[发明专利]一种基于歧管通道盖板的封装结构及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于歧管通道盖板的封装结构，其包括:芯片，包括衬底和位于所述衬底顶部的嵌入式微流道；盖板,包括歧管通道、入液口和出液口；以及用于使所述嵌入式微流道和所述歧管通道密封连通的低温密封层，所述低温密封层位于所述芯片和所述盖板之间。本发明还涉及一种基于歧管通道盖板的封装结构的制备方法。本发明的封装结构包括嵌入歧管式微流道，具有低温工艺兼容性和高的散热效率。所述歧管式微流道具有流动距离短、流阻小和热阻小的优势，更适合集成在高功率芯片中进行高效散热。

技术领域

本发明涉及IC芯片散热领域，具体涉及一种基于歧管通道盖板的封装结构及其制备方法。

背景技术

随着现代电子芯片的集成度增加、功耗上升和特征尺寸减小，快速增加的芯片系统发热已经成为先进电子芯片系统研发和应用中的一项重大挑战。液体冷却是一种通过液体来对电子器件中的高发热功率模块进行冷却的技术，用于具有较大热设计功耗的芯片模块，主要运用于高功率芯片的冷却。由于液体与气体相比具有更大的比热容，且液体与固体表面发生相对运动时一般具有更大的对流换热系数，因此液体冷却可以实现更小的晶体管与环境之间的热阻。按照与芯片的集成方式分类，液体冷却可以分为非嵌入式与嵌入式。非嵌入式液体冷却是指将一个内部留有液体通路的金属块通过高热导率材料与发热芯片贴装，流入低温工质带走芯片产生的热量。嵌入式液体冷却是一种采用冷却工质直接冲刷芯片表面(或背面)的冷却技术。嵌入式液体冷却技术一般直接在芯片背面加工微通道，冷却工质流过微通道时冲刷肋片，带走晶体管传递至肋片表面的热量。

在非嵌入式液体冷却散热技术中，由于金属块和芯片之间会使用导热硅脂或其他粘接材料，甚至会使用密封盖板，因此存在多个材料界面，多次引入了界面热阻，影响了散热的效率。另一方面，随着晶体管在芯片内的集成度越来越高，高功率晶体管产生的热量通过芯片内部的多层结构传递到芯片表面(或背面)的热阻也越来越大(内热阻增大)，而非嵌入式冷却仅能减小其外部热阻，因此随着晶体管的复杂度与集成度越来越高，非嵌入式液体冷却的散热效率在逐渐降低。

嵌入式液体冷却散热技术通过冷却工质直接流过嵌入在芯片内部的微通道而带走热量，因此不存在界面热阻，也使得嵌入式冷却具有更高的效率，适用于高功率芯片的散热。液体冷却散热流道的设计通常是扰流柱结构或放射状分流结构，具有流阻大、冷却工质温升大的缺点。

然而，在嵌入式冷却通道加工制备的过程中，完成背腔的散热肋片刻蚀后，需要将其与盖板键合密封，实现微通道结构，传统的键合方式如硅-玻璃阳极键合或硅-硅直接键合需要较高的电压或温度，IC器件在此键合条件下会出现电学失效，因此传统的嵌入式冷却技术与IC无法兼容。

因此，迫切需要开发一种具有低温工艺兼容性和高的散热效率的封装结构。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种基于歧管通道盖板的封装结构，该封装结构包括嵌入歧管式微流道，具有低温工艺兼容性和高的散热效率。所述歧管式微流道具有流动距离短、流阻小和热阻小的优势，更适合集成在高功率芯片中进行高效散热。

本发明的另一目的是提供一种基于歧管通道盖板的封装结构的制备方法。

为了实现以上目的，本发明提供如下技术方案。

一种基于歧管通道盖板的封装结构，其包括:

芯片，包括衬底和位于所述衬底顶部的嵌入式微流道；

盖板,包括歧管通道、入液口和出液口；以及

用于使所述嵌入式微流道和所述歧管通道密封连通的低温密封层，所述低温密封层位于所述芯片和所述盖板之间。

一种基于歧管通道盖板的封装结构的制备方法，其包括：

提供芯片，在所述芯片的衬底顶部制作嵌入式微流道；

制备具有歧管通道、入液口和出液口的盖板；以及