專利名稱：用于微電子立體封裝的制冷結(jié)構(gòu)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及上述用于微電子立體封裝的制冷結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟 第一步確認(rèn)上疊層芯片l熱點(diǎn)區(qū)，在其背面對(duì)應(yīng)區(qū)域采用光刻圖形化工藝形成已述
孔陣列圖形，后采用干濕法刻蝕工藝加工成深孔，在孔內(nèi)壁和表面濺射金屬薄膜作為電鍍
的種子層，并在其內(nèi)部采用電化學(xué)鍍方法填充金屬，即可形成縱向金屬散熱通道陣列5;
所述的熱點(diǎn)區(qū)是指上疊層芯片1中功率輸出為5W以上的芯片區(qū)域。 所述的填充金屬是指Cu和Ni 。第二步在縱向金屬散熱通道4的底部，即上疊層芯片l的下表面上，采用濺射種子層 、光刻圖形化和電化學(xué)鍍方法制備橫向金屬散熱通道6，使熱量在繞開(kāi)芯片工作區(qū)的前提 下，以最短的散熱路徑到達(dá)最外圍的散熱系統(tǒng)；
第三步、重復(fù)第二步采用的方法對(duì)下疊層芯片2非工作區(qū)7進(jìn)行橫向金屬散熱通道6的 制備，實(shí)現(xiàn)上疊層芯片1至下疊層芯片2至散熱系統(tǒng)的散熱路徑。
所述的散熱路徑中縱向金屬散熱通道陣列5中每一個(gè)縱向金屬散熱通道7其底部或頂部 ，與橫向金屬散熱通道6表面直接相連，形成固體散熱通道，熱量從芯片局部熱點(diǎn)區(qū)3到達(dá) 縱向金屬散熱通道陣列5，后通過(guò)縱向金屬散熱通道陣列5與橫向金屬散熱通道6的連接到 達(dá)橫向金屬散熱通道6，后到達(dá)橫向金屬散熱通道6的另一端，經(jīng)由與之連接的散熱通道( 可以繼續(xù)是縱向金屬散熱通道8)到達(dá)次一級(jí)的橫向金屬散熱通道、或直接到達(dá)外圍散熱 系統(tǒng)ll，最終完成熱量散逸；由縱向金屬散熱通道陣列5和橫向金屬散熱通道6組成的針對(duì) 芯片局部熱點(diǎn)區(qū)3的熱量散熱路徑，代表了從芯片局部熱點(diǎn)區(qū)3到達(dá)外圍散熱系統(tǒng)11，并保 證在傳熱過(guò)程中避免經(jīng)過(guò)可能導(dǎo)致芯片無(wú)法正常工作的區(qū)域的最短路徑。
權(quán)利要求
1.一種用于微電子立體封裝的制冷結(jié)構(gòu)，其特征在于包括兩塊疊層芯片、兩個(gè)縱向金屬散熱通道陣列和一個(gè)橫向金屬散熱通道陣列，其中上疊層芯片的下表面和下疊層芯片的上表面分別各設(shè)有一個(gè)縱向金屬散熱通道陣列，橫向金屬散熱通道陣列連通于兩個(gè)縱向金屬散熱通道陣列之間。
2 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于微電子立體封裝的制冷結(jié)構(gòu)，其特征 是，所述的縱向金屬散熱通道陣列由多個(gè)縱向金屬散熱通道組成，位于所述上疊層芯片局 部熱點(diǎn)區(qū)下方以及所述的下疊層芯片的非工作區(qū)上方，多個(gè)縱向金屬散熱通道的最小間距在lCTl00000y m范圍內(nèi)。
3 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于微電子立體封裝的制冷結(jié)構(gòu)，其特 征是，所述的縱向金屬散熱通道為矩形柱結(jié)構(gòu)或圓柱結(jié)構(gòu)，其中矩形柱的對(duì)角線尺寸或 圓柱為直徑在10 200 y m范圍內(nèi)，矩形柱或圓柱高在l(TlOOO y m范圍內(nèi)。
4 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于微電子立體封裝的制冷結(jié)構(gòu)，其特征 是，所述的橫向金屬散熱通道由若干個(gè)橫向金屬散熱通道組成，其厚度在l 500um范圍內(nèi) ，橫向最大截面寬度在l(TlOOOOOum范圍內(nèi)，橫向最大截面長(zhǎng)度在10(Tl00000um范圍內(nèi)
5 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的用于微電子立體封裝的制冷結(jié)構(gòu)， 其特征是，所述的橫向金屬散熱通道和縱向金屬散熱通道均為Cu、 Au、 Zn、 Ag或Ni中的一 種或其組合制成。
6 一種根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于微電子立體封裝的制冷結(jié)構(gòu)的制 備方法，其特征在于，包括以下步驟第一步確認(rèn)上疊層芯片熱點(diǎn)區(qū)，在其背面對(duì)應(yīng)區(qū)域采用光刻圖形化工藝形成已述孔 陣列圖形，后采用干濕法刻蝕工藝加工成深孔，在孔內(nèi)壁和表面濺射金屬薄膜作為電鍍的 種子層，并在其內(nèi)部采用電化學(xué)鍍方法填充金屬，即形成縱向金屬散熱通道陣列；第二步在縱向金屬散熱通道的底部，即上疊層芯片的下表面上，采用濺射種子層、光刻圖形化和電化學(xué)鍍方法制備橫向金屬散熱通道，使熱量在繞開(kāi)芯片工作區(qū)的前提下， 以最短的散熱路徑到達(dá)最外圍的散熱系統(tǒng)；第三步、重復(fù)第二步采用的方法對(duì)下疊層芯片局部熱點(diǎn)區(qū)進(jìn)行橫向金屬散熱通道的制 備，實(shí)現(xiàn)上疊層芯片至下疊層芯片至散熱系統(tǒng)的散熱路徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于微電子立體封裝的制冷結(jié)構(gòu)的制備方 法，其特征是，所述的熱點(diǎn)區(qū)是指上疊層芯片中功率輸出為5W以上的芯片區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于微電子立體封裝的制冷結(jié)構(gòu)的制備方 法，其特征是，所述的填充金屬是指Cu、 Au、 Zn、 Ag或Ni中的一種或其組合。
全文摘要
一種微電子封裝領(lǐng)域的用于微電子立體封裝的制冷結(jié)構(gòu)及其制備方法，包括兩塊疊層芯片、兩個(gè)縱向金屬散熱通道陣列和一個(gè)橫向金屬散熱通道陣列，其中上疊層芯片的下表面和下疊層芯片的上表面分別各設(shè)有一個(gè)縱向金屬散熱通道陣列，橫向金屬散熱通道陣列連通于兩個(gè)縱向金屬散熱通道陣列之間。本發(fā)明針對(duì)局部熱點(diǎn)區(qū)的散熱通道的制備方法，一方面可以有選擇的采用高熱導(dǎo)率金屬材料作為散熱通道，另一方面針對(duì)局部熱點(diǎn)區(qū)采用可行的最短散熱路徑，最大程度的提高了疊層高集成度芯片的散熱效率。并且工藝集成度高，易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H01L25/00GK101667568SQ20091030830
公開(kāi)日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月15日
發(fā)明者丁桂甫, 孫舒婧, 艷 王 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)