LU101546A1 - Baugruppensubstrat auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe, Herstellungsverfahren und Struktur der Baugruppe mit hoher Wärmeabgabe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung schafft ein Gehäusesubstrat auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeableitung, das ein Siliziumsubstrat umfasst, und mehrere vertikale Durchgangslöcher, die in Längsrichtung auf dem Siliziumsubstrat angeordnet sind. Das vertikale Durchgangsloch durchdringt die obere und untere Oberfläche des Siliziumsubstrats, und die leitende Durchkontaktierung ist in dem vertikalen Durchgangsloch angeordnet. Beide Enden der leitenden und wärmeleitenden Säule liegen auf der oberen und unteren Oberfläche des Siliziumsubstrats frei. Eine elektrische Isolationsschicht ist auf der äußeren Seitenwand der leitenden und wärmeleitenden Säule angeordnet, und der Durchmesser des vertikalen Durchgangslochs liegt im Bereich von 50 bis 200p,. Das Gehäusesubstrat auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeableitung, das durch die Erfindung bereitgestellt wird, weist die Vorteile eines hohen Integrationsgrades des Wärmeableitungsmoduls, einer geringen Größe und niedriger Kosten auf. Dies erleichtert die Anwendung der Packungsstruktur. Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung derselben und eine darauf basierende Gehäusestruktur bereit.

Description

| LU101546 Bedienungsanleitung Baugruppensubstrat auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe, Herstellungsverfahren und Struktur der Baugruppe mit hoher Wärmeabgabe Technisches Gebiet Die Erfindung gehört zum Gebiet der Verpackungstechnologie und betrifft insbesondere ein Baugruppensubstrat auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe, ein Herstellungsverfahren dafür und eine Baugruppenkonstruktion auf der Grundlage des Baugruppensubstrats auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe.

Hintergrundtechnologie Da sich integrierte Schaltkreischips zu einem hohen Energieverbrauch und einer hohen Frequenz entwickeln, werden höhere Anforderungen an die Verpackungstechnologie gestellt.

Die Gehäusestruktur erfordert nicht nur eine ausgezeichnete elektrische Leistung, sondern die Gehäusestruktur weist auch eine gute Wärmeableitungsleistung auf, um einen langzeitstabilen Betrieb des Chips sicherzustellen.

Für das Packen des integrierten Schaltkreischips muss der integrierte Schaltkreischip mit dem Packungssubstrat verbunden werden, um eine elektrische Verbindung zwischen dem : Chip und der Außenwelt zu realisieren.

Das herkömmliche Baugruppensubstrat wird durch einen PCB-Prozess hergestellt, und die Wirmeableitungsleistung ist schlecht, und das elektrische Signal wird durch das interne Durchgangsloch der PCB-Platine stark beschädigt, was schwierig ist, die Anwendungsanforderungen des zukünftigen IC-Chips zu erfüllen.

Um das Wärmeableitungsproblem der Gehäusestruktur zu lösen, werden der Chip und der Kühlkörper üblicherweise durch Löten verbunden, um einen Wärmeableitungskanal mit geringem Wärmewiderstand zu bilden.

Die Größe der Wärmesenke auf der Basis des Metallsubstrats ist jedoch groß, es ist schwierig, sie auf dem Chip zu integrieren, und es ist schwierig, die verlustfreie Extraktion des schwachen HF-Signals zu realisieren, was dem Entwicklungstrend des IC-Chips widerspricht.

Zusätzlich erhöht der eingeführte Lötverbindungsprozess in gewissem Maße die Kosten der Gehäuseherstellung. 6

Der herkömmliche integrierte Schaltungschip verwendet eine Leiterplatte als 101546 Gehäusesubstrat und ist auf der Leiterplatte verdrahtet und mit der Chiplötverbindung verbunden, um die Extraktion des elektrischen Signals zu realisieren. Die Wärmeleitfähigkeit der PCB-Folie beträgt jedoch nur 0,2 bis 0,8 W/m - K, was es schwierig macht, die vom integrierten Schaltungschip abgegebene Wirme abzuleiten, was zu Zuverlässigkeitsproblemen führen kann. Obwohl ein Metallkühlkörper in die Gehäusestruktur eingeführt werden kann, um das Wärmeableitungsproblem des integrierten Schaltkreischips zu lösen, wie beispielsweise ein Metallkupferkühlkörper mit einer Wärmeleitfähigkeit von 387,6 W/m : K, macht die herkömmliche Wärmeableitungsstruktur nicht nur die Größe des integrierten Schaltkreischips aus Es ist schwierig, die Herstellungskosten weiter zu verkleinern und zu erhöhen.

