[发明专利]一种嵌入式金刚石硅基微流体散热转接板及其制备方法

权利要求书

1.一种嵌入式金刚石硅基微流体散热转接板，包含嵌入式金刚石薄片和硅衬底，其特征在于：

所述的嵌入式金刚石薄片表面沉积有键合薄膜材料或焊接所需薄膜材料；

所述的硅衬底包含上下两层硅片：具有对应用于嵌入金刚石薄片的槽体结构的上层硅片和具有微流体通道结构的下层硅片；

所述的嵌入式金刚石薄片为高温高压或CVD金刚石衬底采用激光切割制成的薄片，热导率大于1000W/m·K，厚度为100-2000μm，待散热的芯片焊接于金刚石薄片上，金刚石薄片长度和宽度尺寸大于或等于相应的芯片长度和宽度尺寸；

所述的硅衬底上层硅片中的槽体长度和宽度尺寸大于相应的金刚石薄片长度和宽度尺寸，尺寸余量小于或等于10μm，槽体深度根据集成芯片的互连要求设计；

所述的硅衬底下层硅片中的微流体通道位于上层硅片中的槽体结构的下方，微流体通道分布区域尺寸大于或等于槽体分布面尺寸；

所述的硅衬底下层硅片中的微流体通道，根据与上层硅片槽体的结构关系，分为与上方槽体连通的开放式微流体通道和不与上方槽体连通的封闭式微流体通道，封闭式微流体通道的上层壁厚小于300μm。

2.根据权利要求1所述的嵌入式金刚石硅基微流体散热转接板，其特征在于，该转接板应用于集成有功率芯片的系统或模块。

3.根据权利要求1所述的嵌入式金刚石硅基微流体散热转接板，其特征在于，所述的微流体通道的高度、宽度、间距为1-300μm，微流体通道的高度、宽度、间距的三者中任意两者的比例小于5：1。

4.一种嵌入式金刚石硅基微流体散热转接板制备方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：

步骤1，采用干法刻蚀或湿法腐蚀工艺，在上层硅片上形成槽体结构，在下层硅片上形成微流体通道，根据所设计的入液口和出液口位置，在相应的硅片上形成入液口和出液口的结构；

步骤2，两层硅片在键合面经表面处理后形成硅-硅圆片键合或通过依次沉积金属粘附层和金属键合层后形成共晶圆片键合，其中金属键合层的材料为二元或多元合金；

步骤3，在金刚石薄片和上层硅片槽体的接触面，依次沉积金属粘附层和金属键合层，当金属键合层采用单一金属材料，则将金锡合金焊料片填入槽体内，将金刚石薄片接触面嵌入槽体内，加热加压键合，当金属键合层采用二元或多元合金材料时，则直接将金刚石薄片接触面嵌入槽体内，加热加压键合；

步骤4，在转接板上表面沉积金属粘附层和金属键合层，用于后续芯片的装配。

5.根据权利要求4所述的嵌入式金刚石硅基微流体散热转接板制备方法，其特征在于，开放式结构的微流体通道在步骤3中采用二元或多元合金材料键合。

6.根据权利要求4所述的嵌入式金刚石硅基微流体散热转接板制备方法，其特征在于，封闭式微流体通道在步骤3中采用两种键合方式中的任意一种。