CN115003025B - 一种可拆卸式晶上系统与pcb板的互连结构及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可拆卸式晶上系统与PCB板的互连结构及制造方法，包括底部结构件，顶部结构件，底部凹槽，晶上系统，下顶部凹槽，上顶部凹槽，PCB组装件，所述上顶部凹槽的顶表面均布设置有若干连接块，所述连接块的底端中心固定设置有凸台，所述凸台与所述PCB组装件契合连接，所述PCB组装件通过连接件贯穿所述PCB组装件并延伸至所述连接块内与所述顶部结构件连接，所述下顶部凹槽内设置有柔性连接组件，柔性连接组件的下表面连接所述晶上系统，柔性连接组件的上表面连接所述PCB组装件。本发明解决可拆卸式晶上系统与PCB板互通互连的关键技术难题，尤其能解决因PCB板与晶上系统的拆卸维修问题，从而为晶上系统与传统PCB板混合集成提供可靠的技术保障。

Description

一种可拆卸式晶上系统与PCB板的互连结构及制造方法

技术领域

本发明涉及微纳加工技术，液冷流道技术，热压键合技术，印制电路板制作、装配技术，机械加工技术，大功率散热等技术领域，尤其涉及一种可拆卸式晶上系统与PCB板的互连结构及制造方法。

背景技术

近些年来，微纳加工线宽已达到3nm甚至更小尺寸，摩尔定律已逐渐失效，工艺进步对计算性能的提升明显放缓，而万物互联的数据量却在指数级爆炸式增长，数据规模和计算能力的“剪刀差”鸿沟越来越大，集成电路正在迎来“后摩尔时代”的技术与产业重大变革期。

针对摩尔定律已存在不可延续的难题，学术界和产业界主要采用芯片级集成（SOC）技术，系统级封装（SIP）技术和晶圆级系统（SOW）技术对摩尔定律进行扩展。SOC技术本质上仍是芯片设计技术，把不同功能相同工艺的芯片集成在一起，受制于芯片加工技术和半导体材料的性能，SOC难以形成功能强大的独立系统；高密度基板是SIP集成的物理载体，其功能包括元器件之间的电气互连，传输射频、模拟、数字等信号，并且可内埋集成部分无源元件以及功分器、滤波器等，为元器件提供散热通道。SIP封装技术本质上是采用多颗芯片利用flip chip工艺或者wire bonding工艺进行2D封装，封装后的器件仍需要贴装在PCB上与其它器件（如电源管理、接口驱动、I/O接口器件）协同工作。并且SIP由于其本身集成规模的限制，以及部分功能集成手段的制约，仍很难综合解决散热、电源、外部互连和平台集成等系统必备需求，也无法构成独立的系统。

与SOC和 SIP不同的是：SOW所使用的基板为整张半导体晶圆，如2至12英寸硅晶圆，晶圆不划片，晶圆使用RDL工艺进行布线，晶圆采用半导体工艺根据系统功能制备有源器件，如开关、运算放大器、ADC、逻辑单元电路等，也可根据系统应用需求不制备器件，仅使用RDL布线，并使用整张晶圆替代传统基板，所有功能电路和有源单元均在晶圆上集成。SOW贯穿到集成电路设计、加工和封装的全流程，融合预制件组装和晶圆集成等先进理念，借助晶圆级互连的高带宽、低延迟、低功耗等显著优势，可以实现单一晶圆上集成成千上万的传感、射频、计算、存储、通信等“预制件”颗粒。通过打破现有集成电路的设计方法、实现材料、集成方式等边界条件，有效破解当前芯片性能极限并打破关键信息基础设施依赖“堆砌式”工程技术路线面临的“天花板效应”，刷新传统装备或系统的技术物理形态，使系统综合技术指标获得连乘性增益，满足智能时代5G、大数据、云平台、AI、边缘计算、智慧网络等新一代基础设施的可持续发展需求。

