[发明专利]一种半导体器件散热结构及其制备方法

说明书

一种半导体器件散热结构及其制备方法，半导体器件散热结构包括复合壳体和设置在复合壳体内的热管，复合壳体包括由吸热材料层、过渡材料层和散热材料层依次叠置形成的一体结构，过渡材料层是由吸热材料层和散热材料层的原子相互扩散形成的，在复合壳体位于吸热材料层一侧的表面开设有器件安装部，器件安装部的底面用于设置半导体器件，在散热材料层内形成有用于流通冷却介质的空腔，复合壳体与热管的管壁为一体结构，热管位于器件安装部的底面相背的一侧朝向空腔内延伸。半导体器件散热结构呈一体结构，没有热阻较高的接触界面，多种散热手段能够快速的将半导体器件产生的热量散出，没有增加半导体器件散热结构的体积，能够实现小型化器件的需求。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种半导体器件散热结构及其制备方法。

背景技术

随着科技的进一步发展，半导体技术、信息技术等尖端技术领域向着高功率、高集成度以及微型化发展，致使系统所耗散的热量持续增大，系统内部的高功率密度的半导体器件不断挑战其散热系统的极限。

现有技术中，通常采用单纯风冷或液冷的散热系统对半导体器件进行降温，此类散热系统的散热效率较低，并且液冷的散热系统通常具有多个组件结构，不同的组件结构之间会具有接触界面，接触界面具有很大的热阻，热量容易在接触界面处聚集，对散热有很大的影响。随着半导体器件尺寸的不断减小，同时半导体器件的工作温度随着功率的增加而呈线性趋势增长，导致半导体器件的热流密度急剧增加且温度分布不均，进而导致半导体器件失效，严重影响半导体器件的高效、稳定、安全运行和使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体器件散热结构及其制备方法，以解决现有技术中，半导体器件散热结构的热阻较大、散热效果不佳的技术问题。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例的一方面，提供一种半导体器件散热结构，包括复合壳体以及设置在复合壳体内的热管，复合壳体包括由吸热材料层、过渡材料层和散热材料层依次叠置形成的一体结构，过渡材料层是由吸热材料层和散热材料层的原子相互扩散形成的，在复合壳体位于吸热材料层一侧的表面开设有器件安装部，器件安装部的底面用于设置半导体器件，在散热材料层内形成有用于流通冷却介质的空腔，复合壳体与热管的管壁为一体结构，热管位于器件安装部的底面相背的一侧，并且朝向空腔内延伸。

可选地，上述器件安装部的底面呈阶梯状。

可选地，上述热管包括多个，空腔内还分布设置有多个扰流柱，多个扰流柱设置在多个热管之间。

可选地，上述热管包括内壁上设有吸液芯结构的密封腔，密封腔内密封有相变介质，热管的蒸发端朝向器件安装部设置、冷凝端位于空腔内，相变介质在蒸发端吸热汽化后流向冷凝端并在冷凝端液化以释放热量，液化后的相变介质沿吸液芯结构重新流回蒸发端。

可选地，上述热管包括多个，多个热管朝向器件安装部的一端与器件安装部底面的距离相等。

可选地，上述在热管的延伸方向上，空腔靠近过渡材料层的内壁为第一内壁、背离过渡材料层的内壁为第二内壁，热管位于空腔内的端部与第二内壁之间存在间隙。

可选地，上述空腔背离吸热材料层的一侧形成有开口，复合壳体还包括盖体，盖体用于密封盖合开口。

可选地，上述空腔与热管平行的相对两侧壁分别设有入口和出口，冷却介质由入口流入空腔，再由出口流出空腔。

本发明实施例的另一方面，提供一种半导体器件散热结构的制备方法，方法包括：提供复合壳体，复合壳体为吸热材料层、过渡材料层和散热材料层依次叠置形成的一体结构；在复合壳体位于吸热材料层一侧的表面开设器件安装部；在复合壳体位于散热材料层的一侧形成空腔；在空腔内形成柱状结构，柱状结构由与器件安装部的底面相背的一侧朝向空腔内延伸；由柱状结构的延伸端向内加工形成内腔，在内腔侧壁形成吸液芯结构，向内腔填充相变介质并密封内腔，以形成热管。