Gegenwärtig werden Siliziumwafer üblicherweise in Substraten für integrierte Schaltkreise und Halbleiterbauelemente verwendet und weisen gute Wärmeableitungseigenschaften auf. Obwohl das Wärmeableitungssubstrat des Gehäuses aus Siliziumwafer als Substrat besteht, ist es vorteilhaft für die schnelle Wärmeableitung, Miniaturisierung und Integration des Chips, was die Anwendungsanforderungen des integrierten Schaltkreischips in Zukunft erfüllen kann, aber es ist dringend erforderlich, eine hohe Wärmeableitung mit hoher Wärmeableitung und geringen Verlustcharakteristiken zu entwerfen. Auf Silizium basierende Packungssubstrate und darauf basierende Packungsstrukturen sowie die Entwicklung hochzuverldssiger, kostengünstiger Mikro-Nano-Herstellungsprozesse.

Daher ist es ein Ziel, das die relevante Industrie entwickeln muss, um die Mängel des obigen Standes der Technik zu entwickeln und zu verbessern. In Anbetracht dessen hat der Designer der vorliegenden Anwendung die Idee der Schaffung entwickelt, die mit langjähriger Erfahrung entworfen wurde, und es wurde untersucht und versucht, das Muster zu testen, und es wurden viele Korrekturen vorgenommen, um diese Anwendung einzuführen.

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Zusammenfassung der Erfindung LU101546 Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eines oder mehrere der Probleme des Standes der Technik anzugehen. Die Erfindung stellt ein Gehäusesubstrat auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeableitung bereit.

Die Erfindung stellt ein Baugruppensubstrat auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeableitung bereit, das ein Siliziumsubstrat umfasst.Das Siliziumsubstrat ist in Längsrichtung mit mehreren vertikalen Durchgangslôchern angeordnet, und die vertikalen Durchgangslöcher durchdringen die oberen und unteren Oberflächen des Siliziumsubstrats. Eine elektrisch leitende und wärmeleitende Säule ist in dem vertikalen Durchgangsloch angeordnet, und beide Enden der leitenden und wärmeleitenden Säule sind an der oberen und unteren Oberfläche des Siliziumsubstrats freigelegt, und eine elektrische Isolationsschicht ist an der inneren Seitenwand des vertikalen Durchgangslochs angeordnet. Die vertikalen Durchgangslöcher haben einen Durchmesser im Bereich von 50 bis 200 um.

Das durch die Erfindung bereitgestellte Gehäusesubstrat auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeableitung weist die Vorteile einer hohen Integration des Wärmeableitungsmoduls, einer geringen Größe und geringen Kosten auf, was für die Anwendung der Gehäusestruktur vorteilhaft ist und die Fehler vermeidet, die beim Herstellungsprozess des herkömmlichen PCB-Gehäusesubstrats auftreten.

Andererseits basiert die vorliegende Erfindung auf einem Packungssubstrat auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe und stellt eine Packungsstruktur mit hoher Wärmeabgabe bereit. Es umfasst das oben erwähnte Gehäusesubstrat auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe, einen Chip, der an der oberen Oberfläche des Siliziumsubstrats des Gehäusesubstrats auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe angebracht ist, und ein Kunststoffgehäuse, das sich an der Peripherie befindet. Der Chip enthält Lötstellen, und die Lötstellen sind elektrisch mit den leitenden und wärmeleitenden Säulen verbunden. In einigen Ausführungsformen ist die Anzahl der elektrisch leitenden wärmeleitenden Säulen mehrere, wobei ein Teil der elektrisch leitenden wärmeleitenden Pfosten elektrisch mit dem Chip verbunden ist.

In einigen Ausführungsformen ist die Anzahl der elektrisch leitenden wärmeleitenden Säulen mehrere, wobei ein Teil der elektrisch leitenden wärmeleitenden Pfosten elektrisch mit 8dem Chip verbunden ist. LU101546 In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäusesubstrats auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe bereit, umfassend die folgenden Schritte: Schritt 1. Atzen des darunterliegenden Siliziums der SOI-Folie mit den voreingestellten Parametern auf die Isolierschicht, um ein vertikales Durchgangsloch zu bilden; Schritt 2: Bilden einer elektrischen Isolationsschicht auf der inneren Seitenwand des vertikalen Durchgangslochs; Schritt 3: Atzen der Isolierschicht am Boden des vertikalen Durchgangslochs; Schritt 4: Bilden einer leitenden wärmeleitenden Säule in dem vertikalen Durchgangsloch; Schritt 5. Entfernen Sie das obere Silizium und die Isolierschicht und glätten Sie die darunter liegende Siliziumoberfldche.

