【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种内嵌散热器的芯片堆叠模组，属于芯片封装。
技术介绍
1、芯片封装技术就是将内存芯片包裹起来，以避免芯片与外界接触，防止外界对芯片的损害的一种工艺技术，为了提升芯片的散热能力和功率密度，现有技术存在如图1、图2、图3所示的几种解决方案，其中，如图1所示是比较典型的单面散热的方式，芯片(die)平铺在覆铜陶瓷板(substrate)顶部，陶瓷板底部接散热器向下散热，如图2、图3所示是目前常见的两种双面散热的结构，芯片平铺，底部接陶瓷板&散热器上，顶部通过spacer接到陶瓷板&散热器，实现双面散热，其中图2所示是自带绝缘的方式，图3所示则没有自带绝缘。
2、现有方案相对传统方案散热有了较大的提升，但仍然有一些问题，1，引线键合的存在增加了寄生电感，降低了开关速度，使得损耗增加；2，芯片平铺限制了方向，所有的芯片只能固定面朝上/下，导致回路变长复杂；3，芯片平铺导致尺寸较大；4，双面散热器的成本较高，且占用体积较大。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种内嵌散热器的芯片堆叠模组，采用全新设计结构，以散热器内嵌，结合上下区堆叠结构设计，提高散热的同时，能够实现芯片稳定、高效的工作。
2、本专利技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术设计了一种内嵌散热器的芯片堆叠模组，用于针对各个目标功率芯片、以及分别与之工作相连的各个周边工作器件实现系统封装，包括散热器、塑封料，以及分别位于散热器所在平面上方、下方的
3、各个区模组结构中，芯片层中各个目标功率芯片分别与散热器表面、以及所在区模组结构中焊盘层中各焊盘连接，实现区模组结构中各目标功率芯片之间的连接、各目标功率芯片上引脚与所在区模组结构中焊盘层中焊盘的连接、以及散热器对所连目标功率芯片的散热；上区模组结构中焊盘层与下区模组结构中焊盘层之间通过塑封料封装构成封装体，且各焊盘层中各焊盘均位于封装体表面，各焊盘用于表贴其它目标功率芯片、各个周边工作器件，以及用于实现外接，散热器上存在外露封装体外的区域。
4、作为本专利技术的一种优选技术方案：所述各芯片层中的各目标功率芯片，若目标功率芯片为单面引脚，且该目标功率芯片的各引脚面向其所在区模组结构中的焊盘层，该目标功率芯片的另一表面面向散热器，则采用直接焊接连接方式、经内置导电材料的盲孔连接方式、或者经走线层的连接方式中的任意一种连接方式，实现该目标功率芯片各引脚与所面向焊盘层中各焊盘的连接、以及实现该目标功率芯片另一表面与其所面向散热器表面的连接，并基于该目标功率芯片所在区模组结构中焊盘层中的焊盘间走线，实现该目标功率芯片与其所在区模组结构中其它目标功率芯片的连接；
5、若目标功率芯片为单面引脚，且该目标功率芯片的各引脚面向散热器，该目标功率芯片的另一表面面向其所在区模组结构中的焊盘层，则该目标功率芯片各引脚与其所面向散热器表面之间采用经走线层的连接方式进行连接，同时该走线层经铜柱连接该目标功率芯片所在区模组结构中焊盘层中的焊盘，实现该目标功率芯片上各引脚与所在区模组结构中焊盘层中各焊盘的连接；并且采用直接焊接连接方式、经内置导电材料的盲孔连接方式、或者经走线层的连接方式中的任意一种连接方式，实现该目标功率芯片另一表面与其所面向焊盘层中各焊盘的连接，并基于该走线层、以及该目标功率芯片所在区模组结构中焊盘层中的焊盘间走线，实现该目标功率芯片与其所在区模组结构中其它目标功率芯片的连接；
6、若目标功率芯片为双面引脚，该目标功率芯片的两面分别面向所在区模组结构中的焊盘层、以及散热器，则散热器表面与其所面向该目标功率芯片的各引脚之间采用经走线层的连接方式进行连接，同时该走线层经铜柱连接该目标功率芯片所在区模组结构中焊盘层中的焊盘，实现该目标功率芯片上面向散热器的各引脚与所在区模组结构中焊盘层中各焊盘的连接；并且采用直接焊接连接方式、经内置导电材料的盲孔连接方式、或者经走线层的连接方式中的任意一种连接方式，实现该目标功率芯片另一表面上各引脚与其所面向焊盘层中各焊盘的连接，并基于该走线层、以及该目标功率芯片所在区模组结构中焊盘层中的焊盘间走线，实现该目标功率芯片与其所在区模组结构中其它目标功率芯片的连接。
