用于多芯片模块的机械架构的制作方法

1.本发明总体上涉及电子装置，并且更具体地涉及多芯片模块。


背景技术：

2.多芯片计算机系统通常已知包括多个集成电路(ic)裸片，这些集成电路裸片通常被封装以支持高性能处理系统。在一些多芯片模块中，多个ic被安装在具有支持互连和冷却系统的阵列中。这种多芯片模块的结构可以包括多个部件，多个部件被层压到多个具有集成扇出(info)基底的层中，该集成扇出基底提供安装到其上的多个ic之间的信号连接。虽然info基底为安装在其上的多个ic裸片的信号连通性提供了效率，但是对于它所服务的多芯片计算机系统来说也有缺点。因为info基底可以具有与多芯片模块的其它部件不同的基于温度的膨胀特性，当多芯片模块的温度随时间变化时，info基底可以因基底的变化的膨胀而翘曲、拉伸、收缩或损坏。此外，在某些情况下，从使用info基底的多芯片模块中排除大量的热可以是困难的。


技术实现要素：

3.一个实施例是多芯片模块，其包括：重布线层(rdl)基底；第一多个集成电路(ic)裸片，被安装至rdl基底的第一表面；第二多个ic裸片，被安装至相背的第二表面；多个插座，被安装到第二多个ic裸片上；冷板，被安装至第一多个ic裸片；以及安装结构。在该实施例中，安装结构可以包括：多个插座框架，耦接至多个插座；多个孔，穿过rdl基底被形成；多个螺丝钉，从多个插座框架延伸穿过多个孔并且被旋拧至冷板中，多个孔穿过rdl基底被形成。
4.另一个实施例是将多芯片模块安装至基底的方法。方法可以包括：将多个集成电路裸片安装到重布线层的第一表面；封装经安装的集成电路裸片；在重布线层上，将浮动框架或模制插座、或将浮动框架和模制插座两者附接到集成电路上；将热接口模块安装到封装的ic裸片上；并且将冷板安置到热接口模块上。
附图说明
5.图1是示出根据本公开而构造的多芯片模块的一个实施例的截面侧视图框架图。
6.图2是根据本公开的一个实施例的图1的多芯片模块的立体图。
7.图3是图2的多芯片模块的放大部分的局部立体图。
8.图4是图3的多芯片模块的部分的截面侧视图。
9.图5是图3的示出了负载框架的细节的多芯片模块的部分的截面侧视图。
10.图6是根据本公开的一个实施例的多芯片模块的多ic负载框架的插座的俯视图。
11.图7是图6的多ic负载框架的插座的截面侧视图。
12.图8是安装至图6的多ic负载框架的插座结构中的电压调节器模块(vrm)的俯视图。
13.图9是图8的vrm和多ic负载框架的局部截面侧视图。
14.图10是示出根据本公开的一个实施例的用于构建多芯片模块的方法的流程图。
15.图11是示出根据本公开的另一实施例的多芯片模块的局部截面侧视图。
具体实施方式
16.本发明的实施例涉及多芯片模块，该多芯片模块可以被安装到重布线层或info封装。在一个实施例中，多芯片模块包括模块化的直接钳位(direct
‑
clamp)结构，该直接钳位结构使得待安装的多个ic或插座能够安装在多芯片模块上，并且机械地耦接至冷板以在热学上冷却在多芯片模块中的芯片。在一个实施例中，ic或插座被安装在info基底的与冷板相背的一侧上。
17.可以使用被设置为保持多个芯片的框架将多个芯片模块安装至info基底和/或冷板。例如，如在下面更详细描述的，框架的尺寸和形状可以被确定为保持2、4、6、8、10、12或更多个芯片。在该实施例中，框架是矩形的或方形的以包围芯片的每个边，并且提供用于多芯片模块的稳定安装系统或装置。在芯片模块内的芯片的每个角处，可以存在框架中的通过保持件，以使得安装销、螺丝钉或其他紧固件能够将框架安装至基底和冷却板。如在附图中所示，一个或多个角钳位可以被用于将多芯片模块紧固至封装的其余部分。
18.图1是示出了根据本公开构建的多芯片模块100的截面侧视图。图1的多芯片模块包括安装在基底结构104上的多个高功率电压调节模块(vrm)102a、102b、102c、102d。多个高功率vrm 102a、102b、102c、102d由dc电源供应电压108，例如40伏、48伏或另外的相关电压，并且相应地服务于相应的多个集成电路(ic)裸片106a、106b、106c和106d。在一些实施例中，多个高功率vrm 102a、102b、102c、102d中的每个高功率vrm产生大约0.8伏的输出，并且将600瓦或更多的功率提供给相应的ic裸片106a、106b、106c和106d。因此，多个电路板高功率vrm 102a、102b、102c、102d中的每个电路板高功率vrm产生超过100安培的到多个ic裸片106a、106b、106c和106d的电流。
19.图2是根据本公开的一个实施例的图1的多芯片模块的一部分200的立体图。所示出的是集成扇出(info)基底202，在集成扇出基底上安装有多个嵌入式电容器结构(嵌入式cap)204。虽然info基底的其他厚度也在本公开的范围内，info基底202可以在集成电路制造过程中被形成并且具有大约0.1mm的厚度。info基底202可以由硅形成并且针对嵌入式cap 204中的每个嵌入式cap，包括在嵌入式cap 204与安装在info基底202的相背的表面的对应ic裸片之间的信号路由连接。如将在图3中示出的，根据本发明的一个实施例，示出了模块化的直接钳位结构206，用于将多个插座208安装至嵌入式cap 204上，使得多个插座208机械地耦接到安装在info基底202的相背侧上的冷板。
20.图3是图2的多芯片模块的放大部分的局部立体图。详细示出的是服务于多芯片模块100的模块化的直接钳位结构206中的一个直接钳位结构。模块化的直接钳位结构206包括插座框架302，插座框架为安装在其中的四个插座208、角钳位304和螺丝钉306提供了机械安装结构。螺丝钉延伸穿过info基底202并且被固定在针对多芯片模块的冷却结构内。
21.图4是图3的多芯片模块的部分的截面侧视图。图4的截面侧视图详细地示出了模块化的钳位结构206及其安装至冷却结构的细节。冷却装置包括冷板406，其安装在全局歧管结构408上。ic裸片412安装在info基底202上。螺丝钉306与成型在全局歧管结构408上的