In einigen Ausführungsformen enthält in Schritt 1 die SOI-Platte für das Medium Oberschicht-Silizium, Unterschicht-Silizium und eine Isolierschicht zwischen der Oberschicht-Silizium und der Unterschicht-Silizium, und die Oberschicht-Silizium wählt niederohmiges Silizium aus und der spezifische Widerstand beträgt weniger als 0,002 Q scm. Hochleistungssilizium mit geringem Widerstand kann die traditionelle galvanische Keimschicht ersetzen und bildet die Grundlage fiir den Herstellungsprozess von leitenden und wärmeleitenden Säulen.

Das darunter liegende Silizium wird mittels eines Deep-Silicon-Atzprozesses geätzt, beispielsweise kann beim Bosch-DRIE-Prozess die Isolierschicht als Cut-Off-Schicht verwendet werden, um den Self-Stop-Effekt des Deep-Silicon-Atzens zu erzielen.

In einigen Ausführungsformen besteht in Schritt 2 das Verfahren zum Herstellen der elektrischen Isolationsschicht darin, eine thermische Sauerstoffschicht auf den Seitenwänden der vertikalen Durchkontaktierungen unter Verwendung eines thermischen Oxidationsprozesses herzustellen.

In einigen Ausführungsformen verwendet das Atzen in Schritt 3 in Schritt 3 einen reaktiven lonenétzprozess.

In einigen Ausführungsformen wird in Schritt 4 die elektrisch leitende wärmeleitende 9

Säule in dem vertikalen Durchgangsloch unter Verwendung eines 101546 Elektroplattierungsprozesses hergestellt. Das obere Silizium wird als galvanische Keimschicht verwendet, und die Metallisierung des vertikalen Durchgangslochs wird durch das Verfahren des Plattierens des Kupfermetalls von unten zur Bildung einer vertikal leitenden Wärmeleitsäule realisiert.

In einigen Ausführungsformen werden in Schritt 5 ein oberes mechanisches Silizium, eine Isolierschicht und eine planarisierte darunterliegende Siliziumoberfläche unter Verwendung eines chemisch-mechanischen Polierprozesses entfernt.

Das Gehäusesubstrat auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeableitung, das durch die Erfindung bereitgestellt wird, besteht aus einer SOI-Folie und ersetzt das herkömmliche Platinengehäusesubstrat und den Metallkühlkörper. Das darunterliegende Silizium ist das Substratmaterial des IC-Chips und weist eine Wärmeleitfähigkeit von 148 W / m - K auf. Ausbilden eines vertikalen Durchgangslochs in dem unteren Silizium, Ausbilden einer thermischen Sauerstoffschicht und einer leitenden Wärmeleitungssäule in dem vertikalen Durchgangsloch, und die leitende Wärmeleitungssäule ist durch die thermische Sauerstoffschicht von dem unteren Silizium elektrisch isoliert. Darüber hinaus kann man selektiv einen Teil der Anzahl von elektrisch und thermisch leitenden Säulen zur Wärmeableitung und einen anderen Teil der elektrisch und thermisch leitenden Säulen zur Übertragung von elektrischen Signalen verwenden.

Zusammenfassend stellt die vorliegende Erfindung eine Gehäusestruktur bereit, die eine gute Wärmeableitungsleistung, einen geringen elektrischen Verlust von elektrischen Chipsignalen und einen langzeitstabilen Betrieb des Chips aufweist. Die Erfindung offenbart ein Baugruppensubstrat auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeableitung mit einfacher Struktur und geringen Kosten, ein Herstellungsverfahren dafür und eine Baugruppenkonstruktion auf der Basis des Baugruppensubstrats auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeableitung.

ZEICHNUNGEN Um die technische Lösung der vorliegenden Erfindung deutlicher zu veranschaulichen, werden die in den Ausführungsformen oder der Beschreibung des Standes der Technikverwendeten Zeichnungen im Folgenden kurz beschrieben. Offensichtlich sind dig-101546 Zeichnungen in der folgenden Beschreibung nur einige Ausführungsformen der Erfindung.

Andere Zeichnungen können angesichts der erfinderischen Arbeit auch vom Durchschnittsfachmann erhalten werden.

