CN117650107B - 一种多芯片封装结构及其封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及芯片封装技术领域，公开了一种多芯片封装结构及其封装方法，其中，一种多芯片封装结构，包括外壳体、若干个内隔离冷却机构外封盖；内隔离冷却机构包括内隔离换热组件和内隔离密封组件；内隔离密封组件包括内封盖、设于内封盖上的冷却液导入组件、冷却液回流组件、伸缩式安全防护组件和冷却液抽吸组件以及若干个伸缩式外通管；本发明采用了多芯片之间的隔离冷却方式，通过内隔离换热组件和内隔离密封组件将各个芯片进行分隔密封处理，可单独控制每个芯片的散热效率，且在封装后，若出现密封性不足的问题，可单独对密封性不足的位置进行拆分处理，不需要将整体拆开，有效降低了返工成本，提高了生产效率。

Description

一种多芯片封装结构及其封装方法
技术领域
本发明涉及芯片封装技术领域，更具体地说，它涉及一种多芯片封装结构及其封装方法。
背景技术
芯片封装结构是安装半导体集成电路芯片用的外壳，起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁，芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接。
多芯片集成封装是目前较为常见的，但目前较多的封装方式多是堆叠式，所有芯片均处于一个共同的工作环境中，无法分别控制每个芯片所处工作空间的环境温度，而且较多的封装结构集成性较高，组装配合度高，在焊接封装后，若出现密封性不足的情况，则需要将全部焊接的部位重新进行加热断开处理才能够方便进行分离处理，导致返工成本大，耗时较长。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种多芯片封装结构及其封装方法。
本发明提供了一种多芯片封装结构，包括外壳体、设于外壳体内的若干个内隔离冷却机构以及焊接在外壳体开口端的外封盖，若干个芯片分别设于相应的内隔离冷却机构内；
所述内隔离冷却机构包括内隔离换热组件以及焊接在内隔离换热组件开口端的内隔离密封组件；
所述内隔离换热组件包括连接在外壳体底部的内隔离壳体以及连接在内隔离壳体内壁上的若干个波浪形换热管；
所述内隔离密封组件包括内封盖、设于内封盖上的冷却液导入组件、冷却液回流组件、伸缩式安全防护组件和冷却液抽吸组件以及若干个伸缩式外通管，若干个伸缩式外通管均贯穿外壳体，若干个伸缩式外通管位于外壳体内的一端分别与冷却液导入组件、冷却液回流组件、伸缩式安全防护组件和冷却液抽吸组件连接，若干个波浪形换热管的输入端均与冷却液导入组件的输出端连接，若干个波浪形换热管的输出端均与冷却液回流组件的输入端连接，当所述伸缩式安全防护组件伸长并与内隔离壳体底部接触时，伸缩式安全防护组件覆盖芯片，且伸缩式安全防护组件外壁和内隔离壳体内壁之间的空间与冷却液抽吸组件的一端连通。
作为本发明的进一步优化方案，所述冷却液导入组件包括连接在内封盖下端的若干个输入支管、连接在内封盖上端的总输入管以及设于内封盖内部的若干个输入通道，若干个输入支管分别通过相应的输入通道与总输入管连通，输入支管与波浪形换热管的输入端连接。
作为本发明的进一步优化方案，所述冷却液回流组件包括连接在内封盖下端的若干个回流支管、连接在内封盖上端的总回流管以及设于内封盖内部的若干个回流通道，若干个回流支管分别通过相应的回流通道与总回流管连通，回流支管与波浪形换热管的输出端连接。
作为本发明的进一步优化方案，所述伸缩式安全防护组件包括连接在内封盖下端的伸缩式覆盖组件以及连接在内封盖上端的调节组件，所述调节组件与伸缩式覆盖组件内部空间连通。
作为本发明的进一步优化方案，所述伸缩式覆盖组件包括连接在内封盖下端的第一波纹管、第二波纹管以及与内封盖平行设置的环形板体，所述第一波纹管、第二波纹管的一端均与环形板体固定连接，内封盖、第一波纹管、第二波纹管和环形板体之间形成一密封腔室，调节组件与密封腔室连通。
作为本发明的进一步优化方案，所述调节组件包括连接在内封盖上端的第一导流管，第一导流管与密封腔室连通。
作为本发明的进一步优化方案，所述冷却液抽吸组件包括连接在内封盖上端的第二导流管、连接在内封盖下端的第三波纹管以及设于环形板体上的导流孔，导流孔设于环形板体靠近下端的位置处，导流孔通过第三波纹管与第二导流管连通，第三波纹管位于密封腔室内。
