一种小型电子元器件芯片封装的制作方法

本发明涉及芯片封装，具体涉及一种小型电子元器件芯片封装。

背景技术：

1、芯片承载基岛是半导体封装的核心结构件，一方面承担芯片的机械承载与定位功能，另一方面作为芯片热量向外传导的核心枢纽，其导热与均热能力直接决定封装的整体散热性能。随着小型电子元器件芯片的功率密度持续提升，传统实心铜基岛依靠固体热传导的散热方式已接近性能瓶颈，芯片表面温差大、热阻高的问题日益突出，易导致芯片局部过热、性能下降甚至失效。

2、在中国专利（公开号为：cn114927489b）中，公开了一种内嵌微流体薄膜相变芯片冷却系统，包括电子芯片模块、冷凝器、储液罐和工质泵，电子芯片模块的入口端连接工质泵，电子芯片模块的出口端连接冷凝器的入口端，冷凝器的出口端连接储液罐的入口端，储液罐的出口端连接工质泵；所述电子芯片模块包括微流歧管结构和半导体裸芯片，半导体裸芯片的一侧表面设置微纳结构，微流歧管结构设置微流道和蒸汽腔。

3、上述方案本质上属于带外置动力的开式系统级冷却方案，需配套独立的工质泵、储液罐、冷凝器与外部连接管路，整体体积庞大，无法集成于毫米级的表面贴装封装内部，更不能作为独立的芯片承载基岛直接替代传统实心基岛应用于标准封装制程；同时系统包含运动部件与管路接口，存在泵体磨损、工质泄漏的风险，可靠性难以满足消费电子、可穿戴设备等微型封装场景的无源化、高可靠、免维护需求。

4、现有技术中，无源相变基岛存在气液逆流干扰、临界热流密度低、冷凝面积不足的缺陷，散热性能难以持续提升；有源泵驱相变冷却方案虽性能优异，但体积庞大、无法实现封装级无源集成，二者均无法同时满足小型封装“微型化、全无源、高热流、高集成”的散热需求。因此，开发一种可完全内嵌于标准封装、无需外部动力、兼具高换热性能与多功能集成的芯片承载基岛，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为解决上述问题，本发明提供了一种小型电子元器件芯片封装。

2、本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

3、一种小型电子元器件芯片封装，包括基体，所述基体为全密封中空叠合结构，自上而下依次包括盖板、分级微纳换热件、腔体框架、隔板与冷凝回流底板；

4、所述腔体框架顶部的中间设置有蒸发凹腔，分级微纳换热件设置在蒸发凹腔中，所述腔体框架的底部开设有环形供液微槽，环形供液微槽环形分布在蒸发凹腔外侧，分级微纳换热件通过毛细作用使环形供液微槽流出，腔体框架与基体之间设置有蒸汽收集区，腔体框架与盖板之间设置蒸汽扩散区，蒸汽扩散区与蒸汽收集区相连通；

5、所述隔板与冷凝回流底板之间设置蒸汽冷凝区，所述隔板上开设有蒸汽导流孔，蒸汽导流孔用于连通蒸汽冷凝区与蒸汽收集区，所述隔板的底部设置有回流件，回流件通过毛细作用使冷凝液回流至环形供液微槽中。

6、进一步地，所述盖板的中间设置有超薄衬底窗口，窗口四周保留有加厚支撑边框。

7、进一步地，所述分级微纳换热件包括底层蒸发毛细槽与顶层的纳米多孔铜层，环形供液微槽的外侧开设有排液毛细孔，蒸发毛细槽与排液毛细孔相连通。

8、进一步地，所述蒸发毛细槽呈放射状设置。

9、进一步地，所述隔板的中间设置有导液下沉部，腔体框架插接在导液下沉部中，且腔体框架与导液下沉部内底部之间设置有导液空腔，所述回流件设置在导液下沉部下方的中心。

10、进一步地，所述冷凝回流底板的表面开设有冷凝毛细槽，冷凝回流底板的中间开设有集液凹槽，冷凝毛细槽利用毛细作用将冷凝液导入集液凹槽中，所述回流件插接在集液凹槽中。