7、作为本专利技术的一种优选技术方案：所述目标功率芯片表面与所面向散热器表面之间的直接焊接连接方式，基于高导热导电焊接材料实现直接焊接连接。
8、作为本专利技术的一种优选技术方案：所述高导热导电焊接材料为焊锡、银胶、烧结银中的任意一种。
9、作为本专利技术的一种优选技术方案：还包括部署于上区模组结构与下区模组结构之间的跨区导电结构，由跨区导电结构连接上区模组结构与下区模组结构，实现任意区模组结构中目标功率芯片经跨区导电结构与另一区模组结构中目标功率芯片、焊盘组中各焊盘的连接，以及实现上区模组结构中焊盘与下区模组结构中焊盘的连接。
10、作为本专利技术的一种优选技术方案：若上区模组结构与下区模组结构中存在走线层，则跨区导电结构依次连接上区模组结构中焊盘层中焊盘、存在的走线层、以及下区模组结构中焊盘层中焊盘；若上区模组结构与下区模组结构中不存在走线层，则跨区导电结构依次连接上区模组结构中焊盘层中焊盘、下区模组结构中焊盘层中焊盘。
11、作为本专利技术的一种优选技术方案：在垂直于散热器所在平面的投影方向上，散热器投影位于任意焊盘层投影内，跨区导电结构投影位于任意焊盘层投影内的非散热器投影区域。
12、作为本专利技术的一种优选技术方案：所述跨区导电结构为铜柱、或导电材料所构成的导电管路。
13、作为本专利技术的一种优选技术方案：还包括连接散热器上外露于封装体外区域的液冷管路、或者风冷装置。
14、作为本专利技术的一种优选技术方案：所述周边工作器件包括驱动控制芯片、存储芯片、以及各个被动元器件。
15、本专利技术所述一种内嵌散热器的芯片堆叠模组，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
16、本专利技术所设计一种内嵌散热器的芯片堆叠模组，采用全新设计结构，以散热器进行内嵌、分设上区模组结构与下区模组结构，基于各区模组结构分别设计包括芯片层与焊盘层，应用散热器实现上下芯片层的高效散热，并通过上下焊盘层实现多方向的表贴连接与外接，同时加入跨区导电结构设计，获得上区模组结构与下区模组结构之间的电连接，实现上下芯片组、焊盘组之间的跨区应用与组合，进一步提高实际应用的灵活性，整体模组结构设计集成度高，无键合线、且堆叠结构互连路径短，寄生参数小，有利于提升芯片开关速度与工作频率，降低损耗，减少外围器件成本，适用于多场景。
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1.一种内嵌散热器的芯片堆叠模组，用于针对各个目标功率芯片（1）、以及分别与之工作相连的各个周边工作器件（6）实现系统封装，其特征在于：包括散热器（2）、塑封料（3），以及分别位于散热器（2）所在平面上方、下方的上区模组结构、下区模组结构，其中，上区模组结构、下区模组结构分别均包括包含至少一个目标功率芯片（1）的芯片层、以及包含彼此共面各个焊盘（4）的焊盘层，上区模组结构中芯片层位于对应焊盘层下方，下区模组结构中芯片层位于对应焊盘层上方，在垂直于散热器（2）所在平面的投影方向上，各芯片层中各目标功率芯片（1）的投影均位于散热器（2）投影内；
2.根据权利要求1所述一种内嵌散热器的芯片堆叠模组，其特征在于：所述各芯片层中的各目标功率芯片（1），若目标功率芯片（1）为单面引脚，且该目标功率芯片（1）的各引脚面向其所在区模组结构中的焊盘层，该目标功率芯片（1）的另一表面面向散热器（2），则采用直接焊接连接方式、经内置导电材料的盲孔连接方式、或者经走线层（8）的连接方式中的任意一种连接方式，实现该目标功率芯片（1）各引脚与所面向焊盘层中各焊盘（4）的连接、以及实现该目标功率芯
3.根据权利要求2所述一种内嵌散热器的芯片堆叠模组，其特征在于：所述目标功率芯片（1）表面与所面向散热器表面之间的直接焊接连接方式，基于高导热导电焊接材料（5）实现直接焊接连接。
