【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路封装，特别涉及一种三维堆叠嵌入式微流道主动散热封装结构及方法。
技术介绍
1、随着微电子和微机电系统(mems)技术的发展，特别是倒装芯片(fc)等新型互连技术和多芯片组件(mcm)的出现，芯片集成度和性能不断提高。芯片微型化和高集成化的快速发展，给电子芯片的有效散热带来了巨大挑战。尤其在三维封装系统中，对封装体的热管理问题越来越重视，这是因为：(1)三维封装系统中往往集成了多个芯片，发热量很大，但封装面积并未明显增加，且位于三维叠层内部的芯片散热更加困难；(2)在高功率密度下，由于三维封装结构内各叠层材料热膨胀系数存在差异，较大壁面温升会在不同材料界面产生热-机械应力，严重影响系统可靠性；
2、在三维堆叠芯片中，热流主要通过垂直方向传输。常用的三维封装散热方法是将冷板和热沉贴在封装结构背面，将热量传递到系统环控或空气中，但这种散热结构与芯片不直接接触，中间隔着塑封料和多层芯片，由于塑封料热导率低，多层材料界面热阻大，热量不能及时高效地传递出来，进而导致封装可靠性变差，影响使用。而微流道主动散热技术是将微流道集成在封装体内部，直接与芯片正面接触，通过流体流动带走封装体内部芯片产生的热量，其传热效率远大于热沉式散热，能保证电子器件在规定的温度下工作。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种三维堆叠嵌入式微流道主动散热封装结构及方法，以解决现有的三维封装散热效率低的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种三维堆叠嵌入式微
3、优选的，所述微流道单元包括：微流道槽、铜质微流道盖板和微流道进出口通道；所述硅晶圆上刻蚀有所述微流道槽，所述微流道槽上扣合有所述铜质微流道盖板，以形成密封的微流道，且在所述微流道上还包括连通的微流道进出口通道，所述微流道进出口通道延伸裸露于所述硅晶圆的底部。
4、优选的，所述微流道槽的表面还包括溅射的铜层，将所述铜质微流道盖板与所述微流道槽表面的铜层进行铜铜键合，以实现微流道密封。
5、优选的，所述硅晶圆的表面刻蚀有芯片槽，所述芯片槽内嵌入有所述异构芯片一，且所述芯片槽与所述异构芯片一之间还包括填充的导电胶层，从而构成硅基扇出晶圆。
6、优选的，所述tsv转接芯片和所述异构芯片二上还包括长球的凸点，将长球后的所述异构芯片二和所述tsv转接芯片通过回流焊或热压焊工艺倒装到所述再布线层一上，并通过底填胶对倒装的所述tsv转接芯片和所述异构芯片进行填充。
7、优选的，通过树脂塑封料将倒装的所述异构芯片二和所述tsv转接芯片进行灌封，固化重构以形成树脂基晶圆。
8、本专利技术还提供了一种三维堆叠嵌入式微流道主动散热封装方法，包括如下步骤：
9、步骤s1：在硅晶圆上刻蚀微流道槽和微流道进出口通道，并进行铜层溅射；
10、步骤s2：将铜质微流道盖板与硅晶圆上的微流道槽上的铜层进行铜铜键合，实现微流道密封，完成微流道单元；
11、步骤s3：在硅晶圆上进行芯片槽刻蚀，将异构芯片一通过导热胶固定在硅晶圆衬底的芯片槽内；
12、步骤s4：将异构芯片一固定在芯片槽后，使用pi胶和晶圆级多层再布线工艺依次实现rdl和ubm多层互联金属再布线；
13、步骤s5：将tsv转接芯片和异构芯片二，倒装焊接至硅晶圆的再布线层上，并用底填胶将倒装焊处凸点间的缝隙填实；
14、步骤s6：利用晶圆级塑封工艺，用树脂塑封料将倒装的异构芯片二和tsv转接芯片进行灌封，固化重构形成树脂基晶圆；
15、步骤s7：对树脂基晶圆进行减薄，漏出tsv转接芯片的铜柱，使用晶圆级再布线工艺在树脂基晶圆上形成多层互联再布线；
16、步骤s8：对硅晶圆进行减薄，漏出微流道进出口通道；
17、步骤s9：利用晶圆级植球工艺，在重构的多层硅晶圆的ubm处植球；再对三维堆叠硅圆片进行划片形成最终的封装体。
18、本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：
19、1、利用树脂基衬底芯片埋入结构和微流道铜盖板芯片键合结构，使散热微流道铜盖板直接与功能芯片正面接触，形成直接散热通道，大大降低热阻，散热更快。
