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CN114256178A - 一种高功率芯片散热结构及其制备方法 - Google Patents

一种高功率芯片散热结构及其制备方法 Download PDF

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CN114256178A
CN114256178A CN202111396594.9A CN202111396594A CN114256178A CN 114256178 A CN114256178 A CN 114256178A CN 202111396594 A CN202111396594 A CN 202111396594A CN 114256178 A CN114256178 A CN 114256178A
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CN
China
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power chip
heat dissipation
heat
chip
assembly
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余立航
孔延梅
康玄武
叶雨欣
刘瑞文
杜向斌
贾昆鹏
云世昌
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Institute of Microelectronics of CAS
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Abstract

本发明公开一种高功率芯片散热结构及其制备方法，涉及微电子散热技术领域。所述高功率芯片散热结构包括：位于所述高功率芯片上的散热组件，所述散热组件与所述高功率芯片键合在一起；位于所述高功率芯片与所述散热组件之间的换热件，可以通过散热组件将冷却液引到高功率芯片正面的发热结区，以及通过换热件增加高功率芯片和散热组件之间的有效换热面积，提升了换热能力，在换热件上连接散热组件使得芯片产热通过芯片正面散失带走，使高功率芯片的发热结区可以直接和冷却液进行热交换，使得芯片产热直接传导至冷却液，通过冷却液的循环流动进而被带走，缩短了传热路径，提高了芯片的散热能力，满足高功率芯片的信号屏蔽需求和芯片的散热需求。

Description

一种高功率芯片散热结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及微电子散热技术领域，尤其涉及一种高功率芯片散热结构及其制备方法。
背景技术
随着半导体技术的发展，半导体芯片的性能在不断提升，施加在芯片上的功率也在不断增加，因此带来了芯片热功耗增加的问题，芯片产热如果不能及时散失带走，会导致芯片温度急剧升高，严重影响芯片的性能以及寿命等参数。同时，芯片的发热结区的产热往往是不均匀的，这会导致芯片上的温度分布不均匀，会使得芯片内存在较大的温度梯度，一方面会产生局部高温热点，影响芯片的稳定性，另一方面温度梯度产生的热应力会降低芯片的可靠性。当前很多高功率芯片是面向射频的应用，在芯片中会有射频信号通过，为防止射频信号受外界电磁干扰，需要设计相应的屏蔽结构对高功率芯片进行保护。
目前，高功率芯片的散热方法包括：通过微机械加工制作金属热沉，然后在高功率芯片半导体衬底背面涂覆导热银浆等热界面材料，通过热界面材料把金属热沉粘接在半导体衬底下方。芯片产热通过半导体衬底和热界面材料传导至热沉，热沉再和环境进行热交换，实现芯片产热的散失，达到散热的效果。