Fig.1 ist eine schematische Strukturansicht einer Ausführungsform eines Gehäusesubstrats auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig.2 ist eine schematische Strukturansicht einer Ausführungsform einer Packungsstruktur mit hoher Wärmeabgabe, die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt wird; Fig.3 ist eine schematische Strukturansicht eines Verfahrens zum Herstellen eines Gehäusesubstrats auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe gemäß Schritt 1 der vorliegenden Erfindung; Fig. 4 ist eine schematische Strukturansicht eines Verfahrens zum Herstellen eines Gehäusesubstrats auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe gemäß Schritt 2 der vorliegenden Erfindung; Fig. 5 ist eine schematische Strukturansicht eines Verfahrens zum Herstellen eines Gehäusesubstrats auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe gemäß Schritt 3 der vorliegenden Erfindung; Fig. 6 ist eine schematische Strukturansicht eines Verfahrens zum Herstellen eines Gehäusesubstrats auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe gemäß Schritt 4 der vorliegenden Erfindung; Fig. 7 ist eine schematische Strukturansicht eines Verfahrens zum Herstellen eines Gehäusesubstrats auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe gemäß Schritt 5 der vorliegenden Erfindung; Fig. 8 ist ein FErgebnisdiagramm einer thermischen Simulation eines PCB-Baugruppensubstrats; Fig 9 ist ein Ergebnisdiagramm einer thermischen Simulation eines PCB-Baugruppensubstrats mit einem Wärmeableitungspfosten; Fig. 10 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse der thermischen Simulation eines 11

Siliziumsubstrats zeigt; LU101546 Fig. 11 ist ein schematisches Diagramm einer thermischen Simulation eines Gehäusesubstrats auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe, das durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt wird.

Die entsprechenden Bezugszeichen in der Figur sind: 1-unteres Silizium, 2-leitende wärmeleitende Säule, 3-Chip, 4-Pad, 5-Golddraht, 6-elektrische Isolationsschicht, 7-oberes Silizium, 8-Isolierung Schicht, 9-vertikales Durchgangsloch.

Detaillierte Implementierung Die technischen Lösungen in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefiigten Zeichnungen in den Ausfithrungsformen der vorliegenden Erfindung klar und vollständig beschrieben. Es ist offensichtlich, dass die beschriebenen Ausfiihrungsformen nur ein Teil der Ausführungsformen der Erfindung sind und nicht alle Ausführungsformen. Alle anderen Ausführungsformen, die von einem Durchschnittsfachmann basierend auf den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ohne kreativen Aufwand erhalten werden, liegen im Umfang der vorliegenden Erfindung.

In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung, wie in Fig. 1 gezeigt, ein Siliziumsubstrat mit hoher Wärmeabgabe bereit, das ein Siliziumsubstrat enthält, und mehrere vertikale Durchgangslôcher 9 sind in Längsrichtung auf dem Siliziumsubstrat angeordnet. Die vertikalen Durchgangslôcher 9 durchdringen die oberen und unteren Oberflächen . des Siliziumsubstrats. Eine leitende und wärmeleitende Säule 2 ist in dem vertikalen Durchgangsloch 9 angeordnet, und beide Enden der leitenden und wärmeleitenden Säule 2 sind auf der oberen und unteren Oberfläche des Siliziumsubstrats freigelegt. Eine elektrische Isolationsschicht 6 ist an einer inneren Seitenwand des vertikalen Durchgangslochs 9 angeordnet, dh an einer äußeren Seitenwand der leitenden und wärmeleitenden Säule 2. Die vertikalen Durchgangslöcher 9 haben einen Durchmesser im Bereich von 50 bis 200 um.

Das durch die Erfindung bereitgestellte Gehäusesubstrat auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeableitung weist die Vorteile einer hohen Integration des Wärmeableitungsmoduls, einer 12geringen Größe und niedriger Kosten auf. Dies erleichtert das Aufbringen der“101546 Gehäusestruktur und vermeidet die Nachteile des herkömmlichen Herstellungsverfahrens für PCB-Baugruppensubstrate.

Andererseits basiert die vorliegende Erfindung, wie in Fig. 2 gezeigt, auf einem Gehäusesubstrat auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe und stellt eine Gehäusestruktur mit hoher Wärmeabgabe bereit. Die Struktur umfasst das oben erwähnte Gehäusesubstrat auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe, den Chip 3, der an der oberen Oberfläche des Siliziumsubstrats des Gehäusesubstrats auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe angebracht ist, und das an der Peripherie angeordnete Kunststoffgehäuse. Der Chip 3 umfasst eine Lötstelle 4, die elektrisch mit der leitenden wärmeleitenden Säule 2 verbunden ist.

In einigen Ausführungsformen ist die Anzahl der leitenden und wärmeleitenden Säulen 2 mehrere, und ein Teil der leitenden und wärmeleitenden Säulen 2 ist elektrisch mit dem Chip 3 verbunden.

In einigen Ausführungsformen befindet sich die Lötstelle 4 auf einer Seite des Chips 3, die nicht mit dem Siliziumsubstrat in Kontakt steht, und die Gehäusestruktur umfasst einen Golddraht 5, der die leitende wärmeleitende Säule 2 und die Lötstelle 4 elektrisch verbindet.

