[发明专利]基于阵列散热的三维集成结构及其制备方法和分析方法

权利要求书

1.基于阵列散热的三维集成结构制备方法，其特征在于，包括：

S11:在集成有转接板内金属传热层(4)、转接板内高密度阵列散热孔(5)的转接板表面使用植球或电镀工艺制备转接板与封装基板间微凸点(12)；

S12：使用倒装焊接工艺将步骤S11获得的转接板焊接在集成有封装基板内金属传热层(6)、封装基板内高密度阵列散热孔(7)的封装基板表面，得到集成有转接板的封装基板；

S13：在集成有芯片表面高导热钝化层(1)、芯片内金属传热层(2)和芯片内热传导孔(3)的芯片表面使用植球或电镀工艺制备芯片与转接板间微凸点(11)；

S14：使用倒装焊接工艺，将步骤S13中获得的芯片焊接在步骤S12获得的集成有转接板的封装基板中的转接板表面，得到集成有芯片和转接板的封装基板；

S15：在步骤S14获得的集成有芯片和转接板的封装基板背面使用植球工艺制备封装基板与系统母板间微凸点(13)；

S16：使用倒装焊接工艺，将步骤S15得到的集成有封装基板与系统母板间微凸点(13)、芯片和转接板的封装基板焊接在集成有母板内金属传热层(8)、母板内高密度阵列散热孔(9)和母板内高导热金属芯(10)的系统母板表面，得到基于阵列散热的三维集成结构。

2.基于阵列散热的三维集成结构，其特征在于，根据权利要求1所述的基于阵列散热的三维集成结构制备方法制备获得，包括：从上至下依次堆叠的芯片层、转接板层、封装层和母板层；

所述芯片层集成有芯片表面高导热钝化层(1)、芯片内金属传热层(2)和芯片内热传导孔(3)；

所述转接板层集成有转接板内金属传热层(4)和转接板内高密度阵列散热孔(5)；

所述封装层集成有封装基板内金属传热层(6)和封装基板内高密度阵列散热孔(7)；

所述母板层集成有母板内金属传热层(8)、母板内高密度阵列散热孔(9)和母板内高导热金属芯(10)。

3.如权利要求2所述的基于阵列散热的三维集成结构，其特征在于，所述芯片内热传导孔(3)穿透芯片衬底(15)，芯片底部设有芯片底部绝缘层(16)，芯片内金属传热层(2)嵌入在芯片底部绝缘层(16)内，芯片层通过芯片与转接板间微凸点(11)与转接板层堆叠。

4.如权利要求3所述的基于阵列散热的三维集成结构，其特征在于，所述芯片内热传导孔(3)设置于多个芯片有源区(14)之间。

5.如权利要求2所述的基于阵列散热的三维集成结构，其特征在于，所述转接板层的转接板上下表面均设有转接板表面绝缘层(17)，转接板内金属传热层(4)嵌入在转接板表面绝缘层(17)内，转接板内高密度阵列散热孔(5)穿透转接板衬底(18)，转接板层通过转接板与封装基板间微凸点(12)与封装层堆叠。

6.如权利要求2所述的基于阵列散热的三维集成结构，其特征在于，所述封装层的封装基板采用陶瓷基板(19)，封装基板上下表面以及内部均设有封装基板内金属传热层(6)，任意两层相邻的封装基板内金属传热层(6)之间通过贯穿封装基板的封装基板内高密度阵列散热孔(7)实现连通，封装层通过封装基板与系统母板间微凸点(13)与母板层堆叠。

7.如权利要求2所述的基于阵列散热的三维集成结构，其特征在于，所述母板层的母板采用有机母板(20)，母板内高导热金属芯(10)上方集成密度低的一侧仅设有母板内高密度阵列散热孔(9)，集成密度高的一侧设有母板内金属传热层(8)和母板内高密度阵列散热孔(9)，任意两层相邻的母板内金属传热层(8)之间通过母板内高密度阵列散热孔(9)实现连通，最下方的母板内高密度阵列散热孔(9)与母板内高导热金属芯(10)连通。

8.如权利要求7所述的基于阵列散热的三维集成结构，其特征在于，所述母板内任意两层相邻的母板内高密度阵列散热孔(9)交错分布。