高功率芯片的散热方法还包括：通过半导体加工技术制作具有微流道结构的半导体衬底以及具有进出液结构的盖板，把具有微流道结构的半导体衬底和具有进出液结构的盖板进行键合，实现一个完整的具有工质循环流动能力的微流道，然后在高功率芯片半导体衬底背面涂覆导热银浆等界面材料，通过热界面材料把具有双层结构的微流道粘接在高功率芯片的半导体衬底下方，芯片产热通过半导体衬底和热界面材料传导至微流道，微流道再和流道内的冷却工质进行热交换，通过冷却工质的循环流动把芯片产热散失带走，实现散热的效果。
高功率芯片的散热方法还包括：通过半导体刻蚀技术在高功率芯片背面刻蚀微流道，通过半导体加工技术在另一块半导体衬底中制作进出液口结构，然后将高功率芯片所在半导体衬底与另一块具有进出液口结构的半导体衬底进行键合，形成双层半导体衬底构成的具有微流道和进出液口的一体化芯片。芯片产热通过半导体衬底传导，再通过半导体衬底和微流道中的冷却工质进行热交换，通过冷却工质的流动把芯片产热散失带走，实现散热的效果。
但是，上述目前的高功率芯片的散热方法，芯片散热均需要向芯片背面传导进而被散失，散热效果受到高功率芯片半导体衬底的热导率的严重影响，但是使用芯片正面散热的方法，芯片和冷却工质的有效换热面积成为影响散热效果的重要因素之一，通常，为满足芯片电学连接的需求，高功率芯片正面制作的热扩散层应在芯片电学引脚之内的区域，这就使得芯片上电学引脚的分布限制了高功率芯片正面热扩散层的面积，在散热过程中，芯片正面热扩散层和冷却工质直接进行热交换，其尺寸限制进一步导致了芯片和冷却工质之间的有效换热面积小的问题，使得微流散热方法不能很好的实现其散热效果，芯片产热不能被及时散失带走，会在芯片发热结区处聚集，使得芯片温度急剧升高，严重影响芯片的性能甚至使芯片失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高功率芯片散热结构及其制备方法，以解决目前的在散热过程中，芯片正面热扩散层和冷却工质直接进行热交换，其尺寸限制进一步导致了芯片和冷却工质之间的有效换热面积小的问题，使得微流散热方法不能很好的实现其散热效果，芯片产热不能被及时散失带走，会在芯片发热结区处聚集，使得芯片温度急剧升高，严重影响芯片的性能甚至使芯片失效的问题。
第一方面，本发明提供一种高功率芯片散热结构，应用于对高功率芯片的散热过程中，所述高功率芯片散热结构包括：
位于所述高功率芯片上的散热组件，所述散热组件与所述高功率芯片键合在一起，且所述散热组件在所述高功率芯片的投影至少覆盖所述高功率芯片的器件层的发热结区，用于散失所述高功率芯片产生的热量；
位于所述高功率芯片与所述散热组件之间的换热件，用于增加所述高功率芯片与所述散热组件之间的散热面积。
采用上述技术方案的情况下，可以通过散热组件将冷却液引到高功率芯片正面的发热结区，以及通过换热件增加高功率芯片和散热组件之间的有效换热面积，从而解决了现有技术中正面散热中高功率芯片和散热结构有效换热面积小的问题，提升了换热能力，在换热件上连接散热组件使得芯片产热通过芯片正面散失带走，使高功率芯片的发热结区可以直接和冷却液进行热交换，使得芯片产热直接传导至冷却液，通过冷却液的循环流动进而被带走，缩短了传热路径，提高了芯片的散热能力，满足高功率芯片的信号屏蔽需求和芯片的散热需求。
在一种可能的实现方式中，所述换热件包括换热层，所述换热层朝向所述散热组件的一侧表面具有微结构。
在一种可能的实现方式中，所述换热层朝向所述散热组件的一侧表面包括键合区域和非键合区域，所述非键合区域与高功率芯片的器件层的发热结区相对设置，所述微结构位于所述非键合区域，所述键合区域位于所述非键合区域的外围，用于与所述散热组件相键合。
在一种可能的实现方式中，所述散热结构还包括键合环，所述键合环位于所述键合区域，用于将所述非键合区域进行密封。
