随着半导体芯片,如高性能CPU、GPU、FPGA及功率器件的计算能力和功率密度不断提升,其产生的热量已成为制约性能与可靠性的关键瓶颈。

传统的表面贴装技术将芯片直接焊接在PCB表面,散热路径长、热阻大,难以有效导出核心热量,现有改进技术中,有采用在PCB内部埋入铜块作为局部热沉的方法,这种方法存在缺陷,本文将介绍芯片‑铜块‑铜柱‑AMB 基板垂直散热通路的高密度集成封装,在多层电路板中埋入焊接有芯片的铜块,并通过垂直互连结构与下层AMB基板形成高效散热通道的芯片封装方案,用于解决传统芯片封装散热和热机械可靠性差的问题。更多关于陶瓷嵌入PCB的技术交流,敬请关注11月19日艾邦在深圳举办的高频高速PCB产业创新论坛

具体的工艺流程如下:

1、内层芯板捞槽与铜块嵌入
在 PCB Core 板的 L3‑L4 层间加工捞槽①,将预成型铜块嵌入捞槽①内部完成固定,铜块上表面与 L3 层表面平齐,(已通过扩散焊或烧结焊接芯片在铜块上表面
2、第一次多层压合
在嵌入铜块的 Core 板上下依次叠放半固化片(PP)与铜层,执行第一次压合,形成 L2‑L5 层框架。
3、第二次多层压合、镀铜
对第一次压合后的芯片对应区域进行镭射镀铜,并在铜层上进行相应工序,得到多层压合后的成形板

4、开窗、镭射钻孔,制备实心镀铜柱(垂直互连结构)
(1) 在铜块正下方的 L5‑L6 区域做开窗,形成捞槽②;
(2) 铜块底部的位置,通过开窗、镭射钻孔和电镀填孔形成垂直互连结构,所垂直互连结构为镀铜柱,贯穿铜块底部与AMB基板顶部之间的电路板介质层,且镀铜柱的底部露出。
5、AMB 基板对位、银膜叠放、树脂填充
(1) 将 AMB 基板预先放置到捞槽②窗口内;
(2) 在镀铜柱底部与 AMB 基板顶部铜层之间放置银膜,实现镀铜柱底部‑银膜‑AMB 顶部铜层接触,通过银烧结形成冶金结合连接AMB基板集成在多层核心板中;
(3)在AMB 基板侧壁与捞槽②内壁的间隙灌注绝缘树脂,熔融树脂填满缝隙后固化,实现 AMB 基板机械固定与侧壁绝缘密封。
最终形成芯片‑铜块‑铜柱‑AMB 基板垂直散热通路的高密度集成封装结构,AMB基板优异的导热性将热量快速向下传导至系统散热器,极大降低了结到环境的热阻。

文章内容来源:胜伟策专利《一种高密度芯片集成结构及方法

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推荐活动:【邀请函】高频高速PCB产业创新论坛(11月19日 深圳)

 

一、会议议题

(包括PCB上下游产业以及陶瓷基板嵌入PCB等相关议题)

 

序号
议题
1
AI   大潮中基板材料的多元化解决方案探究
2
高频高速线路板材料技术发展趋势及AI算力需求下的新挑战
3
CPO   光电融合发展趋势下高频高速PCB 材料攻关与工艺突破
4
从M2到M9:高速覆铜板材料体系演进与下一代M10材料前瞻
5
PPO在高频高速覆铜板中的应用与改性技术
6
高频线路板基材用碳氢树脂开发与应用进展
7
PTFE在高速高频PCB线路板中的创新应用
8
超低轮廓铜箔(HVLP)/反转铜箔(RTF)的开发及应用
9
AI   算力浪潮:高端电子纱 / 电子布发展机遇与技术解决方案
10
石英纱/布在超高频基材中的性能优势与量产应用难点
11
适配   M9 级及以上CCL用低损耗、低CTE树脂体系开发
12
高频高速覆铜板专用球形硅微粉的制备技术与产业化应用
13
低温固化导电铜浆的制备及高多层PCB任意互联技术中的应用
14
高端 PCB 加工工序及自动化解决方案
15
PCB 高精度导通孔加工设备
16
AI  PCB 新一代表面处理技术解决方案
17
高端PCB 孔金属化设备及专用材料
18
LDI 高精度曝光与超细线路图形完整成型技术方案
19
AI 服务器 PCB 全制程智能检测方案
20
陶瓷基板PCB嵌入式封装技术研究进展 
21
AMB的功率模块PCB嵌埋研发与关键技术 
22
氮化铝陶瓷基板嵌入铜基PCB工艺介绍
23
AMB 陶瓷内嵌如何解决嵌埋式 SiC 模块的散热绝缘
24
基于DPC陶瓷基板的芯片级嵌入式封装技术方案
25
陶瓷基板嵌入 PCB 在功率半导体、AI 算力的应用
26
AMB陶瓷内嵌方案的散热优势与压合良率技术难点
27
内嵌式PCB功率封装工艺技术研究进展与应用
28
嵌埋式SiC芯片PCB高导热胶膜的性能与功率提升难点
29
……

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二、参会、各类赞助

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作者 ab, 808