[发明专利]高散热性硅/玻璃复合转接板及其制造方法

说明书

本发明提供一种高散热性硅/玻璃复合转接板。包括依次层叠的下层硅片、上层硅片及玻璃片；其中，所述下层硅片背面形成有叉指状冷却液进出流道，正面形成有与冷却液进出流道的两端连通的冷却液进出口；所述上层硅片背面形成有与冷却液进出流道连通的毛细微流道，正面形成有至少一键合凸起部；所述玻璃片通过该键合凸起部与上层玻璃片键合。该复合转接板具有高散热性能，流阻小的优点，且提供一个良好的电介质环境，为射频领域中实现高散热且良好电绝缘转接板提供一套成熟可行的解决方案。同时提供上述转接板的制造方法。

技术领域

本发明涉及微电子热管理及先进封装领域，具体涉及一种基于微机电系统工艺(MEMS工艺)制造的具有微流道硅片与玻璃键合形成高散热性复合转接板及其制造方法。

背景技术

随着多芯片组转接板封装技术的成熟及广泛运用，转接板上集成芯片数量不断增多，造成了基板上单位热密度不断增大；并且由于芯片发热功率不同，使得搭载芯片的基板热分布不均匀，这就形成了局部热点。如果不能针对性地将此局部热点热量及时散发出去，很有可能降低整个系统性能，甚至使整个系统失效。因此，为了解决这个问题，需要研发出具有特定区域强散热能力的基板。

目前，芯片冷却技术主要包括：空气冷却、液体冷去、热管冷却、半导体冷却和相变冷却等基本散热方法。其中目前商业上主要使用和研究的为空气冷却和液体冷却。

空气冷却又分为自然对流冷却和强制对流冷却。自然对流冷却是指被冷却物直接暴露在自然环境下通过空气对流而达到散热的目的。强制对流冷却主要是指通过外加设备(风扇)增加被冷却芯片表面空气流速，从而达到增加散热效果的目的。

液体冷却是指采用液体(水或其他液体导热介质)来代替空气来进行散热，由于液体导热系数比空气大，所以液体冷却通常比空气冷却效果提升显著。目前微流体冷却是解决芯片散热的一个重要研究方向，微流体冷却技术利用微细流道具有很大的传热系数和表面积比的特点，同时又由于冷却液具有较高的导热系数，使得微流体散基板具有显著的热传递效果。

热管冷却技术中，典型的热管由一段封闭管道组成，将管内抽成负压后充以适量的工作液体，管的一端为蒸发段(加热段)，另一端为冷凝段(冷却段)。当热管的一端受热时毛纫芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段，这样使得热量由热管的一端传至另—端从而达到制冷的目的。

半导体制冷片工作时利用热电转换原理来工作，主要理论基础为帕尔帖效应，即通上电源之后，冷端的热量被移到热端，导致冷端温度降低，热端温度升高从而达到制冷的目的。由于半导体材料相对于其他材料来说具有较好的热电转换效率，所以叫半导体制冷。

硅转接板技术中，以硅基板三维集成技术为半导体工业界近几年的研发热点,特别是2.5D TSV转接板技术的出现,为实现低成本小尺寸芯片系统封装替代高成本系统芯片(SoC)提供了解决方案。转接板作为中介层,实现芯片和芯片、芯片与基板之间的三维互连,降低了系统芯片制作成本和功耗。

目前国内外关于微流体冷却芯片的研究发明数量较多，出现更新频率快。因而受到较多关注，具有代表性的现有技术有：

美国专利US7190580B2，提出了一种分流歧管进出冷却液装置。其特点是在竖直方向将冷却液进行分流，由于竖直方向管可以做的比较大，而且冷却液在微流道中流动的距离很短，使得整个流体芯片流阻较小。但是，由于该芯片把分流结构做在竖直方向上面，因此该结总体来说比较厚，在不断追求超小薄的数字芯片领域限制了其运用前景。