在一种可能的实现方式中，所述微结构包括多个微凸起子结构和/或多个微凹陷子结构，所述多个微凸起子结构的截面形状包括长方形、半圆形、梯形和三角形中的一种或多种；所述多个微凹陷子结构的截面形状包括长方体、半圆形、倒梯形和倒三角形中的一种或多种。
在一种可能的实现方式中，所述散热组件包括键合在一起的冷却结构和电学连接组件；所述冷却结构中形成有多个冷却液通道，每个冷却液通道均包括相连通的进液通道、微流道以及出液通道，且所述微流道位于所述高功率芯片正面；所述换热件位于所述微流道与所述高功率芯片之间；
在所述高功率芯片的工作过程中，所述进液通道用于将冷却液导入所述微流道中，且所述冷却液经过所述换热件上，以通过所述冷却液以及换热件对所述高功率芯片的所述发热结区进行散热，所述出液通道用于将经过所述微流道后的冷却液导出；
所述电学连接组件的一侧与所述冷却结构相连接，另一侧与所述高功率芯片电连接。
在一种可能的实现方式中，所述高功率芯片包括半导体衬底，以及依次设置于所述半导体衬底上的器件层、表面介质层以及位于所述器件层上，所述表面介质层两侧的芯片电学引脚，
所述散热组件包括冷却结构与电学连接组件，所述电学连接组件中的转接板电路的引脚与所述芯片电学引脚一一对应连接，所述电学连接组件的一侧与所述冷却结构相连接，另一侧与所述高功率芯片电连接。
第二方面，本发明还提供一种高功率芯片散热结构的制备方法，用于制备第一方面任一所述的高功率芯片散热结构，所述方法包括：
在所述高功率芯片表面制作换热件，制备散热组件；
将所述散热组件与所述换热件进行键合，得到所述高功率芯片散热结构；所述换热件用于加快所述高功率芯片和所述散热组件之间的热交换；所述换热件用于增加所述高功率芯片与所述散热组件之间的散热面积。
在一种可能的实现方式中，所述在所述高功率芯片表面制作换热件，包括：
在所述高功率芯片表面制作金属薄层；
对所述金属薄层进行平整化处理，在平整化处理后的金属薄层上的非键合区域制备所述表面微结构，得到所述换热件。
在一种可能的实现方式中，所述在所述换热件正面上方设置散热组件，包括：
制备电学连接组件和冷却结构，形成包括所述冷却结构和所述电学连接组件的散热组件；将所述散热组件中电学连接组件的一侧与所述冷却结构相连接，另一侧与所述高功率芯片电连接。
第二方面提供的高功率芯片散热结构的制备方法的有益效果与第一方面或第一方面任一可能的实现方式描述的高功率芯片散热结构的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本申请实施例提供的一种高功率芯片散热结构的结构示意图；
图2示出了本申请实施例提供的一种高功率芯片散热结构的制备方法的流程示意图；
图3示出了本申请实施例提供的一种在高功率芯片制备换热件的过程示意图；
图4示出了本申请实施例提供的一种换热件的微结构的结构示意图；
图5示出了本申请实施例提供的一种制备冷却结构的过程示意图。
附图说明：
01-高功率芯片；02-散热组件；03-换热件；021-冷却结构；022-电学连接组件；031-换热层；032-微结构；0211-冷却液通道；0211a-进液通道；0211b-微流道；0211c-出液通道；023-散热结构表面键合环；011-半导体衬底；012-器件层；013-表面介质层；A-发热结区；X-转接板电路；Y-芯片电学引脚；T-微通孔；04-散热衬底。
具体实施方式
为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一阈值和第二阈值仅仅是为了区分不同的阈值，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
需要说明的是，本发明中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
