本發(fā)明屬于集成電路封裝技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種晶圓級封裝中芯片的主動散熱技術(shù)，具體地說是一種利用芯片背面空腔內(nèi)的高導(dǎo)熱相變材料受溫度變化易發(fā)生相態(tài)轉(zhuǎn)變的特性，實現(xiàn)芯片主動散熱的技術(shù)。

背景技術(shù)：

在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，主節(jié)點將數(shù)據(jù)表存儲的多條數(shù)據(jù)記錄分成多個數(shù)據(jù)表并分配到多個從節(jié)點上。當需要查詢某些數(shù)據(jù)記錄時，要將每個從節(jié)點上的數(shù)據(jù)表中存儲的相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)記錄連接起來，具體實現(xiàn)過程中，是對每兩個數(shù)據(jù)表進行連接，因而，這種數(shù)據(jù)記錄的查詢方式稱為兩表連接方式，以下進行舉例說明。

隨著現(xiàn)代電子芯片的集成度的增加、功耗的上升和尺寸的減小，快速增加的芯片系統(tǒng)發(fā)熱已經(jīng)成為先進電子芯片系統(tǒng)研發(fā)和應(yīng)用中的一項重大挑戰(zhàn)。一般地，元器件的失效率隨著器件溫度的上升呈指數(shù)規(guī)律上升，器件在70～80℃水平上每升高1℃，其可靠性降低5％。

因此傳統(tǒng)的冷卻手段已不能滿足未來先進電子元器件(如高功率微波、毫米波器件及機載、星載電子設(shè)備等)的散熱要求。解決高熱流密度電子元器件的散熱問題需要新的突破，這使得熱管理成為了電子芯片系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用中的一項關(guān)鍵技術(shù)，在客觀上對微電子器件的散熱技術(shù)提出了非常迫切的要求。

相變散熱技術(shù)是利用物質(zhì)相態(tài)變化，釋放相變潛熱的技術(shù)。實驗數(shù)據(jù)顯示，相變方式比簡單溫差散熱的能力高出數(shù)倍甚至數(shù)十倍。相變材料在相變過程中可以儲存或釋放大量的熱量，且相變過程近似等溫，對芯片可進行有效的過熱保護。同時具有體積小、重量輕、性能可靠、經(jīng)濟性和不耗能等優(yōu)點，使得相變散熱成為近期熱學領(lǐng)域的研究熱點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種基于高導(dǎo)熱相變材料相變散熱技術(shù)的封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，以及一種晶圓級封裝芯片的散熱結(jié)構(gòu)，可以快速地對集成電路芯片進行散熱。

本發(fā)明實施例提供一種基于高導(dǎo)熱相變材料相變散熱技術(shù)的封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，包括：采用標準刻蝕工藝在晶圓級芯片背面制作凹槽或盲孔；在晶圓級芯片背面凹槽或盲孔內(nèi)放入作為傳熱媒介的高導(dǎo)熱相變材料；晶圓級芯片背面焊接上蓋板進行封帽,保證高導(dǎo)熱相變材料在相態(tài)轉(zhuǎn)變過程中不溢出封裝體結(jié)構(gòu)；通過常規(guī)劃片工藝得到具有相變散熱結(jié)構(gòu)的單芯片。

可選的，所述凹槽或盲孔的尺寸大小根據(jù)具體的產(chǎn)品而定，刻蝕深度應(yīng)不超過芯片本體厚度。

可選的，放入凹槽或盲孔內(nèi)的相變材料的量視凹槽或盲孔尺寸而定?？蛇x的，蓋板與芯片的接合方式視蓋板材料而定。

可選的，蓋板與芯片的接合方式為硅硅直接鍵合，或，合金共熔接合方式。

本發(fā)明實施例還提供一種晶圓級封裝芯片的散熱結(jié)構(gòu)，所述散熱結(jié)構(gòu)，包括晶圓級封裝芯片3、導(dǎo)熱蓋板1，芯片3與蓋板1通過焊料2焊接在一起；其特征在于：散熱結(jié)構(gòu)還包括晶圓級封裝芯片3背面刻蝕的凹槽或盲孔，凹槽或盲孔內(nèi)裝有的高導(dǎo)熱相變材料4；整個散熱結(jié)構(gòu)制作工藝都在晶圓上完成。

