CN112234041A - 一种结构优化的集成电路封装 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种结构优化的集成电路封装，包括基板，其特征在于：所述基板内部封装有三个集成电路芯片，分别为一个主集成电路芯片、第一辅集成电路芯片和第二辅集成电路芯片，两个所述辅集成电路芯片大小一致分布在基板右侧并列排布，所述主集成电路芯片相较于两个辅集成电路芯片面积更大，所述主集成电路芯片下方与基板顶部之间设有液冷散热管，液冷散热管一共有两根环形排布，所述液冷散热管在主集成电路芯片外围为圆柱管形，并置于基板上方呈方形环绕式，所述液冷散热管在靠近基板一侧的管道逐渐由圆柱形变为扁平的长方形态并贯穿主集成电路芯片下侧，本发明，具有散热性能好和封装效率高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，具体为一种结构优化的集成电路封装。
背景技术
集成电路(integratedcircuit)是一种微型电子器件或部件，采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然而电子产业不断缩小电子元件的尺寸，并在电子元件上持续增加功能，使得集成电路的功能及复杂度不断提升。而此趋势亦驱使集成电路元件的封装技术朝向小尺寸、高脚数且高电/热效能的方向发展，并符合预定的工业标准。由于高效能集成电路元件产生更高的热量，且现行的小型封装技术仅提供设计人员少许的散热机制，因此需要在其小型的封装结构上设计散热结构以便于实现散热，延长集成电路的使用寿命，现有的小型封装结构上的散热结构的散热效果不理想，且封装时安装麻烦，封装效率低。
因此，设计散热性能好和封装效率高的一种结构优化的集成电路封装是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构优化的集成电路封装，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种结构优化的集成电路封装，包括基板，其特征在于：所述基板内部封装有三个集成电路芯片，分别为一个主集成电路芯片、第一辅集成电路芯片和第二辅集成电路芯片，两个所述辅集成电路芯片大小一致分布在基板右侧并列排布，所述主集成电路芯片相较于两个辅集成电路芯片面积更大，所述主集成电路芯片下方与基板顶部之间设有液冷散热管，此集成电路采用多芯片模式集成电路封装，把多个高集成度，高性能，高可靠性的芯片集成在同一基板上，采用一主二辅助的形式智能适应场景使用程度调取芯片的运行，系统的可靠性大大提高，具有高集成度，缩小了封装尺寸的重量。
根据上述技术方案，所述液冷散热管一共有两根环形排布，所述液冷散热管在主集成电路芯片外围为圆柱管形，并置于基板上方呈方形环绕式，所述液冷散热管在靠近基板一侧的管道逐渐由圆柱形变为扁平的长方形态并贯穿主集成电路芯片下侧，所述液冷散热管紧贴主集成电路芯片和基板之间，在芯片底部时改为扁平状充分贴合主集成电路芯片表面达到了充分吸热的效果，所述液冷散热管另三面呈圆柱管道形态的表面还设有凹凸槽，所述凹凸槽呈长方体状凹凸覆盖在整个液冷散热管表面，凹凸槽的设计加大了液冷散热管的表面积起到了更好散热的效果，所述液冷散热管另一侧还连接有涡轮蓄水池，所述涡轮蓄水池接通并贯穿两根液冷散热管，所述涡轮蓄水池内部中心有一涡轮柱，在所述涡轮柱四周均匀分布六片涡轮叶片。