Verweisen Sie auf die Abbildungen 3 bis 7. In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäusesubstrats auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe bereit, umfassend die folgenden Schritte: Schritt 1: Atzen des darunterliegenden Siliziums 1 auf die Isolierschicht 8 der SOI-Schicht mit den voreingestellten Parametern, um ein vertikales Durchgangsloch 9 auszubilden; Schritt 2: Die innere Seitenwand des vertikalen Durchgangslochs 9 besteht aus einer elektrischen Isolationsschicht 6; Schritt 3: Ätzen der Isolierschicht 8 am Boden des vertikalen Durchgangslochs 9; 1 Schritt 4, Ausbilden einer leitenden wärmeleitenden Säule 2 in dem vertikalen / Durchgangsloch 9; Schritt 5. Das obere Silizium 7 und die Isolierschicht 8 werden entfernt und die Oberfläche des darunterliegenden Siliziums 1 wird planarisiert.

In Schritt 1 umfasst die spezifische SOI-Folie ein Oberschicht-Silizium 7, ein 13

| Unterschicht-Silizium 1 und eine Isolierschicht 8 zwischen dem Oberschicht-Silizium 7 und” 101546 dem Unterschicht-Silizium 1. Das Oberschicht-Silizium 7 wird aus niederohmigem Silizium ausgewählt und der spezifische Widerstand beträgt weniger als 0,002 Q *c.

Niedrigohmiges Deckschicht-Silizium kann die traditionelle galvanisch aufgebrachte Keimschicht ersetzen und bildet die Grundlage für die Auswahl des Herstellungsprozesses für leitende und wärmeleitende Säulen.

Das darunter liegende Silizium 1 wird mittels eines Deep-Silicon-Etch-Prozesses geätzt, wobei beispielsweise beim Bosch-DRIE-Prozess die Isolierschicht 8 als Cut-Off-Schicht dienen kann, um einen Self-Stop-Effekt des Deep-Silicon-Âtzens zu erzielen.

Insbesondere in Schritt 2 ist es bevorzugt, die elektrische Isolationsschicht 6 unter Verwendung eines thermischen Oxidationsprozesses auszubilden, um eine thermische Sauerstoffschicht auf der Seitenwand der vertikalen Durchkontaktierung 9 auszubilden.

Insbesondere in Schritt 3 wird das Âtzen in Schritt 3 vorzugsweise durch einen reaktiven Ionenätzprozess durchgeführt.

Insbesondere wird in Schritt 4 die leitende und wärmeleitende Säule 2 in dem vertikalen Durchgangsloch 9 durch Elektroplattieren gebildet, und das obere Silizium wird als Plattierungskeimschicht verwendet, und die Metallisierung des vertikalen Durchgangslochs 9 wird durch das Verfahren des Plattierens des Kupfermetalls von unten realisiert. Dann wird eine vertikal leitende wärmeleitende Säule 2 gebildet.

| Insbesondere in Schritt 5 werden die Oberfläche des oberen Siliziums 7, die Isolierschicht 8 und das planarisierte darunterliegende Silizium 1 vorzugsweise durch einen chemisch-mechanischen Polier-CMP-Prozess entfernt.

Das Gehäusesubstrat auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeableitung, das durch die Erfindung bereitgestellt wird, besteht aus einer SOI-Folie und ersetzt das herkömmliche | Platinengehäusesubstrat und den Metallkühlkôrper. Das darunterliegende Silizium ist das Substratmaterial des IC-Chips und weist eine Wärmeleitfähigkeit von 148 W / m - K auf. Ausbilden eines vertikalen Durchgangslochs in dem unteren Silizium, Ausbilden einer thermischen Sauerstoffschicht und einer leitenden Wärmeleitungssäule in dem vertikalen Durchgangsloch, und die leitende Wärmeleitungssäule ist durch die thermische Sauerstoffschicht von dem unteren Silizium elektrisch isoliert. Darüber hinaus kann man 14selektiv einen Teil der Anzahl von elektrisch und thermisch leitenden Säulen zur U101546 Wärmeableitung und einen anderen Teil der elektrisch und thermisch leitenden Säulen zur Übertragung von elektrischen Signalen verwenden.

Die Simulationsergebnisse belegen, dass das durch die Erfindung bereitgestellte Gehäusesubstrat auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeableitung und die darauf basierende Gehäusestruktur eine ausgezeichnete Wärmeableitungsleistung aufweisen. Es hat große Vorteile bei der Integration, der Wärmeanpassung usw. Seine Wärmeableitungsleistung und die elektrische Signalübertragungsleistung sind herkömmlichen PCB-Gehäusesubstraten und Gehäusestrukturen, die auf traditionellen PCB-Gehäusesubstraten basieren, überlegen.