然而，受晶圆的机械强度及RDL布线规则约束，大尺寸SOW实现难度遇到前所未有的挑战，主要原因在于尽管核心算力、存储、控制、接口IP等功能模块可以在晶圆上集成，但外围电路如电源管理模块、I/O接插件、换能传感器、显示模块、机械传动模块仍需要集成在传统PCB板上，这是因为PCB板材的机械强度和布线层数远胜于晶圆（目前的工艺技术水平仅支撑晶圆RDL层数不超过10层，而PCB布线可以达到64层以上）。

因此，PCB板与晶圆之间的互连无法参照芯粒与晶圆互连采用的热压键合或者焊料焊接工艺来解决，这已成为SOW技术整机集成的关键技术难题。另一方面，晶上系统制备复杂，大尺寸（＞8英寸）晶圆制备良率不高，晶圆经过TSV工艺、RDL工艺、CMP工艺减薄和热压键合工艺后，良率会进一步下降，这无疑进一步提高了晶上系统的成本。因此，晶上系统与PCB之间的连接不仅需要关注可靠性，还需要关注可维修性，以避免一次互连失效导致晶上系统报废而造成的经济损失，从而降低生产成本。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种可拆卸式晶上系统与PCB板的互连结构及制造方。

本发明采用的技术方案如下：

一种可拆卸式晶上系统与PCB板的互连结构，包括底部结构件，所述底部结构件上通过连接件可拆卸连接顶部结构件，所述底部结构件的顶端设置有底部凹槽，所述底部凹槽内设置有晶上系统，所述晶上系统的下表面通过散热膏与所述底部凹槽的底表面连接，所述顶部结构件的下表面设置有若干组自下而上的下顶部凹槽和上顶部凹槽，所述下顶部凹槽内设置有PCB组装件，所述上顶部凹槽之间设置有若干连接块，所述连接块的底端中心固定设置有凸台，所述凸台与所述PCB组装件契合连接，所述PCB组装件通过连接件贯穿所述PCB组装件并延伸至所述连接块内与所述顶部结构件连接，所述下顶部凹槽内设置有柔性连接组件，所述柔性连接组件的下表面连接所述晶上系统，所述柔性连接组件的上表面连接所述PCB组装件。

进一步地，所述下顶部凹槽的宽度大于所述上顶部凹槽的宽度。

进一步地，所述晶上系统包括晶圆，芯粒，压焊点和有机填充物，所述晶圆设置于所述底部凹槽内，所述晶圆的下表面均布设置有若干所述芯粒，相邻所述芯粒之间填充所述有机填充物，所述芯粒的底部填充所述有机填充物，所述有机填充物的下表面通过所述散热膏与所述底部凹槽的底表面连接，所述晶圆上均布贯穿有若干组TSV孔，所述TSV孔的顶端设置所述压焊点，所述压焊点的另一端连接所述柔性连接组件。

进一步地，每组所述TSV孔为两个，每两组所述TSV孔设置于相邻所述芯粒之间。

进一步地，所述PCB组装件包括PCB板，焊盘，通孔和固定孔，所述PCB板设置于所述下顶部凹槽内，所述PCB板上贯穿有若干所述通孔，所述通孔与所述凸台契合连接，所述PCB板上贯穿有若干所述固定孔，所述PCB板通过连接件贯穿所述固定孔并延伸至所述连接块内与所述顶部结构件连接，所述PCB板的端部通过连接件贯穿所述固定孔并延伸至所述上顶部凹槽与所述上顶部凹槽连接，所述PCB板的下表面均布设置有若干所述焊盘，所述焊盘的另一端连接所述柔性连接组件。

进一步地，所述PCB组装件还包括元器件和接插件，所述PCB板的上表面通过锡膏或者银胶贴装若干所述元器件和所述接插件，所述顶部结构件上设置有穿线孔并与所述上顶部凹槽连通，所述穿线孔内贯穿线缆，所述线缆的底端连接所述接插件。

进一步地，所述柔性连接组件包括柔性板和若干组毛纽扣，所述柔性板设置于下顶部凹槽内，所述柔性板上均布贯穿有若干组所述毛纽扣，每组所述毛纽扣为两个，且所述毛纽扣的一端连接所述PCB组装件，所述毛纽扣的另一端连接所述晶上系统。

