芯片散热封装结构的制作技术

本技术涉及芯片封装领域，具体涉及一种芯片散热封装结构，包括：装载有工作芯片的基板；安装在工作芯片上、用于对工作芯片进行散热的半导体制冷芯片；以及，安装在半导体制冷芯片上、用于对半导体制冷芯片进行散热的微流道芯片。本技术通过在工作芯片上设置半导体制冷芯片，使得工作芯片散热的热量能够直接进行主动散发，再通过在半导体制冷芯片上设置微流道芯片，通过微流道芯片对半导体制冷芯片进行散热，从而使得工作芯片的散热效率更高，散热效果明显。在工作芯片与基板之间还安装有热电转换层，热电转换层用于将工作芯片的热量转化为电能并驱动半导体制冷芯片或微流道芯片工作，避免了设置外接电源，节约了能源。

权利要求书

1.一种芯片散热封装结构，其特征在于，包括：

基板(1)，其上装载有工作芯片(2)；

半导体制冷芯片(3)，其安装在所述工作芯片(2)的与所述基板(1)相对的一侧上，用于对所述工作芯片(2)进行散热；以及；

微流道芯片(4)，其安装在所述半导体制冷芯片(3)的与所述工作芯片(2)相对的一侧上，用于对所述半导体制冷芯片(3)进行散热。

2.根据权利要求1所述的芯片散热封装结构，其特征在于，所述半导体制冷芯片(3)和/或所述微流道芯片(4)上开设有硅通孔。

3.根据权利要求1或2所述的芯片散热封装结构，其特征在于，所述半导体制冷芯片(3)与所述工作芯片(2)之间还设置有用于填充半导体制冷芯片(3)与工作芯片(2)接触时形成的表面空隙的热界面材料层(5)。

4.根据权利要求3所述的芯片散热封装结构，其特征在于，所述热界面材料层(5)的材料为导热粘胶、导热凝胶或导热膏。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的芯片散热封装结构，其特征在于，所述工作芯片(2)与所述基板(1)之间还设置有热电转换层(6)，所述热电转换层(6)与所述半导体制冷芯片(3)和/或所述微流道芯片(4)电连接，所述热电转换层(6)用于将所述工作芯片(2)的热能转化为电能。

6.根据权利要求5所述的芯片散热封装结构，其特征在于，所述热电转换层(6)的材料为硅锗薄膜或碲锑铋块体。

7.根据权利要求5或6所述的芯片散热封装结构，其特征在于，所述热电转层与所述基板(1)电连接，所述微流道芯片(4)上设置有流体引导布线层(42)，所述芯片散热封装结构还包括硅通孔转接板(7)，所述硅通孔转接板(7)一端与所述流体引导布线层(42)电连接，另一端与所述基板(1)电连接。

8.根据权利要求7所述的芯片散热封装结构，其特征在于，所述半导体制冷芯片(3)在基板(1)上的投影面积小于所述微流道芯片(4)在基板(1)上的投影面积，半导体制冷芯片(3)与所述微流道芯片(4)电连接。

9.根据权利要求5-8中任一项所述的芯片散热封装结构，其特征在于，所述工作芯片(2)上设置有芯片有源层(21)，所述热电转换层(6)与所述芯片有源层(21)抵接。

技术说明书

一种芯片散热封装结构

技术领域

本技术涉及芯片封装领域，具体涉及一种芯片散热封装结构。

背景技术

随着电子器件集成度及功能的不断提高，电子产品及电子设备中一些器件热流密度也随之增大，给散热技术提出了越来越高的要求。

目前应用最广泛的散热技术是空气冷却技术，空气冷却是指通过空气的流动将电子元件产生的热量带走的一种散热方式，其包括自然对流和强制对流。自然对流空气冷却技术主要利用设备中各个元器件的空隙以及机壳的热传导、对流和辐射来达到冷却散热目的。自然对流由于其冷却散热能力非常有限，所以往往被用于发热量较小的电子元件的冷却。强制对流是指介质在外力作用下的流动，主要借助于风扇等强迫器件周边空气流动，将热量带走。

