从光子器件的热移除制造技术

本发明专利技术涉及从光子器件的热移除。本描述的实施例涉及用于使热量通过微电子衬底从光子器件传递到热耗散器件的机构。在一个实施例中，微电子衬底可包括高导热介质材料。在另一实施例中，微电子衬底可包括在微电子衬底内的传导插入物，其中光子器件与接近微电子衬底的一个表面的传导插入物热接触，以及热耗散器件与接近微电子衬底的相对表面的传导插入物热接触。在又另一实施例中，具有基底部分和基架部分的阶梯式散热器具有穿过微电子衬底插入的基架部分，其中光子器件与接近微电子衬底的一个表面的基架部分热接触，且热耗散器件与基底部分热接触。

【技术实现步骤摘要】

本描述的实施例通常涉及从微电子器件移除热，且更具体地涉及通过光子器件被安装到的衬底从光子器件移除热。
技术介绍
集成电路部件的更高性能、更低成本、增加的小型化和集成电路的更大封装密度是微电子工业的正在进行中的目标。当这些目标被实现时，微电子器件变得更小。相应地，在微电子器件中的集成电路部件的功率消耗的密度已经增加了，这又增加了微电子器件的平均结温度。如果微电子器件的温度变得太高，则微电子器件的集成电路可被损坏或毁坏。这个问题关于光子器件变得更关键，因为其结温度限制是大约85℃，这比大约108℃的一般电子器件结温度显著小。这是由于光子器件使用光子、即激光而不是电子、即电发射来用于发送和接收信号，且激光发射可能在高温（例如大于大约85℃的温度）下变得不稳定。因此，存在对光子器件的一直更有效的热移除解决方案的需要。附图说明在说明书的结束部分中特别指出和清楚地要求保护本公开的主题。从结合附图理解的下面的描述和所附权利要求中，本公开的前述和其它特征将变得更充分明显。应理解，附图只描绘根据本公开的几个实施例，且因此不应被考虑为其范围的限制。将通过使用附图以附加的具体性和细节描述本公开，以便可更容易确定本公开的优点，其中：图1是如在本领域中已知的光子器件的侧横截面视图。图2是根据本描述的实施例的具有高导热衬底的光子器件的侧横截面视图。图3是根据本描述的另一实施例的具有嵌入衬底中的高导热插入物的光子器件的侧横截面视图。图4是根据本描述的又另一实施例的具有合并在衬底中的阶梯式散热器的光子器件的侧横截面视图。图5是根据本描述的实施例的电子器件/系统。具体实施方式在下面的详细描述中，参考附图，其作为例证示出特定的实施例，其中所要求保护主张的主题可被实践。这些实施例足够详细地被描述以使本领域中的技术人员能够实践该实施主题。应理解，各种实施例虽然是不同的，但不一定是相互排他的。例如，在本文关于一个实施例描述的特定特征、结构或特性可在其它实施例内实现而不偏离所主张要求保护的主题的精神和范围。在这个说明书中对“一个实施例”或“实施例”的提及意指关于该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括于在本专利技术内包含的至少一个实现中。因此，短语“一个实施例”或“在实施例中”的使用并不一定指的是同一实施例。此外，应理解，在每个所公开的实施例内的个别元件的位置或布置可被修改，而不偏离所主张要求保护的主题的精神和范围。下面的详细描述因此不应在限制性意义上被理解，且主题的范围仅由所附权利要求限定，且由所附权利要求连同所附权利要求被给与权利到的等效形式的全部范围来适当地解释。在附图中，相似的数字遍及若干视图指的是相同或相似的元件或功能，以及在本文描绘的元件并不一定与彼此按比例，更确切地，个别的元件可被放大或减小，以便更容易在本描述的上下文中理解元件。如在本文使用的术语“在…之上”、“到”和“在…上”可以指的是一层相对于其它层的相对位置。在另一层“之上”或“上”或接合“到”另一层的一层可以直接与该另一层接触或可具有一个或多个中间层。在层“之间”的一层可直接与层接触或可具有一个或多个中间层。图1示出如在本领域中已知的光子封装100。光子封装100可包括安装在微电子衬底110上的至少一个光子器件120，例如硅光子器件。微电子衬底110可以是具有第一表面112和相对的第二表面114的任何适当的衬底，例如插入机构、母板、子板等。微电子衬底110可具有包括至少一个光子器件附着接合焊盘116的多个焊盘。微电子衬底110可包括介质材料117，其具有穿过其形成的多个传导路线118（被示为虚线），其中传导路线118可形成在光子器件附着接合焊盘116和附着到微电子衬底110的其它微电子器件（未示出）和/或外部器件（未示出）之间的连接。在本描述的一个实施例中，介质材料117可以是多个层（未示出）。微电子衬底介质材料117可包括任何适当的介质材料，包括但不限于液晶聚合物、环氧树脂、双马来酰亚胺三嗪树脂、FR4、聚酰亚胺材料等。传导路线118可由任何适当的传导材料（包括但不限于铜、银、金、镍及其合金）形成。应理解，微电子衬底110可由任何数量的介质层形成，可包含刚性核心（未示出），并可包含在其中形成的有源和/或无源微电子器件（未示出）。进一步理解，传导路线118可在微电子衬底110内和/或与附加的外部部件（未示出）一起形成任何期望电子路线。用于形成微电子衬底110的工艺是本领域中的技术人员公知的，且为了简洁和简明起见将不在本文被描述或示出。如在图1中进一步示出的，光子器件120的背表面124可附着到具有导热附着材料134例如传导填充环氧树脂的微电子衬底第一表面112。光子器件120可使用至少一个接合线132电连接到微电子衬底110，接合线132在光子器件120的活性表面122中或其上形成的至少一个接合焊盘126和微电子衬底110的至少一个光子器件附着接合焊盘116之间延伸。应理解，光子器件接合焊盘126可与在光子器件120内的集成电路（未示出）电通信。为了本描述的目的，光子器件120可被定义为将电信号转换成光子信号（即发射器件）和/或将光子信号转换成电信号（即接收器件）的器件。因此，光传输线（通常被示为线128）也将耦合到光子器件120。热耗散器件140可以与微电子衬底第二表面114热接触。热耗散器件140可具有基底部分142和从基底部分142延伸以改进热耗散器件140的热耗散性质的多个高表面区域突出物144例如鳍状物或支柱，基底部分142具有与微电子衬底第二表面114热接触的表面146，如本领域中的技术人员将理解的。热耗散器件140可由任何适当的导热材料例如金属和合金（包括但不限于铜、铝等）制成。热界面材料136例如导热油脂或聚合物可设置在热耗散器件基底表面146和微电子衬底第二表面114之间。如在图1中进一步示出的，多个导热通孔138可穿过微电子衬底110而形成，从微电子衬底第一表面112延伸到微电子衬底第二表面114以将热量从光子器件110传导到热耗散器件140。导热通孔138可由任何适当的材料（包括但不限于铜、铝、传导聚合物等）形成。用于形成导热通孔138的工艺是本领域中的技术人员公知的，且为了简洁和简明起见将不在本文被描述或示出。虽然导热通孔138可减小微电子衬底110的热阻，微电子衬底110仍然可构成总热阻的大约30%或更多。此外，当铜镀被使用时，导热通孔138的制造可引起在微电子衬底第一表面112和微电子衬底第二表面114处的高度变化中的一直到大约20μm，且当填充环氧树脂材料被使用时，不均匀的表面例如凸起和微坑可出现在可能有环氧树脂形成空隙的潜在风险的微电子衬底第一表面112和微电子衬底第二表面114处。在应用例如服务器中，多个光子封装10可并排和/或背靠背对齐。这样的应用限制了热耗散器件140的高度H，因而热耗散器件高度H需要减小。因此，使用在硅光子器件120和热耗散器件140之间的热导率的改进来改进光子封装100的热管理以便减小热耗散器件高度H是重要的。本描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光子封装，其包括：微电子衬底，其具有第一表面和相对的第二表面；光子器件，其接近于所述微电子衬底第一表面，其中所述光子器件包括活性表面和相对的背表面；阶梯式散热器，其包括基底部分和从所述基底部分延伸的基架部分，其中所述基架部分延伸穿过所述微电子衬底；其中所述阶梯式散热器基底部分接近所述微电子衬底第二表面，以及其中所述阶梯式散热器基架部分包括基本上对于所述微电子衬底第一表面是平面的第一表面；以及其中所述光子器件背表面与所述阶梯式散热器基架部分第一表面热接触。