根据上述技术方案，所述液冷散热管内部填充有冷凝液，所述液冷散热管在靠近主集成电路芯片一侧两端设有加压泵，所述加压泵在冷凝液内运作使冷凝液循环流动，所述加压泵带动冷凝液流通至涡轮蓄水池内，所述涡轮叶片经水流带动绕涡轮柱呈顺时针运转后从涡轮蓄水池另一侧流出至液冷散热管，加压泵在主集成电路两侧加压驱使液冷散热管内部的冷凝液流动，可以将刚经过主集成电路芯片下方带走主集成电路芯片的热量的冷凝液流出循环流动，凹凸槽的设计加快了冷凝液流动时热量的散发，随后两根液冷散热管内的冷凝液都将流入涡轮蓄水池带动涡轮蓄水池内的涡轮叶片在里面转动，涡轮叶片的转动加快了冷凝液的流动速度，并且将两根不同的液冷散热管里面的冷凝液混合一起搅拌，混合搅拌后不但加快了整个冷凝液的流动，而且因为主集成电路芯片运转时功耗的不同，可能相应不同的发热区域热度也不同甚至不同时间发热量也不同，会导致冷凝液不同时候不同一管道内的温度都不同，但是都经涡轮叶片的搅拌后，冷凝液均匀受冷降温最终达到了充分散热的功效。
根据上述技术方案，所述主集成电路芯片两侧顶部有导电片，所述主集成电路芯片两侧的基板表面焊接有焊接盘，所述焊接盘和导电片之间由键合线电连接，可将主集成电路芯片电气连接到基板。
根据上述技术方案，所述主集成电路芯片正下方和基板顶部之间有液冷散热管、微凸块和密封树脂，所述液冷散热管两侧有微凸块，所述微凸块将主集成电路芯片和基板连接起来，所述微凸块四周空隙处填充有密封树脂以填充间隙并保护微凸块与基板之间的焊锡节点并将液冷散热管和微凸块固定起来，微凸块作用于基板和集成电路芯片之间，将基板与外界的传输信号传输至集成电路芯片。
根据上述技术方案，所述主集成电路芯片两边以及顶部到导电片处由封装塑料进行填充封装，所述封装塑料将主集成电路芯片、导电片、焊接盘、键合线和密封树脂进行密闭封装固定，所述封装塑料一般由环氧树脂制成，封装塑料为集成电路的封装起到了主要作用，可保护集成电路芯片和其它组件与外界的接触以免受潮或者受其它因素影响，还将内部各原件连线封装，支撑，固定。
根据上述技术方案，所述封装塑料的上层涂有绝缘粘合剂，所述绝缘粘合剂用于将封装好的主集成电路芯片粘贴连接至散热板上，所述散热板多为纯度达98％以上的优质铝材，在封装塑料填充封装好了的主集成封装电路的上方还透过绝缘粘合剂粘贴了高纯度的优质铝材质散热板，其具有热传导能力强、密度小成本低廉的特点，在配合主集成电路芯片下方的水冷散热管，达到了为主集成双重散热的功效，众所周知，所有半导体产品在工作的时候都会产生热量，而当热量达到一定限度的时候便会影响芯片正常工作，本结构优化的集成电路封装双重散热大大降低了集成电路的热量，延长了集成电路的使用寿命。
根据上述技术方案，所述基板的下方焊锡有遍布基板栅阵列式的的圆脚，所述基板四周连接有针脚，所述针脚和圆脚都经过基板内部电连接至主集成电路芯片、第一辅集成电路芯片和第二辅集成电路芯片，所述圆脚和针脚分别将三个集成电路芯片信号传输至外部，为了满足集成电路的功能及复杂度不断提升，所需引脚不断增加的驱使，本结构优化的集成电路封装采用了四周针脚和底部圆脚的双重引脚设计，引脚总数增多的同时，引脚间的距离大于传统分装方式，提高了成品率，由于圆脚的接触面大，传输距离短，还大大降低了信号传输延迟。
根据上述技术方案，所述基板四周向下安装有保护壳体，所述保护壳体高度大于针脚向下的深度将四周的针脚和整个基板的四周及下方包裹保护，所述保护壳体四周设有一定长度的开孔，所述开孔处密封一层透明橡胶膜，外部电路可穿透过透明橡胶模连接至保护壳体内的针脚，传统集成电路板块的插接部暴露于外侧，容易于所述插接口内积聚灰尘，从而影响其插接性能及使用功能，本设计在整个基板外侧增设有保护壳体，可以将针脚置于保护壳体内而不至于长期暴露在外积灰，外部接线可穿透保护壳体开孔的透明橡胶膜与针脚连接。
根据上述技术方案，所述第一辅集成电路芯片和第二辅集成电路芯片的集成在基板的内部结构与主集成电路芯片大体一致，区别于少了水冷散热装置，故不再赘述，辅助集成电路芯片由于功效不如主集成电路芯片，故只需采用散热板装置基本满足散热效果。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，
