带有层间复杂微通道流体冷却的3D-IC

摘要

带有层间复杂微通道液体冷却的3D-IC，属于3D-IC微电子散热技术领域。包括依次叠层封装在一起的密封片、带有复杂微通道的芯片层、连接层；密封片上开有与外部管路连接的流体入口、流体出口；芯片层包括：连接上下层的流体的通孔TSFV、背面刻蚀复杂微通道、正面布置电路层或微电子元器件。上层不需要TSEV；其他层需要。本发明采用复杂微通道，比于微针肋结构增强了芯片的层间连接强度同时也增大了芯片的强度；TSEV采用钨或钨铜材料，增强了异质材料的热匹配性；连接层的填充材料采用参杂无机纳米颗粒的聚酰亚胺复合薄膜，其增强了热匹配性并增大了导热性。弥补了微通道热沉的应用限制和芯片的温度分布不均匀的缺点。

主权项

一种具有层间复杂微通道流体强制对流冷却的3D‑IC，其特征在于，包括依次叠层封装在一起的密封片(1)、带有复杂微通道的芯片层、连接层(3)；密封片(1)上开有与外部管路连接的流体入口(4)、流体出口(5)；带有复杂微通道的芯片层分为带有复杂微通道的上层芯片层(2.1)、带有复杂微通道的中间芯片层(2.2)、带带有复杂微通道的底层芯片层(2.3)；定义靠近密封片(1)的一面为芯片层的背面，远离的一面为正面；带有复杂微通道的上层芯片层(2.1)背面刻蚀复杂微通道(8)、正面布置电路层或微电子元器件(6)，复杂微通道(8)左右两侧设有通孔TSFV(7),通孔TSFV(7)与上层芯片层(2.1)的复杂微通道相连通，上层芯片层(2.1)不需要TSEV(9)；带有复杂微通道的中间芯片层(2.2)背面刻蚀复杂微通道(8)、正面布置电路层或微电子元器件(6)，复杂微通道(8)左右两侧设有通孔TSFV(7),通孔TSFV(7)与中间芯片层(2.2)的复杂微通道相连通，复杂微通道(8)肋上设有连接上下层电的硅穿孔电连接TSEV(9)；带有复杂微通道的底层芯片层(2.3)背面刻蚀复杂微通道(8)、正面布置电路层或微电子元器件(6)，复杂微通道(8)左右两侧设有TSFV(7),TSFV(7)与底层芯片层(2.3)的复杂微通道相连通，复杂微通道(8)肋上设有连接上层电的硅穿孔电连接TSEV(9)，此层芯片的TSFV(7)的刻蚀深度与微通道(8)的深度相同，从而形成底端封闭的TSFV(7)；连接层(3)；上述密封片(1)、带有复杂微通道的芯片层、连接层(3)的位置关系为上下结构，依次为：密封片(1)、上层芯片层(2.1)、连接层(3)、中间芯片层(2.2)、连接层(3)、底层芯片层(2.3)，在底层芯片层(2.3)和上层芯片层(2.1)之间可根据需要设计多层中间芯片层(2.2)，中间均采用连接层(3)连接，上述上层芯片层(2.1)、中间芯片层(2.2)、连接层(3)、底层芯片层(2.3)的两侧的TSFV(7)分别对应叠合，形成左右两个腔体；上层芯片层(2.1)、中间芯片层(2.2)和底层芯片层(2.3)的复杂微通道形成并联并分别与左右两个腔体垂直连通，密封片(1)的流体入口(4)、流体出口(5)分别与两个腔体连通。