可選的，所述凹槽或盲孔的尺寸大小根據(jù)具體的產(chǎn)品而定，刻蝕深度應(yīng)不超過芯片本體厚度。

可選的，蓋板與芯片的接合方式視蓋板材料而定。

可選的，蓋板與芯片的接合方式為硅硅直接鍵合，或，合金共熔接合方式。

采用這樣的技術(shù)方案，芯片產(chǎn)生的熱量大部分可以通過芯片背面快速導(dǎo)出，具體的芯片散熱原理為：芯片在工作過程中產(chǎn)生熱量，芯片背面腔體內(nèi)靠近芯片發(fā)熱端的相變材料由固態(tài)變成液態(tài)或由液態(tài)變成汽態(tài)，吸收熱量；靠近蓋板冷端的相變材料由液態(tài)變成固態(tài)或由汽態(tài)變成液態(tài)，釋放熱量，形成一個導(dǎo)熱循環(huán)。如此往復(fù)不斷，完成芯片的主動散熱過程，高導(dǎo)熱相變材料起到了傳熱媒介的作用，從而實現(xiàn)快速地對集成電路芯片進行散熱的目的，有效提高運行速度和功效、提高運行可靠性、延長使用壽命。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡要介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是晶圓級芯片背面示意圖；1-1晶圓；1-2芯片背面；

圖2是刻蝕凹槽后芯片背面示意圖；

圖3是凹槽內(nèi)放入高導(dǎo)熱相變材料；

圖4是焊接蓋板并劃片后得到的單芯片結(jié)構(gòu)剖視圖。

其中，1金屬/硅蓋板；2焊料；3芯片；4高導(dǎo)熱相變材料。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)

明一部份實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

圖1至圖4給出了晶圓級封裝芯片背面腔體散熱結(jié)構(gòu)的具體實施例。它包括金屬/硅蓋板1，蓋板與芯片焊接焊料2，背面刻蝕有凹槽或盲孔的芯片3以及高導(dǎo)熱相變材料4。

上述基于高導(dǎo)熱相變材料相變散熱技術(shù)的封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：采用標準刻蝕工藝在晶圓級芯片背面制作凹槽或盲孔，凹槽或盲孔的尺寸大小根據(jù)具體的產(chǎn)品而定，刻蝕深度應(yīng)不超過芯片本體厚度。

步驟二：在晶圓級芯片背面凹槽或盲孔內(nèi)放入作為傳熱媒介的高導(dǎo)熱相變材料，放入量視凹槽或盲孔尺寸而定；

步驟三：晶圓級芯片背面焊接上蓋板進行封帽，保證高導(dǎo)熱相變材料在相態(tài)轉(zhuǎn)變過程中不溢出封裝體結(jié)構(gòu)，蓋板厚度視具體的產(chǎn)品而定。蓋板與芯片的接合方式視蓋板材料而定，包括但不限于硅硅直接鍵合、合金共熔等方式。

步驟四：通過常規(guī)劃片工藝得到具有相變散熱結(jié)構(gòu)的單芯片，實現(xiàn)快速地對集成電路芯片進行散熱的目的，有效提高運行速度和功效、提高運行可靠性、延長使用壽命。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于集成電路封裝技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種晶圓級封裝中芯片的主動散熱技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明實施例中，基于高導(dǎo)熱相變材料相變散熱技術(shù)的封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括：采用標準刻蝕工藝在晶圓級芯片背面制作凹槽或盲孔；在晶圓級芯片背面凹槽或盲孔內(nèi)放入作為傳熱媒介的高導(dǎo)熱相變材料；晶圓級芯片背面焊接上蓋板進行封帽,保證高導(dǎo)熱相變材料在相態(tài)轉(zhuǎn)變過程中不溢出封裝體結(jié)構(gòu)；通過常規(guī)劃片工藝得到具有相變散熱結(jié)構(gòu)的單芯片。

技術(shù)研發(fā)人員：明雪飛;朱家昌
受保護的技術(shù)使用者：中國電子科技集團公司第五十八研究所
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.30
技術(shù)公布日：2017.09.22