本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，特別涉及一種面向大功率密度封裝的低阻力微流道結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、目前層疊式封裝技術(shù)日趨成熟，能夠在有限空間內(nèi)封裝更多的半導(dǎo)體芯片。但是，正因為在有限空間層疊多個芯片，因此會導(dǎo)致所有的元件產(chǎn)生的熱量總和較高，熱量難以由該有限空間順利釋放，這會影響元件的使用壽命以及運行狀態(tài)?，F(xiàn)有技術(shù)中通常采用風(fēng)扇對層疊封裝結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體芯片進行降溫操作，但是僅能對外部進行降溫，導(dǎo)致降溫效果不佳。

2、為了滿足大功率、高密度封裝中對高效散熱需求，可以采用液體散熱的微流道散熱技術(shù)，液體導(dǎo)熱性能是空氣的15-25倍，因此液體散熱是目前大功率、高密度封裝(例如大算力芯片高密度集成封裝)的關(guān)鍵。然而目前的液體散熱微流道系統(tǒng)還需要極大的泵送功率去泵送液體。這使得雖然散熱提升了，但是消耗的功率極大，勢必使得總系統(tǒng)功耗也非常大，導(dǎo)致進一步增加大算力芯片的功耗，特別是多個大算力芯片應(yīng)用在服務(wù)器等領(lǐng)域，消耗的泵送功率更高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種面向大功率密度封裝的微流道結(jié)構(gòu)及其制備方法，用于在保證散熱效果的前提下降低泵送冷卻液的功率。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的面向大功率密度封裝的微流道結(jié)構(gòu)，包括：

3、載板，其上設(shè)有芯片堆疊體；

4、殼體，蓋設(shè)于所述載板上且與容納所述芯片堆疊體，并與所述載板形成環(huán)繞所述芯片堆疊體的散熱微流道，所述散熱微流道包括設(shè)于所述殼體遠離所述載板一側(cè)的供冷卻液進出的入口及出口，所述殼體具有沿所述載板表面延伸的斜坡部，所述斜坡部靠近所述載板的寬度大于遠離所述載板的寬度。

5、可選的，所述芯片堆疊體的頂表面上設(shè)有通道層，所述入口及所述出口設(shè)于所述通道層上的殼體中，所述通道層中設(shè)有朝向所述入口及所述出口的溝槽。

6、可選的，所述殼體包括底板部、側(cè)壁部及蓋板部，所述底板部與所述載板連接，所述斜坡部所述底板部靠近所述芯片堆疊體的部分，所述側(cè)壁部與所述底板部連接，所述蓋板部與所述側(cè)壁部連接，所述蓋板部上設(shè)有所述入口及所述出口。

7、可選的，所述殼體上設(shè)有一個所述入口及至少兩個的所述出口，至少兩個的所述出口并列設(shè)于相對所述入口的一端。

8、可選的，所述斜坡部的斜坡面為平面斜坡。

9、可選的，所述斜坡部的斜坡面與所述載板表面的法線呈40～50°。。

10、基于本發(fā)明的另一方面，還提供一種面向大功率密度封裝的低阻力微流道結(jié)構(gòu)的制備方法，包括：

11、提供第一基板，其具有第一面及第二面；

12、刻蝕所述第一基板的第二面以在所述第二面形成第一凹槽，及刻蝕所述第一基板的第一面，以在所述第一面形成與所述第一凹槽聯(lián)通的入口及出口；

13、提供第二基板及載板，所述第二基板鍵合于所述載板上；

14、刻蝕所述第二基板，形成暴露所述載板的第二凹槽，所述第二凹槽側(cè)壁的第二基板包括沿所述載板表面延伸的斜坡部，所述斜坡部靠近所述載板的寬度大于遠離所述載板的寬度；

15、在所述第二凹槽內(nèi)的載板上鍵合芯片堆疊體，及將所述第一基板的第二面與所述第二基板鍵合，以所述第二凹槽、所述第一凹槽、所述入口及所述出口形成環(huán)繞所述芯片堆疊體的散熱微流道。

