【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路领域，且更具体地涉及一种融合多种芯片封装的单一封装体。
技术介绍
1、在当今技术日新月异的时代，芯片的封装方式也在不断演进。一种充满创新的封装体概念应运而生，即融合多种芯片封装于单一封装体之中。这种新型封装体在追求更高性能、更小尺寸和更低功耗的同时，也为不同领域的应用提供了更大的灵活性和集成度。
2、在大数据、云计算和物联网等领域的快速发展推动下，融合多种芯片封装的单一封装体成为了电子产品设计的新趋势。它既满足了不同领域的需求，又能够提升系统的性能和集成度，同时降低成本。
3、随着信息技术的快速发展，人们对电子产品的性能和功能要求越来越高，但传统的芯片封装方式却存在着一些限制，无法满足日益增长的需求。
4、首先，不同芯片在工作时会产生热量，如果这些芯片被集成在一个封装体中，可能会导致散热不良，增加芯片温度，从而影响性能和寿命；
5、其次，不同芯片之间的电磁干扰可能会增加；当多个芯片共享同一封装体时，他们之间的电磁干扰可能会导致信号质量下降，引入噪声，影响性能和稳定性；
6、第三，在设计和制造过程中，融合多种芯片封装的单一封装体需要更复杂的布局和线路连接，增加了设计工程师的任务和挑战；此外，由于不同芯片之间的物理和电气要求可能不同，可能需要更多的迭代和验证；
7、最后，当一个封装体中的某个芯片出现故障或需要升级时，维修和升级可能会变得复杂；因为不同芯片被集成在一起，可能需要整体替换或重新布线，增加了维修和升级的成本和难度；
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技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术公开了一种融合多种芯片封装的单一封装体，本专利技术通过散热优化模块提高整个封装体的散热效果，以确保各个芯片在工作时能够保持适宜的温度范围；通过电磁干扰隔离模块采用地埋层方法，有效隔离不同模块之间的信号干扰，确保信号质量和系统稳定性；通过模拟验证模块,在设计过程中，进行系统级的设计和验证，包括对不同芯片之间的物理和电气要求进行综合考虑；通过系统模拟、仿真和测试验证，减少迭代次数，确保整个封装体的可靠性和性能达到设计要求；通过模块化设计方法将不同的芯片模块独立设计；这样，当某个芯片出现故障或需要升级时，可以更容易地替换或升级该模块，而无需对整个封装体进行改动；通过维修升级模块设立易于拆卸和安装的芯片插槽，采用可编程和可配置的硬件架构，以便在需要时能够灵活地维修和升级单个芯片，降低维护和升级的成本和难度。
2、为了实现上述技术效果，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种融合多种芯片封装的单一封装体，包括：
4、封装模块，所述封装模块通过电路板pcb工具进行球栅阵列封装，并通过高密度互连工艺进行布线连接，以实现尺寸的最小化；
5、散热优化模块，所述散热优化模块采用双层pcb设计，底层包含处理器和存储器芯片，顶层包含传感器，以实现芯片在运行时的温度控制在安全范围内；
6、电磁干扰隔离模块，所述电磁干扰隔离模块通过在电路板中加入地铺层以减少电磁干扰，并利用金属屏蔽罩进行隔离；
7、模拟验证模块，所述模拟验证模块通过虚拟原型方法对整个封装体进行系统级仿真和验证；
8、维修升级模块，所述维修升级模块通过模块化设计方法实现芯片与封装体的可拆卸连接，以方便维修升级；
9、故障维护模块，所述故障维护模块通过添加调试接口、故障指示灯和可编程控制器，以实现故障排除和升级维护，所述可编程控制器通过断路器切断故障电路，以防止故障扩大；
10、电源管理模块，所述电源管理模块通过电源管理芯片和功率管理集成电路监测并调整不同芯片模块间的电压和电流供应，以确保系统的稳定性；
11、调试优化模块，所述调试优化模块通过冗余设计策略确保封装体的可靠性和系统容错能力，所述冗余设计策略通过备份电源、容错模式和故障检测机制提高封装体的可靠性；
12、静电阻抗保护模块，所述静电阻抗保护模块通过添加静电阻抗保护电路以保护芯片免受静电放电的损害；
13、控制接口模块，所述控制接口模块通过通用接口协议i2c实现封装体与不同类型的芯片间的连接和交互，以确保数据交换的兼容性和可扩展性；
14、其中，所述散热优化模块的输出端与所述电磁干扰隔离模块的输入端连接；所述电磁干扰隔离模块的输出端与所述模拟验证模块的输入端连接；所述模拟验证模块的输出端与所述维修升级模块的输入端连接；所述维修升级模块的输出端与所述故障维护模块的输入端连接；所述故障维护模块的输出端与所述电源管理模块的输入端连接；所述电源管理模块的输出端与所述调试优化模块的输入端连接；所述调试优化模块的输出端与所述静电阻抗保护模块的输入端连接；所述静电阻抗保护模块的输出端与所述控制接口模块的输入端连接；所述控制接口模块的输出端与所述封装模块的输入端连接。