进一步地，所述底部结构件的内部设置有液冷通道，所述液冷通道成螺旋环绕状，所述液冷通道的两端口还设置有接头。

进一步地，所述底部结构件的上表面设置有若干定位孔，所述顶部结构件的下表面设置有与所述定位孔相互配合的定位销，所述定位孔与所述定位销契合连接。

本发明还提供一种可拆卸式晶上系统与PCB板的互连结构的制造方法，包括以下步骤：

步骤S1：通过微纳工艺在晶圆上制备若干TSV孔和若干压焊点，压焊点位于TSV孔上方，将若干芯粒倒扣在晶圆上，使用热压键合工艺或者无污染粘接工艺将若干芯粒与晶圆粘合，并在贴有芯粒一侧填充有机填充物，再使用CMP工艺减薄、磨平处理后形成晶上系统；

步骤S2：使用丝网印刷工艺加工多层PCB板，PCB板的下表面露出若干焊盘，PCB板上贯穿有若干通孔和固定孔，将PCB板的上表面用锡膏或者银胶贴装若干元器件和接插件，接插件上连接线缆，形成PCB组装件；

步骤S3：将若干毛纽扣与柔性板烧结在一起，毛纽扣的数量以及排列方式和晶上系统的压焊点一一对应，形成柔性连接组件；

步骤S4：将散热膏均匀涂覆在底部结构件的底部凹槽内，把晶上系统装入底部凹槽内，并确保有机填充物的下表面与散热膏贴合；

步骤S5：用若干连接件贯穿PCB板上的固定孔并延伸至上顶部凹槽上的连接块内与所述顶部结构件连接，用若干连接件贯穿PCB板上的固定孔并延伸至上顶部凹槽与上顶部凹槽连接，完成PCB组装件固定在顶部结构件的下顶部凹槽内，并确保焊盘露出；

步骤S6：将柔性连接组件上表面的露出的毛纽扣与PCB组装件的焊盘连接，柔性连接组件下表面的露出的毛纽扣与晶上系统的压焊点对准，并将顶部结构件和底部结构件通过定位销和定位孔铆合在一起，通过使用若干连接件贯穿顶部结构件并延伸至底部结构件内，完成结构件组装；

步骤S7：将一对接头密封安装在底部结构件的液冷通道端口位置，完成装配。

本发明的有益效果是：利用若干小尺寸PCB板与晶上系统连接，不仅能改善PCB板因子板CTE差异和内层走线、盲孔不对称等因素导致的翘曲累积问题。TSV技术作为成熟的微纳加工工艺，由于连接密度高，信号时延小而广受应用。与传统金丝键合技术相比，通过TSV工艺，显著缩短了信号传输长度，同时降低了晶圆上布线（RDL）的难度和复杂度。通过散热膏将晶上系统固定在底部结构件的底部凹槽内，一方面可以缓冲外界传导的压应力，避免对晶圆造成损伤，另一方面可以将晶上系统产生的热量快速传导至底部结构件，然后通过液冷通道快速完成热交换。通过柔性连接组件的柔性板的可弯曲性和毛纽扣的弹性，很好地补偿了PCB板的翘曲和导致的连接失效，彻底解决晶上系统与PCB板电路信息互通难题。同时，由于柔性连接组件的可拆卸性，不仅方便整个晶上系统与PCB组合件的拆卸和维修，还在拆卸过程中不会对PCB组合件和晶上系统造成任何损伤，因而具有很好的无损连接特性。此外，通过在结构件中引入液冷通道，利用流体比热容大，在单位时间内能吸收更多的热量的特点，可以显著降低晶上系统的工作温度，提高系统的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本发明一种可拆卸式晶上系统与PCB板的互连结构的结构示意图；

图2为本发明实施例的底部结构件俯视图和侧视图；

图3为本发明实施例的顶部结构件俯视图和侧视图；

图4为本发明实施例的PCB叠层示意图；

图5为本发明实施例的柔性连接组件俯视图和侧视图。

附图标记说明

1-底部结构件，11-底部凹槽，12-液冷通道，13-定位孔，2-顶部结构件，21-下顶部凹槽，22-上顶部凹槽，221-连接块，2211-凸台，23-穿线孔，24-定位销，3-晶上系统，31-晶圆，311-TSV孔，32-芯粒，33-压焊点，34-有机填充物，4-散热膏，5-PCB组装件，51-PCB板，52-焊盘，53-通孔，54-固定孔，55-元器件，56-接插件，6-柔性连接组件，61-柔性板，62-毛纽扣，7-线缆，8-接头。