螺纹接合。示出了安装至插座208的插头402以及安装在插头上的壳体404。在一些实施例中，壳体404可以容纳vrm。
22.图5是图3的多芯片模块的部分的截面侧视图，示出了沿着图4的区段410截取的负载框架的细节。图5示出了之前在图4中示出的部件，并且具有更多的细节。应注意的是，info基底202提供了服务于在ic裸片412与嵌入式cap 204之间的互连的一个或多个重布线层(rdl)。利用图5的结构，示出了钻透info基底202的孔。这些孔可以被机械地形成或经由激光成型。冷板406(以及全局歧管结构408)用作结构性的背板并且为info基底202提供了充分的刚度，以确保info基底202不会因不平衡的机械负载而受损。钳位机构为构件提供了足够的移动性，以防止在热膨胀和/或收缩期间的开裂。
23.图6是根据本公开的一个实施例的多ic负载框架的插座结构600的俯视图。插座结构600包括负载框架602，负载框架具有被形成/安装在其中的多个插座604。螺丝钉/垫圈606将插座结构600固定至冷板。尽管示出了以2x2阵列形式的四个插座604，但是都可以插座提供nxm的任何阵列的插座结构，其中n和m为整数。
24.图7是图6的多ic负载框架的插座的截面侧视图。示出了被金属负载框架604包围的嵌件模制lcp插座604，它们两者都耦接至嵌入式cap 204。
25.图8是安装至图6的多ic负载框架的插座结构中的电压调节器模块(vrm)的俯视图。vrm 802经由合适的电气连接804安装到插座604中。
26.图9是图8的vrm和多ic负载框架的局部截面侧视图。vrm 802经由合适的电连接604安装至插座604中。vrm螺丝钉和vrm垫圈经由插座螺丝钉和vrm螺母/插座耦接至冷板。应注意的是，整个结构经由该安装结构垂直地保持在冷板上。
27.图10是示出根据本公开的一个实施例的用于构建多芯片模块的方法的流程图。方法1000以将多个ic裸片安装至info基底的第一表面上(步骤1004)开始。然后封装ic裸片(步骤1006)。然后，基于所选择的实施例，可以执行两个不同的步骤。在第一实施例中，将浮动框架附接至info基底(步骤1008)。在第二实施例中，在模制插座上方，将框架附接至info基底的第二表面(步骤1010)。然后，安置背板(步骤1012)。接着，将热接口模块安置到经封装的ic裸片上(步骤1014)。然后，将冷板安置到热接口模块上(步骤1016)。最后，将vrm模块安置到插座中(步骤1018)。在方法1000期间在多个点处可以执行：在层压的结构中钻孔、为孔攻丝、利用螺丝钉固定插座以及固定vrm模块。
28.图11是示出根据本公开的另一实施例的多芯片模块的局部截面侧视图。图11的结构可以使用图10的方法1000来实现。
29.以上的系统和方法已经以一般术语进行了描述，以作为对理解本发明的优选实施例的细节的帮助。本发明的其它优选实施例包括针对电动车辆描述的应用。在本文的描述中，提供了许多具体细节，例如部件和/或方法的示例，以提供对本发明实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下实施，或者可以使用其他装置、系统、组装件、方法、部件、材料、零件和/或等等来实施。在其它实例中，未具体示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本发明实施例的方面模糊。
30.在本说明书中对“一个实施例”、“实施例”或“特定实施例”的引用意指，结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中，而不一定包括在所
有实施例中。因此，在本说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”或“在一个特定实施例中”不一定是指同一实施例。此外，本发明的任何特定实施例的特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式与一个或多个其它实施例组合。应当理解，根据这里的教导，这里描述和图示的本发明的实施例的其它变化和修改是可能的,并且将被认为是本发明的精神和范围的一部分。
31.还将理解，附图/图中描绘的元件中的一个或多个元件也可以以更分离或集成的方式实现，或者甚至在某些情况下移除或使其不可操作，这根据特定应用是有用的。
32.此外，除非另有特别说明，附图/图中的任何信号箭头应被认为仅是示例性的，而不是限制性的。此外，除非另有指示，本文所使用的术语“或”一般意在表示“和/或”。部件或步骤的组合也将被认为已被说明，其中术语被预见为使分离或组合的能力不清楚。
33.如在本文的描述中以及在随后的权利要求书中所使用的，“一”、“一个”和
“”
包括复数引用，除非上下文另有明确指示。此外，如在本文的说明书中和随附的整个权利要求书中所使用的，“在
……
中”的含义包括“在
……
中”和“在
……
上”，除非上下文另有明确指示。
34.对本发明的图示实施例的前述描述，包括在摘要中描述的内容，并不意在穷尽或将本发明限制于本文公开的精确形式。虽然在此描述本发明的具体实施例和示例仅出于说明目的，但是如相关领域的技术人员将认识到和理解的，在本发明的精神和范围内，各种等同的修改是可行的。如所指示的，可以根据对本发明的图示实施例的前述描述对本发明进行这些修改，并且这些修改将被包括在本发明的精神和范围内。
35.因此，虽然在此已经参照本发明的特定实施例描述了本发明，但是在前述公开内容中意图有修改的范围、各种变化和替换，并且应理解，在一些情况下，将采用本发明实施例的一些特征，而不相应地使用其他特征，而不脱离所阐述的本发明的范围和精神。因此，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本发明的基本范围和精神。希望本发明不限于随附的权利要求书中使用的特定术语和/或公开为实施本发明的最佳模式的特定实施例，而是本发明将包括落在所附权利要求书范围内的任何和所有实施例和等同物。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书确定。