(1)通过采用多芯片模式集成电路封装,把多个高集成度，高性能，高可靠性的芯片集成在同一基板上，采用一主二辅助的形式智能适应场景使用程度调取芯片的运行，系统的可靠性大大提高，具有高集成度，缩小了封装尺寸的重量；
(2)通过在液冷散热管另三面呈圆柱管道形态的表面还设有凹凸槽加大了液冷散热管的表面积起到了更好散热的效果；
(3)通过在液冷散热管中设有涡轮蓄水池使冷凝液都经涡轮叶片的搅拌后，冷凝液均匀受冷降温最终达到了充分散热的功效；
(4)通过在封装塑料填充封装好了的主集成封装电路的上方还透过绝缘粘合剂粘贴了高纯度的优质铝材质散热板，达到了为主集成双重散热的功效，延长了集成电路的使用寿命；
(5)通过采用了四周针脚和底部圆脚的双重引脚设计，提高了成品率，降低了信号传输延迟；
(6)通过设有保护壳体可以将针脚置于保护壳体内，避免了长期暴露在外积灰。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的主集成芯片的截面图示意图；
图3是本发明的液冷散热管截面示意图；
图4是本发明的保护壳体正面示意图；
图5是本发明的涡轮蓄水池示意图；
图中：1、基板；2、主集成电路芯片；3、第一辅集成电路芯片；4、第二辅集成电路芯片；5、凹凸槽；6、液冷散热管；7、加压泵；8、针脚；9、散热板；10、导电片；11、绝缘粘合剂；12、封装塑料；13、键合线；14、焊接盘；15、微凸块；16、密封树脂；17、圆脚；18、冷凝液；19、保护壳体；20、透明橡胶膜；21、涡轮蓄水池；22、涡轮柱；23、涡轮叶片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供技术方案：一种结构优化的集成电路封装，包括基板1，基板1内部封装有三个集成电路芯片，分别为一个主集成电路芯片2、第一辅集成电路芯片3和第二辅集成电路芯片4，两个辅集成电路芯片大小一致分布在基板1右侧并列排布，主集成电路芯片2相较于两个辅集成电路芯片面积更大，主集成电路芯片2下方与基板1顶部之间设有液冷散热管6，此集成电路采用多芯片模式集成电路封装，把多个高集成度，高性能，高可靠性的芯片集成在同一基板1上，采用一主二辅助的形式智能适应场景使用程度调取芯片的运行，系统的可靠性大大提高，具有高集成度，缩小了封装尺寸的重量；
液冷散热管6一共有两根环形排布，液冷散热管6在主集成电路芯片2外围为圆柱管形，并置于基板1上方呈方形环绕式，液冷散热管6在靠近主集成电路芯片2一侧的管道逐渐由圆柱形变为扁平的长方形态并贯穿主集成电路芯片2下侧，液冷散热管6紧贴主集成电路芯片2和基板1之间，在芯片底部时改为扁平状充分贴合主集成电路芯片2表面达到了充分吸热的效果，液冷散热管6另三面呈圆柱管道形态的表面还设有凹凸槽5，凹凸槽5呈长方体状凹凸覆盖在整个液冷散热管6表面，凹凸槽5的设计加大了液冷散热管6的表面积起到了更好散热的效果，液冷散热管6另一侧还连接有涡轮蓄水池21，涡轮蓄水池21接通并贯穿两根液冷散热管6，涡轮蓄水池21内部中心有一涡轮柱22，在涡轮柱22四周均匀分布六片涡轮叶片23；
液冷散热管6内部填充有冷凝液18，液冷散热管6在靠近主集成电路芯片2一侧两端设有加压泵7，加压泵7在冷凝液18内运作使冷凝液18循环流动，加压泵7带动冷凝液18流通至涡轮蓄水池21内，涡轮叶片23经水流带动绕涡轮柱22呈顺时针运转后从涡轮蓄水池21另一侧流出至液冷散热管6，加压泵7在主集成电路两侧加压驱使液冷散热管6内部的冷凝液18流动，可以将刚经过主集成电路芯片2下方带走主集成电路芯片2的热量的冷凝液18流出循环流动，凹凸槽5的设计加快了冷凝液18流动时热量的散发，随后两根液冷散热管6内的冷凝液18都将流入涡轮蓄水池21带动涡轮蓄水池21内的涡轮叶片23在里面转动，涡轮叶片23的转动加快了冷凝液18的流动速度，并且将两根不同的液冷散热管6里面的冷凝液18混合一起搅拌，混合搅拌后不但加快了整个冷凝液18的流动，而且因为主集成电路芯片2运转时功耗的不同，可能相应不同的发热区域热度也不同甚至不同时间发热量也不同，会导致冷凝液18不同时候不同一管道内的温度都不同，但是都经涡轮叶片23的搅拌后，冷凝液18均匀受冷降温最终达到了充分散热的功效；
