液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构和装置及其制法

摘要

本发明涉及散热领域。本发明提供一种液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构和装置及其制法，散热结构包括：基底，基底包括第一外底板和第一内底板，基底内刻蚀有第一扰流柱阵列；热沉，热沉包括第二外底板和第二内底板，热沉内刻蚀有第二扰流柱阵列；以及多层集成电路芯片，多层集成电路芯片垂直堆叠，设置在基底和热沉中间，多层集成电路芯片中刻蚀有信号硅通孔阵列和液体硅通孔阵列，信号硅通孔阵列通过凸点与基底连接，液体硅通孔阵列通过液体微凸点分别与热沉和基底连接。本发明的散热结构由液体硅通孔和内嵌扰流柱的微流道热沉和基板共同构成，提高了集成电路的散热性能和系统可靠性。

权利要求

1.一种液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构，其特征在于，包括如下部件：基底，所述基底包括第一外底板和第一内底板，所述基底内刻蚀有第一扰流柱阵列；

热沉，所述热沉包括第二外底板和第二内底板，所述热沉内刻蚀有第二扰流柱阵列；以及多层集成电路芯片，所述多层集成电路芯片垂直堆叠，设置在所述基底和所述热沉中间，所述多层集成电路芯片中刻蚀有信号硅通孔阵列和液体硅通孔阵列，所述信号硅通孔阵列通过凸点与所述基底连接，所述液体硅通孔阵列通过液体微凸点分别与所述热沉和所述基底连接。

2.根据权利要求1所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构，其特征在于，所述第二扰流柱阵列刻蚀在所述第二内底板上，所述第二扰流柱阵列包括第一扰流柱和第二扰流柱，所述第二扰流柱高于所述第一扰流柱。

3.根据权利要求2所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构，其特征在于，所述第一扰流柱与所述第二扰流柱的形状相同。

4.根据权利要求3所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构，其特征在于，所述第一扰流柱的形状为圆柱形或正六边形柱。

5.根据权利要求1所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构，其特征在于，所述热沉配置用于容纳冷却液体，所述冷却液体为具有高热导率的液体。

6.根据权利要求1所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构，其特征在于，所述热沉与所述多层集成电路芯片通过焊点连接。

7.根据权利要求1所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构，其特征在于，所述第二外底板和所述第二内底板的材质相同，所述第二外底板材质为硅、金刚石、导热陶瓷或有机树脂。

8.根据权利要求1所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构，其特征在于，所述第二外底板和所述第二内底板的材质不同。

9.根据权利要求8所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构，其特征在于，所述第二外底板材质为玻璃。

10.根据权利要求1所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构，其特征在于，所述第一扰流柱阵列的布局方式与所述第二扰流柱阵列的布局方式相同。

11.根据权利要求1所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构，其特征在于，所述第二扰流柱阵列的布局方式与所述信号硅通孔阵列和液体硅通孔阵列的布局方式相同。

12.根据权利要求1所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构，其特征在于，在所述信号硅通孔阵列和所述液体硅通孔阵列外表面均填充一层绝缘层。

13.根据权利要求1所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构，其特征在于，在所述第二外底板对角线一端设置有液体入口，在所述第一外底板对角线一端设置有液体出口。

14.一种主板，其特征在于，包括如权利要求1‑13中任一项所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构。

15.一种液冷主板，其特征在于，包括如权利要求1‑13中任一项所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构。

16.一种液冷服务器，其特征在于，包括如权利要求1‑13中任一项所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构。

17.一种液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构的制作方法，其特征在于，包括：在热沉的第二内底板上表面刻蚀第二扰流柱阵列构成微流道，在热沉的第二外底板刻蚀液体硅通孔阵列接口，将微流道密封，并在所述热沉上设置液体入口；

将多层集成芯片进行垂直堆叠，对多层集成芯片刻蚀信号硅通孔阵列和液体硅通孔阵列；

在基底的第一外底板下表面刻蚀第一扰流柱阵列构成第二微流道，将所述第二微流道密封，并在所述基底上设置液体出口；以及将所述信号硅通孔阵列与所述基底互连，并将所述液体硅通孔阵列分别与所述基底和所述热沉互连。