图1示出了本申请实施例提供的一种高功率芯片散热结构的结构示意图，应用于对高功率芯片的散热过程中，如图1所示，所述高功率芯片散热结构包括：
位于所述高功率芯片01上的散热组件02，所述散热组件02与所述高功率芯片01键合在一起，且所述散热组件02在所述高功率芯片01的投影至少覆盖所述高功率芯片01的器件层的012发热结区A，用于散失所述高功率芯片01产生的热量；
位于所述高功率芯片01与所述散热组件02之间的换热件03，用于增加所述高功率芯片01与所述散热组件02之间的散热面积。
综上所述，本申请实施例提供的高功率芯片散热结构，可以通过散热组件将冷却液引到高功率芯片正面的发热结区，以及通过换热件增加高功率芯片和散热组件之间的有效换热面积，从而解决了现有技术中正面散热中高功率芯片和散热结构有效换热面积小的问题，提升了换热能力，在换热件上连接散热组件使得芯片产热通过芯片正面散失带走，使高功率芯片的发热结区可以直接和冷却液进行热交换，使得芯片产热直接传导至冷却液，通过冷却液的循环流动进而被带走，缩短了传热路径，提高了芯片的散热能力，满足高功率芯片的信号屏蔽需求和芯片的散热需求。
可选的，如图1所示，所述高功率芯片包括半导体衬底011，以及依次设置于所述半导体衬底011上的器件层012、表面介质层013以及位于所述器件层012上，所述表面介质层013两侧的芯片电学引脚Y。
其中，所述散热组件02包括冷却结构021与电学连接组件022，所述电学连接组件022中的转接板电路X的引脚与所述芯片电学引脚Y一一对应连接，所述电学连接组件022的一侧与所述冷却结构相连接，另一侧与所述高功率芯片01电连接。
可选的，参见图1，转接板电路X的引脚与所述芯片电学引脚Y一一对应连接。
其中，表面介质层可以对器件起到屏蔽保护作用。
可选的，所述半导体衬底的材料可以包括硅、碳化硅、金刚石或蓝宝石等，本申请实施例对此不作具体限定。
可选的，参见图1，所述换热件03包括换热层031，所述换热层031朝向所述散热组件02的一侧表面具有微结构032。
可选的，参见图1，所述换热层031朝向所述散热组件02的一侧表面包括键合区域和非键合区域，所述非键合区域与高功率芯片01的器件层012的发热结区A相对设置，所述微结构032位于所述非键合区域，所述键合区域位于所述非键合区域的外围，用于与所述散热组件02相键合。
可选的，换热件具备较好的导热性，换热件可以是金属薄层，用于增加所述高功率芯片01与所述散热组件02之间的散热面积，也即是增加高功率芯片和散热组件之间的有效换热面积。
可选的，金属薄层的材料可以包括铜、金、铝、银等，本申请实施例对此不作具体限定，可以根据实际应用场景做调整。
可选的，所述微结构可以包括多个微凸起子结构和/或多个微凹陷子结构，所述多个微凸起子结构的截面形状包括长方形、半圆形、梯形和三角形中的一种或多种；所述多个微凹陷子结构的截面形状包括长方体、半圆形、倒梯形和倒三角形中的一种或多种，本申请实施例对微结构的截面形状及尺寸均不作具体限定，可以根据实际应用场景做标记调整。
可选的，所述散热组件02包括键合在一起的冷却结构021和电学连接组件022；所述冷却结构021中形成有多个冷却液通道0211，每个冷却液通道0211均包括相连通的进液通道0211a、微流道0211b以及出液通道0211c，且所述微流道0211b位于所述高功率芯片01正面；
在所述高功率芯片01的工作过程中，所述进液通道0211a用于将冷却液导入所述微流道0211b中，以对高功率芯片01的发热结区A进行散热，所述出液通道0211c用于将经过所述微流道0211b后的冷却液导出；
所述电学连接组件022的一侧与所述冷却结构相连接，另一侧与所述高功率芯片01电连接。
