热板17外框架1，使内部的冷却工质4达到其启动温度，冷却工质4汽化后遇到上方多孔介质层3冷凝成液态，再次冷凝的液态冷却工质4受热继续转换成气态，以达到循环传热的效果。
本发明提供的埋入式均热板17一方面在扇出结构中为功率放放大器提供接地通道，另一方面通过均热板17内液态工质受热产生“汽化-冷凝-汽化”的循环散热功能，实现小型化、高功耗的功率放大器的高效散热。
本发明的一个实施例提出了一种均热板17埋入式扇出封装结构，具体实施方案包括以下步骤：制备均热板17；制备重新布线层8和介质层7；制备导电柱9和导电层10；焊接；塑封和拆键合；植球。
在本发明的一个实施例中，制备均热板17包括：通过激光或刻蚀工艺在两片金属片上加工凹槽为均热板17内部结构提供外框架1，外框架1侧边预留进液口5。所述金属片可选用导热系数较高的铜，凹槽深度可根据封装体尺寸要求、散热需求综合加工难以程度而定。
使用上述工艺加工金属凹槽时，应在凹槽底部预留孔以在两外框架1底部焊接支撑柱2，焊接方式可选用真空扩散焊等；为均热板17内腔中毛细结构3等提供支撑作用，防止空腔结构发生变形；
在上、下金属片槽体底部和支撑柱2表面制备一层多孔介质3作为吸液芯，吸液芯可以为烧结铜、毛细铜网、泡沫铜等，可通过压实、焊接等方式与金属槽内部及支撑柱金属进行连接；上金属片槽体结构中的吸液芯结构为冷凝作用液4提供毛细压力，使其得以迅速回流到蒸发端，支撑柱2表面包裹的吸液芯为回流增加通道，可降低由于冷凝造成的压力降低，以减少金属槽由于内部压力变化引起的变形；底部吸液芯亦可隔离由于蒸汽流速较高而卷入的液态工质4，保证完整的气液循环。
通过平行封焊工艺焊接上下两片金属片外框接口。在腔体内注入冷却工质4，如去离子水、乙醇等。将空腔内抽真空后再将进液口5处焊接。均热板17焊接后需通过气密性测试。
在本发明的一个实施例中，制备重新布线层8和介质层7包括以下步骤。功率放大器芯片11扇出结构可具有多层介质层7和重新布线层8。如图1所示，在载板6上形成第一层介质层7，第一层介质层7通过旋涂、喷涂、压合等方法制作；载板6优选透明材料，键合胶优选为激光、UV照射情况下可剥离的材料；光刻形成焊盘开口，在第一层重新布线层8膜上形成电镀种子层，在电镀种子层上形成光刻胶掩膜，光刻开口后电镀形成第二层重新布线层8，去除光刻胶掩膜及不需要的电镀种子层，重复上述方法完成最后一层介质和重新布线层8的制备。所述介质层7可以为聚酰亚胺材料，所述重新布线层8所用材料优选为铜。
在本发明的一个实施例中，制备导电柱9和导电层10包括以下步骤。在最后一层介质层7上在导电柱位置制备电镀种子层，在电镀种子层上形成光刻胶掩膜，制作导电柱下金属层，通过电镀形成导电柱9，用以为功率放大器裸芯片11提供接地功能。在最后一层介质层7对应芯片11下方凸点位置上电镀种子层，在电镀种子层上形成光刻胶掩膜，制作导电层10。
在本发明的一个实施例中，焊接包括以下步骤。将均热板17框架底部与所述裸芯片上方金属层12通过回流焊、钎焊等工艺完成焊接，所用焊料可以为铅锡银、锡银铜等。将裸芯片下方凸点13与在凸点下金属10焊接，可通过电镀、植球或回流焊等工艺形成。焊接裸芯片11凸点所用焊料的熔点应小于焊接裸芯片11与均热板17底部框架所用焊料的熔点。焊接过程避免焊接层产生空洞可引入还原性气体。
在本发明的一个实施例中，塑封和拆键合包括以下步骤。如图6所示，在裸芯片11及埋入均热板17周围制备塑封层14，使用模具进行模压、固化的工艺制作。若在需裸露的金属柱9及热沉部分有塑封料的沾污，可通过等离子体刻蚀等工艺去除。完成塑封后将所述载板6与第一层重新布线层8分离，拆键合通过激光或UV照射在透明载板6上进行。若拆键合后有残余物，可通过清洗等工艺去除。
在本发明的一个实施例中，减薄和焊接铜盖15包括以下步骤。将塑封料14上方减薄至露出导电柱金属和均热板17上表面。将均热板17上表面与铜盖15焊接。可使用激光在所述铜盖15的内部加工微流道以辅助散热。
在本发明的一个实施例中，植球包括以下步骤。在导电层上制作焊球，焊球16可通过电镀、植球或回流焊等工艺形成。所形成的焊球16为铜焊球、锡银焊球、锡银铜焊球、锡铅焊球等。
综上，上述实施例对功率放大器散热结构的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种功率放大器散热结构的制备方法，其特征在于，包括：
在载板上形成重新布线层和介质层；
在所述重新布线层上形成导电柱和导电层；
将均热板附连至芯片上；
将所述芯片附连至所述导电层；
依次形成塑封层与散热层，所述散热层附连至所述导电柱和所述均热板。
2.如权利要求1所述的功率放大器散热结构的制备方法，其特征在于，均热板由以下步骤进行制备：
在两个盖板上分别加工凹槽，两个所述凹槽的侧边具有位置相对应的进液口，两个所述凹槽的底面具有位置相对应的支撑结构；
在两个所述凹槽中的至少一个的底面形成多孔介质层；
将两个盖板扣合后，形成所述均热板的外框架及腔体；
在所述腔体内注入冷却工质；
将所述腔体进行抽真空后密封。
3.如权利要求1所述的功率放大器散热结构的制备方法，其特征在于，在载板上形成重新布线层和介质层包括：
在载板上形成第一层介质层，所述第一层介质层通过旋涂工艺、喷涂工艺或压合工艺形成；
在第一层介质层上进行光刻形成焊盘开口，形成电镀种子层，在电镀种子层上形成光刻胶掩膜，电镀，形成第一层重新布线层；
重复上述步骤完成多层介质层及多层重新布线层的制备。
4.如权利要求1所述的功率放大器散热结构的制备方法，其特征在于，在所述重新布线层上形成导电柱和导电层包括：
在最后一层介质层上形成电镀种子层，在电镀种子层上形成光刻胶掩膜，形成导电柱下金属层，通过电镀形成导电柱，所述导电柱为所述芯片提供接地通路；