18.根据权利要求17所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构的制作方法，其特征在于，所述将微流道密封包括：通过晶圆级键合工艺将所述第二外底板与微流道结构键合。

19.根据权利要求17所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构的制作方法，其特征在于，所述对多层集成芯片刻蚀信号硅通孔阵列和液体硅通孔阵列包括：将所述信号硅通孔阵列和所述液体硅通孔阵列嵌套分布设置。

20.根据权利要求17所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构的制作方法，其特征在于，所述对多层集成芯片刻蚀信号硅通孔阵列和液体硅通孔阵列包括：采用硅通孔深刻工艺在多层集成芯片内部刻蚀信号硅通孔阵列和液体硅通孔阵列。

21.根据权利要求17所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构的制作方法，其特征在于，所述将所述液体硅通孔阵列分别与所述基底和所述热沉互连包括：通过液体微凸点工艺将所述液体硅通孔阵列分别与所述热沉和所述基底互连。

22.根据权利要求17所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：通过焊接连接所述热沉和所述多层集成芯片。

说明书

液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构和装置及其制法

技术领域

[0001] 本发明涉及散热领域，更具体地，特别是指一种液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构、包括其的主板、液冷主板、液冷服务器和制作其的方法。

背景技术

[0002] 为了进一步提高集成度降低功耗，基于TSV（Through Si Via，硅通孔）的3D集成受到广泛关注。在有限的芯片面积上，3D集成提高了集成密度，硅通孔的垂直互连降低了互连长度，但同时3D堆叠导致更高的热密度，这为芯片的散热性能带来挑战。

[0003] 目前，常规方式是在3D IC（Integrated Circuit，集成电路）芯片的顶部添加散热片和热沉，或在3D IC芯片内部添加TTSV（Thermal Through Si Via，热传导硅通孔），或在芯片衬底上刻蚀百微米宽度的微流道，引入冷却液体，随着冷却液体在微流道内部的循环而将芯片的热量带走，从而实现降温，但是，微流道的散热效率依赖于其尺寸，尺寸越大高度越高则散热性能越好，但同时增加了芯片厚度将加剧热累积，同时，微流道和硅通孔阵列的混合布局存在空间竞争，需要精密的芯片布局和规划，更需要很高的工艺以防止微流道与硅通孔的交叉。此外，硅通孔在垂直方向上传输电信号，硅通孔阵列间的电热耦合效应显著，因此热量沿着垂直方向分布。然而，微流道仅刻蚀在衬底中对同一层芯片进行传热，不同层的芯片间存在绝缘层，这将导致垂直方向上热量分布不均匀，甚至有可能出现热点，对芯片的热稳定性造成影响。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构、包括其的主板、液冷主板、液冷服务器和制作其的方法，本发明由液体硅通孔和内嵌扰流柱的微流道热沉和基板共同构成散热结构，同时提供一种基于该散热方法的三维主动散热结构及其制作工艺，通过多维度、多尺度的均衡性主动散热来提高3D集成电路芯片的散热效率，可提高3D集成电路芯片的散热性能和系统可靠性，并且由于热沉和衬底均为硅，内部微流道结构保持一致，从而降低了结构整体的工艺复杂度，可以提高芯片良率。

[0005] 基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构，包括如下部件：基底，所述基底包括第一外底板和第一内底板，所述基底内刻蚀有第一扰流柱阵列；热沉，所述热沉包括第二外底板和第二内底板，所述热沉内刻蚀有第二扰流柱阵列；以及多层集成电路芯片，所述多层集成电路芯片垂直堆叠，设置在所述基底和所述热沉中间，所述多层集成电路芯片中刻蚀有信号硅通孔阵列和液体硅通孔阵列，所述信号硅通孔阵列通过凸点与所述基底连接，所述液体硅通孔阵列通过液体微凸点分别与所述热沉和所述基底连接。