可选的，参见图2，所述散热组件02还包括散热结构表面键合环023，所述键合环023位于所述键合区域，用于将所述非键合区域进行密封，形成密封的微流道，防止所述冷却液从所述冷却结构渗入所述电学连接组件022中。
其中，所述散热结构表面键合环可以是密封隔离环，还可以是其他密封隔离器件，本申请实施例对此不作具体限定，可以根据实际应用场景做具体标定调整。密封隔离环用于形成密封的微流道，组织冷却液从微流道中渗出，保证了附近的电学结构的电学特性的稳定性和可靠性。
在本申请中，微流道可以为折线形，可以实现对冷却液流经区域的距离缩短，使得冷却液能流经高功率芯片正面尺寸为微米量级的区域，该区域包括上述发热结区。
可选的，所述进液通道包括进液口，所述出液通道包括出液口，所述进液口和所述出液口位于所述散热组件背离所述高功率芯片正面的一侧。
可选的，参见图2，所述高功率芯片还包括芯片电学引脚Y，所述芯片电学引脚Y位于所述表面介质层中。
可选的，参见图2，所述电学连接组件022包括转接板电路X，所述转接板电路X中的引脚与所述芯片电学引脚Y一一对应电连接。
其中，转接板电路用于和高功率芯片的引脚进行连接，形成完整的电学连接，用于高功率芯片的电源和信号输入。转接板电路的引脚数量对应高功率芯片上的引脚数，并且转接板电路的引脚之间的相对位置对应高功率芯片上的电学引脚之间的相对位置。
可选的，制作冷却结构的材料可以包括半导体材料硅、玻璃、环氧玻璃布层压板(FR4)，有机玻璃、金属铜，以及金属铜钼合金等，本申请实施例对此不作具体限定。
综上所述，本申请实施例提供的高功率芯片散热结构，可以通过散热组件将冷却液引到高功率芯片正面的发热结区，以及通过换热件增加高功率芯片和散热组件之间的有效换热面积，从而解决了现有技术中正面散热中高功率芯片和散热结构有效换热面积小的问题，提升了换热能力，在换热件上连接散热组件使得芯片产热通过芯片正面散失带走，使高功率芯片的发热结区可以直接和冷却液进行热交换，使得芯片产热直接传导至冷却液，通过冷却液的循环流动进而被带走，缩短了传热路径，提高了芯片的散热能力，满足高功率芯片的信号屏蔽需求和芯片的散热需求。
图2示出了本申请实施例提供的另一种高功率芯片散热结构的制备方法的流程示意图，用于制备图1所述的高功率芯片散热结构，如图2所示，所述方法包括：
步骤101：在所述高功率芯片表面制作换热件，制备散热组件。
可选的，换热件具备较好的导热性，换热件可以是金属薄层，用于增加所述高功率芯片01与所述散热组件02之间的散热面积，也即是增加高功率芯片和散热组件之间的有效换热面积。
可选的，金属薄层的材料可以包括铜、金、铝、银等，本申请实施例对此不作具体限定，可以根据实际应用场景做调整。
可选的，参见图1，所述换热件03包括换热层031，所述换热层031朝向所述散热组件02的一侧表面具有微结构032。
可选的，参见图1，所述换热层031朝向所述散热组件02的一侧表面包括键合区域和非键合区域，所述非键合区域与高功率芯片01的器件层012的发热结区A相对设置，所述微结构032位于所述非键合区域，所述键合区域位于所述非键合区域的外围，用于与所述散热组件02相键合。
可选的，换热件具备较好的导热性，换热件可以是金属薄层，用于增加所述高功率芯片01与所述散热组件02之间的散热面积，也即是增加高功率芯片和散热组件之间的有效换热面积。
可选的，金属薄层的材料可以包括铜、金、铝、银等，本申请实施例对此不作具体限定，可以根据实际应用场景做调整。
在本申请中，可以在所述高功率芯片表面制作金属薄层；对所述金属薄层进行平整化处理，在平整化处理后的金属薄层上的非键合区域制备所述表面微结构，得到所述换热件。
在所述键合区域的换热层用于保持高功率芯片表面的平整度，保证可以实现所述换热件与所述散热组件的键合。
