面向大功率密度封装的低阻力微流道结构

专利2025-12-22  22


本发明涉及半导体,特别涉及一种面向大功率密度封装的低阻力微流道结构。


背景技术:

1、目前层叠式封装技术日趋成熟,能够在有限空间内封装更多的半导体芯片。但是,正因为在有限空间层叠多个芯片,因此会导致所有的元件产生的热量总和较高,热量难以由该有限空间顺利释放,这会影响元件的使用寿命以及运行状态。现有技术中通常采用风扇对层叠封装结构的半导体芯片进行降温操作,但是仅能对外部进行降温,导致降温效果不佳。

2、为了满足大功率、高密度封装中对高效散热需求,可以采用液体散热的微流道散热技术,液体导热性能是空气的15-25倍,因此液体散热是目前大功率、高密度封装(例如大算力芯片高密度集成封装)的关键。然而目前的液体散热微流道系统还需要极大的泵送功率去泵送液体。这使得虽然散热提升了,但是消耗的功率极大,势必使得总系统功耗也非常大,导致进一步增加大算力芯片的功耗,特别是多个大算力芯片应用在服务器等领域,消耗的泵送功率更高。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种面向大功率密度封装的低阻力微流道结构,用于在保证散热效果的前提下降低泵送冷却液的功率。

2、为解决上述技术问题,本发明提供的面向大功率密度封装的低阻力微流道结构,包括:

3、载板,其上设有芯片堆叠体;

4、壳体,盖设于所述载板上且容纳所述芯片堆叠体;

5、散热微流道,由所述载板、所述芯片堆叠体及所述壳体围成且环绕所述芯片堆叠体,包括设于所述壳体远离所述载板一侧的供冷却液进出的入口及出口,所述微流道的内壁具有亲水表面。

6、可选的,所述载板为中介板,所述壳体包括与所述载板连接的侧壁部及与所述侧壁部连接且远离所述载板的盖板部,所述入口及所述出口均设于所述芯片堆叠体正上方的盖板部中。

7、可选的,所述载板及所述芯片堆叠体之间采用中介层连接,所述壳体包括底板部、侧壁部及盖板部,所述底板部与所述载板连接且靠近所述中介板,所述侧壁部与所述底板部连接,所述盖板部与所述侧壁部连接且远离所述底板部,所述入口及所述出口分别设于所述芯片堆叠体上方两侧的盖板部中。

8、可选的,所述芯片堆叠体包括至少两层依次键合的芯片,至少部分所述芯片中还设有微流支道供冷却液流动。

9、可选的,所述芯片堆叠体的顶表面上还设有通道层,所述通道层至少部分与所述盖板部接触,所述通道层中设有若干沟槽作为微流支道供冷却液流动。

10、可选的,所述出口包括若干毛细结构,所述毛细结构与所述壳体一体成型或者为嵌设于所述出口内的独立部件。

11、可选的,所述壳体上设有一个所述入口及至少两个所述出口,至少两个所述出口并列设于相对所述入口的一端。

12、可选的,在形成所述散热微流道后,采用物理和/或化学方法对所述散热微流道执行亲水处理,以在所述散热微流道内形成所述亲水表面。

13、可选的,所述微流道内的所述芯片堆叠体的外壁的亲水性大于或等于所述壳体的内壁的亲水性。

14、可选的,所述物理方法包括采用氧等离子体处理所述散热微流道的内壁,所述化学方法包括在所述散热微流道的内壁上形成亲水自组装单分子层。

15、综上所述,本发明的面向大功率密度封装的低阻力微流道结构包括:载板、壳体及散热微流道。载板上设有芯片堆叠体;壳体盖设于载板上且容纳芯片堆叠体;散热微流道由载板、芯片堆叠体及壳体围成且环绕芯片堆叠体,其包括设于壳体远离载板一侧的供冷却液进出的入口及出口,微流道的内壁具有亲水表面。在本发明中,微流道的内壁具有亲水表面,利用亲水表面提高冷却液在微流道内壁的湿润能力(高湿润性),以此降低冷却液在微流道内的流动阻力,并因此降低在微流道内冷却液的泵送功率。



技术特征:

1.一种面向大功率密度封装的低阻力微流道结构,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的面向大功率密度封装的低阻力微流道结构,其特征在于,所述载板为中介板,所述壳体包括与所述载板连接的侧壁部及与所述侧壁部连接且远离所述载板的盖板部,所述入口及所述出口均设于所述芯片堆叠体正上方的盖板部中。

3.根据权利要求1所述的面向大功率密度封装的低阻力微流道结构,其特征在于,所述载板及所述芯片堆叠体之间采用中介层连接,所述壳体包括底板部、侧壁部及盖板部,所述底板部与所述载板连接且靠近所述中介板,所述侧壁部与所述底板部连接,所述盖板部与所述侧壁部连接且远离所述底板部,所述入口及所述出口分别设于所述芯片堆叠体上方两侧的盖板部中。

4.根据权利要求3所述的面向大功率密度封装的低阻力微流道结构,其特征在于,所述芯片堆叠体包括至少两层依次键合的芯片,至少部分所述芯片中还设有微流支道供冷却液流动。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的面向大功率密度封装的低阻力微流道结构,其特征在于,所述芯片堆叠体的顶表面上还设有通道层,所述通道层至少部分与所述盖板部接触,所述通道层中设有若干沟槽作为微流支道供冷却液流动。

6.根据权利要求1所述的面向大功率密度封装的低阻力微流道结构,其特征在于,所述出口包括若干毛细结构,所述毛细结构与所述壳体一体成型或者为嵌设于所述出口内的独立部件。

7.根据权利要求6所述的面向大功率密度封装的低阻力微流道结构,其特征在于,所述壳体上设有一个所述入口及至少两个所述出口,至少两个所述出口并列设于相对所述入口的一端。

8.根据权利要求1所述的面向大功率密度封装的低阻力微流道结构,其特征在于,在形成所述散热微流道后,采用物理和/或化学方法对所述散热微流道执行亲水处理,以在所述散热微流道内形成所述亲水表面。

9.根据权利要求8所述的面向大功率密度封装的低阻力微流道结构,其特征在于,所述微流道内的所述芯片堆叠体的外壁的亲水性大于或等于所述壳体的内壁的亲水性。

10.根据权利要求8所述的面向大功率密度封装的低阻力微流道结构,其特征在于,所述物理方法包括采用氧等离子体处理所述散热微流道的内壁,所述化学方法包括在所述散热微流道的内壁上形成亲水自组装单分子层。


技术总结
本发明提供了一种面向大功率密度封装的低阻力微流道结构,所述微流道结构包括:载板,其上设有芯片堆叠体;壳体,盖设于所述载板上且容纳所述芯片堆叠体;散热微流道,由所述载板、所述芯片堆叠体及所述壳体围成且环绕所述芯片堆叠体,包括设于所述壳体远离所述载板一侧的供冷却液进出的入口及出口,所述微流道的内壁具有亲水表面。本发明可在保证散热效果的前提下降低泵送冷却液的功率。

技术研发人员:刘子玉,张卫,孙清清,陈琳
受保护的技术使用者:复旦大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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