Um zu verifizieren, dass die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Baugruppensubstratstruktur auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeableitung eine ausgezeichnete Wärmeleistung aufweist, werden von Ansys Software vier verschiedene Substratstrukturen verwendet, die ein PCB-Substrat, ein PCB-Substrat mit einer Wärmeableitungssäule, ein Siliziumsubstrat und ein Silizium mit hoher Wärmeableitung umfassen. Das Grundkörpersubstrat wird modelliert und simuliert. Während der Simulation wurde eine 1 W-Wärmestrahlungsquelle auf alle vier Substratstrukturen angewendet.

In dem Simulationstest beträgt die Größe der obigen vier Substrate beispielhaft 2,1 x 2,1 x 0,5 mm. Die Chipgröße beträgt 1,5 x 1,5 x 0,01 mm, und der Chip befindet sich in der Mitte der oberen Oberfläche des Substrats, und der Stromverbrauch beträgt 1 W. Die Wärmeleitfähigkeit von PCB, Silizium und Kupfer beträgt 0,35 W/m - K, 148 W/m - K bzw. 387,6 W / m K. Die obere, vordere, hintere, linke und rechte Oberfläche des Modells sind auf adiabatische Eigenschaften eingestellt, und die Umgebungstemperatur des Modells ist auf 0 ° C eingestellt, um die unidirektionalen Wärmeableitungseigenschaften verschiedener Substrateinstellungen zu überprüfen.

Für das durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Gehdusesubstrat auf | Siliziumbasis mit hoher Wärmeableitung bestehen alle leitenden und wärmeleitenden Säulen aus Kupfer mit einem Durchmesser von 0,1 mm, und der Abstand benachbarter leitender und wärmeleitender Säulen beträgt 0,05 mm. Die Anzahl der leitenden und wärmeleitenden Säulen beträgt 169, angeordnet in einer 13 x 13-Anordnung; Bei Leiterplattensubstraten mit

Kühlkörpern bestehen alle Kühlkörper aus Kupfer und haben einen Durchmesser von 0,1 mntU101546 Der Abstand zwischen benachbarten Kühlkôrpern beträgt 0,05 mm. Die Anzahl der Kühlkörper beträgt 169. Sie ist ebenfalls in einem 13 x 13-Array angeordnet.

Wie in Abbildung 8 gezeigt, zeigen die Simulationsergebnisse fiir das PCB-Substrat, dass die Oberflächentemperatur bis zu 458,174 ° C beträgt.

Wie in Abbildung 9 gezeigt. Das PCB-Substrat mit der Kühlkörpersäule verbessert die Wärmeableitungsleistung des Substrats in gewissem Maße und die maximale Oberflächentemperatur wird von 458,174 ° C auf 1,955 ° C gesenkt.

Wie in Abbildung 10 gezeigt. Bei Auswahl eines Siliziumsubstrats wird die maximale Oberflächentemperatur weiter auf 1,279 ° C abgesenkt.

Wie in Abbildung 11 gezeigt. Ferner beträgt bei der durch die vorliegende Erfindung bereitgestellten Gehäusesubstratstruktur auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeableitung die maximale Oberflächentemperatur nur 0,889 ° C, und die Wärmeableitungsleistung ist um 99,81%, 54,53% bzw. 30,49% im Vergleich zu den obigen drei Substraten verbessert.

Die obigen Simulationsergebnisse bestätigen, dass die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Packungssubstratstruktur auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeableitung eine ausgezeichnete Wärmeableitungsleistung aufweist. Darüber hinaus weist die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Gehäusesubstratstruktur auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeableitung große Vorteile hinsichtlich der Integration und der thermischen Anpassung auf.

Die Implementierung der vorliegenden Erfindung hat die folgenden vorteilhaften Wirkungen: (1) Ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäusesubstrats auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe der vorliegenden Erfindung und eines Gehäusesubstrats auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe. Es bildet vertikale Durchgangslöcher in dem darunterliegenden Silizium, | bildet eine thermische Sauerstoffschicht in den vertikalen Durchgangslôchern und galvanisiert die leitenden wärmeleitenden Säulen. Die thermische Sauerstoffschicht kann die leitenden und wärmeleitenden Säulen elektrisch von dem darunterliegenden Silizium isolieren, und die nach dem Galvanisieren gebildeten leitenden und wärmeleitenden Säulen können gleichzeitig elektrische Signale übertragen und Wärme abfiihren. 16

(2) Das durch die Erfindung bereitgestellte Baugruppensubstrat auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeableitung weist eine hohe Integration auf und weist eine ausgezeichnete Wärmeanpassungsleistung auf, nachdem es mit dem Chip auf Siliziumbasis kombiniert wurde, und die Wärmeableitungsleistung und die elektrische Signalübertragungsleistung sind dem herkömmlichen PCB-Baugruppensubstrat überlegen.