图3示出了本申请实施例提供的一种在高功率芯片制备换热件的过程示意图，如图3(a)所示，提供一包括半导体衬底011的高功率芯片01，进一步的，如图3(b)所示，在高功率芯片01表面制作换热件03中的换热层031，其中，换热层031包括键合区域和非键合区域，参见图3(c)，可以对所述换热件中的换热层031进行平整化处理，参见图3(d)，在平整化处理后的换热层031上的非键合区域制备所述表面微结构032，得到所述换热件。
可选的，所述微结构可以包括多个微凸起子结构和/或多个微凹陷子结构，所述多个微凸起子结构的截面形状包括长方形、半圆形、梯形和三角形中的一种或多种；所述多个微凹陷子结构的截面形状包括长方体、半圆形、倒梯形和倒三角形中的一种或多种，本申请实施例对微结构的截面形状及尺寸均不作具体限定，可以根据实际应用场景做标记调整。
示例的，图4示出了本申请实施例提供的一种换热件的微结构的结构示意图，如图4(a)所示，所述多个微凸起子结构032A的截面形状包括长方形；如图4(b)所示，所述多个微凸起子结构032A的截面形状为半圆形，如图4(c)所示，所述多个微凸起子结构032A的截面形状为三角形，如图4(d)所示，所述多个微凹陷子结构032B的截面形状为半圆形。
可选的，制作换热层的方法可以包括磁控溅射、蒸发镀膜、化学气相淀积(CVD)、物理气相淀积(PVD)等，本申请实施例对此不作具体限定，可以根据实际应用场景做具体调整。
其中，制作换热层表面的微结构的方法可以包括磁控溅射、蒸发镀膜、化学气相淀积(CVD)、物理气相淀积(PVD)、化学腐蚀、激光刻蚀、等离子体刻蚀等，本申请实施例对此不作具体限定，可以根据实际应用场景做具体调整。
步骤102：将所述散热组件与所述换热件进行键合，得到所述高功率芯片散热结构。
所述换热件用于加快所述高功率芯片和所述散热组件之间的热交换；所述换热件用于增加所述高功率芯片与所述散热组件之间的散热面积。
在本申请中，对所述高功率芯片正面具有表面微结构的换热件和所述散热组件具有电路的面进行键合，使高功率芯片和散热组件表面电路实现电学互连，同时形成一个密封的微流道，使得冷却工质可以流经高功率芯片的正面，通过高功率芯片正面的具有表面微结构的换热件和高功率芯片芯片实现热交换。
其中，所述散热组件包括电学连接组件和冷却结构，则上述步骤102的实现过程可以包括：
子步骤1021：制备电学连接组件和所述冷却结构，形成包括所述冷却结构和所述电学连接组件的散热组件。
在本申请中，所述冷却结构所述制备电学连接组件和所述冷却结构，包括以下子步骤：
子步骤A1：制备所述冷却结构。
子步骤A2：在所述冷却结构靠近所述高功率芯片的一侧制备所述电学连接组件。
子步骤A3：将所述冷却结构和所述电学连接组件进行键合，形成所述进液通道和所述出液通道和所述微流道。
在本申请中，上述子步骤A1和子步骤A2：所述制备第一冷却组件,在所述第一冷却组件靠近所述高功率芯片的一侧制备所述电学连接组件，的具体实现过程可以包括：
子步骤B1：提供包括相对的第一面和第二面的散热衬底。
示例的，图5示出了本申请实施例提供的一种制备冷却结构的过程示意图，如图5(a)所示，首先提供包括相对的第一面和第二面的散热衬底04。
子步骤B2：自所述第一面在所述散热衬底上制备散热结构表面键合环和转接板电路。
其中，转接板电路用于和高功率芯片的引脚进行连接，形成完整的电学连接，用于高功率芯片的电源和信号输入。转接板电路的引脚数量对应高功率芯片上的引脚数，并且转接板电路的引脚之间的相对位置对应高功率芯片上的电学引脚之间的相对位置。
示例的，参见图5(b)，在所述散热衬底04上制备散热结构表面键合环023和转接板电路X。
可选的，可以通过磁控溅射、湿法化学电镀、蒸发镀膜、化学气相淀积(CVD)、物理气相淀积(PVD)等方法制备上述散热结构表面键合环和转接板电路，本申请实施例对此不作具体限定，可以根据实际应用场景做相应调整。
