CN114975318A - 一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统及其制造方法 - Google Patents

一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统及其制造方法 Download PDF

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CN114975318A CN202210472027.5A CN202210472027A CN114975318A CN 114975318 A CN114975318 A CN 114975318A CN 202210472027 A CN202210472027 A CN 202210472027A CN 114975318 A CN114975318 A CN 114975318A
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赵雪薇
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孙鹏
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Abstract

本申请涉及一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统及其制造方法，包括包括依次电连接的第一无源转接板、第二无源转接板、第三无源转接板、第四无源转接板，第二无源转接板朝向第三无源转接板的表面电连接有第一有源芯片，第三无源转接板开设有容置第一有源芯片的空腔，第四无源连接板设置有第二有源芯片，第一无源转接板、第二无源转接板、第三无源转接板、第四无源转接板依次设置第一散热系统、第二散热系统、第三散热系统、第四散热系统；第一散热系统包括开设于第一无源转接板表面的两个底部凹槽、连通两个底部凹槽的腔体，第二散热系统、第三散热系统与第四散热系统贯通，并分别与两个底部凹槽贯通，形成散热微流道。提高了散热效果。

Description

一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统及其制造方法
技术领域
本发明涉及半导体器件的技术领域，特别涉及一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统及其制造方法。
背景技术
随着惯性微系统不断的向着小型化和高性能的方向发展，惯性微系统中集成的器件数量不断增加，封装密度不断增大。处理数据量的增加使得惯性微系统中的处理器、电源、专用集成电路等芯片功耗急剧增大，封装密度的增大使得芯片散热困难，这两个因素都会导致芯片温度的急剧升高，造成MEMS惯性器件、处理器、电源、专用集成电路等芯片的可靠性问题，严重时会导致惯性微系统的失效。因此三维集成硅基惯性微系统面临着非常严峻的可靠性问题，而微流道散热是这一问题的有效解决方案，微流道不仅可以帮助硅基惯性微系统进行有效散热，而且和硅基惯性微系统的集成制造工艺适配，不需引入新设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统及其制造方法，以解决现有的三维集成惯性微系统散热困难的问题。
第一方面，本申请提供一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统，采用如下的技术方案：
一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统，包括依次电连接的第一无源转接板、第二无源转接板、第三无源转接板、第四无源转接板，第二无源转接板朝向第三无源转接板的表面电连接有第一有源芯片，第三无源转接板朝向第二无源转接板的表面开设有用于容置第一有源芯片的空腔，第四无源连接板背离第三无源连接板的一侧设置有第二有源芯片，第一无源转接板设置有第一散热系统，第二无源转接板设置有第二散热系统，第三无源转接板设置有第三散热系统，第四无源转接板设置有第四散热系统；第一散热系统包括开设于第一无源转接板朝向第二无源转接板表面的两个底部凹槽、连通两个底部凹槽的腔体，第二散热系统、第三散热系统与第四散热系统贯通，并分别与两个底部凹槽贯通，形成散热微流道。