作为本发明的进一步优化方案，所述伸缩式外通管包括硬直管段和波纹管段，波纹管段与总输入管或总回流管或第一导流管或第二导流管连接。
作为本发明的进一步优化方案，所述外壳体上设有若干个第一穿孔、第二穿孔、第三穿孔和第四穿孔，与总输入管连接的伸缩式外通管的硬质管段焊接在第一穿孔处，与总回流管连接的伸缩式外通管的硬质管段焊接在第二穿孔处，与第一导流管连接的伸缩式外通管的硬质管段焊接在第三穿孔处，与第二导流管连接的伸缩式外通管的硬质管段焊接在第四穿孔处。
一种多芯片封装结构的封装方法，用于封装如上述的多芯片封装结构，包括以下步骤：将芯片安装至相应的内隔离壳体内；
将内封盖装配至内隔离壳体的上端开口处，然后将若干个伸缩式外通管装配至外壳体上，并在内封盖和内隔离壳体之间、冷却液导入组件和波浪形换热管输入端之间、冷却液回流组件和波浪形换热管输出端之间、外壳体与若干个伸缩式外通管之间、若干个伸缩式外通管分别和冷却液导入组件、冷却液回流组件、伸缩式安全防护组件和冷却液抽吸组件之间装配钎料，之后整体送入真空钎焊炉中进行钎焊处理，设定时间后取出；
控制伸缩式安全防护组件伸长并覆盖相应的芯片，将冷却液回流组件的输出端与测压设备连接，冷却液导入组件的输入端与冷却液输送设备连接，并向波浪形换热管内导入设定压强的冷却液，并通过测压设备检测，若压力稳定，则判定为合格品，若不稳定，则观察伸缩式外通管与冷却液导入组件、冷却液回流组件、伸缩式安全防护组件和冷却液抽吸组件之间连接处是否出现漏液，若不存在，则断开冷却液输送设备和测压设备，抽出波浪形换热管内的残余冷却液，同时通过冷却液抽吸组件将渗透至伸缩式安全防护组件和内隔离壳体之间的冷却液抽出，随后重新加热内封盖和内隔离壳体焊接之处并将内封盖和内隔离壳体分离，进行后续修复或返工程序。
本发明的有益效果在于：本发明采用了多芯片之间的隔离冷却方式，通过内隔离换热组件和内隔离密封组件将各个芯片进行分隔密封处理，可单独控制每个芯片的散热效率，且在封装后，若出现密封性不足的问题，可单独对密封性不足的位置进行拆分处理，不需要将整体拆开，有效降低了返工成本，提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明图1中A处的放大视图；
图3是本发明的内隔离密封组件的结构示意图；
图4是本发明的内封盖和伸缩式安全防护组件的相配合视图；
图5是本发明的伸缩式安全防护组件与冷却液抽吸组件的相配合视图；
图6是本发明图3中B-B处的剖视图；
图7是本发明图3中C-C处的剖视图。
图中：1、外壳体；101、第一穿孔；102、第二穿孔；103、第三穿孔；104、第四穿孔；21、内隔离换热组件；2101、内隔离壳体；2102、波浪形换热管；22、内隔离密封组件；2201、内封盖；2202、输入支管；2203、回流支管；2204、总输入管；2205、总回流管；2206、第一波纹管；2207、第二波纹管；2208、环形板体；2209、第一导流管；2210、第二导流管；2211、第三波纹管；2212、导流孔；2213、伸缩式外通管；3、外封盖。
具体实施方式
现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。
如图1-图7所示，一种多芯片封装结构，包括外壳体1、设于外壳体1内的若干个内隔离冷却机构以及焊接在外壳体1开口端的外封盖3，若干个芯片分别设于相应的内隔离冷却机构内；
内隔离冷却机构包括内隔离换热组件21以及焊接在内隔离换热组件21开口端的内隔离密封组件22；
内隔离换热组件21包括连接在外壳体1底部的内隔离壳体2101以及连接在内隔离壳体2101内壁上的若干个波浪形换热管2102；
内隔离密封组件22包括内封盖2201、设于内封盖2201上的冷却液导入组件、冷却液回流组件、伸缩式安全防护组件和冷却液抽吸组件以及若干个伸缩式外通管2213，若干个伸缩式外通管2213均贯穿外壳体1，若干个伸缩式外通管2213位于外壳体1内的一端分别与冷却液导入组件、冷却液回流组件、伸缩式安全防护组件和冷却液抽吸组件连接，若干个波浪形换热管2102的输入端均与冷却液导入组件的输出端连接，若干个波浪形换热管2102的输出端均与冷却液回流组件的输入端连接，当伸缩式安全防护组件伸长并与内隔离壳体2101底部接触时，伸缩式安全防护组件覆盖芯片，且伸缩式安全防护组件外壁和内隔离壳体2101内壁之间的空间与冷却液抽吸组件的一端连通。
