[发明专利]集成电路散热系统及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子封装技术，MEMS技术以及三维集成技术领域，具体是一种集成电路散热系统及制作方法。

背景技术

随着微电子芯片高速度、高密度、高性能的发展，热管理成了微系统封装中的一个非常重要的问题，所以集成电路中的散热问题在许多计算机应用中是很重要的。在高性能计算机器中，例如服务器、大型机和超级电脑，多芯片组件的散热效率将会直接影响计算机的设计和操作性能。

芯片的热量是由电流流经电阻产生的。电阻生热是由芯片上信号沿着金属线进行传输和功率传送的过程产生，也会由个体晶体管偏置电流通过集成电路衬底泄漏和晶体管电平转换过程中产生。另一种热量的产生发生在多芯片组件或与母板之间进行信号和功率传递的导线电阻上。

集成电路中的散热一般是通过芯片向一个具有高导热系数的热扩散器来传递，最终通过大表面积的散热片消散于对流气体中。为了增强散热效果，对流气流可能被冷却，其中集成电路通过流体管道进行液体散热成为现在芯片封装系统热管理的热点。

多芯片组件一般由多层内嵌互连网络的电绝缘材料组成，绝缘材料通常是陶瓷。高性能多芯片组件一般可以包含80～120层金属和电绝缘层，6～8厘米厚。陶瓷电气绝缘材料的导热系数相当于硅的1/30，铜的1/80。集成电路芯片通常连接到芯片表面二维布置的电连接凸点上。

多芯片组件结构一般包括垂直连接的衬底，和通过凸点连接的集成电路芯片。由此形成的结构通常被称为“叠层”。多个“叠层”和单一的集成电路芯片也可以被连接到凸点上，在传统的二维布置的多芯片组件表面之上，除非实施适当的冷却措施，否则多个芯片堆叠将会由于热累积而带来芯片温度的不断升高。因此，高性能计算机系统在实现向多芯片组件提供必要的互连网络布线密度的同时，仅仅依靠芯片的传统的散热方法，很难达到其设计性能的满足。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种散热效果好的集成电路散热系统。

根据本发明的一个方面提供一种集成电路散热系统，包括至少三层基板：上层基板、夹层基板及下层基板，相邻基板间形成微通道；

所述三层基板均内设导电通路，其中上层基板通过所述导电通路与集成电路芯片电连接，相邻基板间通过所述导电通路穿过微通道电连接，下层基板通过所述导电通路与外部电连接。

其中，所述上层基板为半导体基板，夹层基板为金属基板，下层基板为半导体基板。

其中，所述上层基板的导电通路包括设置于所述上层基板的上表面以与所述集成电路芯片电连接的凸点，及设置于所述上层基板的下表面并位于与所述夹层基板形成的所述微通道中且与所述夹层基板的导电通路电连接的凸点，还包括设置于所述上层基板内并电连接所述上表面和下表面的凸点的导电体。

其中，所述上层基板的表面设有绝缘层，该绝缘层内设置导线网络，该导线网络作为所述上层基板的导电通路的一部分电连接所述集成电路芯片和所述导电体。

其中，所述夹层基板的导电通路包括设置于该夹层基板的上表面和/或下表面的凸点，该凸点位于与相邻基板形成的微通道中且与所述相邻基板的导电通路电连接，还包括设置于所述夹层基板内并电连接所述凸点的导电体。

其中，所述夹层基板的表面设置绝缘层，该绝缘层内设置导线网络，该导线网络作为所述夹层基板的导线通路的一部分电连接所述上层基板的导电通路和所述夹层基板的导电体。

其中，所述下层基板的导电通路包括设置于该下层基板的上表面和下表面的凸点，以及设置于所述下层基板内电连接所述上表面和下表面的凸点的导电体；

其中，所述设置于上表面的凸点位于与相邻基板形成的微通道中且与所述相邻基板的导电通路电连接；所述设置于下表面的凸点与外部电连接。

其中，所述下层基板的表面设置绝缘层，该绝缘层内设置导线网络，该导线网络作为所述下层基板的导电通路的一部分电连接所述夹层基板的导电通路和该下层基板的导电体。

其中，所述凸点和/或导电体通过电沉积金属工艺形成或者通过电沉积多元金属工艺形成。

其中，所述导电体位于对应基板所形成的电连接通孔中，该电连接通孔外围设置绝缘层和阻挡层。

其中，所述三层基板中至少一层基板内部设置微通道。

其中，还包括外部散热片或者外部流体散热结构。

其中，该散热系统通过密封件与外部环境隔离。

其中，该散热系统应用于多芯片组件的散热，所述集成电路芯片为多芯片组件。

本发明另一个方面还提供一种集成电路散热系统中夹层基板的制作方法，包括以下步骤：