【技术特征摘要】
2014.11.14 US 14/5413671.一种光子封装，其包括：
微电子衬底，其具有第一表面和相对的第二表面；
光子器件，其接近于所述微电子衬底第一表面，其中所述光子器件包括活性表面和相对的背表面；
阶梯式散热器，其包括基底部分和从所述基底部分延伸的基架部分，其中所述基架部分延伸穿过所述微电子衬底；
其中所述阶梯式散热器基底部分接近所述微电子衬底第二表面，以及其中所述阶梯式散热器基架部分包括基本上对于所述微电子衬底第一表面是平面的第一表面；以及
其中所述光子器件背表面与所述阶梯式散热器基架部分第一表面热接触。
2.如权利要求1所述的光子封装，其中所述光子器件背表面使用导热附着材料热附着到所述阶梯式散热器基架部分第一表面。
3.如权利要求1和2中的一项所述的光子封装，其中所述阶梯式散热器基底部分包括邻近所述阶梯式散热器基架部分的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面。
4.如权利要求3所述的光子封装，还包括热耗散器件，其热附着到所述阶梯式散热器基底部分第二表面。
5.如权利要求3所述的光子封装，其中所述阶梯式散热器基底部分第一表面附着到所述微电子衬底第二表面。
6.如权利要求1所述的光子封装，其中所述光子器件电连接到所述微电子衬底。
7.如权利要求6所述的光子封装，其中所述光子器件通过从所述光子器件活性表面延伸到所述微电子衬底第一表面的至少一个接合线电连接到所述微电子衬底第一表面。
8.如权利要求1、2、6和7中的一项所述的光子封装，还包括耦合到所述光子器件的光传输线。
9.一种光子封装，包括：
微电子衬底，其具有第一表面和相对的第二表面；
传导插入物，其被定位于所述微电子衬底内，其中所述传导插入物包括基本上对于所述微电子衬底第一表面是平面的第一表面和基本上对于所述微电子衬底第二表面是平面的第二表面；
光子器件，其接近所述微电子衬底第一表面，其中所述光子器件包括活性表面和相对的背表面；以及
热耗散器件，其接近...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z李，Q谭，Q于，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US