[发明专利]一种高功率密度热源器件及其制造方法

说明书

本发明公开了一种高功率密度热源器件及其制造方法，器件主要包括功能管芯、框架外壳、内部键合金丝和互联输入端；所述功能管芯采用蛇形等列递减阵列结构实现热分布的均匀性，提升热源功率密度；所述框架外壳采用内嵌结构，使功能管芯直接嵌入框架外壳底部，可直接与散热热沉或散热器接触，减低高功率密度热源内部热阻；所述内部键合金丝实现对功能管芯的电路输入；所述互联输入端采用键合基板与垂直插拔式铜管结构，实现对高功率密度热源器件的功率输入。上述结构设计实现了器件可实现高功率密度、低器件热阻和便捷应用等特性，有效满足器件热管理开发领域对高功率密度器件的需求。

技术领域

本发明属于微电子功率器件热管理领域，特别是一种高功率密度热源器件及其制造方法。

背景技术

随着微电子器件向着小型化、多功能化及大功率化的发展，热效应成为微电子器件性能和可靠性的主要制约因素。这主要因为大功率器件在工作时会产生大量的热，由于小型化的原因导致热积累严重，引起器件结温的急剧升高，导致器件的电学性能衰减和寿命等可靠性严重下降。热管理已成为目前微电子功率器件研究的热点方向。

而热管理技术的各类开发均需要进行散热能力的测试验证，目前常规微电子器件因加电途径复杂、集成困难和经济性较差等原因，难以满足各类热管开发技术的散热验证需求。因此，探索便捷、经济和可产生大功率的热源器件，解决微电子领域对散热技术能力的验证需求，对促进热管理技术开发和缩短研发周期都具有极大意义，成为目前热管理领域重要的产品之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高功率密度热源器件及其制造方法。

实现本发明目的的技术方案为：一种高功率密度热源器件，包括功能管芯、框架外壳、内部键合金丝和互联输入端；

所述框架外壳采用内嵌结构，功能管芯嵌入框架外壳底部，直接与外部散热器件接触传热；所述内部键合金丝用于连接互联输入端和功能管芯上的电极，实现对功能管芯的电路输入；所述互联输入端采用键合基板与垂直插拔式铜管结构，实现对高功率密度热源器件的功率输入。

进一步的，所述功能管芯的电极采用蛇形等列递减阵列结构。

进一步的，电极宽度在10um-200um之间，厚度在1um-8um之间。

进一步的，所述功能管芯材料为SiC和金刚石材料的任意一种，厚度为80um-500um。

进一步的，所述框架外壳材料采用氮化铝陶瓷材料。

进一步的，所述框架外壳需保证功能管芯的电极处于裸露状态。

进一步的，所述内部键合金丝为阵列等间距排列。

进一步的，所述互联输入端材料为铜材料。

本发明还提供一种高功率密度热源器件的制造方法，包括：将框架外壳和互联输入端采用银铜焊料集成；利用金锡焊料将功能管芯和框架外壳集成；采用通用键合机实现内部键合金丝，完成高功率密度热源器件的制备。

进一步的，所述功能管芯设计有电极PAD区和与外壳集成PAD区；所述框架外壳设计有与功能管芯集成PAD区和与键合基板集成PAD区；所述互联输入端的键合基板上设计有PAD区，其长度与功能管芯的电极PAD区长度相同

与现有技术相比，本发明的显著优点为：(1)本发明采用采用蛇形等列递减阵列结构实现功能管芯电极的制备，具有热分布的更均匀特性，提升热源功率密度；(2)框架外壳采用内嵌结构，使功能管芯直接嵌入框架外壳底部，降低高功率密度热源内部热阻；(3)本发明设计了插拔式铜管的互联输入端，实现高功率密度热源器件的便捷应用型；上述结构设计实现了器件可实现高功率密度、低器件热阻和便捷应用等特性，有效满足器件热管理开发领域对高功率密度器件的需求。

附图说明

图1是本发明的一种高功率密度热源器件结构示意图。