需要说明的是，在对多芯片封装结构进行封装时，将芯片安装至相应的内隔离壳体2101内；将内封盖2201装配至内隔离壳体2101的上端开口处，然后将若干个伸缩式外通管2213装配至外壳体1上，并在内封盖2201和内隔离壳体2101之间、冷却液导入组件和波浪形换热管2102输入端之间、冷却液回流组件和波浪形换热管2102输出端之间、外壳体1与若干个伸缩式外通管2213之间、若干个伸缩式外通管2213分别和冷却液导入组件、冷却液回流组件、伸缩式安全防护组件和冷却液抽吸组件之间装配钎料，之后整体送入真空钎焊炉中进行钎焊处理，设定时间后取出；
控制伸缩式安全防护组件伸长并覆盖相应的芯片，将冷却液回流组件的输出端与测压设备连接，冷却液导入组件的输入端与冷却液输送设备连接，并向波浪形换热管2102内导入设定压强的冷却液，并通过测压设备检测，若压力稳定，则判定为合格品，若不稳定，则观察伸缩式外通管2213与冷却液导入组件、冷却液回流组件、伸缩式安全防护组件和冷却液抽吸组件之间连接处是否出现漏液，若不存在，则断开冷却液输送设备和测压设备，抽出波浪形换热管2102内的残余冷却液，同时通过冷却液抽吸组件将渗透至伸缩式安全防护组件和内隔离壳体2101之间的冷却液抽出，随后重新加热内封盖2201和内隔离壳体2101焊接之处并将内封盖2201和内隔离壳体2101分离，进行后续修复或返工程序，不仅可单独控制相应内隔离换热组件21的换热效率，以实现对不同芯片工作环境温度的控制，同时也降低了残次品返工的成本和难度。
其中，冷却液导入组件包括连接在内封盖2201下端的若干个输入支管2202、连接在内封盖2201上端的总输入管2204以及设于内封盖2201内部的若干个输入通道，若干个输入支管2202分别通过相应的输入通道与总输入管2204连通，输入支管2202与波浪形换热管2102的输入端连接。
冷却液回流组件包括连接在内封盖2201下端的若干个回流支管2203、连接在内封盖2201上端的总回流管2205以及设于内封盖2201内部的若干个回流通道，若干个回流支管2203分别通过相应的回流通道与总回流管2205连通，回流支管2203与波浪形换热管2102的输出端连接。
需要说明的是，如上述，在控制波浪形换热管2102对相应内隔离壳体2101内的热量进行换热时，通过总输入管2204输入设定流速的冷却液，冷却液从总输入管2204输入，流经输入通道、输入支管2202后流入波浪形换热管2102的输入端，在流经欧朗行换热管时，可对芯片工作时散发的热量进行换热处理，吸热后的冷却液从波浪形换热管2102的输出端流出，并依次流经回流支管2203、回流通道后汇总至总回流管2205，并从总回流管2205排出，形成连续不断的散热效果。
其中，伸缩式安全防护组件包括连接在内封盖2201下端的伸缩式覆盖组件以及连接在内封盖2201上端的调节组件，调节组件与伸缩式覆盖组件内部空间连通。
伸缩式覆盖组件包括连接在内封盖2201下端的第一波纹管2206、第二波纹管2207以及与内封盖2201平行设置的环形板体2208，第一波纹管2206、第二波纹管2207的一端均与环形板体2208固定连接，内封盖2201、第一波纹管2206、第二波纹管2207和环形板体2208之间形成一密封腔室，调节组件与密封腔室连通。
调节组件包括连接在内封盖2201上端的第一导流管2209，第一导流管2209与密封腔室连通。
需要说明的是，在封装结束后，为了对冷却液流通路线密封性能进行检测，需要对内隔离壳体2101内的芯片进行覆盖式密封防护，以防止冷却液流通路线中出现密封性不足的区域，而导致冷却液大量渗入内隔离壳体2101内，从而对芯片造成影响，因此，在进行如上述的测试时，需先通过第一导流管2209向内封盖2201、第一波纹管2206、第二波纹管2207和环形板体2208之间形成的密封腔室内通入设定量、设定压强的液体，使得环形板体2208被推向芯片处，直至环形板体2208与内隔离壳体2101的底部紧密接触，此时芯片被覆盖，处于内封盖2201、第二波纹管2207和内隔离壳体2101底部之间形成的密封空间内，此时，可有效的保证泄漏的冷却液不会流入芯片所处区域。