子步骤B3：自所述第一面在所述散热衬底中制作第一预设深度的微流道。
在本申请中，对第一预设深度的具体数值不作具体限定，可以根据实际应用场景做标定调整。
示例的，参见图5(c)，刻蚀第一预设深度的微流道0211b。
子步骤B4：沿所述微流道的延伸方向上，自所述第二面在所述散热衬底中制作与所述微流道相连通的第二预设深度的微通孔。
其中，所述转接板电路包括多个转接电学引脚，所述转接电学引脚和所述芯片电学引脚的数量一致；所述转接电学引脚的位置和所述芯片电学引脚的位置一一对应设置。
示例的，参见图5(d)，沿所述微流道的延伸方向上，自所述第二面在所述散热衬底中制作与所述微流道相连通的第二预设深度的微通孔T，形成进液通道和出液通道。
可选的，可以通过硅硅键合、阳极键合、金硅键合、金金键合、金锡键合、金铟键合、铜铜热压键合、聚合物晶圆键合等键合方式对所述散热衬底的所述第二面和所述第二散热衬底的第一面进行键合。
可选的，制作所述散热组件中微流道、微通孔、进液通道和出液通道的方法可以包括深硅刻蚀(DRIE)、等离子体刻蚀、反应离子刻蚀、激光刻蚀、化学腐蚀等，本申请实施例对此不作具体限定。
步骤1022：将所述散热组件中电学连接组件的一侧与所述冷却结构相连接，另一侧与所述高功率芯片电连接。
在所述高功率芯片的工作过程中，所述进液通道用于将冷却液导入所述微流道中，以对高功率芯片的发热结区进行散热，所述出液通道用于将经过所述微流道后的冷却液导出。
其中，所述冷却结构中形成有多个冷却液通道，每个冷却液通道均包括相连通的进液通道、微流道以及出液通道，且所述微流道位于所述高功率芯片正面。
在本申请中，通过硅基微流体转接板、玻璃微流体转接板等方案把冷却液引到高功率芯片正面的发热结区，通过冷却液把芯片产热从芯片正面散失带走实现高功率芯片的散热、同时通过散热组件上的电路实现高功率芯片的电学连接的方法，都属于本方案的实施措施。
需要说明的是，通过在高功率芯片正面制作一层具有表面微结构的薄层，通过该薄层和散热组件进行连接，通过薄层表面的微结构增加芯片和散热组件的有效换热面积，提升芯片和冷却工质的热交换能力，再通过冷却工质在芯片正面的散热组件中的循环流动把热量散失带走，实现高功率芯片散热的方法，都属于本方法的实施措施。
依照本发明的高功率芯片的散热方法，通过在高功率芯片正面制作具有表面微结构的薄层，通过薄层的表面微结构增加了芯片和散热结构的有效换热面积，提升了芯片和散热结构的热交换能力，通过和具有表面微结构的薄层连接的散热组件，把冷却工质导到芯片的正面，再通过冷却工质和芯片的热交换，把芯片发热结区的产热从芯片正面散失带走，提高了高功率芯片的散热能力，实现了高功率芯片的高效散热，满足高功率芯片的散热需求。
综上，本申请实施例提供的一种高功率芯片散热结构的制备方法，可以在所述高功率芯片表面制作换热件，制备散热组件，将所述散热组件与所述换热件进行键合，得到所述高功率芯片散热结构；所述换热件用于加快所述高功率芯片和所述散热组件之间的热交换；所述换热件用于增加所述高功率芯片与所述散热组件之间的散热面积，则可以通过散热组件将冷却液引到高功率芯片正面的发热结区，以及通过换热件增加高功率芯片和散热组件之间的有效换热面积，从而解决了现有技术中正面散热中高功率芯片和散热结构有效换热面积小的问题，提升了换热能力，在换热件上连接散热组件使得芯片产热通过芯片正面散失带走，使高功率芯片的发热结区可以直接和冷却液进行热交换，使得芯片产热直接传导至冷却液，通过冷却液的循环流动进而被带走，缩短了传热路径，提高了芯片的散热能力，满足高功率芯片的信号屏蔽需求和芯片的散热需求。
尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种高功率芯片散热结构，其特征在于，应用于对高功率芯片的散热过程中，所述高功率芯片散热结构包括：