具体实施方式

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

见图1

一种可拆卸式晶上系统与PCB板的互连结构，包括底部结构件1，所述底部结构件1上通过连接件可拆卸连接顶部结构件2，所述底部结构件1的顶端设置有底部凹槽11，所述底部凹槽11内设置有晶上系统3，所述晶上系统3的下表面通过散热膏4与所述底部凹槽11的底表面连接，所述顶部结构件2的下表面设置有若干组自下而上的下顶部凹槽21和上顶部凹槽22，所述下顶部凹槽21内设置有PCB组装件5，所述上顶部凹槽22之间设置有连接块221，所述连接块221的底端中心固定设置有凸台2211，所述凸台2211与所述PCB组装件5契合连接，所述PCB组装件5通过连接件贯穿所述PCB组装件5并延伸至所述连接块221内与所述顶部结构件2连接，所述下顶部凹槽21内设置有柔性连接组件6，所述柔性连接组件6的下表面连接所述晶上系统3，所述柔性连接组件6的上表面连接所述PCB组装件5。

所述下顶部凹槽21的宽度大于所述上顶部凹槽22的宽度。

所述晶上系统3包括晶圆31，芯粒32，压焊点33和有机填充物34，所述晶圆31设置于所述底部凹槽11内，所述晶圆31的下表面均布设置有若干所述芯粒32，相邻所述芯粒32之间填充所述有机填充物34，所述芯粒32的底部填充所述有机填充物34，所述有机填充物34的下表面通过所述散热膏4与所述底部凹槽11的底表面连接，所述晶圆31上均布贯穿有若干组TSV孔311，所述TSV孔311的顶端设置所述压焊点33，所述压焊点33的另一端连接所述柔性连接组件6。

每组所述TSV孔311为两个，每两组所述TSV孔311设置于相邻所述芯粒32之间。

所述PCB组装件5包括PCB板51，焊盘52，通孔53和固定孔54，所述PCB板51设置于所述下顶部凹槽21内，所述PCB板51上贯穿有若干所述通孔53，所述通孔53与所述凸台2211契合连接，所述PCB板51上贯穿有若干所述固定孔54，所述PCB板51通过连接件贯穿所述固定孔54并延伸至所述连接块221内与所述顶部结构件2连接，所述PCB板51的端部通过连接件贯穿所述固定孔54并延伸至所述上顶部凹槽22与所述上顶部凹槽22连接，所述PCB板51的下表面均布设置有若干所述焊盘52，所述焊盘52的另一端连接所述柔性连接组件6。

所述PCB组装件5还包括元器件55和接插件56，所述PCB板51的上表面通过锡膏或者银胶贴装若干所述元器件55和所述接插件56，所述顶部结构件2上设置有穿线孔23并与所述上顶部凹槽22连通，所述穿线孔23内贯穿线缆7，所述线缆7的底端连接所述接插件56。

所述柔性连接组件6包括柔性板61和若干组毛纽扣62，所述柔性板61设置于下顶部凹槽21内，所述柔性板61上均布贯穿有若干组所述毛纽扣62，每组所述毛纽扣62为两个，且所述毛纽扣62的一端连接所述PCB组装件5，所述毛纽扣62的另一端连接所述晶上系统3。

所述底部结构件1的内部设置有液冷通道12，所述液冷通道12成螺旋环绕状，所述液冷通道12的两端口还设置有接头8。

所述底部结构件1的上表面设置有若干定位孔13，所述顶部结构件2的下表面设置有与所述定位孔13相互配合的定位销24，所述定位孔13与所述定位销24契合连接。

一种可拆卸式晶上系统与PCB板的互连结构的制造方法，包括以下步骤：

步骤S1：通过微纳工艺在晶圆31上制备若干TSV孔311和若干压焊点33，压焊点33位于TSV孔311上方，将若干芯粒32倒扣在晶圆31上，使用热压键合工艺或者无污染粘接工艺将若干芯粒32与晶圆31粘合，并在贴有芯粒32一侧填充有机填充物34，再使用CMP工艺减薄、磨平处理后形成晶上系统3；