[0006] 在一些实施方式中，所述第二扰流柱阵列刻蚀在所述第二内底板上，所述第二扰流柱阵列包括第一扰流柱和第二扰流柱，所述第二扰流柱高于所述第一扰流柱。

[0007] 在一些实施方式中，所述第一扰流柱与所述第二扰流柱的形状相同。

[0008] 在一些实施方式中，所述第一扰流柱的形状为圆柱形或正六边形柱。

[0009] 在一些实施方式中，所述热沉配置用于容纳冷却液体，所述冷却液体为具有高热导率的液体。

[0010] 在一些实施方式中，所述热沉与所述多层集成电路芯片通过焊点连接。

[0011] 在一些实施方式中，所述第二外底板和所述第二内底板的材质相同，所述第二外底板材质为硅、金刚石、导热陶瓷或有机树脂。

[0012] 在一些实施方式中，所述第二外底板和所述第二内底板的材质不同。

[0013] 在一些实施方式中，所述第二外底板材质为玻璃。

[0014] 在一些实施方式中，所述第一扰流柱阵列的布局方式与所述第二扰流柱阵列的布局方式相同。

[0015] 在一些实施方式中，所述第二扰流柱阵列的布局方式与所述信号硅通孔阵列和液体硅通孔阵列的布局方式相同。

[0016] 在一些实施方式中，在所述信号硅通孔阵列和所述液体硅通孔阵列外表面均填充一层绝缘层。

[0017] 在一些实施方式中，在所述第二外底板对角线一端设置有液体入口，在所述第一外底板对角线一端设置有液体出口。

[0018] 本发明实施例的另一方面，提供了一种主板，包括如上任一项所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构。

[0019] 本发明实施例的另一方面，提供了一种液冷主板，包括如上任一项所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构。

[0020] 本发明实施例的又一方面，提供了一种液冷服务器，包括如上任一项所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构。

[0021] 本发明实施例的再一方面，提供了一种液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构的制作方法，包括如下步骤：在热沉的第二内底板上表面刻蚀第二扰流柱阵列构成微流道，在热沉的第二外底板刻蚀液体硅通孔阵列接口，将微流道密封，并在所述热沉上设置液体入口；将多层集成芯片进行垂直堆叠，对多层集成芯片刻蚀信号硅通孔阵列和液体硅通孔阵列；在基底的第一外底板下表面刻蚀第一扰流柱阵列构成第二微流道，将所述第二微流道密封，并在所述基底上设置液体出口；以及将所述信号硅通孔阵列与所述基底互连，并将所述液体硅通孔阵列分别与所述基底和所述热沉互连。

[0022] 在一些实施方式中，所述将微流道密封包括：通过晶圆级键合工艺将所述第二外底板与微流道结构键合。

[0023] 在一些实施方式中，所述对多层集成芯片刻蚀信号硅通孔阵列和液体硅通孔阵列包括：将所述信号硅通孔阵列和所述液体硅通孔阵列嵌套分布设置。

[0024] 在一些实施方式中，所述对多层集成芯片刻蚀信号硅通孔阵列和液体硅通孔阵列包括：采用硅通孔深刻工艺在多层集成芯片内部刻蚀信号硅通孔阵列和液体硅通孔阵列。

[0025] 在一些实施方式中，所述将所述液体硅通孔阵列分别与所述基底和所述热沉互连包括：通过液体微凸点工艺将所述液体硅通孔阵列分别与所述热沉和所述基底互连。

[0026] 在一些实施方式中，所述制作方法还包括：通过焊接连接所述热沉和所述多层集成芯片。

[0027] 本发明具有以下有益技术效果：由液体硅通孔和内嵌扰流柱的微流道热沉和基板共同构成散热结构，同时提供一种基于该散热方法的三维主动散热结构及其制作工艺，通过多维度、多尺度的均衡性主动散热来提高3D集成电路芯片的散热效率，可提高3D集成电路芯片的散热性能和系统可靠性，并且由于热沉和衬底均为硅，内部微流道结构保持一致，从而降低了结构整体的工艺复杂度，可以提高芯片良率。