15、作为本专利技术进一步的技术方案，所述高密度互连工艺的具体实现工作步骤如下：
16、步骤1、通过氢氧化钠清洗并去除基板表面的杂质和氧化物，并增加基板表面的亲水性，以确保金属化层与基板表面结合紧密；
17、步骤2、通过光敏覆盖层将电路图案印刷在基板上，并通过显影剂显影光敏覆盖层，以形成所需的电路图案；
18、步骤3、通过镀金工艺在印刷电路图案上覆盖一层金属化层，以提供导电性和耐腐蚀性；
19、步骤4、通过蚀刻液对金属化层和基板进行刻蚀，以深化显示电路图案；
20、步骤5、在完成化学蚀刻后，再次进行镀金工艺以增强电路图案和金属化层的导电性和耐腐蚀性；
21、步骤6、通过气相沉积方法在基板表面和金属化层上形成覆盖层，以保护电路并提供防腐保护；
22、步骤7、在基板进行穿孔和插件安装，所述穿孔和插件可用于连接各个芯片和外部设备，以实现多芯片封装和高密度互连。
23、作为本专利技术进一步的技术方案，所述散热优化模块包括散热片单元、散热管单元、散热器单元和热传导垫片单元；所述散热片单元通过在底层的处理器和存储器芯片上方添加铝片，以增加散热表面积，提高散热效率；所述散热管单元通过在底层芯片和顶层散热片之间充填导热介质以传递热量；所述散热器单元通过风扇增加空气流动，加速散热片附近的热量传递和散发，所述风扇通过直流电机驱动旋转产生强制对流，将热量带走，并通过温度反馈控制实现风速的智能调节；所述热传导垫片单元通过在散热片和芯片之间放置硅脂材料，以填充不平整表面间的空隙，并提高热量传导效率。
24、作为本专利技术进一步的技术方案，所述模拟验证模块包括电路仿真单元、系统建模单元、信号完整性分析单元、热分析单元和功耗分析单元；所述电路仿真单元通过电路仿真工具验证电路的功能和性能，所述电路仿真工具通过电路分析方法实现对芯片电路的仿真和分析，以确保设计本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种融合多种芯片封装的单一封装体，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种融合多种芯片封装的单一封装体，其特征在于：所述高密度互连工艺的具体实现工作步骤如下：
3.根据权利要求1所述的一种融合多种芯片封装的单一封装体，其特征在于：所述散热优化模块包括散热片单元、散热管单元、散热器单元和热传导垫片单元；所述散热片单元通过在底层的处理器和存储器芯片上方添加铝片，以增加散热表面积，提高散热效率；所述散热管单元通过在底层芯片和顶层散热片之间充填导热介质以传递热量；所述散热器单元通过风扇增加空气流动，加速散热片附近的热量传递和散发，所述风扇通过直流电机驱动旋转产生强制对流，将热量带走，并通过温度反馈控制实现风速的智能调节；所述热传导垫片单元通过在散热片和芯片之间放置硅脂材料，以填充不平整表面间的空隙，并提高热量传导效率。
4.根据权利要求1所述的一种融合多种芯片封装的单一封装体，其特征在于：所述模拟验证模块包括电路仿真单元、系统建模单元、信号完整性分析单元、热分析单元和功耗分析单元；所述电路仿真单元通过电路仿真工具验证电路的功能和性能，所述电
5.根据权利要求1所述的一种融合多种芯片封装的单一封装体，其特征在于：所述模块化设计方法通过模块连接器实现芯片模块的插入和拔出，并通过标准接口与封装体内部的总线系统以进行连接和通信；所述模块连接器包括接插件、弹簧连接器、磁连接器和硬件插件；封装体通过接插件连接芯片，所述接插件通过金属引脚提供电气连接并传输数据和信号；所述弹簧连接器通过弹性金属片实现芯片模块的插入和拔出；所述磁连接器通过磁吸力实现芯片与封装体之间的电气连接；所述硬件插件通过螺丝卡扣将芯片进行固定。
6.根据权利要求1所述的一种融合多种芯片封装的单一封装体，其特征在于：所述断路器包括检测单元、断开单元、控制单元和保护回路；所述检测单元通过触发器检测电路中的异常情况，并触发断开单元的开关动作；所述触发器基于电流、电压和温度参数进行监测，并在检测到异常时发送信号触发断开单元；所述断开单元通过电磁继电器切断电路连接；所述控制单元通过微处理器接收触发信号并控制断开单元的切断动作；所述保护回路通过电流传感器和温度传感器监测断路器状态，在断路器电流异常、温度过高或短路时触发断路器以避免故障扩大；所述检测单元的输出端与所述控制单元的输入端连接；所述控制单元的输出端与所述断开单元的输入端连接。
