[发明专利]一种热电散热装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种热电散热装置。

背景技术

在半导体制造技术领域中，集成电路的冷却一直是必须解决的重要问题。由于焦耳热而产生的高温常常会降低集成电路设备的性能和可靠性。

对由N、P型材料组成的热电偶施加直流电压后，因直流电通入的方向不同，将在电偶节点处产生吸热和放热现象，一个节点变热，同时另一个节点变冷，这种现象称为帕尔帖效应。帕尔贴热电散热装置是一种利用帕尔贴效应以产生热泵效果的装置。帕尔贴热电散热装置具有冷端和热端两个端部，在冷端和热端之间连接有一个或数个热电偶。所有这些热电偶连接在一起，并在两端抽出两个电源连接端。当向两个电源连接端施加直流电压时，上述冷端温度降低而热端温度升高，也就是冷端的热量被传导至热端。该设备并不产生热量或吸收热量，而是将热量从一端传导至另一端，由此使一端被冷却。

需要提供一种热电散热装置，以解决上述集成电路的冷却问题。

发明内容

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种热电散热装置，其包括：顶层芯片，其包括顶层基底以及贯穿顶层基底的P型硅通孔和第一金属硅通孔，P型硅通孔用于连接电源的零电位，第一金属硅通孔用于连接电源的正电位；中间层芯片，其叠置连接在顶层芯片下部，中间层芯片包括中间层基底和贯穿中间层基底的第二金属硅通孔和第三金属硅通孔，中间层芯片中形成有电子器件；底层芯片，其叠置连接在中间层芯片下部，底层芯片包括底层基底和贯穿底层基底的N型硅通孔和第四金属硅通孔，并且N型硅通孔和第四金属硅通孔在底层芯片的底部相互连通，其中，P型硅通孔、第二金属硅通孔和N型硅通孔顺次连接，且第一金属硅通孔、第三金属硅通孔和第四金属硅通孔顺次连接。

进一步地，顶层芯片还包括贯穿顶层基底的第五金属硅通孔，第五金属硅通孔用于连接电子器件。

进一步地，热电散热装置包括多组顺次连接的P型硅通孔、第二金属硅通孔和N型硅通孔。

进一步地，多组顺次连接的P型硅通孔、第二金属硅通孔和N型硅通孔围绕电子器件布置。

进一步地，底层芯片的底部设置有重分布层，N型硅通孔和第四金属硅通孔通过重分布层相互连通。

进一步地，硅通孔的顶部设有焊盘。

进一步地，P型硅通孔、第二金属硅通孔和N型硅通孔顺次通过焊球连接，且第一金属硅通孔、第三金属硅通孔和第四金属硅通孔顺次通过焊球连接。

进一步地，第一金属硅通孔、第二金属硅通孔、第三金属硅通孔和第四金属硅通孔的填充材料均为铜。

进一步地，P型硅通孔和N型硅通孔的填充材料为碲化铋、Sb2Te3、Bi2Te3、PbTe、SiGe、晶体声子玻璃或纳米材料。

本发明具有以下技术效果：

本发明的热电散热装置中，顶层芯片中的P型硅通孔、中间层芯片中的第二金属硅通孔和底层芯片中的N型硅通孔顺次连接，形成帕尔贴形式的热电散热件。并且，N型硅通孔与底层芯片中的第四金属硅通孔相互连通，而第一金属硅通孔、第三金属硅通孔和第四金属硅通孔顺次连接，从而N形硅通孔与顶层芯片中的第一金属硅通孔连接，这样位于顶层芯片中的P型硅通孔和第一金属硅通孔分别形成热电散热装置的两个电源连接端。其中在P型硅通孔连接电源的零电位，第一金属硅通孔连接电源的正电位时，该热电散热装置的顶部和底部形成其热端，而中间成为冷端。

由此，由于中间层芯片中形成有电子器件，就使得该电子器件与冷端接触，得到冷端的冷却，以在工作过程中保持温度不会大幅升高。该热电散热装置散热效果好，集成度高，且连接电路方便（电源的正负极都连接至顶层芯片的相应位置即可）。

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1示出了根据本发明的实施例的热电散热装置的结构示意图。

具体实施方式