附图说明

[0028] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

[0029] 图1为本发明提供的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构的实施例的示意图；

[0030] 图2为本发明实施例提供的顶部热沉及其下方凸点的示意图；

[0031] 图3为本发明实施例提供的顶部热沉中的扰流柱阵列的示意图；

[0032] 图4为本发明实施例提供的顶部热沉下方的凸点阵列的示意图；

[0033] 图5为本发明提供的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构的制作方法的实施例的示意图。

具体实施方式

[0034] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

[0035] 需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

[0036] 本发明实施例的第一个方面，提出了一种液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构的实施例。图1示出的是本发明提供的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构的实施例的示意图。如图1所示，本发明实施例包括如下部件：

[0037] 基底1，所述基底1包括第一外底板11和第一内底板12，所述基底1内刻蚀有第一扰流柱阵列（包括13和14）；

[0038] 热沉2，所述热沉2包括第二外底板21和第二内底板22，所述热沉2内刻蚀有第二扰流柱阵列（包括23和24）；以及

[0039] 多层集成电路芯片3，所述多层集成电路芯片3垂直堆叠，设置在所述基底1和所述热沉2中间，所述多层集成电路芯片3中刻蚀有信号硅通孔阵列31和液体硅通孔阵列32，所述信号硅通孔阵列31通过凸点4与所述基底1连接，所述液体硅通孔阵列32通过液体微凸点5分别与所述热沉2和所述基底1连接。

[0040] 也即是，本发明实施例在液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构的顶层设有内部可容纳冷却液体的热沉2，本发明实施例的热沉2内刻蚀第二扰流柱阵列（由23和24组成）；本发明实施例的热沉2下方是垂直堆叠的多层集成电路芯片3；堆叠的多层集成电路芯片3中刻蚀有信号硅通孔阵列31与液体硅通孔阵列32；本发明实施例中信号硅通孔阵列31通过金属凸点4与基底1相连；本发明实施例中液体硅通孔阵列32通过液体微凸点5与顶部热沉2和底部基底1相连，连通冷却液体通道；本发明实施例中底部基底1内嵌与顶部热沉2对应的第一扰流柱阵列（由13和14组成）。

[0041] 在多层集成电路芯片3和基底1之间制作第一填充层，在多层集成电路芯片3和热沉2之间制作第二填充层。

[0042] 在一些实施方式中，所述第二扰流柱阵列刻蚀在所述第二内底板22上，所述第二扰流柱阵列包括第一扰流柱23和第二扰流柱24，所述第二扰流柱24高于所述第一扰流柱23。

[0043] 在一些实施方式中，所述第一扰流柱阵列刻蚀在所述第一内底板12上，所述第二扰流柱阵列包括第三扰流柱13和第四扰流柱14，所述第四扰流柱14高于所述第三扰流柱13。

[0044] 在一些实施方式中，在所述第二外底板21对角线一端设置有液体入口，在所述第一外底板11对角线一端设置有液体出口。本发明实施例中的液体入口和液体出口仅仅是示例性的，在其他实施例中，液体入口和液体出口的位置可以改变，仅需要满足液体从顶部热沉2中流入再从底部基底1中流出即可。

[0045] 在一些实施方式中，所述热沉2与所述多层集成电路芯片3通过焊点6连接。

[0046] 图2为本发明实施例提供的顶部热沉及其下方凸点的示意图。如图2所示，第一扰流柱（图中未示出）和第二扰流柱24交替排布组成了热沉2中的第二扰流柱阵列，顶部的液体微凸点5用来连接液体硅通孔阵列32与顶部热沉2，焊点6用来连接多层集成电路芯片3与顶部热沉2。

[0047] 图3为本发明实施例提供的顶部热沉中的扰流柱阵列的示意图，图4为本发明实施例提供的顶部热沉下方的凸点阵列的示意图。图3和图4中的虚线为辅助虚线，仅仅为了更加直观的看出第二扰流柱阵列的排布，并没有其他的含义。图3是从热沉2顶部往下的垂直视图，如图3所示，圈中有交叉实线的点表示的是第二扰流柱24，其均匀排布在热沉2上，用于支撑热沉2中第二外底板21和第二内底板22之间的空间，空心点表示的是第一扰流柱23，其均匀排布在热沉2上。图4是从热沉2底部往上的垂直视图，如图4所示，用来连接液体硅通孔阵列32与顶部热沉2的液体微凸点5均匀排布在热沉2的底部，连接多层集成电路芯片3与顶部热沉2的焊点6均匀排布在液体微凸点5周围。

