[发明专利]3D堆叠芯片以及3D堆叠芯片散热系统

权利要求书

1.一种3D堆叠芯片，其特征在于，包括多层分布有高单位面积功率电路的电路层(1)和连接于所述电路层(1)上方的加固层(2)，所述3D堆叠芯片还包括密集排布的贯穿所述3D堆叠芯片的微米级的用于供冷却液通过的微水通道(3)，所述微水通道(3)包括由下至上贯穿所述电路层(1)的第一微通道(31)以及贯穿所述加固层(2)的第二微通道(32)，所述第一微通道(31)与所述第二微通道(32)相连通。

2.根据权利要求1所述的3D堆叠芯片，其特征在于，所述微水通道(3)的分布密度的数量级处于每平方毫米为10³到10⁵个。

3.根据权利要求1所述的3D堆叠芯片，其特征在于，所述微水通道(3)在所述电路层(1)中功率密度较大处的分布密度比功率密度较小处的分布密度更密集。

4.根据权利要求1所述的3D堆叠芯片，其特征在于，所述加固层(2)包括基底(21)，所述基底(21)上开设有微米级通孔，所述微米级通孔形成所述第二微通道(32)，所述第二微通道(32)的直径大于所述第一微通道(31)的直径，且为所述第一微通道(31)的直径的3～10倍。

5.根据权利要求1所述的3D堆叠芯片，其特征在于，单个所述第一微通道(31)与单个所述第二微通道(32)一一对应设置，或者多个所述第一微通道(31)与单个所述第二微通道(32)对应设置。

6.根据权利要求1所述的3D堆叠芯片，其特征在于，所述第一微通道(31)与所述第二微通道(32)错开设置，所述加固层(2)底部开设有横向延伸的第一微槽，所述第一微槽将所述第一微通道(31)与所述第二微通道(32)连通。

7.根据权利要求1所述的3D堆叠芯片，其特征在于，相邻两层所述电路层(1)之间设置有基底硅片(4)，相邻所述电路层(1)的第一微通道(31)相互错开设置，所述基底硅片(4)内开设有横向延伸的第二微槽(41)，所述第二微槽(41)将相邻两层的所述电路层(1)的所述第一微通道(31)相连通。

8.根据权利要求1所述的3D堆叠芯片，其特征在于，所述第一微通道(31)的直径为1μm～10μm，长度为10μm～500μm；所述第二微通道(32)的直径为5μm～50μm，长度为1～5mm。

9.根据权利要求1所述的3D堆叠芯片，其特征在于，其特征在于，所述微水通道(3)通过等离子刻蚀法在所述3D堆叠芯片上刻蚀形成，并通过化学气相沉积方法在所述微水通道(3)内壁面上形成绝缘层。

10.一种3D堆叠芯片(10)散热系统，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的3D堆叠芯片(10)和与所述3D堆叠芯片(10)连通的散热单元，所述散热单元以及所述3D堆叠芯片(10)的微水通道(3)内填充有冷却液；

所述散热单元包括入水管道(5)、出水管道(6)、设置于两者之间的循环水泵(7)以及冷却装置(8)，所述入水管道(5)与所述微水通道(3)输入端对应连通，所述出水管道(6)与所述微水通道(3)输出端对应连通，所述冷却装置(8)的输出端与所述入水管道(5)相连通，所述冷却装置(8)的输入端与所述出水管道(6)相连通，所述循环水泵(7)用于驱动冷却液进行强制循环，以带走所述3D堆叠芯片(10)所产生的热量。