(3) Das Verfahren zur Herstellung des Gehäusesubstrats auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe der vorliegenden Erfindung, wobei das obere Silizium mit niedrigen Widerstandseigenschaften anstelle der herkömmlichen Metallfilm-Keimschichtstruktur als Plattierungskeimschicht verwendet wird. Das Verfahren verwendet das Verfahren des Plattierens von Kupfermetall von unten, um die Metallisierung innerhalb des Durchgangslochs zu realisieren, um die leitende und wärmeleitende Säule 2 zu bilden. Die Isolierschicht kann den Selbststoppeffekt des tiefen Siliziumätzens realisieren, und der Herstellungsprozess ist einfach und die Produktionseffizienz ist hoch.

(4) Das Gehäusesubstrat auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeableitung, das durch die Erfindung bereitgestellt wird, weist die Vorteile einer geringen Größe, einer kompakten Struktur, eines zuverlässigen Betriebs, einer bequemen Verwendung, einer großen Vielseitigkeit und einer einfachen Realisierung der Miniaturisierung von Gehäusen auf.

Die oben beschriebenen spezifischen Ausführungsformen erläutern die Ziele, technischen Lösungen und vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden Anmeldung weiter. Die obige Beschreibung ist nur eine spezifische Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung und soll die Anwendung nicht einschränken. Jegliche Modifikationen, gleichwertige Ersetzungen, Verbesserungen usw., die im Sinne und nach den Grundsätzen dieser Anmeldung vorgenommen werden, sind im Umfang dieser Anmeldung enthalten.

Bisher wurde die vorliegende Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten | Zeichnungen ausführlich beschrieben. Basierend auf der obigen Beschreibung sollte der Fachmann ein klares Verständnis der vorliegenden Anmeldung haben. | Es ist zu beachten, dass die Implementierungen, die in den Zeichnungen oder im Text der Beschreibung nicht gezeigt oder beschrieben sind, dem Durchschnittsfachmann alle bekannt sind und nicht im Detail beschrieben werden. Weiterhin sind die obigen Definitionen der 17verschiedenen Elemente und Verfahren nicht auf die spezifischen Strukturen, Formen odetU101546 Weisen beschränkt, die in den Ausführungsformen erwähnt sind.

Es sollte auch beachtet werden, dass hier ein Beispiel von Parametern bereitgestellt werden kann, die spezifische Werte enthalten, diese Parameter müssen jedoch nicht genau den entsprechenden Werten entsprechen, sondern können die entsprechenden Werte innerhalb akzeptabler Fehlertoleranzen oder Entwurfsbeschränkungen approximieren. Die in den Ausführungsformen erwähnten Richtungsbezeichnungen wie "oben", "unten", "vorne", "hinten", "links", "rechts" usw. beziehen sich lediglich auf die Richtungen der Zeichnungen und sollen die vorliegende Anwendung nicht einschränken. Schutzumfang. Zusätzlich ist die Reihenfolge der obigen Schritte nicht auf das Obige beschränkt und kann abhängig von dem gewünschten Design variiert oder umgeordnet werden, sofern dies nicht spezifisch beschrieben ist oder notwendigerweise in Folge auftritt. Die obigen Ausführungsformen können in Kombination mit anderen Ausführungsformen oder basierend auf Überlegungen zu Design und Zuverlässigkeit verwendet werden, das heißt, die technischen Merkmale in verschiedenen Ausführungsformen können frei kombiniert werden, um mehr Ausführungsformen zu bilden.

Die oben beschriebenen spezifischen Ausführungsformen erläutern die Ziele, technischen Lösungen und vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden Anmeldung weiter, Die obige Beschreibung ist nur die spezifische Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung und soll die vorliegende Anmeldung und jegliche Modifikationen, Aquivalente, | Verbesserungen usw., die innerhalb des Geistes und der Prinzipien der vorliegenden Anmeldung vorgenommen wurden, nicht einschränken. Diese sollten in den Schutzumfang dieser Anwendung einbezogen werden.

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Claims (10)

Ansprüche LU101546

1. Das Gehäusesubstrat auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass es ein Siliziumsubstrat umfasst und das Siliziumsubstrat in Längsrichtung mit einer Vielzahl von vertikalen Durchgangslöchern (9) versehen ist. Die vertikalen Durchgangslöcher (9) durchdringen die obere und die untere Oberfläche des Siliziumsubstrats, und die leitenden Durchgangslöcher (2) sind in den vertikalen Durchgangslöchern (9) angeordnet. Die vertikalen Durchgangslöcher (9) durchdringen die obere und die untere Oberfläche des Siliziumsubstrats, und die leitenden Durchgangslöcher (2) sind in den vertikalen Durchgangslöchern (9) angeordnet. Auf der äußeren Seitenwand der leitenden und wärmeleitenden Säule (2) ist eine elektrische Isolationsschicht (6) angeordnet. Das vertikale Durchgangsloch (9) hat einen Durchmesser im Bereich von 50 bis 200 um.