7.根据权利要求1所述的一种融合多种芯片封装的单一封装体，其特征在于：所述电源管理芯片包括转换器、线性稳压器、电池管理模块、电源选择开关和时钟发生器；所述电源管理芯片通过转换器进行升压、降压或反向变换，以满足不同芯片模块对电压的需求；所述电源管理芯片通过线性稳压器提供稳定的电压输出；所述线性稳压器通过产生可调电压差实现电压调节，并将多余的电压转化为热量；所述电池管理模块通过充电管理、放电保护和电池状态监测方法确保电池的安全性；所述电源选择开关通过半导体开关器件控制不同的电源输入，以适应不同工作场景；所述电源管理芯片通过时钟发生器提供时钟信号，以同步封装体内各芯片模块的操作。
8.根据权利要求1所述的一种融合多种芯片封装的单一封装体，其特征在于：所述静电阻抗保护电路通过防静电元件和瞬态电压抑制器保护芯片免受静电放电的损害；所述静电阻抗保护电路包括保护二极管、选择器和保护阵列；所述静电阻抗保护电路通过保护二极管吸收并释放静电能量；所述保护二极管与输入/输出接口的信号线进行电连接，在出现静电放电事件时，所述保护二极管通过内部电压调整提供一个低阻抗通路，将静电放电能量转移到地或者屏蔽引脚上，以保护芯片；所述静电阻抗保护电路通过选择器限制电压过度上升，抑制静电放电造成的电压峰值；所述选择器通过反向联结二极管实现；所述保护阵列通过集成保护二极管和选择器，提供多个保护通路，以处理不同电压等级的静电放电事件。
9.根据权利要求1所述的一种融合多种芯片封装的单一封装体，其特征在于：所述控制接口模块包括时序生成单元、数据缓存单元、数据接口单元、控制信号转换单元和状态锁存单元；所述时序生成单元通过时序控制器对整个控制接口模块的时序进行管理和协...
【技术特征摘要】
1.一种融合多种芯片封装的单一封装体，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种融合多种芯片封装的单一封装体，其特征在于：所述高密度互连工艺的具体实现工作步骤如下：
3.根据权利要求1所述的一种融合多种芯片封装的单一封装体，其特征在于：所述散热优化模块包括散热片单元、散热管单元、散热器单元和热传导垫片单元；所述散热片单元通过在底层的处理器和存储器芯片上方添加铝片，以增加散热表面积，提高散热效率；所述散热管单元通过在底层芯片和顶层散热片之间充填导热介质以传递热量；所述散热器单元通过风扇增加空气流动，加速散热片附近的热量传递和散发，所述风扇通过直流电机驱动旋转产生强制对流，将热量带走，并通过温度反馈控制实现风速的智能调节；所述热传导垫片单元通过在散热片和芯片之间放置硅脂材料，以填充不平整表面间的空隙，并提高热量传导效率。
4.根据权利要求1所述的一种融合多种芯片封装的单一封装体，其特征在于：所述模拟验证模块包括电路仿真单元、系统建模单元、信号完整性分析单元、热分析单元和功耗分析单元；所述电路仿真单元通过电路仿真工具验证电路的功能和性能，所述电路仿真工具通过电路分析方法实现对芯片电路的仿真和分析，以确保设计的正确性；所述系统建模单元通过建立系统级模型实现对整个封装体的仿真和分析；所述信号完整性分析单元通过高速信号完整性仿真工具和布线规则进行信号传输线的匹配阻抗控制、信号间距规划和时序约束保证，以确保信号传输的准确性和稳定性；所述高速信号完整性仿真工具通过电磁场解算方法对封装体中的信号完整性进行仿真和分析，所述电磁场解算方法通过磁通量方程建立模型，磁通量方程的公式表达式为：
5.根据权利要求1所述的一种融合多种芯片封装的单一封装体，其特征在于：所述模块化设计方法通过模块连接器实现芯片模块的插入和拔出，并通过标准接口与封装体内部的总线系统以进行连接和通信；所述模块连接器包括接插件、弹簧连接器、磁连接器和硬件插件；封装体通过接插件连接芯片，所述接插件通过金属引脚提供电气连接并传输数据和信号；所述弹簧连接器通过弹性金属片实现芯片模块的插入和拔出；所述磁连接器通过磁吸力实现芯片与封装体之间的电气连接；所述硬件插件通过螺丝卡扣将芯片进行固定。
6.根据权利要求1所述的一种融合多种芯片封装的单一封装体，其特征在于：所述断路器包括检测单元、断开单元、控制单元和保护回路；所述检测单元通过触发器检测电路中的异常情况，并触发断开单元的开关动作；所述触发器基于电流、电压和温度参数进行监测，并在检测到异常时发送信号触发断开单元；所述断开单元通过电磁继电器切断电路连接；所述控制单元通过微处理器接收触发信号并控制断开单元的切断动作；所...
【专利技术属性】
技术研发人员：古德宗，廖浚男，范光宇，
申请(专利权)人：浙江睿兆芯半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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