主集成电路芯片2两侧顶部有导电片10，主集成电路芯片2两侧的基板1表面焊接有焊接盘14，焊接盘14和导电片10之间由键合线13电连接，可将主集成电路芯片2电气连接到基板1；
主集成电路芯片2正下方和基板1顶部之间有液冷散热管6、微凸块15和密封树脂16，液冷散热管6两侧有微凸块15，微凸块15将主集成电路芯片2和基板1连接起来，微凸块15四周空隙处填充有密封树脂16以填充间隙并保护微凸块15与基板1之间的焊锡节点并将液冷散热管6和微凸块15固定起来，微凸块15作用于基板1和集成电路芯片之间，将基板1与外界的传输信号传输至集成电路芯片；
主集成电路芯片2两边以及顶部到导电片10处由封装塑料12进行填充封装，封装塑料12将主集成电路芯片2、导电片10、焊接盘14、键合线13和密封树脂16进行密闭封装固定，封装塑料12一般由环氧树脂制成，封装塑料12为集成电路的封装起到了主要作用，可保护集成电路芯片和其它组件与外界的接触以免受潮或者受其它因素影响，还将内部各原件连线封装，支撑，固定；
封装塑料12的上层涂有绝缘粘合剂11，绝缘粘合剂11用于将封装好的主集成电路芯片2粘贴连接至散热板9上，散热板9多为纯度达98％以上的优质铝材，在封装塑料12填充封装好了的主集成封装电路的上方还透过绝缘粘合剂11粘贴了高纯度的优质铝材质散热板9，其具有热传导能力强、密度小成本低廉的特点，在配合主集成电路芯片2下方的水冷散热管，达到了为主集成双重散热的功效，众所周知，所有半导体产品在工作的时候都会产生热量，而当热量达到一定限度的时候便会影响芯片正常工作，本结构优化的集成电路封装双重散热大大降低了集成电路的热量，延长了集成电路的使用寿命；
基板1的下方焊锡有遍布基板1栅阵列式的的圆脚17，基板1四周连接有针脚8，针脚8和圆脚17都经过基板1内部电连接至主集成电路芯片2、第一辅集成电路芯片3和第二辅集成电路芯片4，圆脚17和针脚8分别将三个集成电路芯片信号传输至外部，为了满足集成电路的功能及复杂度不断提升，所需引脚不断增加的驱使，本结构优化的集成电路封装采用了四周针脚8和底部圆脚17的双重引脚设计，引脚总数增多的同时，引脚间的距离大于传统分装方式，提高了成品率，由于圆脚17的接触面大，传输距离短，还大大降低了信号传输延迟；
基板1四周向下安装有保护壳体19，保护壳体19高度大于针脚8向下的深度将四周的针脚8和整个基板1的四周及下方包裹保护，保护壳体19四周设有一定长度的开孔，开孔处密封一层透明橡胶膜20，外部电路可穿透过透明橡胶膜20连接至保护壳体19内的针脚8，传统集成电路板块的插接部暴露于外侧，容易于插接口内积聚灰尘，从而影响其插接性能及使用功能，本设计在整个基板1外侧增设有保护壳体19，可以将针脚8置于保护壳体19内而不至于长期暴露在外积灰，外部接线可穿透保护壳体19开孔的透明橡胶膜20与针脚8连接；
第一辅集成电路芯片3和第二辅集成电路芯片4的集成在基板1的内部结构与主集成电路芯片2大体一致，区别于少了水冷散热装置，故不再赘述，辅助集成电路芯片由于功效不如主集成电路芯片2，故只需采用散热板9装置基本满足散热效果。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种结构优化的集成电路封装，包括基板(1)，其特征在于：所述基板(1)内部封装有三个集成电路芯片，分别为一个主集成电路芯片(2)、第一辅集成电路芯片(3)和第二辅集成电路芯片(4)，两个所述辅集成电路芯片大小一致分布在基板(1)右侧并列排布，所述主集成电路芯片(2)相较于两个辅集成电路芯片面积更大，所述主集成电路芯片(2)下方与基板(1)顶部之间设有液冷散热管(6)。