4.根据权利要求3所述一种内嵌散热器的芯片堆叠模组，其特征在于：所述高导热导电焊接材料（5）为焊锡、银胶、烧结银中的任意一种。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述一种内嵌散热器的芯片堆叠模组，其特征在于：还包括部署于上区模组结构与下区模组结构之间的跨区导电结构（7），由跨区导电结构（7）连接上区模组结构与下区模组结构，实现任意区模组结构中目标功率芯片（1）经跨区导电结构（7）与另一区模组结构中目标功率芯片（1）、焊盘组中各焊盘（4）的连接，以及实现上区模组结构中焊盘（4）与下区模组结构中焊盘（4）的连接。
6.根据权利要求5所述一种内嵌散热器的芯片堆叠模组，其特征在于：若上区模组结构与下区模组结构中存在走线层（8），则跨区导电结构（7）依次连接上区模组结构中焊盘层中焊盘（4）、存在的走线层（8）、以及下区模组结构中焊盘层中焊盘（4）；若上区模组结构与下区模组结构中不存在走线层（8），则跨区导电结构（7）依次连接上区模组结构中焊盘层中焊盘（4）、下区模组结构中焊盘层中焊盘（4）。
7.根据权利要求5所述一种内嵌散热器的芯片堆叠模组，其特征在于：在垂直于散热器（2）所在平面的投影方向上，散热器（2）投影位于任意焊盘层投影内，跨区导电结构（7）投影位于任意焊盘层投影内的非散热器（2）投影区域。
8.根据权利要求5所述一种内嵌散热器的芯片堆叠模组，其特征在于：所述跨区导电结构（7）为铜柱、或导电材料所构成的导电管路。
9.根据权利要求1所述一种内嵌散热器的芯片堆叠模组，其特征在于：还包括连接散热器（2）上外露于封装体外区域的液冷管路、或者风冷装置。
10.根据权利要求1所述一种内嵌散热器的芯片堆叠模组，其特征在于：所述周边工作器件（6）包括驱动控制芯片、存储芯片、以及各个被动元器件。
...【技术特征摘要】
1.一种内嵌散热器的芯片堆叠模组，用于针对各个目标功率芯片（1）、以及分别与之工作相连的各个周边工作器件（6）实现系统封装，其特征在于：包括散热器（2）、塑封料（3），以及分别位于散热器（2）所在平面上方、下方的上区模组结构、下区模组结构，其中，上区模组结构、下区模组结构分别均包括包含至少一个目标功率芯片（1）的芯片层、以及包含彼此共面各个焊盘（4）的焊盘层，上区模组结构中芯片层位于对应焊盘层下方，下区模组结构中芯片层位于对应焊盘层上方，在垂直于散热器（2）所在平面的投影方向上，各芯片层中各目标功率芯片（1）的投影均位于散热器（2）投影内；
2.根据权利要求1所述一种内嵌散热器的芯片堆叠模组，其特征在于：所述各芯片层中的各目标功率芯片（1），若目标功率芯片（1）为单面引脚，且该目标功率芯片（1）的各引脚面向其所在区模组结构中的焊盘层，该目标功率芯片（1）的另一表面面向散热器（2），则采用直接焊接连接方式、经内置导电材料的盲孔连接方式、或者经走线层（8）的连接方式中的任意一种连接方式，实现该目标功率芯片（1）各引脚与所面向焊盘层中各焊盘（4）的连接、以及实现该目标功率芯片（1）另一表面与其所面向散热器（2）表面的连接，并基于该目标功率芯片（1）所在区模组结构中焊盘层中的焊盘（4）间走线，实现该目标功率芯片（1）与其所在区模组结构中其它目标功率芯片（1）的连接；
3.根据权利要求2所述一种内嵌散热器的芯片堆叠模组，其特征在于：所述目标功率芯片（1）表面与所面向散热器表面之间的直接焊接连接方式，基于高导热导电焊接材料（5）实现直接焊接连接。
4.根据权利要求3所述一种内嵌散热器的芯片堆叠模组，其特征在于：所述高导热导电焊接材料（5...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴虹，
申请(专利权)人：南京博锐半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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