微流道散熱結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型主要涉及一種微流道散熱結構，尤其涉及一種LTCC基板微流道散熱結構。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著微電子技術的迅速發展，電子設備的微形化已經成為現代電子設備發展的主流趨勢，電子器件特征尺寸不斷減小。片上系統(SOC)即在單個芯片上集成一個完整的系統，包括中央處理器(CPU)、存儲器、以及外圍電路等，以及封裝系統(SIP)即將具有一定功能的芯片密封在與其相適應的一個外殼殼體中，這兩種技術也隨之不斷進步，微電子芯片實現的功能和功能密度都呈指數增加。功能增加的同時，其功耗和發熱也隨之增加，研究表明，超過55%的電子設備失效都是由溫度過高引起的，因此對于芯片或集成系統的封裝提出了很高的要求。封裝基板性能的好壞很大程度上決定了產品的可靠性和使用壽命。其中低溫共燒結陶瓷(LTCC)基板由于其具有耐熱性好，熱導率高，熱膨脹系數小，以及微細化布線較容易等特點，已經被廣泛應用于大規模集成電路以及混合電路(HIC)封裝。傳統的LTCC基板散熱一般采用外接散熱管的方式，隨著LTCC基板上元件密度的增加以及基板層數的增加，這種傳統散熱方式已經很難滿足系統的散熱需求。近幾年，基于微機電系統(MEMS)技術的微流道散熱技術開始應用于LTCC基板散熱中。微機電系統是將微電子技術與機械工程融合到一起的一種工業技術，它的操作范圍在微米范圍內。微機電系統是一種先進的制造技術平臺，它是以半導體制造技術為基礎發展起來的，采用了半導體技術中的光亥IJ、腐蝕、薄膜等一系列的現有技術和材料。微流道散熱是在很薄的硅片、金屬、或其他合適的基板上，用光刻、蝕刻及精確切削方法加工出截面形狀僅有幾十到上百微米的流道，流體在流過這些微流道時帶走基體上的熱量，它是利用微尺度的換熱性達到高效冷卻的目的。傳統封裝芯片及LTCC 二維微流道結構如圖1所示。它是通過在低溫共燒結陶瓷基板上加工出微流道。如圖所示其中微流道的結構可以是多排直槽形、螺旋形、蛇形、折線形、工字形及樹形等。
[0003]傳統微流道散熱技術存在一個缺點。如圖2所示，在散熱板I’上有微流道10’，微流道10，有入口 101’和出口 102 ’。因為入口 101’處液體溫度低，與散熱板I，溫差大，散熱效率高，而出口 102’處由于液體吸收了熱量以后溫度升高，與散熱板I’溫差變小導致散熱效率降低，因此這種二維流道普遍存在溫度場不均勻的現象，會造成整個LTCC基板溫度不均勻。局部過熱會對芯片造成不利影響，溫度太高會導致芯片失效。
[0004]因此有必要提出一種新的微流道散熱結構，能解決傳統微流道散熱不均的問題。【實用新型內容】
[0005]針對上述問題，本實用新型提供了一種微流道散熱結構，該結構主要通過采用附加第二微流道進行進一步散熱的微流道散熱方式，使基板各處溫度分布較為均勻。
[0006]本實用新型提供的一種用于給基板散熱的微流道散熱結構，包括散熱板，該散熱板內設置有第一微流道，該第一微流道劃定出第一段和第二段。所述第一段在所述第一微流道上構成相對低溫區，所述第二段在所述第一微流道上構成相對高溫區。所述散熱結構進一步包括第二微流道，該第二微流道劃定出第A段和第B段。所述第A段構成所述第二微流道的相對高溫區，所述第B段構成所述第二微流道上的相對低溫區。所述第二微流道的第B段對應所述第一微流道的第二段的位置設置。
[0007]上述的微流道散熱結構，所述第一微流道和所述第二微流道分別位于所述基板的兩側或位于所述基板的同一側。
[0008]上述的微流道散熱結構，所述第一微流道和所述第二微流道位于同一個散熱板內或不同散熱板內。
[0009]上述的微流道散熱結構，所述第一微流道和所述第二微流道分別呈蛇形或直槽形或折線形或樹形或螺旋形或工字形;所述第一微流道和所述第二微流道的形狀相同或不同。
[0010]上述的微流道散熱結構，所述散熱結構的所述散熱板平行于所述基板放置。
[0011 ]上述的微流道散熱結構，可以將所述第一微流道的入口與所述第二微流道的出口相鄰或位于同一側設置，將所述第一微流道的出口與所述第二微流道的入口相鄰或位于同一側設置。
[0012]上述的微流道散熱結構，可以將所述第一微流道中的流體流向設置為第一方向，將所述第二微流道中的流體流向設置為第二方向，所述第一方向和所述第二方向相反。