2.根据权利要求1所述的一种结构优化的集成电路封装，其特征在于：所述液冷散热管(6)一共有两根环形排布，所述液冷散热管(6)在主集成电路芯片(2)外围为圆柱管形，并置于基板(1)上方呈方形环绕式，所述液冷散热管(6)在靠近基板(1)一侧的管道逐渐由圆柱形变为扁平的长方形态并贯穿主集成电路芯片(2)下侧，所述液冷散热管(6)紧贴主集成电路芯片(2)和基板(1)之间，所述液冷散热管(6)另三面呈圆柱管道形态的表面还设有凹凸槽(5)，所述凹凸槽(5)呈长方体状凹凸覆盖在整个液冷散热管(6)表面，所述液冷散热管(6)另一侧还连接有涡轮蓄水池(21)，所述涡轮蓄水池(21)接通并贯穿两根液冷散热管(6)，所述涡轮蓄水池(21)内部中心有一涡轮柱(22)，在所述涡轮柱(22)四周均匀分布六片涡轮叶片(23)。
3.根据权利要求2所述的一种结构优化的集成电路封装，其特征在于：所述液冷散热管(6)内部填充有冷凝液(18)，所述液冷散热管(6)在靠近主集成电路芯片(2)一侧两端设有加压泵(7)，所述加压泵(7)在冷凝液(18)内运作使冷凝液(18)循环流动，所述加压泵(7)带动冷凝液(18)流通至涡轮蓄水池(21)内，所述涡轮叶片(23)经水流带动绕涡轮柱(22)呈顺时针运转后从涡轮蓄水池(21)另一侧流出至液冷散热管(6)。
4.根据权利要求3所述的一种结构优化的集成电路封装，其特征在于：所述主集成电路芯片(2)两侧顶部有导电片(10)，所述主集成电路芯片(2)两侧的基板(1)表面焊接有焊接盘(14)，所述焊接盘(14)和导电片(10)之间由键合线(13)电连接。
5.根据权利要求4所述的一种结构优化的集成电路封装，其特征在于：所述主集成电路芯片(2)正下方和基板(1)顶部之间有液冷散热管(6)、微凸块(15)和密封树脂(16)，所述液冷散热管(6)两侧有微凸块(15)，所述微凸块(15)将主集成电路芯片(2)和基板(1)连接起来，所述微凸块(15)四周空隙处填充有密封树脂(16)。
6.根据权利要求5所述的一种结构优化的集成电路封装，其特征在于：所述主集成电路芯片(2)两边以及顶部到导电片(10)处由封装塑料(12)进行填充封装，所述封装塑料(12)将主集成电路芯片(2)、导电片(10)、焊接盘(14)、键合线(13)和密封树脂(16)进行密闭封装固定，所述封装塑料(12)一般由环氧树脂制成。
7.根据权利要求6所述的一种结构优化的集成电路封装，其特征在于：所述封装塑料(12)的上层涂有绝缘粘合剂(11)，所述绝缘粘合剂(11)用于将封装好的主集成电路芯片(2)粘贴连接至散热板(9)上，所述散热板(9)多为纯度达98％以上的铝材。
8.根据权利要求7所述的一种结构优化的集成电路封装，其特征在于：所述基板(1)的下方焊锡有遍布基板(1)栅阵列式的的圆脚(17)，所述基板(1)四周连接有针脚(8)，所述针脚(8)和圆脚(17)都经过基板(1)内部电连接至主集成电路芯片(2)、第一辅集成电路芯片(3)和第二辅集成电路芯片(4)，所述圆脚(17)和针脚(8)分别将三个集成电路芯片信号传输至外部。
9.根据权利要求8所述的一种结构优化的集成电路封装，其特征在于：所述基板(1)四周向下安装有保护壳体(19)，所述保护壳体(19)高度大于针脚(8)向下的深度，所述保护壳体(19)将四周的针脚(8)和整个基板(1)的四周及下方包裹保护，所述保护壳体(19)四周设有一定长度的开孔，所述开孔处密封一层透明橡胶膜(20)，外部电路可穿透过透明橡胶模连接至保护壳体(19)内的针脚(8)。
10.根据权利要求9所述的一种结构优化的集成电路封装，其特征在于：所述第一辅集成电路芯片(3)和第二辅集成电路芯片(4)的集成在基板(1)的内部结构与主集成电路芯片(2)一致，区别于为加装水冷散热装置。
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