[发明专利]一种微流道散热器及其制造方法

说明书

本发明公开了一种微流道散热器，其内设有微流道、分流网络，表面设有进出液口，所述微流道散热器的外表面设有金属层。本发明的微流道散热器，通过在微流道散热器表面设置金属层，不仅很好地满足了高频率系统的接地要求，还避免了在微流道散热器上设置深TSV孔，降低微流道散热器的加工难度、制造成本，保证了电路的集成密度和结构的可靠性；由于金属层的存在，本发明微通道散热器上下表面平整、无空洞，可以在微流道散热器表面集成多颗高热流密度的芯片，在保证产品散热性能的前提下可以灵活设计电路。

技术领域

本发明涉及微电子散热技术领域，尤其是一种微流道散热器及其制造方法。

背景技术

功率芯片是射频微系统的核心部件，先进半导体材料的发展使得功率芯片性能持续提升。目前，第三代半导体技术具有宽禁带的特点，可以承受更高的工作结温，其功率密度可达30W/mm(远高于GaAs的0.5W/mm)，能够使电子系统的输出功率增大5倍，而体积却减少一半。但是，在微波频段，第三代半导体器件自热效应相当严重，一些多栅器件在微波频段的输出热流密度甚至达到千瓦每平方厘米量级。因此，散热问题已经成为严重制约微系统性能发挥的瓶颈问题。

硅基微通道通过微尺度的连续流体对芯片进行直接冷却，最大限度地降低了远程散热模式中各热沉间热阻对散热效率的影响，从而大幅度提升芯片的冷却效率，已经成为与芯片集成、实现器件在最近端散热的最佳途径之一，获得广泛关注，相关专利包括中国专利CN1558448A、中国专利CN103839905A等。

但是，现有的硅基微通道散热器是以单片形式存在，在系统中进行二次集成时，高频功率芯片接地距离远，寄生效应严重，现有硅基微通道散热器不能满足高频系统的接地要求。专利CN103199086B中，微流道散热器上集成了穿硅通孔(TSV)，也可用于接地。但是，高散热需求使得微流道散热结构深宽比大，整体厚度大(≥400μm)，结构复杂。这带来三个问题：1)深TSV孔加工难度大，工艺成本高；2)深TSV孔(深≥500μm)一般为空心孔，其上不宜集成其他器件，降低了电路集成密度；3)为保持整体结构的可靠性，TSV集成数量有限，不能满足高频功率芯片良好接地的要求。

发明内容

为解决上述现有微通道散热器无法满足高频系统接地要求或者深TSV孔加工难度大、工艺成本高、降低电路密集度、数量有限的缺陷，本发明提供了一种微流道散热器及其制造方法。

本发明的技术方案如下：

一种微流道散热器，其内设有微流道、分流网络，表面设有进液口和出液口，所述微流道散热器的外表面设有金属层。

上述技术方案中，通过在微流道散热器表面设置金属层，不仅很好地满足高了频率系统的接地要求，还避免了在微流道散热器上设置深TSV孔，降低微流道散热器的加工难度、制造成本，保证了电路的集成密度和结构的可靠性。

所述微流道和分流网络可以为任意形状，实际形状应根据散热需求而定。示例性地，所述微流道和分流网络形状可以为：蛇形、螺旋形、工字形、树形、直槽形、折线形等。

优选地，所述微流道散热器的厚度至少为400μm。

优选地，所述金属层连续分布于所述微流道散热器表面。

优选地，所述金属层材料为Au或者Ni/Au。

所述金属层材料为Au时，金属层为单层结构，即所述金属层为Au层；所述金属层材料为Ni/Au时，金属层为双层结构，下层为Ni层，上层为Au层，Ni层厚度为2～4mm，Au层厚度为0.05～0.3mm。

优选地，所述微流道宽度为10～100μm，深度为150～500μm。

更有选地，所述微流道宽度为30μm，深度为250μm。