[實用新型]一種應(yīng)用于芯片散熱的金屬微通道熱沉結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201822115274.1
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN209418488U
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬盛林;夏雁鳴;胡鑫欣;蔡涵;陳兢;李軒楊
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號: H01L23/427
• 分類號: H01L23/427;B81C3/00
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;張迪

本實用新型提出了一種應(yīng)用于芯片散熱的金屬微通道熱沉結(jié)構(gòu)，通過三維垂直結(jié)構(gòu)微流道系統(tǒng)設(shè)計，微流體從封裝殼體底層流入后拾階而上分流冷卻大功率射頻芯片熱點然后拾階而下流出，實現(xiàn)了高密度芯片的同時高效散熱的功能，解決了傳統(tǒng)微流道低導(dǎo)熱性及金屬微流道制造工藝兼容性等難題，具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及微電子封裝領(lǐng)域，更進一步涉及一種基于金屬微加工技術(shù)的垂直結(jié)構(gòu)金屬微流道熱沉結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)應(yīng)用于大功率芯片高效散熱。

背景技術(shù)

隨著5G無線通信、雷達、無人機、衛(wèi)星等領(lǐng)域的快速發(fā)展，大功率射頻芯片的應(yīng)用前景越來越廣闊。目前基于高密度互連基板的高集成微波前端有源組件結(jié)構(gòu)如下。微波印制電路板或LTCC/HTCC互連基板裝配在在鋁合金襯底上，大功率射頻器件安裝嵌入鋁合金結(jié)構(gòu)件的鉬銅或金剛石銅高性能載板上，并與并排裝配在鋁合金結(jié)構(gòu)件上的互連基板通過引線鍵合實現(xiàn)電氣連接，控制電路芯片等貼裝在微波印制電路板或LTCC/HTCC互連基板等高密度互連基板板上。微波前端有源組件模塊裝配在均熱板、導(dǎo)熱管上進行散熱，微波前端有源組件內(nèi)大功率芯片至結(jié)鋁合金殼體之間主要通過鉬銅載板或金剛石/銅復(fù)合高性能載板將高密度熱流傳導(dǎo)擴散。這種技術(shù)方案本質(zhì)上是一種二維平面混合集成、模塊體內(nèi)被動傳熱、體外散熱技術(shù)，代表了當前混合集成的典型能力。

當前功放芯片的散熱功率已經(jīng)達500W/cm2,隨著芯片功率密度的進一步提高，未來功放芯片散熱功率將達1000W/cm2，如何實現(xiàn)芯片在規(guī)定工作時間內(nèi)的快速散熱是實現(xiàn)探測單元高可靠工作的關(guān)鍵。考慮到高功率芯片與結(jié)構(gòu)件殼體之間多界面熱阻，目前模塊體外散熱、體內(nèi)被動熱傳導(dǎo)方式傳熱，技術(shù)手段單一，不能滿足未來需求。

實用新型內(nèi)容：

針對上述問題，本實用新型目的在于提供一種立體金屬微通道熱沉結(jié)構(gòu)，解決現(xiàn)有大功率芯片集成散熱技術(shù)面臨缺陷。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型公開了一種應(yīng)用于芯片散熱的金屬微通道熱沉結(jié)構(gòu)，包括：上下層疊設(shè)置的雙層金屬襯底；

其中位于上層的第一金屬襯底在朝向第二金屬襯底的一面，具有第一半開放式平面微通道；所述第一半開放式平面微通道朝向第二金屬襯底的一側(cè)為開口面，并且其沿著平行于第一金屬襯底上表面的方向延伸；所述第二金屬襯底朝向第一金屬襯底的一面，具有垂直貫穿微通道；所述垂直貫穿微通道沿著平行于第二金屬襯底側(cè)表面的方向貫穿所述第二金屬襯底；

所述第一金屬襯底遠離第二金屬襯底的一面與射頻芯片導(dǎo)熱連接；所述第二金屬襯底遠離第一金屬襯底的一面與鋁合金襯底連接；

所述鋁合金襯底朝向第二金屬襯底的一面具有第二半開放式平面微通道；所述垂直貫穿微通道分別連通所述第一半開放式平面微通道、第二半開放式平面微通道形成三維垂直結(jié)構(gòu)微流道系統(tǒng)。

在一較佳實施例中：所述第一金屬襯底、第二金屬的材質(zhì)包括但不限于鎢或鉬或鈦或鋁或銅。

在一較佳實施例中：所述半開放式平面微通道為直線型或擾流柱型或翅片型。

在一較佳實施例中：所述垂直貫穿微通道為矩形或圓形。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，針對大功率射頻芯片(熱流密度≧500W/cm2)基于高密度互連基板的高集成微波前端有源組件結(jié)構(gòu)散熱一體化需求，本實用新型提出了一種應(yīng)用于芯片散熱的金屬微通道熱沉結(jié)構(gòu)及其制造方法，通過三維多層垂直金屬微通道結(jié)構(gòu)設(shè)計，微流體從封裝殼體底層流入后拾階而上分流冷卻大功率射頻芯片熱點然后拾階而下流出，實現(xiàn)了高密度芯片的同時高效散熱的功能，解決了傳統(tǒng)微流道低導(dǎo)熱性及金屬微流道制造工藝兼容性等難題，具有重要意義。

具體具有如下的有益效果：

1)提出了垂直分流金屬散熱微通道散熱解決方案，解決了傳統(tǒng)微流道無法進行多芯片散熱的難題；

2)解決了金屬微流道同大功率射頻芯片集成兼容性問題；