步骤S2：使用丝网印刷工艺加工多层PCB板51，PCB板51的下表面露出若干焊盘52，PCB板51上贯穿有若干通孔53和固定孔54，将PCB板51的上表面用锡膏或者银胶贴装若干元器件55和接插件56，接插件56上连接线缆7，形成PCB组装件5；

步骤S3：将若干毛纽扣62与柔性板61烧结在一起，毛纽扣62的数量以及排列方式和晶上系统3的压焊点33一一对应，形成柔性连接组件6；

步骤S4：将散热膏4均匀涂覆在底部结构件1的底部凹槽11内，把晶上系统3装入底部凹槽11内，并确保有机填充物34的下表面与散热膏4贴合；

步骤S5：用若干连接件贯穿PCB板51上的固定孔54并延伸至上顶部凹槽22上的连接块221内与所述顶部结构件2连接，用若干连接件贯穿PCB板51上的固定孔54并延伸至上顶部凹槽22与上顶部凹槽22连接，完成PCB组装件5固定在顶部结构件2的下顶部凹槽21内，并确保焊盘52露出；

步骤S6：将柔性连接组件6上表面的露出的毛纽扣62与PCB组装件5的焊盘52连接，柔性连接组件6下表面的露出的毛纽扣62与晶上系统3的压焊点33对准，并将顶部结构件2和底部结构件1通过定位销24和定位孔13铆合在一起，通过使用若干连接件贯穿顶部结构件2并延伸至底部结构件1内，完成结构件组装；

步骤S7：将一对接头8密封安装在底部结构件1的液冷通道12端口位置，完成装配。

实施例：

步骤S1：参见图2，选用精密机械加工工艺加工紫铜底部结构件1，底部结构件1尺寸为400mm×400mm×20mm，上表面中间加工直径304.8mm深0.4mm底部凹槽11，在底部凹槽11同一侧周围加工若干M3.5×8mm深螺纹孔13，在底部结构件1对角区域加工两个φ1.5×2mm定位孔13，在距离上表面3mm处加工液冷通道12，液冷通道12呈平面螺旋环绕状，液冷通道12截面尺寸为3mm×3mm，相邻液冷通道12壁厚为5mm，液冷通道12长宽跨度为305mm×305mm，液冷通道12的两个端口一个分布在中心，另一个分布在外圈，液冷通道12通过φ2.8×14mm的盲孔与接头8连接；

步骤S2：参见图3，采用精密机械加工工艺加工紫铜顶部结构件2，顶部结构件2尺寸为400mm×400mm×20mm，首先在顶部结构件2下表面中间区域加工有320mm×320mm×1.5mm下顶部凹槽21，然后在下顶部凹槽21平面上进一步加工4个尺寸为105mm×105mm×1.3mm（分布在4个角上），4个尺寸为105mm×100mm×1.3mm（分布在4条边上），1个100mm×100mm×1.3mm（位于中心的凹槽），相邻凹槽壁厚为5mm，最后在这9个凹槽内进一步加工9个尺寸为90mm×90mm×8.2mm，相邻凹槽壁厚为15mm，并形成宽度5mm台阶，得到上顶部凹槽22，9个凹槽角落对应的台阶上加工若干M2.5×7mm螺纹孔，在9个凹槽正上方加工9个φ4通孔，顶部结构件2四周加工若干φ3.5沉头通孔，对角加工两个φ1.5×1.5mm定位销24。

步骤S3：通过微纳工艺在12英寸硅晶圆31上制备若干TSV孔311和若干压焊点33，TSV孔311直径10um，压焊点33直径0.3mm，压焊点33位于TSV孔311上方，并将晶圆减薄至120um左右，将若干芯粒32倒扣在晶圆31上，使用热压键合工艺或者无污染粘接工艺将若干芯粒32与晶圆31粘合，并在贴有芯粒32一侧填充有机填充物34，再使用机械化学抛光（CMP）工艺减薄至220-240um厚度、磨平处理后形成晶上系统3；