由于空气冷却技术主要是通过空气传热进行散热，而空气的导热系数小，故存在散热效果不明显，散热效率低的缺陷。

技术内容

因此，本技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的空气冷却技术散热效果不明显，散热效率低，从而提供一种芯片散热封装结构。

为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：

一种芯片散热封装结构，包括：

基板，其上装载有工作芯片；

半导体制冷芯片，其安装在所述工作芯片的与所述基板相对的一侧上，用于对所述工作芯片进行散热；以及；

微流道芯片，其安装在所述半导体制冷芯片的与所述工作芯片相对的一侧上，用于对所述半导体制冷芯片进行散热。

进一步的，所述半导体制冷芯片和/或所述微流道芯片上开设有硅通孔。

进一步的，所述半导体制冷芯片与所述工作芯片之间还设置有用于填充半导体制冷芯片与工作芯片接触时形成的表面空隙的热界面材料层。

进一步的，所述热界面材料层的材料为导热粘胶、导热凝胶或导热膏。

进一步的，所述工作芯片与所述基板之间还设置有热电转换层，所述热电转换层与所述半导体制冷芯片和/或所述微流道芯片电连接，所述热电转换层用于将所述工作芯片的热能转化为电能。

进一步的，所述热电转换层的材料为硅锗薄膜或碲锑铋块体。

进一步的，所述热电转层与所述基板电连接，所述微流道芯片上设置有流体引导布线层，所述芯片散热封装结构还包括硅通孔转接板，所述硅通孔转接板一端与所述流体引导布线层电连接，另一端与所述基板电连接。

进一步的，所述半导体制冷芯片在基板上的投影面积小于所述微流道芯片在基板上的投影面积，半导体制冷芯片与所述微流道芯片电连接。

进一步的，所述工作芯片上设置有芯片有源层，所述热电转换层与所述芯片有源层抵接。本技术技术方案，具有如下优点：

1.本技术提供的芯片散热封装结构，半导体制冷芯片是一种基于帕尔贴(Pe l ti er)效应的制冷器件，其利用半导体的帕尔帖效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的，微流道芯片是一种通过在芯片上设置若干微流道，并在微流道内流通冷却液体，以通过冷却液体的换热效应进行散热制冷的目的，本技术通过在工作芯片表面上设置半导体制冷芯片，使得工作芯片散热的热量能够直接进行主动散发，再通过在半导体制冷芯片上设置微流道芯片，通过微流道芯片对半导体制冷芯片进行散热，从而使得工作芯片的散热效率更高，散热效果明显。

2.本技术提供的芯片散热封装结构，硅通孔可以传输信号，同时可以提高芯片的散热性能，通过在半导体制冷芯片和/或微流道芯片上开设硅通孔，使得半导体制冷芯片与微流道芯片的散热性能更好，从而可以进一步提高工作芯片的散热效率，增强工作芯片的散热效果。

3.本技术提供的芯片散热封装结构，由于表面粗糙度的问题，当半导体制冷芯片安装在工作芯片上时，两者的表面会存在表面空隙，而由于空气的导热系数小，因此造成较大的接触热阻，通过将热界面材料填充该表面空隙形成热界面材料层，从而使得半导体制冷芯片与工作芯片之间的接触热阻可以减小，进而提高工作芯片的散热性能。

4.本技术提供的芯片散热封装结构，导热粘胶、导热凝胶以及导热膏是较为常用的热界面材料，来源广泛易得。

5.本技术提供的芯片散热封装结构，通过在工作芯片与基板之间设置热电转换层，热电转换层能将工作芯片散发的热量转化为电能，通过将工作芯片与半导体芯片和/或微流道芯片设置为电连接，从而使得可以利用热电转换层转换的电能去驱动半导体芯片或微流道芯片进行工作，避免了外接电源的繁琐操作，同时可以将工作芯片产生的热量进行利用，节约了能源。

6.本技术提供的芯片散热封装结构，硅锗薄膜或碲锑铋块体是常用的可以实现热电转换的材