一种三维芯片散热结构制造技术

本发明专利技术属于三维芯片结构领域，尤其涉及一种三维芯片散热结构，包括三维芯片，三维芯片的每两个平面晶片中都设有一个硅化层，每个硅化层的左端都设置为入口区域连接外部水泵，右端设置为出口区域连接散热装置，硅化层的中间部分为散热区域，散热区域中设有若干小椭圆翅片，小椭圆翅片的外围设置若干大椭圆翅片，本发明专利技术将三维芯片中的整个散热通道分成三个连续的区域，三个区域中插入椭圆形翅片，其大小、排列方式和摆放角度不同，加快了冷却的流动速度，提高了散热功效。提高了散热功效。提高了散热功效。

A three-dimensional chip heat dissipation structure

【技术实现步骤摘要】
一种三维芯片散热结构


[0001]本专利技术属于三维芯片结构领域，尤其涉及一种三维芯片散热结构。

技术介绍

[0002]芯片的散热问题一直是芯片制造的重点之一，一般采用液冷解决芯片的散热问题，液冷方法中会有提供给液体流动的冷却通道，但冷却通道的设计较为复杂，其需要考虑所冷却芯片的内部热量分布，同时考虑通道自身的材料、设计工艺等限制要求，还要结合液体自身的密度和流动性等属性，诸多因素结合在一起才能进行正确的通道布置。
[0003]三维芯片是将不同电路单元制作在多个平面晶片上，并通过硅通孔层间垂直互连技术将多个平面晶片在垂直方向进行堆叠互连而形成的一种全新的芯片结构，具有集成度高、功耗低、带宽高、面积小、互连线短、支持异构集成等特点。三维芯片的出现为半导体行业的发展带来了新的生机与活力但是也带来了很多的问题，其中比较重要的就是芯片散热的问题，现有技术也是在三维芯片中设计冷却通道进行散热，但是冷却通道结构的设计依赖二维通道研究经验，缺少三维芯片冷却通道结构的优化设计，由于三维芯片是功能元件层层堆叠而成，所以可以在层与层之间布置一层散热通道，并且现在的技术也允许细小结构的构建。因此，针对三维芯片的散热，直接在层与层之间合理的布置散热通道，能进一步的改善三维芯片的散热新能。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术提供了一种三维芯片散热结构，包括三维芯片，三维芯片的每两个平面晶片中都设有一个硅化层，每个硅化层的左端都设置为入口区域连接外部水泵，右端设置为出口区域连接散热装置，硅化层的中间部分为散热区域，散热区域中设有若干小椭圆翅片和若干大椭圆翅片。
[0005]进一步的，硅化层中的入口区域、散热区域和出口区域是连通的供液体流通的冷却通道。
[0006]进一步的，硅化层靠近入口区域的下方位置设有一个入水口，入水口连接外部水泵，入水口的上方和下方分别布置第一椭圆翅片和第二椭圆翅片，用于将入水口的冷却液分散流入散热区域。
[0007]进一步的，硅化层靠近出口区域的上方位置设有一个出水口，出水口连接散热装置，出水口的上方和下方分别布置第二椭圆翅片和第一椭圆翅片，用于将从散热区域流出来的加热过后的冷却液汇聚到出水口。
[0008]进一步的，第一椭圆翅片和第二椭圆翅片之间、第一椭圆翅片之间、第二椭圆翅片之间均错开排列。。
[0009]进一步的，散热区域中包括硅通孔，在硅通孔四周设置小椭圆翅片，在小椭圆翅片远离硅通孔的一侧布置大椭圆翅片。
[0010]进一步的，小椭圆翅片和大椭圆翅片之间、小椭圆翅片之间、大椭圆翅片之间均错
开排列。
[0011]本专利技术的有益效果：
[0012]本专利技术提出了一种三维芯片散热结构，将三维芯片中的整个散热通道分成三个连续的区域，三个区域中插入椭圆形翅片，其大小、排列方式和摆放角度不同，在每个区域发挥不同的功能，从而整个散热通道中不同区域的结构使冷却液能够在不同的区域更好地发挥功能，加快了冷却的流动速度，提高了散热功效。
附图说明
[0013]图1为本专利技术一实施例的三维芯片剖面图；
[0014]图2为本专利技术一实施例的三维芯片散热通道结构图；
[0015]1‑
平面晶片，2
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填充层，3
‑
硅通孔，4
‑
硅化层，5
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底板，301
‑
入口区域，302
‑
入水口，303
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第一椭圆翅片，304