其中，冷却液抽吸组件包括连接在内封盖2201上端的第二导流管2210、连接在内封盖2201下端的第三波纹管2211以及设于环形板体2208上的导流孔2212，导流孔2212设于环形板体2208靠近下端的位置处，导流孔2212通过第三波纹管2211与第二导流管2210连通，第三波纹管2211位于密封腔室内。
需要说明的是，如上述，当出现密封性不足的情况时，即冷却液流入内隔离壳体2101中后，冷却液仅能够存留在第一波纹管2206外部和内隔离壳体2101内壁之间的区域中，此时，可通过外置泵体连接第二导流管2210，在第二导流管2210、第三波纹管2211和导流孔2212中形成负压，从而将第一波纹管2206外部和内隔离壳体2101内壁之间的区域中存在的冷却液抽出，因导流孔2212位置靠近内隔离壳体2101底部，基本可以将冷却液完全抽出，即使有部分残留，也不会对芯片造成较大影响，此时，即可进行返工处理。
其中，伸缩式外通管2213包括硬直管段和波纹管段，波纹管段与总输入管2204或总回流管2205或第一导流管2209或第二导流管2210连接。
外壳体1上设有若干个第一穿孔101、第二穿孔102、第三穿孔103和第四穿孔104，与总输入管2204连接的伸缩式外通管2213的硬质管段焊接在第一穿孔101处，与总回流管2205连接的伸缩式外通管2213的硬质管段焊接在第二穿孔102处，与第一导流管2209连接的伸缩式外通管2213的硬质管段焊接在第三穿孔103处，与第二导流管2210连接的伸缩式外通管2213的硬质管段焊接在第四穿孔104处。
需要说明的是，如上述，当出现如上述的冷却液渗透至内隔离壳体2101中的故障时，需要将内封盖2201从内隔离壳体2101开口处进行拆分，而在内封盖2201从内隔离壳体2101上分离后，可弯曲伸缩式外通管2213的波纹管段，在不将整个伸缩式外通管2213和外壳体1以及和内封盖2201上相应管道分离的情况下，即可将内封盖2201从内隔离壳体2101上脱离初始的配合状态，且在处理后，可便捷的重新安装至装配状态，不仅降低了返工成本，也大大提高了加工效率。
上面对本实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。

Claims (10)

1.一种多芯片封装结构，其特征在于，包括外壳体（1）、设于外壳体（1）内的若干个内隔离冷却机构以及焊接在外壳体（1）开口端的外封盖（3），若干个芯片分别设于相应的内隔离冷却机构内；
所述内隔离冷却机构包括内隔离换热组件（21）以及焊接在内隔离换热组件（21）开口端的内隔离密封组件（22）；
所述内隔离换热组件（21）包括连接在外壳体（1）底部的内隔离壳体（2101）以及连接在内隔离壳体（2101）内壁上的若干个波浪形换热管（2102）；
所述内隔离密封组件（22）包括内封盖（2201）、设于内封盖（2201）上的冷却液导入组件、冷却液回流组件、伸缩式安全防护组件和冷却液抽吸组件以及若干个伸缩式外通管（2213），若干个伸缩式外通管（2213）均贯穿外壳体（1），若干个伸缩式外通管（2213）位于外壳体（1）内的一端分别与冷却液导入组件、冷却液回流组件、伸缩式安全防护组件和冷却液抽吸组件连接，若干个波浪形换热管（2102）的输入端均与冷却液导入组件的输出端连接，若干个波浪形换热管（2102）的输出端均与冷却液回流组件的输入端连接，当所述伸缩式安全防护组件伸长并与内隔离壳体（2101）底部接触时，伸缩式安全防护组件覆盖芯片，且伸缩式安全防护组件外壁和内隔离壳体（2101）内壁之间的空间与冷却液抽吸组件的一端连通。
2.根据权利要求1所述的一种多芯片封装结构，其特征在于，所述冷却液导入组件包括连接在内封盖（2201）下端的若干个输入支管（2202）、连接在内封盖（2201）上端的总输入管（2204）以及设于内封盖（2201）内部的若干个输入通道，若干个输入支管（2202）分别通过相应的输入通道与总输入管（2204）连通，输入支管（2202）与波浪形换热管（2102）的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的一种多芯片封装结构，其特征在于，所述冷却液回流组件包括连接在内封盖（2201）下端的若干个回流支管（2203）、连接在内封盖（2201）上端的总回流管（2205）以及设于内封盖（2201）内部的若干个回流通道，若干个回流支管（2203）分别通过相应的回流通道与总回流管（2205）连通，回流支管（2203）与波浪形换热管（2102）的输出端连接。
