[发明专利]一种内置微流道的高散热LTCC基板及其制造方法

说明书

本发明提供内置微流道的高散热LTCC基板及其制造方法，包括上层部分、中层部分和下层部分；上层部分设有金属柱阵列，中层部分设有由两微流道和中空腔体连通成的腔体，中空腔体内设有金属柱阵列，上层部分的金属柱与中层部分的金属柱一一对应；下层部分设有冷却液出入。制备带金属柱阵列的碳带生坯样品和纯碳带生坯样品；制备与上层部分、中层部分和下层部分分别对应的上层生瓷片、中层生瓷片和下层生瓷片；碳带生坯样品与生瓷片对应叠层，烧结。本发明基板存在金属柱阵列、腔体和微通道，上层中金属柱阵列将芯片产生的热量传递到中层金属柱阵列；中层金属柱阵列通过增大的表面积将热量传递到腔体内部散热媒质中，提高基板散热性能。

技术领域

本发明属于半导体混合集成电路技术领域，涉及一种内置微流道的高散热LTCC基板及其制造方法。

背景技术

现代电子设备不断面临高密度集成、高功率的发展要求，LTCC基板虽然具有高密度集成的特点，但是其散热功率较低，不能满足发展需求，而在LTCC基板内埋置微流道，利用导热流体提高基板导热效率，是实现高密度、高导热LTCC基板的关键技术。

通常情况下，LTCC基板作为一种高密度集成的陶瓷基板，其热导率一般在2～3W/m-k，很难满足高功率电路的散热要求，尤其是高度集成的SiP产品及LTCC射频/微波电路，其对电路本身散热要求极高，甚至有的要求热导率在10～20W/m-k以上，而目前的LTCC基板不能满足使用要求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种内置微流道的高散热LTCC基板及其制造方法，实现电路基板高散热。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种内置微流道的高散热LTCC基板，包括上层部分、中层部分和下层部分；上层部分设有金属柱阵列，中层部分设有由两微流道和中空腔体连通而成的腔体，中空腔体内设有金属柱阵列，上层部分的金属柱与中层部分的金属柱一一对应；下层部分设有冷却液入孔和冷却液出孔，冷却液入孔和冷却液出孔与中层部分的两微流道分别对应。

所述的内置微流道的高散热LTCC基板的制造方法，包括如下步骤，

第一步，将碳带片按照预设厚度进行整理叠片、等静压层压形成碳带生坯粗品，将碳带生坯粗品分别制备两种碳带生坯样品，一种是带金属柱阵列的碳带生坯样品，另一种是纯碳带生坯样品；

第二步，对生瓷片进行预烘干，将生瓷片分为上层生瓷片、中层生瓷片和下层生瓷片；在上层生瓷片上打通孔阵列并进行金属填充，形成金属柱阵列，该金属柱阵列与带金属柱阵列的碳带生坯样品的金属柱阵列对应配合；在中层生瓷片上开腔，腔体由两微流道和中空腔体连通而成；在下层生瓷片上打冷却液入孔和冷却液出孔，冷却液入孔和冷却液出孔与两微流道分别对应；

第三步，先将多个下层生瓷片叠片，然后将多个中层生瓷片进行叠片，使下层生瓷片的冷却液入孔和冷却液出孔与中层生瓷片上的两个微流道分别连通，在所有中层生瓷片叠完后，将带金属柱阵列的碳带生坯样品放入中层生瓷片中空腔体中，纯碳带生坯样品放入微流道内部，再将上层生瓷片进行叠片，使得上层生瓷片上的金属柱与带金属柱阵列的碳带生坯样品中的金属柱一一对应，叠片完成后得到生坯；

第四步，将生坯进行真空包封与等静压层压；

第五步，热切、低温烧结。

优选的，第一步中，带金属柱阵列的碳带生坯样品的制备方法为：在碳带生坯粗品上进行激光冲孔，再使用金浆料进行通孔填充，然后对其进行通孔平坦化处理，最后进行激光划片。

优选的，激光打孔采用皮秒激光。

优选的，纯碳带生坯样品通过激光划片得到。

优选的，第二步中，纯碳带生坯样品放置在微流道内部与带金属柱阵列的碳带生坯样品形成的衔接缝隙小于等于200μm。