[0048] 在一些实施方式中，所述第一扰流柱23与所述第二扰流柱24的形状相同。在一些实施方式中，所述第一扰流柱23的形状为圆柱形或正六边形柱。

[0049] 在一些实施方式中，所述第一扰流柱23与所述第二扰流柱24的形状不同。例如，所述第一扰流柱23的形状为圆柱形，所述第二扰流柱24的形状为正六边形柱；或者，所述第一扰流柱23的形状为正六边形柱，所述第二扰流柱24的形状为圆柱形。本发明实施例中的第一扰流柱23和第二扰流柱24的形状仅仅是示例性的，在其他实施例中，可以将第一扰流柱23和第二扰流柱24设置成其他形状。

[0050] 在一些实施方式中，所述热沉2配置用于容纳冷却液体，所述冷却液体为具有高热导率的液体。本发明实施例中的高热导率为本领域的一般理解，高热导率的液体例如水、EGW（乙二醇和水溶液）、PGW（丙二醇和水溶液）等。

[0051] 在一些实施方式中，所述第二外底板21和所述第二内底板22的材质相同，所述第二外底板21材质为硅、金刚石、导热陶瓷或有机树脂。

[0052] 在一些实施方式中，所述第二外底板21和所述第二内底板22的材质不同。在一些实施方式中，所述第二外底板21材质为玻璃。本发明实施例中的第二外底板21和第二内底板22的材质仅仅是示例性的，在其他实施例中，可以将第二外底板21和第二内底板22设置成其他材质。

[0053] 在一些实施方式中，所述第一扰流柱阵列的布局方式与所述第二扰流柱阵列的布局方式相同。也即是，本发明实施例中底部基底1的内嵌第一扰流柱阵列与顶部热沉2的第二扰流柱阵列的面内分布保持一致。

[0054] 在一些实施方式中，所述第二扰流柱阵列的布局方式与所述信号硅通孔阵列和液体硅通孔阵列的布局方式相同。也即是，本发明实施例中第二扰流柱阵列与多层集成电路芯片3内部的信号硅通孔阵列31、液体硅通孔阵列32的面内分布保持一致。

[0055] 在一些实施方式中，在所述信号硅通孔阵列和所述液体硅通孔阵列外表面均填充一层绝缘层。本发明实施例中的信号硅通孔阵列31、液体硅通孔阵列32在刻蚀后，均填充一层绝缘层，如二氧化硅。

[0056] 冷却液体经过热沉2的第二外底板21的入口进入热沉2，经由液体硅通孔阵列32的通道进入内嵌微流道的基底1，最终由基底1的出口流出并带走芯片热量，附图中未标注出口。

[0057] 本发明实施例由液体硅通孔和内嵌扰流柱的微流道热沉和基板共同构成散热结构，同时提供一种基于该散热方法的三维主动散热结构及其制作工艺，通过多维度、多尺度的均衡性主动散热来提高3D集成电路芯片的散热效率，可提高3D集成电路芯片的散热性能和系统可靠性，并且由于热沉和衬底均为硅，内部微流道结构保持一致，从而降低了结构整体的工艺复杂度，可以提高芯片良率。

[0058] 基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种主板，包括如上任一项所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构。

[0059] 液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构包括如下部件：

[0060] 基底1，所述基底1包括第一外底板11和第一内底板12，所述基底1内刻蚀有第一扰流柱阵列（包括13和14）；

[0061] 热沉2，所述热沉2包括第二外底板21和第二内底板22，所述热沉2内刻蚀有第二扰流柱阵列（包括23和24）；以及

[0062] 多层集成电路芯片3，所述多层集成电路芯片3垂直堆叠，设置在所述基底1和所述热沉2中间，所述多层集成电路芯片3中刻蚀有信号硅通孔阵列31和液体硅通孔阵列32，所述信号硅通孔阵列31通过凸点4与所述基底1连接，所述液体硅通孔阵列32通过液体微凸点5分别与所述热沉2和所述基底1连接。