位于所述高功率芯片上的散热组件，所述散热组件与所述高功率芯片键合在一起，且所述散热组件在所述高功率芯片的投影至少覆盖所述高功率芯片的器件层的发热结区，用于散失所述高功率芯片产生的热量；
位于所述高功率芯片与所述散热组件之间的换热件，用于增加所述高功率芯片与所述散热组件之间的散热面积。
2.根据权利要求1所述的高功率芯片散热结构，其特征在于，所述换热件包括换热层，所述换热层朝向所述散热组件的一侧表面具有微结构。
3.根据权利要求2所述的高功率芯片散热结构，其特征在于，所述换热层朝向所述散热组件的一侧表面包括键合区域和非键合区域，所述非键合区域与高功率芯片的器件层的发热结区相对设置，所述微结构位于所述非键合区域，所述键合区域位于所述非键合区域的外围，用于与所述散热组件相键合。
4.根据权利要求3所述的高功率芯片散热结构，其特征在于，所述散热结构还包括键合环，所述键合环位于所述键合区域，用于将所述非键合区域进行密封。
5.根据权利要求3所述的高功率芯片散热结构，其特征在于，所述微结构包括多个微凸起子结构和/或多个微凹陷子结构，所述多个微凸起子结构的截面形状包括长方形、半圆形、梯形和三角形中的一种或多种；所述多个微凹陷子结构的截面形状包括长方体、半圆形、倒梯形和倒三角形中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的高功率芯片散热结构，其特征在于，所述散热组件包括键合在一起的冷却结构和电学连接组件；所述冷却结构中形成有多个冷却液通道，每个冷却液通道均包括相连通的进液通道、微流道以及出液通道，且所述微流道位于所述高功率芯片正面；所述换热件位于所述微流道与所述高功率芯片之间；
在所述高功率芯片的工作过程中，所述进液通道用于将冷却液导入所述微流道中，且所述冷却液经过所述换热件上，以通过所述冷却液以及换热件对所述高功率芯片的所述发热结区进行散热，所述出液通道用于将经过所述微流道后的冷却液导出；
所述电学连接组件的一侧与所述冷却结构相连接，另一侧与所述高功率芯片电连接。
7.根据权利要求1所述的高功率芯片散热结构，其特征在于，所述高功率芯片包括半导体衬底，以及依次设置于所述半导体衬底上的器件层、表面介质层以及位于所述器件层上，所述表面介质层两侧的芯片电学引脚，
所述散热组件包括冷却结构与电学连接组件，所述电学连接组件中的转接板电路的引脚与所述芯片电学引脚一一对应连接，所述电学连接组件的一侧与所述冷却结构相连接，另一侧与所述高功率芯片电连接。
8.一种高功率芯片散热结构的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-7任一所述的高功率芯片散热结构，所述方法包括：
在所述高功率芯片表面制作换热件，制备散热组件；
将所述散热组件与所述换热件进行键合，得到所述高功率芯片散热结构；所述换热件用于加快所述高功率芯片和所述散热组件之间的热交换；所述换热件用于增加所述高功率芯片与所述散热组件之间的散热面积。
9.根据权利要求8所述的高功率芯片散热结构的制备方法，其特征在于，所述在所述高功率芯片表面制作换热件，包括：
在所述高功率芯片表面制作金属薄层；
对所述金属薄层进行平整化处理，在平整化处理后的金属薄层上的非键合区域制备所述表面微结构，得到所述换热件。
10.根据权利要求8所述的高功率芯片散热结构的制备方法，其特征在于，所述在所述换热件正面上方设置散热组件，包括：
制备电学连接组件和冷却结构，形成包括所述冷却结构和所述电学连接组件的散热组件；将所述散热组件中电学连接组件的一侧与所述冷却结构相连接，另一侧与所述高功率芯片电连接。
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