4.根据权利要求3所述的一种多芯片封装结构，其特征在于，所述伸缩式安全防护组件包括连接在内封盖（2201）下端的伸缩式覆盖组件以及连接在内封盖（2201）上端的调节组件，所述调节组件与伸缩式覆盖组件内部空间连通。
5.根据权利要求4所述的一种多芯片封装结构，其特征在于，所述伸缩式覆盖组件包括连接在内封盖（2201）下端的第一波纹管（2206）、第二波纹管（2207）以及与内封盖（2201）平行设置的环形板体（2208），所述第一波纹管（2206）、第二波纹管（2207）的一端均与环形板体（2208）固定连接，内封盖（2201）、第一波纹管（2206）、第二波纹管（2207）和环形板体（2208）之间形成一密封腔室，调节组件与密封腔室连通。
6.根据权利要求5所述的一种多芯片封装结构，其特征在于，所述调节组件包括连接在内封盖（2201）上端的第一导流管（2209），第一导流管（2209）与密封腔室连通。
7.根据权利要求6所述的一种多芯片封装结构，其特征在于，所述冷却液抽吸组件包括连接在内封盖（2201）上端的第二导流管（2210）、连接在内封盖（2201）下端的第三波纹管（2211）以及设于环形板体（2208）上的导流孔（2212），导流孔（2212）设于环形板体（2208）靠近下端的位置处，导流孔（2212）通过第三波纹管（2211）与第二导流管（2210）连通，第三波纹管（2211）位于密封腔室内。
8.根据权利要求7所述的一种多芯片封装结构，其特征在于，所述伸缩式外通管（2213）包括硬直管段和波纹管段，波纹管段与总输入管（2204）或总回流管（2205）或第一导流管（2209）或第二导流管（2210）连接。
9.根据权利要求8所述的一种多芯片封装结构，其特征在于，所述外壳体（1）上设有若干个第一穿孔（101）、第二穿孔（102）、第三穿孔（103）和第四穿孔（104），与总输入管（2204）连接的伸缩式外通管（2213）的硬质管段焊接在第一穿孔（101）处，与总回流管（2205）连接的伸缩式外通管（2213）的硬质管段焊接在第二穿孔（102）处，与第一导流管（2209）连接的伸缩式外通管（2213）的硬质管段焊接在第三穿孔（103）处，与第二导流管（2210）连接的伸缩式外通管（2213）的硬质管段焊接在第四穿孔（104）处。
10.一种多芯片封装结构的封装方法，其特征在于，用于封装如权利要求1-9任一所述的多芯片封装结构，包括以下步骤：将芯片安装至相应的内隔离壳体（2101）内；
将内封盖（2201）装配至内隔离壳体（2101）的上端开口处，然后将若干个伸缩式外通管（2213）装配至外壳体（1）上，并在内封盖（2201）和内隔离壳体（2101）之间、冷却液导入组件和波浪形换热管（2102）输入端之间、冷却液回流组件和波浪形换热管（2102）输出端之间、外壳体（1）与若干个伸缩式外通管（2213）之间、若干个伸缩式外通管（2213）分别和冷却液导入组件、冷却液回流组件、伸缩式安全防护组件和冷却液抽吸组件之间装配钎料，之后整体送入真空钎焊炉中进行钎焊处理，设定时间后取出；
控制伸缩式安全防护组件伸长并覆盖相应的芯片，将冷却液回流组件的输出端与测压设备连接，冷却液导入组件的输入端与冷却液输送设备连接，并向波浪形换热管（2102）内导入设定压强的冷却液，并通过测压设备检测，若压力稳定，则判定为合格品，若不稳定，则观察伸缩式外通管（2213）与冷却液导入组件、冷却液回流组件、伸缩式安全防护组件和冷却液抽吸组件之间连接处是否出现漏液，若不存在，则断开冷却液输送设备和测压设备，抽出波浪形换热管（2102）内的残余冷却液，同时通过冷却液抽吸组件将渗透至伸缩式安全防护组件和内隔离壳体（2101）之间的冷却液抽出，随后重新加热内封盖（2201）和内隔离壳体（2101）焊接之处并将内封盖（2201）和内隔离壳体（2101）分离，进行后续修复或返工程序。
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