11、进一步地，所述回流件的内部开设有回流毛细孔，回流毛细孔的孔径小于冷凝毛细槽的宽度，用于提供向上的抽吸动力。

12、进一步地，所述冷凝毛细槽的宽度采用渐变设置，靠近集液凹槽宽度小。

13、进一步地，所述冷凝回流底板的侧边缘一体延伸有至少两个冷凝支臂，冷凝支臂沿基体对称分布，用于向外传导冷凝热量并提供接地通路。

14、本发明的有益效果如下：

15、1、本发明采用同轴环形流道与分层腔体设计，液相从外围向中心汇聚蒸发，气相从中心向四周扩散并下行至下层冷凝，气液流动路径无交叉、不对冲，彻底避免了传统均热板的气液剪切与回流阻塞问题，临界干涸热流密度较同尺寸常规均热基岛有效提升。

16、2、本发明通过分级微纳换热件底层微米毛细槽提供低阻大流量液相输运，顶层纳米多孔铜提供超高毛细压头并形成厚度＜10μm的超薄液膜蒸发，解决单一毛细结构毛细力与流阻不可兼得的问题，换热系数提升，同时保证充足的回液安全裕度。

17、3、本发明无需任何外部动力部件，依靠蒸汽自生压差驱动气相流动、分级毛细力驱动液相回流，无运动部件、无耗材，理论寿命与封装本体一致；整体扁平微型化，可直接替代传统实心基岛应用于标准表面贴装封装，无需额外外部系统。

18、4、本发明通过蒸汽压差与毛细力相互制约、自动匹配，实现循环自平衡与自调整，系统运行稳定。

1.一种小型电子元器件芯片封装，包括基体（1），其特征在于，所述基体（1）为全密封中空叠合结构，自上而下依次包括盖板（2）、分级微纳换热件（3）、腔体框架（4）、隔板（5）与冷凝回流底板（6）；

2.根据权利要求1所述的一种小型电子元器件芯片封装，其特征在于，所述盖板（2）的中间设置有超薄衬底窗口，窗口四周保留有加厚支撑边框。

3.根据权利要求1所述的一种小型电子元器件芯片封装，其特征在于，所述分级微纳换热件（3）包括底层蒸发毛细槽（31）与顶层的纳米多孔铜层，环形供液微槽（42）的外侧开设有排液毛细孔（43），蒸发毛细槽（31）与排液毛细孔（43）相连通。

4.根据权利要求3所述的一种小型电子元器件芯片封装，其特征在于，所述蒸发毛细槽（31）呈放射状设置。

5.根据权利要求1所述的一种小型电子元器件芯片封装，其特征在于，所述隔板（5）的中间设置有导液下沉部（51），腔体框架（4）插接在导液下沉部（51）中，且腔体框架（4）与导液下沉部（51）内底部之间设置有导液空腔，所述回流件（53）设置在导液下沉部（51）下方的中心。

6.根据权利要求5所述的一种小型电子元器件芯片封装，其特征在于，所述冷凝回流底板（6）的表面开设有冷凝毛细槽（61），冷凝回流底板（6）的中间开设有集液凹槽（62），冷凝毛细槽（61）利用毛细作用将冷凝液导入集液凹槽（62）中，所述回流件（53）插接在集液凹槽（62）中。

7.根据权利要求6所述的一种小型电子元器件芯片封装，其特征在于，所述回流件（53）的内部开设有回流毛细孔（54），回流毛细孔（54）的孔径小于冷凝毛细槽（61）的宽度，用于提供向上的抽吸动力。

8.根据权利要求7所述的一种小型电子元器件芯片封装，其特征在于，所述冷凝毛细槽（61）的宽度采用渐变设置，靠近集液凹槽（62）宽度小。

9.根据权利要求1所述的一种小型电子元器件芯片封装，其特征在于，所述冷凝回流底板（6）的侧边缘一体延伸有至少两个冷凝支臂（7），冷凝支臂（7）沿基体（1）对称分布，用于向外传导冷凝热量并提供接地通路。