步骤S4：参见图4，选用Rogers 4350板材与4450F半固化片，子板4350厚度10mil，半固化片厚度8mil，设计6层结构，由三张Rogers 4350子板和两张Rogers 4450F半固化片层压而成。每层铜厚为0.5OZ. 设计各层覆铜率60%左右，并尽可能均匀分布，PCB层压厚度为1.25mm左右，成品PCB尺寸为90mm×90mm×1.25mm。PCB板51的下表面露出若干焊盘52，PCB板51上贯穿有若干通孔53和固定孔54，将PCB板51的上表面用锡膏或者银胶贴装若干元器件55和接插件56，接插件56上连接线缆7，形成PCB组装件5；

步骤S5：参见图5，选用模具在亚克力材料内嵌若干长70mil，直径10mil毛纽扣62，毛纽扣62排列方式、位置与晶上系统3压焊点33一一对应，亚克力板尺寸为320mm×320mm×1.3mm，毛纽扣62在亚克力板两侧各露出约0.2mm，形成柔性连接组件6；

步骤S6：将散热膏4均匀涂覆在底部结构件1的底部凹槽11内，散热膏4厚度约0.25mm，把晶上系统3装入底部凹槽11内，并确保有机填充物34的下表面与散热膏4贴合，并使压焊点33朝上；

步骤S7：用若干M2.5×6mm沉头螺钉将PCB组装件5固定在顶部结构件2上，焊有元器件55和接插件56一侧朝上，焊盘52朝下，并将线缆7从穿线孔23伸出；

步骤S8：将柔性连接组件6嵌入顶部结构件2底部，并确保毛纽扣62阵列与PCB组装件5焊盘52接触，再将步骤S6的底部结构件1通过定位销24和定位孔13铆合在一起，并使用若干M3.5×26mm沉头螺丝钉将顶部结构件2和底部结构件1固定，最后在底部结构件1φ2.8盲孔位置安装一对密封接头8，完成装配。

更详细的实施前后效果对比参见表1，表1从PCB板的翘曲率，晶上系统翘曲率，PCB板与晶上系统贴合形成的高度差变化情况，使用液冷散热前后晶上系统工作温度和装配等方面加以对比分析：由于PCB板采用对称式层压方式，翘曲率得到了较明显的改善，仅为0.2%，同时，将PCB板分割成9块，大幅度减少了因大尺寸PCB翘曲导致的焊盘高度差过大的情况，并且，采用弹性接触式连接方式，避免PCB与晶圆焊接，一方面降低了晶圆破裂的风险，另一方面可拆卸性和可维修性得到了显著增强。

表1本实施例前后对比

为实现SOW稳定、可靠、高效地工作，融合晶圆电路和PCB电路各自的优势，将SOW和PCB集成在一起成为了良好的解决方案。但PCB电路板由于布线导致内层残铜率不一致，正反面过孔不对称，各层层压材料、厚度不一致，层压子板热膨胀系数（CTE）不相同，参见表2，金属层与层压板CTE差异大等原因导致PCB容易翘曲，参见表3。根据弹性力学相关知识，在高温转室温的过程中，两种热膨胀系数不同的材料贴合在一起时，热膨胀系数大的材料收缩率高，最终翘曲方向是朝向热膨胀系数高的材料。目前国内外一线PCB制造厂根据层压板材、走线、过孔、铜厚等因素加工的PCB总体翘曲率在0.25%-1%，大尺寸复杂结构的混压板翘曲率＞0.5%。

表2 常见板材参数

表3 常见材料热膨胀系数

根据表2和表3提供的数据，可以选择CTE与金属CTE相近的板材可适度改善PCB板的翘曲，但无论是平整度还是翘曲度，PCB板都与晶圆有较大的差距，一方面，晶圆可以通过抛光、磨平来保证平整度，而PCB板无法使用相似的工艺进行改善。