[0013]本實用新型的技術方案，通過采用附加第二微流道且該第二微流道能進一步針對第一微流道高溫區域如出口區域對應的基板進行進一步散熱，使芯片基板各處溫度分布均勻，降低了因芯片基板局部溫度過高引起的芯片失效風險，延長了芯片的使用壽命。同時因采用兩個以上的微流道均衡散熱的方式，比采用單向微流道散熱的方式提高了冷卻效率。
【附圖說明】
[0014]圖1是傳統封裝芯片及二維微流道散熱結構示意圖；
[0015]圖2是一種傳統二維微流道散熱結構示意圖；
[0016]圖3是本實用新型第一實施例的一種兩條微流道散熱結構示意圖；
[0017]圖4是本實用新型第二實施例的一種兩條微流道散熱結構示意圖；以及
[0018]圖5是本實用新型第三實施例的一種兩條以上微流道散熱結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本實用新型的方案以及各個方面的優點。然而，以下描述的【具體實施方式】和實施例僅是說明的目的，而不是對本實用新型的限制。
[0020]本實用新型的實施例以LTCC基板微流道來說明此種包含至少兩條微流道的散熱結構。
[0021]首先提供LTCC基板。將低溫燒結陶瓷粉制成厚度精確而且致密的生瓷帶，在生瓷帶上利用激光打孔、微孔注漿、精密導體漿料印刷等工藝制出所需要的電路圖形，并將多個被動組件(如低容值電容、電阻、濾波器、阻抗轉換器、耦合器等)埋入多層陶瓷基板中，制出帶電路基板。同時在部分不帶電路基板上，用光刻、蝕刻及精確切削方法加工出截面形狀僅有幾十到上百微米的微流道，制備出微流道散熱板以及帶有出入口的基板。然后把帶電路基板、微流道散熱板及帶出入口的基板疊壓在一起，其中帶出入口的基板上的入口與微流道散熱板的入口對中，帶出入口的基板上的出口與微流道散熱板的出口對中。微流道散熱板可以置于會產生熱源的基板上方，也可以置于其下方。疊壓的基板與散熱板在高溫下燒結，制成三維空間互不干擾的高密度電路，也可制成內置無源元件的三維電路板，在其表面可以貼裝IC和有源器件，制成無源/有源集成的功能模塊。
[0022]微流道散熱板上的微流道通過帶出入口基板的出入口與外界的管路連接，此管路的終端連有栗。管路上設有測試管路內流體溫度、壓力等的傳感器，以及調節與關閉微流道內壓力的控制閥。當電路接通電源，基板處于工作狀態時，帶電路的基板上會不斷產生熱量，整個基板封裝成的芯片組會溫度升高。通過栗給微流道內供給吸熱流體，吸熱流體在微流道內流通，通過熱傳導的原理，吸熱流體把熱源處的熱量帶走。吸熱流體是液體或氣體或液體和氣體的混合物。液體可以是水，酒精，水和酒精的混合液，氟利昂，或小分子有機物。氣體可以是冷空氣或氮氣等。
[0023]下面結合圖例來具體說明本實用新型的微流道散熱結構。
[0024]第一實施例
[0025]圖3是本實用新型第一實施例的一種微流道散熱結構示意圖。該結構包括其上設有一組相反流向的雙向微流道散熱板I，雙向微流道包括結構相似的第一微流道10和第二微流道11，此實施例中微流道的形狀是蛇形。將第一微流道的入口 101與第二微流道11的出口 112相鄰設置，將第一微流道10的出口 102與第二微流道11的入口 111相鄰設置。
[0026]其中，第一微流道10劃定出第一段103和第二段104，所述第一段103在所述第一微流道上構成相對低溫區，所述第二段104在所述第一微流道上構成相對高溫區。
[0027]相應地，第二微流道11劃定出第A段113和第B段114，所述第A段113構成所述第二微流道的相對高溫區，所述第B段114構成所述第二微流道上的相對低溫區。如圖所示，所述第二微流道的第B段114對應所述第一微流道的第二段104的位置設置。
[0028]上述實施例中，將所述一組雙向微流道設置于同一個平面內，制作在同一基板I上，將所述第一微流道10與所述第二微流道11橫向并排設置。
[0029]在所述第一微流道10與所述第二微流道11中通入的吸熱流體為水。
[0030]在微流道中通吸熱流體散熱時，第一微流道10中的流體流向設置為第一方向，第二微流道11中的流體流向設置為第二方向，該兩個方向相反，形成了雙向微流道。
[0031]用栗使所述吸熱流體流動，從而使基板的溫度降低且均勻。
[0032]第二實施例
[0033]圖4是本實用新型第二實施例的一種微流道散熱結構示意圖。該結構包括一組微流道，為第三微流道20和第四微流道21。第三微流道20設置在散熱板2上，第四微流道設置在散熱板3上，第三微流道20和第四微流道21的形狀完全相同，都是蛇形。封裝時散熱板2置于產生熱源的基板4上方，散熱板3置于熱源基板4的下方，且將第三微流道20的入口 201設置在第四微流道21的出口 212正下方，將第三微流道20的出口 202設置在第四微流道21的入口 211正下方。第三微流道20的入口 2