技术特征：
1.一种多芯片模块，包括：重布线层(rdl)基底；第一多个集成电路(ic)裸片，被安装至所述rdl基底的第一表面；第二多个ic裸片，被安装至相背的第二表面；多个插座，被安装到所述第二多个ic裸片上；冷板，被安装至所述第一多个ic裸片；以及安装结构，包括：多个插座框架，耦接至所述多个插座；多个孔，穿过所述rdl基底被形成；多个螺丝钉，从所述多个插座框架延伸穿过所述多个孔并且被旋拧至所述冷板中，所述多个孔穿过所述rdl基底被形成。2.根据权利要求1所述的多芯片模块，其中所述rdl基底在半导体制造过程中被形成。3.根据权利要求1所述的多芯片模块，其中所述多个插座框架中的每个插座框架服务于单个插座。4.根据权利要求1所述的多芯片模块，其中所述多个插座框架中的每个插座框架服务于至少两个插座。5.根据权利要求1所述的多芯片模块，还包括多个电压调节模块(vrm)，所述多个电压调节模块被安装至所述多个插座中。6.根据权利要求1所述的多芯片模块，其中所述第二ic裸片包括嵌入式电容器阵列。7.一种将多芯片模块安装至基底的方法，包括：将多个集成电路裸片安装到重布线层的第一表面上；封装经安装的所述集成电路裸片；在所述重布线层上，将浮动框架或模制插座附接到所述集成电路上或将所述浮动框架和所述模制插座两者附接到所述集成电路上；将热接口模块安装到经封装的所述ic裸片上；以及将冷板安置到所述热接口模块上。8.根据权利要求7所述的方法，还包括利用螺丝钉将所述插座固定至所述基底。9.根据权利要求7所述的方法，还包括将电压调节模块加装到所述基底上。
技术总结
描述了多芯片模块，其可以包括重布线层(RDL)基底，重布线层基底具有安装至RDL基底的第一表面的集成电路(IC)裸片。第二多个IC裸片可以被安装至相背的第二表面。多个插座可以被安装在第二多个IC裸片上并且继而可以将冷板安装至第一多个IC裸片。安装结构可以包括耦接至多个插座的插座框架。至多个插座的插座框架。至多个插座的插座框架。


技术研发人员：R
受保护的技术使用者：特斯拉公司
技术研发日：2019.09.19
技术公布日：2021/6/29