一种双面液冷结构及其封装工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种双面液冷结构及其封装工艺，该结构包括芯片、设置在芯片上方的上层流道结构、以及设置在芯片下方的下层流道结构，上层流道结构包括相互连通的上歧管、上通道及上微流道，下层流道结构包括相互连通的下歧管、下通道及下微流道，下通道与上通道位置对应且连通，上层流道结构、下层流道结构通过上通道和下通道实现流体互通，通过上微流道和下微流道实现对芯片上下面同时液冷作用，上层流道结构、下层流道结构通过键合层与芯片集成。本发明专利技术通过封装技术对芯片进行重构，实现融合双面液冷结构的重构芯片，实现更高的冷却能力，冷却能力超过3.0kw/cm2，满足极高热流密度的冷却需求，满足未来电源转换芯片或功率放大器芯片发展的需求。器芯片发展的需求。器芯片发展的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种双面液冷结构及其封装工艺


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其是一种双面液冷结构及其封装工艺。

技术介绍

[0002]电源转换芯片或功率放大器芯片具有越来越高的功率密度，同时也产生更多的热量，热流密度越来越高，对散热技术的要求也越来越高。目前的冷却方式主要为远端冷却或衬底内嵌流道冷却，两种冷却方式的能力很难超过1.7kw/cm2。
[0003]随着电源转换芯片或功率放大器芯片的发展，功率密度越来越大，对散热技术的要求也越来越高，现有的冷却方式难以满足市场需求。