20、2、尺寸在亚微米级的微流道结构直接嵌入在三维集成封装体内部，冷却剂从进口流入后将封装体内部芯片发热量带走，是一种直接、高效的基板级主动散热方式，实现了三维封装系统的多维度、多尺度的热管理。
21、3、利用埋入硅基扇出技术和树脂基晶圆重构技术，实现多芯片三维异构集成，且硅基芯片上方直接与tsv相连，建立热通道，进一步提升散热效率。
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1.一种三维堆叠嵌入式微流道主动散热封装结构，其特征在于，包括由下至上依次设置的硅晶圆、再布线层一、树脂塑封体和再布线层二；所述硅晶圆上嵌设有两个异构芯片一，且两个所述异构芯片一之间布设有微流道单元；所述树脂塑封体上嵌设有异构芯片二和TSV转接芯片，且两个所述TSV转接芯片之间布设有两个所述异构芯片二；所述异构芯片一、所述TSV转接芯片和所述异构芯片二之间通过所述再布线层一实现互联；通过所述再布线层二与所述TSV转接芯片的铜柱实现互联，且在所述再布线层二的UBM处对应有植球。
2.如权利要求1所述的一种三维堆叠嵌入式微流道主动散热封装结构，其特征在于，所述微流道单元包括：微流道槽、铜质微流道盖板和微流道进出口通道；所述硅晶圆上刻蚀有所述微流道槽，所述微流道槽上扣合有所述铜质微流道盖板，以形成密封的微流道，且在所述微流道上还包括连通的微流道进出口通道，所述微流道进出口通道延伸裸露于所述硅晶圆的底部。
3.如权利要求2所述的一种三维堆叠嵌入式微流道主动散热封装结构，其特征在于，所述微流道槽的表面还包括溅射的铜层，将所述铜质微流道盖板与所述微流道槽表面的铜层进行
4.如权利要求1所述的一种三维堆叠嵌入式微流道主动散热封装结构，其特征在于，所述硅晶圆的表面刻蚀有芯片槽，所述芯片槽内嵌入有所述异构芯片一，且所述芯片槽与所述异构芯片一之间还包括填充的导电胶层，从而构成硅基扇出晶圆。
5.如权利要求1所述的一种三维堆叠嵌入式微流道主动散热封装结构，其特征在于，所述TSV转接芯片和所述异构芯片二上还包括长球的凸点，将长球后的所述异构芯片二和所述TSV转接芯片通过回流焊或热压焊工艺倒装到所述再布线层一上，并通过底填胶对倒装的所述TSV转接芯片和所述异构芯片进行填充。
6.如权利要求1所述的一种三维堆叠嵌入式微流道主动散热封装结构，其特征在于，通过树脂塑封料将倒装的所述异构芯片二和所述TSV转接芯片进行灌封，固化重构以形成树脂基晶圆。
7.一种三维堆叠嵌入式微流道主动散热封装方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种三维堆叠嵌入式微流道主动散热封装结构，其特征在于，包括由下至上依次设置的硅晶圆、再布线层一、树脂塑封体和再布线层二；所述硅晶圆上嵌设有两个异构芯片一，且两个所述异构芯片一之间布设有微流道单元；所述树脂塑封体上嵌设有异构芯片二和tsv转接芯片，且两个所述tsv转接芯片之间布设有两个所述异构芯片二；所述异构芯片一、所述tsv转接芯片和所述异构芯片二之间通过所述再布线层一实现互联；通过所述再布线层二与所述tsv转接芯片的铜柱实现互联，且在所述再布线层二的ubm处对应有植球。
2.如权利要求1所述的一种三维堆叠嵌入式微流道主动散热封装结构，其特征在于，所述微流道单元包括：微流道槽、铜质微流道盖板和微流道进出口通道；所述硅晶圆上刻蚀有所述微流道槽，所述微流道槽上扣合有所述铜质微流道盖板，以形成密封的微流道，且在所述微流道上还包括连通的微流道进出口通道，所述微流道进出口通道延伸裸露于所述硅晶圆的底部。
3.如权利要求2所述的一种三维堆叠嵌入式微流道主动散热封装结构，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：周超杰，王刚，刘书利，李奇哲，夏晨辉，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十八研究所，
类型：发明
国别省市：
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