综上所述，本发明实施例提供了一种可拆卸式晶上系统与PCB板的互连结构及制造方法，不仅可解决大尺寸晶上系统3与翘曲PCB板51连通问题，还可以解决晶上系统3散热问题，尤其提高了系统的可拆卸性和可维修性，避免了直接焊接工艺对晶圆31造成的损伤。从而为晶上系统3的供电、调试、信号输入输出提供技术支撑，为更高速率、更大容量的晶上系统3的设计与制造提供技术保障。

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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (7)

1.一种可拆卸式晶上系统与PCB板的互连结构，其特征在于，包括底部结构件（1），所述底部结构件（1）上通过连接件可拆卸连接顶部结构件（2），所述底部结构件（1）的顶端设置有底部凹槽（11），所述底部凹槽（11）内设置有晶上系统（3），所述晶上系统（3）的下表面通过散热膏（4）与所述底部凹槽（11）的底表面连接，所述顶部结构件（2）的下表面设置有若干组自下而上的下顶部凹槽（21）和上顶部凹槽（22），所述下顶部凹槽（21）内设置有PCB组装件（5），所述上顶部凹槽（22）有9个，所述上顶部凹槽（22）之间设置有连接块（221），相邻所述上顶部凹槽（22）之间由所述连接块（221）隔开，所述连接块（221）的底端中心固定设置有凸台（2211）并在所述下顶部凹槽（21）和每一所述上顶部凹槽（22）之间形成台阶，所述PCB组装件（5）有9个，每一所述上顶部凹槽（22）对应的台阶上均固定安装有一所述PCB组装件（5），所述PCB组装件（5）的上表面为上顶部凹槽区，所述凸台（2211）与所述PCB组装件（5）契合连接，所述PCB组装件（5）通过连接件贯穿所述PCB组装件（5）并延伸至所述连接块（221）内与所述顶部结构件（2）连接，所述下顶部凹槽（21）内设置有柔性连接组件（6），所述柔性连接组件（6）的下表面连接所述晶上系统（3），所述柔性连接组件（6）的上表面连接所述PCB组装件（5）；

所述晶上系统（3）包括晶圆（31），芯粒（32），压焊点（33）和有机填充物（34），所述晶圆（31）设置于所述底部凹槽（11）内，所述晶圆（31）的下表面均布设置有若干所述芯粒（32），相邻所述芯粒（32）之间填充所述有机填充物（34），所述芯粒（32）的底部填充所述有机填充物（34），所述有机填充物（34）的下表面通过所述散热膏（4）与所述底部凹槽（11）的底表面连接，所述晶圆（31）上均布贯穿有若干组TSV孔（311），所述TSV孔（311）的顶端设置所述压焊点（33），所述压焊点（33）的另一端连接所述柔性连接组件（6）；

每组所述TSV孔（311）为两个，每两组所述TSV孔（311）设置于相邻所述芯粒（32）之间；

所述PCB组装件（5）包括PCB板（51），焊盘（52）和固定孔（54），所述PCB板（51）设置于所述下顶部凹槽（21）内，所述PCB板（51）上贯穿有若干所述固定孔（54），所述PCB板（51）通过连接件贯穿所述固定孔（54）并延伸至所述连接块（221）内与所述顶部结构件（2）连接，所述PCB板（51）的端部通过连接件贯穿所述固定孔（54）并延伸至所述上顶部凹槽（22）与所述上顶部凹槽（22）连接，所述PCB板（51）的下表面均布设置有若干所述焊盘（52），所述焊盘（52）的另一端连接所述柔性连接组件（6）。

2.如权利要求1所述的一种可拆卸式晶上系统与PCB板的互连结构，其特征在于，所述下顶部凹槽（21）的宽度大于所述上顶部凹槽（22）的宽度。

3.如权利要求1所述的一种可拆卸式晶上系统与PCB板的互连结构，其特征在于，所述PCB组装件（5）还包括元器件（55）和接插件（56），所述PCB板（51）的上表面通过锡膏或者银胶贴装若干所述元器件（55）和所述接插件（56），所述顶部结构件（2）上设置有穿线孔（23）并与所述上顶部凹槽（22）连通，所述穿线孔（23）内贯穿线缆（7），所述线缆（7）的底端连接所述接插件（56）。