2. Paketstruktur mit hoher Wärmeableitung. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass es das | Gehäusesubstrat nach Anspruch 1, den Chip (3), der an der oberen Oberfläche des Siliziumsubstrats des Gehäusesubstrats angebracht ist, und das am Umfang befindliche Kunststoffgehäuse umfasst. Der Chip (3) umfasst eine Lötstelle (4) und die Lötstelle (4) ist elektrisch mit der leitenden wärmeleitenden Säule (2) verbunden.

3, Paketstruktur mit hoher Wärmeableitung nach Anspruch 2. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der elektrisch leitenden und wärmeleitenden Säulen (2) mehrere ist. Ein Teil der Anzahl der elektrisch leitenden wärmeleitenden Säulen (2) ist elektrisch mit dem Chip (3) verbunden.

4 . Paketstruktur mit hoher Wärmeableitung nach Anspruch 2. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Lötstelle (4) auf der Seite des Chips (3) befindet, die nicht mit dem Siliziumsubstrat in Kontakt steht. Die Gehäusestruktur enthält einen Golddraht (5), der elektrisch mit der leitenden wärmeleitenden Säule (2) und der Lötstelle (4) verbunden ist.

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5, Verfahren zur Herstellung eines Baugruppensubstrats nach Anspruch 1. Es zeichnkt/101546 sich durch folgende Schritte aus: Schritt 1, Ätzen des Grundschichtsiliciums (1) der SOI-Folie mit den voreingestellten Parametern auf die Isolierschicht (8), um ein vertikales Durchgangsloch (9) auszubilden; Schritt 2, Ausbilden einer elektrischen Isolationsschicht (6) auf der inneren Seitenwand des vertikalen Durchgangslochs (9); Schritt 3: Ätzen der Isolierschicht (8) am Boden des vertikalen Durchgangslochs (9); Schritt 4, Ausbilden einer leitenden wärmeleitenden Säule (2) in dem vertikalen Durchgangsloch (9); Schritt 5. Entfernen das obere Silizium (7) und die Isolierschicht (8) und glätten die Oberfläche des darunterliegenden Siliziums (1).

6. Verfahren zur Herstellung eines Gehäusesubstrats auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe nach Anspruch 5. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass das SOI-Blatt des / Parameterparameters des Parameterparameters in Schritt 1 einen Parameter Silizium (7), direktes Silizium (1) und den Parameter Silizium (7) und das isolierende Silizium ( 1) zwischen der Isolationsschicht (8). Das obere Silizium (7) ist aus niederohmigem Silizium ausgewählt und weist einen spezifischen Widerstand von weniger als 0,002 Q - cm auf.

7. Verfahren zur Herstellung eines Gehäusesubstrats auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeabgabe nach Anspruch 5. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ätzen des darunterliegenden Siliziums (1) in Schritt 1 durch einen Tiefensiliciumätzprozess durchgeführt wird und in Schritt 3 das Ätzen durch einen reaktiven Ionenätzprozess durchgeführt wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines Gehäusesubstrats auf. Siliziumbasis mit hoher Wärmeableitung nach Anspruch 5. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Herstellen der elektrischen Isolationsschicht (6) in Schritt 2 darin besteht, eine thermische Sauerstoffschicht auf der Seitenwand des vertikalen Durchkontakts (9) durch einen thermischen Oxidationsprozess auszubilden.

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9. Verfahren zur Herstellung eines Gehäusesubstrats auf Siliziumbasis mit hoher 101546 Wärmeabgabe nach Anspruch 5. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt 4 die leitende und wärmeleitende Säule (2) in dem vertikalen Durchgangsloch (9) unter Verwendung eines Elektroplattierungsprozesses hergestellt wird. Das obere Silizium wird als galvanische Keimschicht verwendet, und die Metallisierung innerhalb des vertikalen Durchkontaktierungslochs (9) wird durch das Verfahren der Metallisierung des Kupfers von unten zur Bildung einer vertikal leitenden wärmeleitenden Säule (2) realisiert.

10. Verfahren zur Herstellung eines Gehäusesubstrats auf Siliziumbasis mit hoher Wärmeableitung nach Anspruch 5. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt 5 das obere Silizium (7), die Isolierschicht (8) und die planarisierte darunter liegende Silizium (1) -Oberfläche durch einen chemisch-mechanischen Polierprozess (CMP) entfernt. | | | | |