技术实现思路

[0004]本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种双面液冷结构及其封装工艺，从而实现更高的冷却能力，满足未来电源转换芯片或功率放大器芯片发展的需求。
[0005]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006]一种双面液冷结构，包括：
[0007]芯片；
[0008]上层流道结构，设置在芯片上方；
[0009]下层流道结构，设置在芯片下方；
[0010]所述上层流道结构、下层流道结构通过键合层与芯片集成；上层流道结构、下层流道结构能够实现流体互通，实现对芯片上下面同时液冷作用。
[0011]作为上述技术方案的进一步改进：
[0012]所述芯片上表面覆盖绝缘层，绝缘层上表面和芯片下表面均设置金属化层；
[0013]上层流道结构、下层流道结构分别通过第一键合层、第二键合层与芯片上下面键合连接。
[0014]所述上层流道结构包括上歧管和上通道，上歧管和上通道连通；
[0015]所述下层流道结构包括下歧管和下通道，下歧管和下通道连通，下通道与上通道位置对应且连通；
[0016]上层流道结构、下层流道结构通过上通道和下通道实现互通。
[0017]所述上层流道结构还包括设置在上歧管下方的上微流道，上微流道与上歧管连通，流体进入上层流道结构后，流入上歧管，然后由上歧管流入上微流道，通过上微流道实现对芯片上方的液冷。
[0018]所述下层流道结构还包括设置在下歧管上方的下微流道，下微流道与下歧管连通，流体进入下层流道结构后，流入下歧管，然后由下歧管流入下微流道，通过下微流道实现对芯片下方的液冷。
[0019]还包括盖板，盖板通过键合方式固定在上层流道结构的上表面，盖板为玻璃晶圆或硅晶圆。
[0020]还包括设置在上层流道结构、下层流道结构之间的互连通道层，互连通道层中间设置有腔体，所述芯片设置在腔体处，互连通道层两侧分别设置有用于实现上层流道结构、下层流道结构互通的互连通道。
[0021]所述上层流道结构和下层流道结构为高导热材料晶圆，互连通道层为玻璃晶圆或硅晶圆。
[0022]所述高导热材料晶圆为硅、碳化硅、陶瓷、金刚石中的一种。
[0023]一种双面液冷结构的封装工艺，包括以下步骤：
[0024]提供芯片；
[0025]分别加工上层流道结构、下层流道结构；
[0026]对芯片、上层流道结构、下层流道结构中的晶圆进行划片；
[0027]通过键合方式实现芯片、上层流道结构、下层流道结构集成，形成重构芯片。
[0028]作为上述技术方案的进一步改进：
[0029]芯片再加工，上表面覆盖绝缘层，绝缘层上表面和芯片下表面金属化；
[0030]上层流道结构加工，在晶圆上加工上歧管、上通道及上微流道；
[0031]上层流道结构上方采用键合方式安装盖板，上层流道结构下表面金属化；
[0032]互连通道层、下层流道结构加工，互连通道层与下层流道结构通过键合方式连接，互连通道层上制作腔体和互连通道；
[0033]在下层流道结构晶圆上加工下歧管、下通道及下微流道；
[0034]互连通道层和下层流道结构的上表面金属化；
[0035]重构芯片，将芯片放置于互连通道层的腔体内，芯片上表面与上层流道结构下表面通过键合方式连接，芯片下表面、上层流道结构下表面与互连通道层通过键合方式连接。
[0036]本专利技术的有益效果如下：
[0037]本专利技术通过封装技术对芯片进行重构，实现融合双面液冷结构的重构芯片，实现更高的冷却能力，冷却能力超过3.0kw/cm2，满足极高热流密度的冷却需求，满足未来电源转换芯片或功率放大器芯片发展的需求。
[0038]本专利技术还包括如下优点：
[0039](1)通过芯片两侧设置上层流道结构、下层流道结构，上层流道结构、下层流道结构包括歧管、通道及微流道，微流道位于靠近芯片侧，歧管和通道实现流体的分布，微流道实现对芯片的液冷作用。冷却流体从入口进入，一部分通过下歧管流入下微流道，然后从下微流道流入下歧管，再从流体出口流出；另一部分进入上层流道结构，流入上歧管，然后通过上歧管流入上微流道，再从上微流道流入上歧管，最终汇入下层通道，再从流体出口流出，实现对芯片双面液冷的效果，提高冷却能力。
[0040](2)通过互连通道层，互连通道层中间设置有腔体，芯片设置在腔体处，实现芯片的重构集成，互连通道层两侧分别设置有互连通道，互连通道实现上层流道结构、下层流道结构的互通，实现融合双面液冷结构的重构芯片，提高冷却能力。
附图说明
[0041]图1为本专利技术的爆炸图。
[0042]图2为本专利技术的结构示意图。
[0043]图3为本专利技术中上层流道结构的结构示意图一。
[0044]图4为本专利技术中上层流道结构的结构示意图二。
[0045]图5为本专利技术中互连通道层和下层流道结构的结构示意图一。
[0046]图6为本专利技术中互连通道层和下层流道结构的结构示意图二。
[0047]图7为本专利技术芯片再加工的示意图。
[0048]图8为本专利技术上层流道结构加工的示意图。
[0049]图9为本专利技术上层流道结构上方安装盖板下表面金属化的示意图。
[0050]图10为本专利技术互连通道层制作腔体和互连通道的示意图。
[0051]图11为本专利技术下层流道结构加工、上表面金属化的示意图。
[0052]图12为本专利技术重构芯片的示意图。
[0053]图13为本专利技术重构芯片应用在基板上的示意图。
[0054]其中：100、芯片；110、绝缘层；120、衬底；130、器件层；140、焊盘；200、上层流道结构；210、上歧管；211、主体；212、第一槽口；213、第二槽口；220、上通道；230、上微流道；300、下层流道结构；310、下歧管；320、下通道；330、下微流道；400、盖板；500、互连通道层；510、腔体；520、互连通道；610、第一键合层；620、第一键合层；700、基板。
具体实施方式
[0055]下面结合附图，说明本专利技术的具体实施方式。
[0056]如图1
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2所示，本实施例的双面液冷结构，包括芯片100、上层流道结构200及下层流道结构300，上层流道结构20本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双面液冷结构，其特征在于，包括：芯片(100)；上层流道结构(200)，设置在芯片(100)上方；下层流道结构(300)，设置在芯片(100)下方；所述上层流道结构(200)、下层流道结构(300)通过键合层与芯片(100)集成；上层流道结构(200)、下层流道结构(300)能够实现流体互通，实现对芯片(100)上下面同时液冷作用。2.如权利要求1所述的双面液冷结构，其特征在于，所述芯片(100)上表面覆盖绝缘层(110)，绝缘层(110)上表面和芯片(100)下表面均设置金属化层；上层流道结构(200)、下层流道结构(300)分别通过第一键合层(610)、第二键合层(620)与芯片(100)上下面键合连接。3.如权利要求1所述的双面液冷结构，其特征在于，所述上层流道结构(200)包括上歧管(210)和上通道(220)，上歧管(210)和上通道(220)连通；所述下层流道结构(300)包括下歧管(310)和下通道(320)，下歧管(310)和下通道(320)连通，下通道(320)与上通道(220)位置对应且连通；上层流道结构(200)、下层流道结构(300)通过上通道(220)和下通道(320)实现互通。4.如权利要求3所述的双面液冷结构，其特征在于，所述上层流道结构(200)还包括设置在上歧管(210)下方的上微流道(230)，上微流道(230)与上歧管(210)连通，流体进入上层流道结构(200)后，流入上歧管(210)，然后由上歧管(210)流入上微流道(230)，通过上微流道(230)实现对芯片(100)上方的液冷。5.如权利要求3所述的双面液冷结构，其特征在于，所述下层流道结构(300)还包括设置在下歧管(310)上方的下微流道(330)，下微流道(330)与下歧管(310)连通，流体进入下层流道结构(300)后，流入下歧管(310)，然后由下歧管(310)流入下微流道(330)，通过下微流道(330)实现对芯片(100)下方的液冷。6.如权利要求1所述的双面液冷结构，其特征在于，还包括盖板(400)，盖板(400)通过键合方式固定在上层流道结构(200)的上表面。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈钏，杨宇东，
申请(专利权)人：华进半导体封装先导技术研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：