[0063] 也即是，本发明实施例在液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构的顶层设有内部可容纳冷却液体的热沉2，本发明实施例的热沉2内刻蚀第二扰流柱阵列（由23和24组成）；本发明实施例的热沉2下方是垂直堆叠的多层集成电路芯片3；堆叠的多层集成电路芯片3中刻蚀有信号硅通孔阵列31与液体硅通孔阵列32；本发明实施例中信号硅通孔阵列31通过金属凸点4与基底1相连；本发明实施例中液体硅通孔阵列32通过液体微凸点5与顶部热沉2和底部基底1相连，连通冷却液体通道；本发明实施例中底部基底1内嵌与顶部热沉2对应的第一扰流柱阵列（由13和14组成）。

[0064] 在一些实施方式中，所述第二扰流柱阵列刻蚀在所述第二内底板22上，所述第二扰流柱阵列包括第一扰流柱23和第二扰流柱24，所述第二扰流柱24高于所述第一扰流柱23。

[0065] 在一些实施方式中，所述第一扰流柱阵列刻蚀在所述第一内底板12上，所述第二扰流柱阵列包括第三扰流柱13和第四扰流柱14，所述第四扰流柱14高于所述第三扰流柱13。

[0066] 在一些实施方式中，在所述第二外底板21对角线一端设置有液体入口，在所述第一外底板11对角线一端设置有液体出口。本发明实施例中的液体入口和液体出口仅仅是示例性的，在其他实施例中，液体入口和液体出口的位置可以改变，仅需要满足液体从顶部热沉2中流入再从底部基底1中流出即可。

[0067] 在一些实施方式中，所述热沉2与所述多层集成电路芯片3通过焊点6连接。

[0068] 图2为本发明实施例提供的顶部热沉及其下方凸点的示意图。如图2所示，第一扰流柱（图中未示出）和第二扰流柱24交替排布组成了热沉2中的第二扰流柱阵列，顶部的液体微凸点5用来连接液体硅通孔阵列32与顶部热沉2，焊点6用来连接多层集成电路芯片3与顶部热沉2。

[0069] 图3为本发明实施例提供的顶部热沉中的扰流柱阵列的示意图，图4为本发明实施例提供的顶部热沉下方的凸点阵列的示意图。图3和图4中的虚线为辅助虚线，仅仅为了更加直观的看出第二扰流柱阵列的排布，并没有其他的含义。图3是从热沉2顶部往下的垂直视图，如图3所示，圈中有交叉实线的点表示的是第二扰流柱24，其均匀排布在热沉2上，用于支撑热沉2中第二外底板21和第二内底板22之间的空间，空心点表示的是第一扰流柱23，其均匀排布在热沉2上。图4是从热沉2底部往上的垂直视图，如图4所示，用来连接液体硅通孔阵列32与顶部热沉2的液体微凸点5均匀排布在热沉2的底部，连接多层集成电路芯片3与顶部热沉2的焊点6均匀排布在液体微凸点5周围。

[0070] 在一些实施方式中，所述第一扰流柱23与所述第二扰流柱24的形状相同。在一些实施方式中，所述第一扰流柱23的形状为圆柱形或正六边形柱。

[0071] 在一些实施方式中，所述第一扰流柱23与所述第二扰流柱24的形状不同。例如，所述第一扰流柱23的形状为圆柱形，所述第二扰流柱24的形状为正六边形柱；或者，所述第一扰流柱23的形状为正六边形柱，所述第二扰流柱24的形状为圆柱形。本发明实施例中的第一扰流柱23和第二扰流柱24的形状仅仅是示例性的，在其他实施例中，可以将第一扰流柱23和第二扰流柱24设置成其他形状。

[0072] 在一些实施方式中，所述热沉2配置用于容纳冷却液体，所述冷却液体为具有高热导率的液体。本发明实施例中的高热导率为本领域的一般理解，高热导率的液体例如水、EGW（乙二醇和水溶液）、PGW（丙二醇和水溶液）等。