4.如权利要求1所述的一种可拆卸式晶上系统与PCB板的互连结构，其特征在于，所述柔性连接组件（6）包括柔性板（61）和若干组毛纽扣（62），所述柔性板（61）设置于下顶部凹槽（21）内，所述柔性板（61）上均布贯穿有若干组所述毛纽扣（62），每组所述毛纽扣（62）为两个，且所述毛纽扣（62）的一端连接所述PCB组装件（5），所述毛纽扣（62）的另一端连接所述晶上系统（3）。

5.如权利要求1所述的一种可拆卸式晶上系统与PCB板的互连结构，其特征在于，所述底部结构件（1）的内部设置有液冷通道（12），所述液冷通道（12）成螺旋环绕状，所述液冷通道（12）的两端口还设置有接头（8）。

6.如权利要求1所述的一种可拆卸式晶上系统与PCB板的互连结构，其特征在于，所述底部结构件（1）的上表面设置有若干定位孔（13），所述顶部结构件（2）的下表面设置有与所述定位孔（13）相互配合的定位销（24），所述定位孔（13）与所述定位销（24）契合连接。

7.一种权利要求1-6任一项所述的一种可拆卸式晶上系统与PCB板的互连结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：采用精密机械加工工艺加工紫铜顶部结构件（2），首先在顶部结构件（2）下表面中间区域加工有下顶部凹槽（21），然后在下顶部凹槽（21）平面上进一步加工9个凹槽，相邻凹槽之间由壁隔开，最后在这9个凹槽内进一步加工9个凹槽，在凹槽的壁上形成台阶，得到上顶部凹槽（22）；

步骤S2：通过微纳工艺在晶圆（31）上制备若干TSV孔（311）和若干压焊点（33），压焊点（33）位于TSV孔（311）上方，将若干芯粒（32）倒扣在晶圆（31）上，使用热压键合工艺或者无污染粘接工艺将若干芯粒（32）与晶圆（31）粘合，并在贴有芯粒（32）一侧填充有机填充物（34），再使用CMP工艺减薄、磨平处理后形成晶上系统（3）；

步骤S3：使用丝网印刷工艺加工多层PCB板（51），PCB板（51）的下表面露出若干焊盘（52），PCB板（51）上贯穿有若干固定孔（54），将PCB板（51）的上表面用锡膏或者银胶贴装若干元器件（55）和接插件（56），接插件（56）上连接线缆（7），形成PCB组装件（5）；

步骤S4：将若干毛纽扣（62）与柔性板（61）烧结在一起，毛纽扣（62）的数量以及排列方式和晶上系统（3）的压焊点（33）一一对应，形成柔性连接组件（6）；

步骤S5：将散热膏（4）均匀涂覆在底部结构件（1）的底部凹槽（11）内，把晶上系统（3）装入底部凹槽（11）内，并确保有机填充物（34）的下表面与散热膏（4）贴合；

步骤S6：将PCB组装件（5）固定安装在对应的上顶部凹槽（21）台阶上，用若干连接件贯穿PCB板（51）上的固定孔（54）并延伸至上顶部凹槽（22）上的连接块（221）内与所述顶部结构件（2）连接，用若干连接件贯穿PCB板（51）上的固定孔（54）并延伸至上顶部凹槽（22）与上顶部凹槽（22）连接，完成PCB组装件（5）固定在顶部结构件（2）的下顶部凹槽（21）内，并确保焊盘（52）露出；

步骤S7：将柔性连接组件（6）上表面的露出的毛纽扣（62）与PCB组装件（5）的焊盘（52）连接，柔性连接组件（6）下表面的露出的毛纽扣（62）与晶上系统（3）的压焊点（33）对准，并将顶部结构件（2）和底部结构件（1）通过定位销（24）和定位孔（13）铆合在一起，通过使用若干连接件贯穿顶部结构件（2）并延伸至底部结构件（1）内，完成结构件组装；

步骤S8：将一对接头（8）密封安装在底部结构件（1）的液冷通道（12）端口位置，完成装配。

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