[发明专利]含有嵌入式散热结构的微电子系统及其制造方法

说明书

公开了含有嵌入式散热结构的微电子系统及其制造方法。在各个实施例中，所述方法包含以下步骤或工艺：获得基板，所述基板具有穿过所述基板形成的隧道；在覆盖所述隧道的位置处将微电子部件附接到所述基板的正面；以及在将所述微电子部件附接到所述基板之后，至少部分地在所述隧道内产生嵌入式散热结构。所述生产步骤可以包含：将键合层前体材料从所述基板的背面应用到所述隧道中并且到所述微电子部件上。然后，可以使所述键合层前体材料经受烧结工艺或者以其它方式使其固化以形成与所述微电子部件接触的导热部件键合层。

技术领域

本发明的实施例总体上涉及微电子系统以及，并且更具体地说涉及含有嵌入式散热结构的微电子系统及其制造方法。

背景技术

微电子系统通常含有在操作期间，特别是在较高功率电平下操作时以及可能地在较高RF频率下操作时易于产生过多热量的功率装置。在不存在用于从系统中移除过多热量的适当散热装置的情况下，微电子系统以及容纳于其中的一个或多个功率装置内的局部区域处可能出现非常高的温度或者“热点”。这种非常高的局部温度可能降低装置性能和可靠性，并且通过加速如焊点疲劳等常见故障模式降低微电子系统的整体可靠性。为此，常常利用嵌入式硬币状(coined)基板制造含有功率装置的微电子系统、这种封装的或未封装的RF半导体管芯；所述硬币状基板即并入有具有相对高热导率的金属(例如，Cu)基体(slug)或“硬币”。通过将功率装置或者含有一个或多个功率装置的模块附接到嵌入式硬币，可以更有效地消散过多热浓聚物以提增强电子系统的热性能。

虽然利用嵌入式硬币基板制造的微电子系统通常具有提升的散热能力，但是其在多个方面仍有局限性。制造硬币状基板所利用的制造工艺往往非常复杂、成本高并且可能涉及暴露于非常高的加工温度，在所述加工温度下，可能出现基板翘曲和其它有害影响。当利用嵌入式硬币实现电互连目的时，制造成本和复杂性可能进一步增加；所述目的例如将功率装置或如PAM封装等含有装置的部件的接地焊盘耦合电耦合到容纳于基板内的接地层。例如，在一种已知的制造方法中，多层PCB被生产为包含至少一个由高质量介电材料构成的上PCB层，以及一个或多个由如FR4等较低成本介电材料构成的下PCB层。所述PCB另外含有嵌入式硬币和延伸穿过上PCB层以将嵌入式硬币连接到电接地的环形的过孔群或“过孔场(via farm)”。以此方式制造嵌入式硬币基板可以降低PCB制造成本，同时增强上PCB层压件的介电性能；然而，这种类型的嵌入式硬币PCB对于提升所得微电子系统的整体散热能力没有什么作用。

即使不考虑上述与制造有关的限制，利用嵌入式硬币基板制造的微电子系统在其它方面也仍然具有局限性。按照常规设计和制造，这种系统通常依赖于如焊接材料等传统材料将发热微电子部件附接到嵌入特定PCB或基板中的硬币的上表面。虽然适用于许多应用，但是在大功率和高频(例如，RF)应用的背景下，这种材料的热导率和耐温性可能非常受限。因此，将常规的嵌入式硬币状基板集成到含有功率装置的微电子系统中常常提供不完整的或次优的散热解决方案。因此，在较高功率电平和/或在较高频率(例如，RF)下操作时，在热堆叠(即，期望导热流通过其中的各种材料层)内的某些连接处仍然可能以加剧微电子系统的失效模式的方式出现非常高的局部温度。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种用于制造微电子系统的方法，其包括：

获得具有隧道的基板，所述隧道穿过所述基板；

在封闭所述隧道的位置处将微电子部件附接到所述基板的正面；以及

在将所述微电子部件附接到所述基板之后，产生至少部分容纳于所述隧道内的嵌入式散热结构，其中产生包括：

将键合层前体材料从所述基板的背面应用到所述隧道中并且到所述微电子部件上；以及

使所述键合层前体材料固化以形成与所述微电子部件接触的导热部件键合层。