[0073] 在一些实施方式中，所述第二外底板21和所述第二内底板22的材质相同，所述第二外底板21材质为硅、金刚石、导热陶瓷或有机树脂。

[0074] 在一些实施方式中，所述第二外底板21和所述第二内底板22的材质不同。在一些实施方式中，所述第二外底板21材质为玻璃。本发明实施例中的第二外底板21和第二内底板22的材质仅仅是示例性的，在其他实施例中，可以将第二外底板21和第二内底板22设置成其他材质。

[0075] 在一些实施方式中，所述第一扰流柱阵列的布局方式与所述第二扰流柱阵列的布局方式相同。也即是，本发明实施例中底部基底1的内嵌第一扰流柱阵列与顶部热沉2的第二扰流柱阵列的面内分布保持一致。

[0076] 在一些实施方式中，所述第二扰流柱阵列的布局方式与所述信号硅通孔阵列和液体硅通孔阵列的布局方式相同。也即是，本发明实施例中第二扰流柱阵列与多层集成电路芯片3内部的信号硅通孔阵列31、液体硅通孔阵列32的面内分布保持一致。

[0077] 在一些实施方式中，在所述信号硅通孔阵列和所述液体硅通孔阵列外表面均填充一层绝缘层。本发明实施例中的信号硅通孔阵列31、液体硅通孔阵列32在刻蚀后，均填充一层绝缘层，如SiO2（二氧化硅）。

[0078] 冷却液体经过热沉2的第二外底板21的入口进入热沉2，经由液体硅通孔阵列32的通道进入内嵌微流道的基底1，最终由基底1的出口流出并带走芯片热量，附图中未标注出口。

[0079] 本发明实施例由液体硅通孔和内嵌扰流柱的微流道热沉和基板共同构成散热结构，同时提供一种基于该散热方法的三维主动散热结构及其制作工艺，通过多维度、多尺度的均衡性主动散热来提高3D集成电路芯片的散热效率，可提高3D集成电路芯片的散热性能和系统可靠性，并且由于热沉和衬底均为硅，内部微流道结构保持一致，从而降低了结构整体的工艺复杂度，可以提高芯片良率。

[0080] 本发明实施例可用于激光器芯片、汽车内部电路散热、服务器液冷散热等。

[0081] 基于上述目的，本发明实施例的第三个方面，提出了一种液冷主板，包括如上任一项所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构。本领域技术人员可知，液冷服务器包括上述描述液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构的所有技术特征和技术效果，为了描述的简洁，在此不再赘述。

[0082] 基于上述目的，本发明实施例的第四个方面，提出了一种液冷服务器，包括如上任一项所述的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构。本领域技术人员可知，液冷服务器包括上述描述液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构的所有技术特征和技术效果，为了描述的简洁，在此不再赘述。

[0083] 基于上述目的，本发明实施例的第五个方面，提出了一种液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构的制作方法。图5为本发明提供的液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构的制作方法的实施例的示意图，如图5所示，本发明实施例中的制作方法包括如下步骤：S1、在热沉的第二内底板上表面刻蚀第二扰流柱阵列构成微流道，在热沉的第二外底板刻蚀液体硅通孔阵列接口，将微流道密封，并在所述热沉上设置液体入口；S2、将多层集成芯片进行垂直堆叠，对多层集成芯片刻蚀信号硅通孔阵列和液体硅通孔阵列；S3、在基底的第一外底板下表面刻蚀第一扰流柱阵列构成第二微流道，将所述第二微流道密封，并在所述基底上设置液体出口；以及S4、将所述信号硅通孔阵列与所述基底互连，并将所述液体硅通孔阵列分别与所述基底和所述热沉互连。

