[实用新型]一种应用于芯片散热的金属微通道热沉结构

说明书

本实用新型提出了一种应用于芯片散热的金属微通道热沉结构，通过三维垂直结构微流道系统设计，微流体从封装壳体底层流入后拾阶而上分流冷却大功率射频芯片热点然后拾阶而下流出，实现了高密度芯片的同时高效散热的功能，解决了传统微流道低导热性及金属微流道制造工艺兼容性等难题，具有重要意义。

技术领域

本实用新型涉及微电子封装领域，更进一步涉及一种基于金属微加工技术的垂直结构金属微流道热沉结构，此结构应用于大功率芯片高效散热。

背景技术

随着5G无线通信、雷达、无人机、卫星等领域的快速发展，大功率射频芯片的应用前景越来越广阔。目前基于高密度互连基板的高集成微波前端有源组件结构如下。微波印制电路板或LTCC/HTCC互连基板装配在在铝合金衬底上，大功率射频器件安装嵌入铝合金结构件的钼铜或金刚石铜高性能载板上，并与并排装配在铝合金结构件上的互连基板通过引线键合实现电气连接，控制电路芯片等贴装在微波印制电路板或LTCC/HTCC互连基板等高密度互连基板板上。微波前端有源组件模块装配在均热板、导热管上进行散热，微波前端有源组件内大功率芯片至结铝合金壳体之间主要通过钼铜载板或金刚石/铜复合高性能载板将高密度热流传导扩散。这种技术方案本质上是一种二维平面混合集成、模块体内被动传热、体外散热技术，代表了当前混合集成的典型能力。

当前功放芯片的散热功率已经达500W/cm2,随着芯片功率密度的进一步提高，未来功放芯片散热功率将达1000W/cm2，如何实现芯片在规定工作时间内的快速散热是实现探测单元高可靠工作的关键。考虑到高功率芯片与结构件壳体之间多界面热阻，目前模块体外散热、体内被动热传导方式传热，技术手段单一，不能满足未来需求。

实用新型内容：

针对上述问题，本实用新型目的在于提供一种立体金属微通道热沉结构，解决现有大功率芯片集成散热技术面临缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种应用于芯片散热的金属微通道热沉结构，包括：上下层叠设置的双层金属衬底；

其中位于上层的第一金属衬底在朝向第二金属衬底的一面，具有第一半开放式平面微通道；所述第一半开放式平面微通道朝向第二金属衬底的一侧为开口面，并且其沿着平行于第一金属衬底上表面的方向延伸；所述第二金属衬底朝向第一金属衬底的一面，具有垂直贯穿微通道；所述垂直贯穿微通道沿着平行于第二金属衬底侧表面的方向贯穿所述第二金属衬底；

所述第一金属衬底远离第二金属衬底的一面与射频芯片导热连接；所述第二金属衬底远离第一金属衬底的一面与铝合金衬底连接；

所述铝合金衬底朝向第二金属衬底的一面具有第二半开放式平面微通道；所述垂直贯穿微通道分别连通所述第一半开放式平面微通道、第二半开放式平面微通道形成三维垂直结构微流道系统。

在一较佳实施例中：所述第一金属衬底、第二金属的材质包括但不限于钨或钼或钛或铝或铜。

在一较佳实施例中：所述半开放式平面微通道为直线型或扰流柱型或翅片型。

在一较佳实施例中：所述垂直贯穿微通道为矩形或圆形。

相较于现有技术，针对大功率射频芯片(热流密度≧500W/cm2)基于高密度互连基板的高集成微波前端有源组件结构散热一体化需求，本实用新型提出了一种应用于芯片散热的金属微通道热沉结构及其制造方法，通过三维多层垂直金属微通道结构设计，微流体从封装壳体底层流入后拾阶而上分流冷却大功率射频芯片热点然后拾阶而下流出，实现了高密度芯片的同时高效散热的功能，解决了传统微流道低导热性及金属微流道制造工艺兼容性等难题，具有重要意义。

具体具有如下的有益效果：

1)提出了垂直分流金属散热微通道散热解决方案，解决了传统微流道无法进行多芯片散热的难题；

2)解决了金属微流道同大功率射频芯片集成兼容性问题；