高密度集成封装散热如何破局？芯片‑铜块‑铜柱‑AMB 陶瓷基板垂直散热通路有解法！

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。