在最后一层介质层上电镀种子层，在电镀种子层上形成光刻胶掩膜，进行光刻，形成焊盘开口后电镀，形成所述导电层。
5.如权利要求1所述的功率放大器散热结构的制备方法，其特征在于，将所述均热板附连至所述芯片上包括：
采用第一焊料将所述均热板的下表面与所述芯片上方金属层通过回流焊工艺或钎焊工艺进行焊接；
将所述芯片附连至所述导电层包括：
采用第二焊料将芯片下方凸点与所述导电层的凸点通过电镀工艺、植球工艺或回流焊工艺进行附连；
所述第一焊料为铅锡银合金或锡银铜合金；
所述第二焊料的熔点小于所述第一焊料的熔点。
6.如权利要求1所述的功率放大器散热结构的制备方法，其特征在于，形成塑封层包括：
使用模具进行模压工艺或固化工艺形成塑封层；
所述塑封层覆盖所述重新布线层、所述介质层、所述导电柱、所述导电层、所述芯片和所述均热板；
去除部分所述塑封层以暴露出所述导电柱和所述均热板；
通过等离子体刻蚀工艺去除所述导电柱及所述均热板上的塑封层材料。
7.如权利要求1所述的功率放大器散热结构的制备方法，其特征在于，形成所述散热层包括：
将所述均热板的上表面与散热层通过电镀工艺、钎焊工艺、真空扩散焊工艺或回流焊工艺进行焊接；
所述散热层的材料为铜；
通过激光工艺在所述散热层的内部加工微流道。
8.如权利要求1所述的功率放大器散热结构的制备方法，其特征在于，还包括：
通过激光或UV照射将所述载板与所述重新布线层及所述介质层分离，通过电镀工艺、植球工艺或回流焊工艺在所述重新布线层上植球。
9.一种功率放大器散热结构，其特征在于，包括：
重新布线层，所述重布线层包括导电线路及导电线路之间的介质层；
导电柱，伫立于所述重新布线层上；
导电层，附连于所述重新布线层；
芯片，附连于所述导电层上，所述导电柱位于所述芯片的四周；
均热板，附连于所述芯片上；
塑封层，包覆所述均热板的侧面、所述导电柱的侧面；
散热层，覆盖所述塑封层的顶面、所述均热板的顶面、以及所述导电柱的顶面，附连至所述导电柱和所述均热板。
10.如权利要求9所述的功率放大器散热结构，其特征在于，所述均热板包括分别带有凹槽的上盖板和下盖板，所述上盖板和下盖板扣合密封，形成所述均热板的外框架，两个所述凹槽形成密封腔体，两个所述凹槽的侧边具有位置相对应的进液口，两个所述凹槽的底面具有位置相对应的支撑结构，在两个所述凹槽中的至少一个的底面形成多孔介质层，在所述腔体内具有冷却工质。
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|---|---|---|---|---|
| CN118073208A (zh) * | 2024-04-16 | 2024-05-24 | 四川九洲电器集团有限责任公司 | 一种微波功率放大器小型化制备方法及微波功率放大器 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104064532A (zh) * | 2014-06-25 | 2014-09-24 | 中国科学院微电子研究所 | 一种带有散热结构的器件封装结构及制造方法 |
| CN104966704A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-10-07 | 国网智能电网研究院 | 一种低热阻的压接式功率器件封装 |
| CN107910311A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-04-13 | 中芯长电半导体（江阴）有限公司 | 一种扇出型天线封装结构及其制备方法 |
| CN109612316A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-04-12 | 上海卫星装备研究所 | 薄壁均温板及其制造方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104064532A (zh) * | 2014-06-25 | 2014-09-24 | 中国科学院微电子研究所 | 一种带有散热结构的器件封装结构及制造方法 |
| CN104966704A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-10-07 | 国网智能电网研究院 | 一种低热阻的压接式功率器件封装 |
| CN107910311A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-04-13 | 中芯长电半导体（江阴）有限公司 | 一种扇出型天线封装结构及其制备方法 |
| CN109612316A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-04-12 | 上海卫星装备研究所 | 薄壁均温板及其制造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118073208A (zh) * | 2024-04-16 | 2024-05-24 | 四川九洲电器集团有限责任公司 | 一种微波功率放大器小型化制备方法及微波功率放大器 |
| CN118073208B (zh) * | 2024-04-16 | 2024-07-19 | 四川九洲电器集团有限责任公司 | 一种微波功率放大器小型化制备方法及微波功率放大器 |
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