[发明专利]含有微流道散热结构的三维堆叠封装结构及其封装方法

权利要求书

1.一种含有微流道散热结构的三维堆叠封装结构，包括芯片封装部分和硅基板封装部分，其特征在于，所述芯片封装部分由含有硅通孔的多层芯片通过三维堆叠封装构成，所述硅基板封装部分由硅基板构成，硅基板上设有与外部引线互连的微凸点，所述芯片封装部分通过微凸点键合装配到硅基板上，所述多层芯片上刻蚀有相对应的供冷却液水平方向流动的微流道和上下层流动的通孔，所述微流道和通孔的周围设置有密封环；

所述硅基板上设有微流道；

所述多层芯片包括底层芯片、中层芯片、顶层芯片，且均设有各层间位置对应的硅通孔、微凸点、微流道和密封环；

所述底层芯片的上表面刻蚀有微流道，微流道的周围设置有密封环；

所述中层芯片上刻蚀有通孔，在中层芯片的上、下表面均刻蚀有通过通孔各自相互连通的微流道且中层芯片同一侧的上、下表面的微流道位置错开设置，中层芯片下表面刻蚀的微流道与通孔连通的结构与底层芯片上的微流道位置对应，在微流道和通孔的周围设置有密封环；

所述顶层芯片上刻蚀有冷却液进出口，所述冷却液进出口与中层芯片其中一侧的通孔分别连通，顶层芯片的下表面刻蚀有微流道，所述顶层芯片的下表面刻蚀的微流道与中层芯片的上表面刻蚀的微流道与通孔连通的结构位置对应，冷却液进出口和微流道的周围设置有密封环；

所述底层芯片的微流道、中层芯片的微流道与通孔连通的结构以及顶层芯片的微流道和冷却液进出口通过密封环密封后形成供冷却液在纵向的上下层所述的底层芯片、中层芯片和顶层芯片之间及横向的水平层所述的底层芯片、中层芯片和顶层芯片上流动的连续微流道散热结构；

所述微凸点和密封环均通过光刻后电镀形成，且微凸点和密封环具有完全相同的材料和厚度并位于同一工艺水平面上；

所述密封环采用的溅射种子层金属为钛/铜，其中钛的粘附层厚度为300Å~500Å，铜种子层厚度为3000Å~5000Å。

2.一种用于形成权利要求1所述的含有微流道散热结构的三维堆叠封装结构的封装方法，其特征在于，首先在含有硅通孔的多层芯片表面设置溅射种子层金属，同时光刻出微凸点和密封环的形状，并同时电镀设置微凸点和密封环，电镀完成后去除光刻胶和种子层，然后在芯片的上下表面刻蚀微米级深度的供冷却液水平方向流动的微流道和上下层流动的通孔，最后将多层芯片三维堆叠起来，采用一步键合工艺同时完成上下层芯片通孔、微凸点的键合和微流道、密封环的键合，后再通过微凸点键合装配到硅基板上。

3.如权利要求2所述的封装方法，其特征在于，所述一步键合采用铜-锡焊料键合或铜-铜热压键合，其中铜-锡键合温度为300℃~350℃，键合压强为0.5MPa~1MPa，键合时间为15~60min。

4.如权利要求2所述的封装方法，其特征在于，所述多层芯片表面的溅射种子层金属为钛/铜。