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散热区域，305
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大椭圆翅片，306
‑
小椭圆翅片，307
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硅通孔，308
‑
出口区域，309
‑
出水口，310
‑
第二椭圆翅片。
具体实施方式
[0016]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]三维芯片是将不同电路单元制作在多个平面晶片上，并通过硅通孔层间垂直互连技术，将多个平面晶片在垂直方向进行堆叠互连而形成的一种全新的芯片结构，为解决三维芯片的散热问题，本专利技术提供了一种三维芯片的散热结构。
[0018]本实施例中采用的三维芯片结构如图1所示，平面晶片1之间通过硅通孔3进行连接，垂直堆叠在底板5上，每两个平面晶片1中插入一个硅化层4，硅化层4与上侧平面晶片1相接的位置处设有第一填充层2，其中，硅通孔3内部填充铜，钨，多晶硅等导电物质，用于实现垂直电器互连，即平面晶片的连接。
[0019]在每个硅化层设置散热结构，如图2所示，包括：将硅化层的左端设置为入口区域301连接外部水泵，右端设置为出口区域308连接散热装置，硅化层的中间部分为散热区域304，散热区域304中设有若干小椭圆翅片306和若干大椭圆翅片305。
[0020]优选地，硅化层中的入口区域301、散热区域304和出口区域308是连通的供液体流通的冷却通道
[0021]优选地，硅化层靠近入口区域301的下方位置设有一个入水口302，入水口302连接外部水泵，入水口302的上方和下方分别布置第一椭圆翅片303和第二椭圆翅片310，用于将入水口的冷却液分散流入散热区域。
[0022]优选地，硅化层靠近出口区域308的上方位置设有一个出水口309，出水口309连接散热装置，出水口309的上方和下方分别布置第二椭圆翅片310和第一椭圆翅片303，用于将从散热区域流出来的加热过后的冷却液汇聚到出水口309。
[0023]优选地，本实施例中，在入口区域、散热区域和出口区域中插入的第一椭圆翅片、第二椭圆翅片、小椭圆翅片和大椭圆翅片的结构类似，都是椭圆柱形翅片，但大小、排列方
式和摆放角度不同，并且椭圆柱形翅片的位置都是错开的，使整个装置有更好的液体流通性。插入椭圆柱形翅片一方面是因为椭圆形所提供的流通性比圆形更好，椭圆形能保证冷却液可以更好的流通，能够让液体从左下方顺利的流到右上方或者从右上方顺利的流到左下方，并且这种结构产生的阻力较小，从而能量的损失就会相应的减少。另一方面是因为在相同的冷却面积下，散热区域内插入多个椭圆柱形翅片且有序分布，比没插入时有更好的冷却效果；同时，在三维芯片中散热通道会接收上下两层工作元件所传来的热量，此时就需要更好的液体流通性达到及时散热的目的。
[0024]具体地，如图2所示，本实施例在入口区域301插入多个第一椭圆翅片303和第二椭圆翅片310，在入水口302上方错开布置第一椭圆翅片303，其余位置错开排列第二椭圆翅片310，能够帮助入水口的冷却液在入口区域分散开，从不同的位置流到散热区域内，而不是仅仅只是在入水口所对应的散热区域入口产生极大的流速；在出口区域308中插本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维芯片散热结构，包括三维芯片，三维芯片的每两个平面晶片中都设有一个硅化层，其特征在于，每个硅化层的左端都设置为入口区域连接外部水泵，右端设置为出口区域连接散热装置，硅化层的中间部分为散热区域，散热区域中设有若干小椭圆翅片和若干大椭圆翅片。2.根据权利要求1所述的一种三维芯片散热结构，其特征在于，硅化层中的入口区域、散热区域和出口区域是连通的供液体流通的冷却通道。3.根据权利要求1所述的一种三维芯片散热结构，其特征在于，硅化层靠近入口区域的下方位置设有一个入水口，入水口连接外部水泵，入水口的上方和下方分别布置第一椭圆翅片和第二椭圆翅片。4.根据权利要求1所述的一种三...

【专利技术属性】
技术研发人员：禄盛，焦正楷，赵曦，朴昌浩，周天宇，赵洋，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：