[0084] 在一些实施方式中，所述将微流道密封包括：通过晶圆级键合工艺将所述第二外底板与微流道结构键合。

[0085] 在一些实施方式中，所述对多层集成芯片刻蚀信号硅通孔阵列和液体硅通孔阵列包括：将所述信号硅通孔阵列和所述液体硅通孔阵列嵌套分布设置。

[0086] 在一些实施方式中，所述对多层集成芯片刻蚀信号硅通孔阵列和液体硅通孔阵列包括：采用硅通孔深刻工艺在多层集成芯片内部刻蚀信号硅通孔阵列和液体硅通孔阵列。

[0087] 在一些实施方式中，所述将所述液体硅通孔阵列分别与所述基底和所述热沉互连包括：通过液体微凸点工艺将所述液体硅通孔阵列分别与所述热沉和所述基底互连。

[0088] 在一些实施方式中，所述制作方法还包括：通过焊接连接所述热沉和所述多层集成芯片。

[0089] 本发明实施例中制作方法可以如下：

[0090] 采用二次深反应离子刻蚀技术，在热沉2的第二内底板22上表面刻第二蚀扰流柱阵列，构成内部微流道；在第二内底板22刻蚀液体硅通孔阵列接口；在第二内底板和第二外底板对位接触的位置制作金属焊接层，采用热压键合工艺将热沉2的第二外底板21与微流道结构键合，密封微流道；在第二外底板21对角线一端留有液体入口，得到内含第二扰流柱阵列的微流道热沉。

[0091] 将热沉2与多层集成电路芯片3通过焊点6连接，液体硅通孔阵列32接口处由液体微凸点5进行连通。将多层集成电路芯片3进行垂直堆叠以形成3D集成。

[0092] 采用常规硅通孔深刻工艺在多层芯片内部刻蚀信号硅通孔阵列31和液体硅通孔阵列32。对多层集成电路芯片3刻蚀信号硅通孔阵列31，以实现信号互连和冷却通道互连；信号硅通孔阵列31中心为液体硅通孔阵列32，面内分布呈现信号硅通孔阵列31与液体硅通孔阵列32嵌套分布的特点。

[0093] 采用二次深反应离子刻蚀技术，在基底1第一外底板11下表面刻蚀第一扰流柱阵列，构成内部微流道；在第一外底板11刻蚀液体硅通孔32接口；在第一外底板11对角线另一端留有液体出口；在第一外底板和第一内底板对位接触的位置制作金属焊接层，采用热压键合工艺将第一内底板12与第一外底板11键合，密封微流道。

[0094] 通过液体微凸点工艺将液体硅通孔阵列32与热沉2互连，在多层集成电路芯片3和热沉2之间制作第二填充层；将上述3D集成电路芯片的信号硅通孔阵列31通过金属凸点4与基底1互连；通过液体微凸点工艺将液体硅通孔阵列32分别与基底1和热沉2互连，在多层集成电路芯片3和基底1之间制作第一填充层，制得所述液体硅通孔兼容嵌入式微流道基板的散热结构。凸点互连工艺包括热压焊、回流焊等工艺。

[0095] 冷却液体经过热沉2的第二外底板21的入口进入热沉2，经由液体硅通孔阵列32的通道进入内嵌微流道的基底1，最终由基底1的出口流出并带走芯片热量，附图中未标注出口。

[0096] 本发明实施例由液体硅通孔和内嵌扰流柱的微流道热沉和基板共同构成散热结构，同时提供一种基于该散热方法的三维主动散热结构及其制作工艺，在传统顶部热沉的基础上构建微流道，构成了液冷散热循环通路，通过主动散热提高了散热效率。兼容液体硅通孔阵列，可以平衡垂直方向的热量分布，减少信号电热耦合造成的热量集中。信号硅通孔阵列和液体硅通孔阵列均纵向分布，不存在面内交叉设计困难。并且由于热沉和衬底均为硅，内部微流道结构保持一致，从而降低了结构整体的工艺复杂度，可以提高芯片良率。

[0097] 需要特别指出的是，上述液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构的制作方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构的制作方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在实施例之上。

[0098] 最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，液体硅通孔兼容嵌入式微流道的散热结构的制作方法的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，程序的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（ROM）或随机存储记忆体（RAM）等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。

[0099] 以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

[0100] 应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。

[0101] 上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

[0102] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

[0103] 所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。