[发明专利]一种用于芯片散热的金刚石-多金属修饰层散热结构

说明书

本发明公开了一种用于芯片散热的金刚石‑多金属修饰层散热结构，包括芯片、散热基板，所述散热基板靠近芯片的一侧面上设置有第一金属修饰层，所述芯片靠近散热基板的一侧面上设置有第二金属修饰层，所述第一金属修饰层包括第一钛层、第一金层，所述第二金属修饰层包括第二钛层、第二金层，所述第一金层、第二金层相互靠近的一侧面之间相互结合。相比于单晶硅，金刚石具有更强的导热能力，是单晶硅材料的的13‑16倍，是单质铜的5‑6倍，此外，金刚石具有与单晶硅相匹配的热膨胀系数，作为散热基板材料，其能有效地消除热应力失配等失效现象。

技术领域

本发明属于材料科学技术领域，尤其涉及一种用于芯片散热的金刚石-多金属修饰层散热结构。

背景技术

散热性是指体系的热量向外界扩散的性能，是一种表征体系散热优劣的指标。散热是指散发热量，一般分为传导散热、对流换热与辐射散热。一般情况下，在电子封装中对大功率芯片起主要作用的是传导散热与对流换热。然而满负荷运行的高集成度芯片平均温度达85℃，局域温度甚至可达110～115℃。而电子设备的失效率随其温度的升高而大幅增长，当电子芯片的工作环境温度在70℃左右时，其工作温度每升高10℃，可靠性便将下降50％。元件过热严重地影响了元件的可靠性和使用寿命。尤其当运行频率上升至2～3GHz后，热损耗及失效问题更为尖锐。

当前，芯片热环境恶化问题的解决方案主要仍以液体散热技术为主。尤其是对于大功率器件或者高性能计算芯片而言，液态冷却的散热性能远优于金属散热器。然而，随着集成密度和热功率密度的急剧上升，传统的液态冷却温度梯度大以及能耗大等的劣势越发明显，逐渐落后于行业的发展水平。另一方面，传统的风冷封装与热沉以及热沉与空气间的热交换取决于相互间的接触面积，在遇到接触面积较小的情况时，冷却效率差，与周围环境的热交换存在瓶颈，且当风速高于5m/s后，降低热阻的效果将微乎其微，同时又会存在较大的噪音，性价比急剧降低。封装是实现微电子集成电路热管理的重要技术之一。尤其是在当前半导体行业高密度先进封装技术，如BGA、晶圆级封装、扇出型封装、3D封装、系统级封装等，高速发展的技术趋势下，其不仅需要实现大规模集成电路各元件、各组件间的电气互连，同时也主要承载了电子电路系统散热等热管理的功能。而其中，基于金刚石散热基板的封装技术是实现高热功率密度芯片散热问题的重要技术方案。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的在于一种用于芯片散热的金刚石-多金属修饰层散热结构，解决背景技术中的问题。

本发明提供如下技术方案：

一种用于芯片散热的金刚石-多金属修饰层散热结构，包括芯片，还包括散热基板，所述散热基板位于所述芯片背面，所述散热基板靠近所述芯片的一侧面上设置有第一金属修饰层，所述芯片靠近所述散热基板的一侧面上设置有第二金属修饰层，所述第一金属修饰层包括第一钛层、第一金层，所述第一钛层位于所述散热基板靠近所述芯片的一侧面上，所述第一金层位于所述第一钛层远离所述散热基板的一侧面上，所述第二金属修饰层包括第二钛层、第二金层，所述第二钛层位于所述芯片靠近所述散热基板的一侧面上，所述第二金层位于所述第二钛层远离所述芯片的一侧面上，所述第一金层、第二金层相互靠近的一侧面之间相互结合。

优选的，所述第一金属修饰层还包括第一铜层、第三钛层，所述第一铜层位于所述第一钛层、第一金层之间，所述第三钛层位于所述第一铜层、第一金层之间。

优选的，所述第二金属修饰层还包括第二铜层、第四钛层，所述第二铜层位于所述第二钛层、第二金层之间，所述第四钛层位于所述第二铜层、第二金层之间。

优选的，所述散热基板为金刚石散热片，所述金刚石散热片的厚度为0.2-0.4mm。

优选的，所述第一钛层、第二钛层、第三钛层、第四钛层的厚度为3-7nm。

优选的，所述第一金层、第二金层的厚度为10-60nm。

优选的，所述第一铜层、第二铜层的厚度为100-400nm。