[发明专利]带有嵌入式有源热电冷却器的基板

说明书

本公开涉及一种带有嵌入式有源热电冷却器的基板，其包括基板主体和嵌入基板主体中的热电冷却器。热电冷却器包括底侧板和具有元件接触垫的顶侧板。元件接触垫位于顶侧板的顶表面上，顶侧板的顶表面与基板主体的顶表面面向相同的方向并且暴露于基板主体的外部空间。底侧板位于顶侧板下方并靠近顶侧板的底表面。此处，元件接触垫被配置为适应发热电元件的附接。顶侧板被配置为改变发热电元件的温度，并且底侧板被配置为将热传递到基板主体的底表面或从基板主体的底表面吸收热。

相关申请

本申请要求于2017年10月26日提交的临时专利申请序列号62/577,490的权益，其公开内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开涉及具有改善的热性能的基板，并且更具体地，涉及具有嵌入式有源热电冷却器的基板。

背景技术

高速和高性能晶体管以不断增加的速率更密集地集成在管芯上。由于管芯上晶体管密度的增加，管芯产生的热量显著增加。如果由管芯产生的热不能有效地消散，则管芯可能无法操作或具有降低的操作性能。因此，在密集集成的管芯中存在散热的问题，并且非常期望有效的散热。

管芯通常位于基板中或基板上，并且基板可以以许多方式影响管芯性能。例如，管芯产生的热可以通过基板传导远离管芯的邻近区域。基板中广泛使用层压材料，层压材料价格低廉并且在内业具有成熟的供应基础。然而，层压材料具有相反差的热性能。另一方面，陶瓷和复合材料通常具有更好的热特性，但它们更昂贵。

为了适应密集集成的管芯增加的产热，存在对改进的基板设计的需要。期望基板设计成本低和尺寸更小，同时提供优异的热性能。

发明内容

本公开涉及一种具有改善的热性能的基板。所公开的基板包括基板主体和嵌入基板主体中的热电冷却器(TEC)。基板主体具有顶表面和与基板主体的顶表面相反的底表面。TEC包括底侧板和具有元件接触垫的顶侧板。顶侧板具有顶表面和与顶侧板的顶表面相反的底表面，并且底侧板具有顶表面和与底侧板的顶表面相反的底表面。此处，顶侧板的顶表面与基板主体的顶表面面向相同的方向，并且顶侧板的底表面面向底侧板的顶表面。元件接触垫位于顶侧板的顶表面上并暴露于基板主体的外部空间。元件接触垫被配置为适应发热电元件的附接。顶侧板与发热电元件热接触，并且底侧板与基板主体的底表面热接触。顶侧板被配置为改变发热电元件的温度，并且底侧板被配置为将热传递到基板主体的底表面或从基板主体的底表面吸收热。

在基板的一个实施方案中，顶侧板包括多个第一导体，所述第一导体形成在顶侧板的底表面上并且彼此分开。底侧板包括多个第二导体，所述第二导体形成在底侧板的顶表面上并且彼此分开。TEC还包括多个半导体芯块，所述半导体芯块从顶侧板的底表面延伸到底侧板的顶表面，并且被配置为将热从顶侧板传输到底侧板。此处，半导体芯块经由第一导体和第二导体彼此串联电连接。

在基板的一个实施方案中，顶侧板还包括第一接触垫、第二接触垫、第一通孔和第二通孔。第一接触垫和第二接触垫位于顶侧板的顶表面上并且彼此分开。第一通孔从顶侧板的顶表面延伸到顶侧板的底表面，并且将第一接触垫电耦合到相应的第一导体。第二通孔从顶侧板的顶表面延伸到顶侧板的底表面，并且将第二接触垫电耦合到另一个相应的第一导体。

在基板的一个实施方案中，顶侧板还包括第一接触垫和第二接触垫，第一接触垫和第二接触垫位于顶侧板的底表面上并且彼此分开。第一接触垫电耦合到相应的第一导体，且第二接触垫电耦合到另一个相应的第一导体。

在基板的一个实施方案中，底侧板还包括第一接触垫和第二接触垫，第一接触垫和第二接触垫位于底侧板的顶表面上并且彼此分开。第一接触垫电耦合到相应的第二导体，且第二接触垫电耦合到另一个相应的第二导体。

在基板的一个实施方案中，底侧板还包括形成在底侧板的底表面上的底部接触层。