16、可選的，形成所述第二凹槽的步驟包括：

17、在所述第二基板上形成圖形化的掩模層，其開口暴露所述第二基板上待形成所述第二凹槽的區(qū)域；

18、采用各項異性濕法刻蝕所述第二基板以形成所述第二凹槽暴露所述載板，所述第二凹槽的側(cè)壁具有所述斜坡以使所述第二凹槽呈上寬下窄狀；

19、去除所述圖形化的掩模層。

20、可選的，所述第二基板的材質(zhì)包括硅，所述各項異性濕法刻蝕的刻蝕液為堿性液體。

21、可選的，所述第一凹槽及所述第二凹槽的開口形狀及開口尺寸相同，并在鍵合所述第一基板與所述第二基板時，使所述第一凹槽及所述第二凹槽對齊。

22、綜上所述，本發(fā)明的低阻力微流道結(jié)構(gòu)包括載板及殼體。殼體蓋設(shè)于載板上且與容納芯片堆疊體，并與載板形成環(huán)繞芯片堆疊體的散熱微流道，散熱微流道包括設(shè)于殼體遠離載板一側(cè)的供冷卻液進出的入口及出口，殼體具有沿載板表面延伸的斜坡部。在本發(fā)明中，斜坡部靠近載板的寬度大于遠離載板的寬度，也即是，斜坡部的斜面向上傾斜，在冷卻液由入口沿芯片堆疊體的側(cè)面垂直流下時，落到斜坡部的斜面上的冷卻液可利用斜面對液體的反射而將冷卻液引導(dǎo)沿斜坡表面流動，使得反射后的冷卻液不與垂直流下的冷卻液發(fā)生干涉，從而降低冷卻液在微流道內(nèi)的阻力，有利于降低用于在保證散熱效果的前提下降低泵送冷卻液的功率。此外，設(shè)于出口下方的斜坡部，有利于將冷卻液向上傳輸(導(dǎo)向)，同樣具有降低冷卻液在微流道內(nèi)的阻力的效果。

技術(shù)特征：

1.一種面向大功率密度封裝的低阻力微流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向大功率密度封裝的低阻力微流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述芯片堆疊體的頂表面上設(shè)有通道層，所述入口及所述出口設(shè)于所述通道層上的殼體中，所述通道層中設(shè)有朝向所述入口及所述出口的溝槽。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向大功率密度封裝的低阻力微流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述殼體包括底板部、側(cè)壁部及蓋板部，所述底板部與所述載板連接，所述斜坡部所述底板部靠近所述芯片堆疊體的部分，所述側(cè)壁部與所述底板部連接，所述蓋板部與所述側(cè)壁部連接，所述蓋板部上設(shè)有所述入口及所述出口。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的面向大功率密度封裝的低阻力微流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述殼體上設(shè)有一個所述入口及至少兩個的所述出口，至少兩個的所述出口并列設(shè)于相對所述入口的一端。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向大功率密度封裝的低阻力微流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述斜坡部的斜坡面為平面斜坡。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的面向大功率密度封裝的低阻力微流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述斜坡部的斜坡面與所述載板表面的法線呈40～50°。

7.一種面向大功率密度封裝的低阻力微流道結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的面向大功率密度封裝的低阻力微流道結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，形成所述第二凹槽的步驟包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的面向大功率密度封裝的低阻力微流道結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述第二基板的材質(zhì)包括硅，所述各項異性濕法刻蝕的刻蝕液為堿性液體。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的面向大功率密度封裝的低阻力微流道結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述第一凹槽及所述第二凹槽的開口形狀及開口尺寸相同，并在鍵合所述第一基板與所述第二基板時，使所述第一凹槽及所述第二凹槽對齊。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種面向大功率密度封裝的微流道結(jié)構(gòu)及其制備方法，所述微流道結(jié)構(gòu)包括：載板，其上設(shè)有芯片堆疊體；殼體，蓋設(shè)于所述載板上且與容納所述芯片堆疊體，并與所述載板形成環(huán)繞所述芯片堆疊體的散熱微流道，所述散熱微流道包括設(shè)于所述殼體遠離所述載板一側(cè)的供冷卻液進出的入口及出口，所述殼體具有沿所述載板表面延伸的斜坡部，所述斜坡部靠近所述載板的寬度大于遠離所述載板的寬度。本發(fā)明可在保證散熱效果的前提下降低泵送冷卻液的功率。

技術(shù)研發(fā)人員：劉子玉,張衛(wèi),孫清清,陳琳
受保護的技術(shù)使用者：復(fù)旦大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17