形成的散热微流道为：散热流体经过第四散热系统、第三散热系统和第二散热系统进入第一底部凹槽、然后经过腔体从第二底部凹槽流出、最后经过第二散热系统、第三散热系统和第四散热系统流出。
所述第一无源转接板相对第二无源转接板的表面开设有第一凹槽结构，第一槽槽结构为连通两个底部凹槽的腔体。
所述第二散热系统包括第二凹槽结构，第二凹槽结构开设于第二无源转接板相对第一无源转接板的表面，第二凹槽结构与第一凹槽结构正对，第一凹槽结构和第二凹槽结构形成连通两个底部凹槽的腔体。
所述第一凹槽结构、第二凹槽结构包括多个条形槽，相邻两个条形槽的端部连通形成蛇形流道。
所述条形槽垂直于两个底部凹槽中心位置的连线。
所述蛇形流道覆盖整个第一有源芯片。
所述第二散热系统还包括开设于第二无源转接板上的第二入口和第二出口，第二入口和第二出口正对两个底部凹槽；第三散热系统包括开设于第三无源转接板的第三入口和第三出口；第四散热系统包括开设于第四无源转接板的第四入口和第四出口；第四入口、第三入口和第二入口依次连通至第一底部凹槽，第四出口、第三出口和第二出口依次连通至第二底部凹槽。
所述第四入口的尺寸大于第三入口，第四出口的尺寸大于第三出口。
所述第二无源转接板朝向第一转接板的表面开设有两个与底部凹槽一一正对的分布槽，分布槽的截面尺寸大于第二入口和第二出口。
所述第二无源转接板、第三无源转接板之间可选择的设置有中间无源转接层，中间无源转接层包括第二无源转接板指向第三无源转接板方向上依次设置且电连接的无源转接板支撑层、无源转接隔层、有源芯片层，无源转接板支撑层与第三无源转接板结构相同，无源转接板支撑层、无源转接隔层开设有与第二散热系统和第三散热系统连通的通孔。
所述无源转接隔层为无源转接板隔板；或者无源转接隔层包括从下向上依次设置且电连接的无源转接第一隔板、无源转接第二隔板，无源转接第一隔板设置有与第二散热系统、第三散热系统连通的第一通孔、无源转接第二隔板设置有与第一通孔、第三散热系统连通的第二通孔，无源转接第一隔板、无源转接第二隔板相正对的表面分别设置一一正对的凹槽结构Ⅰ和凹槽结构Ⅱ，凹槽结构Ⅰ和凹槽结构Ⅱ之间形成的腔体连通第一通孔和第二通孔。
所述第一无源转接板设置有第一互连系统，第二无源转接板设置有第二互连系统，第三无源连接板设置有第三互连系统，第四无源连接板设置有第五互连系统，第一有源芯片上形成第四互连系统，第二有源芯片上形成第六互连系统。第一无源转接板、第二无源转接板通过第一互连系统和第二互连系统电连接，第一有源芯片与第二无源转接板通过第二互连系统和第四互连系统电连接，第二无源转接板与第三无源转接板通过第二互连系统和第三互连系统电连接，第三无源转接板与第四无源转接板通过第三互连系统与第五互连系统电连接，第四无源转接板与第二有源芯片通过第五互连系统和第六互连系统电连接。
所述第一互连系统包括设置于第一无源转接板上的第一TSV结构、第一绝缘层、第一键合焊盘、第一凸点结构。第一TSV结构内填充导电材料，用于信号互连。第一绝缘层位于第一无源转接板朝向和背离第二无源绝缘板的两面。第一无源转接板朝向和背离第二无源绝缘板的两面均设置第一键合焊盘。第一凸点结构焊接于第一键合焊盘，且位于第一无源转接板背离第二无源连接板一侧。
所述第二互连系统包括设置于第二无源转接板上的第二TSV结构、第二绝缘层、第二键合焊盘、第二重布线层。第二TSV结构内填充导电材料，用于信号互连。第二绝缘层位于第二无源转接板朝向和背离第一无源转接板的两侧。第二无源转接板朝向和背离第一无源转接板的两侧均设置第二键合焊盘。第二无源转接板背离第一无源转接板的一侧设置有第二重布线层。
所述第一键合焊盘与第二键合焊盘电连接。
所述第三互连系统包括设置于第三无源转接板上的第三TSV结构、第三绝缘层、第三键合焊盘。第三TSV结构内填充金属或低阻硅，用于信号互连。第三绝缘层位于第三无源转接板朝向和背离第二无源转接板的两侧。第三无源转接板朝向和背离第二无源转接板的两侧均设置第三键合焊盘。
所述第三键合焊盘与第二键合焊盘电连接。
所述第四互连系统包括设置于第一有源芯片上的第四凸点结构、第四底填材料。第四凸点结构位于第一有源芯片朝向第二无源转接板的一侧，第一有源芯片与第二重布线层电连接。第四凸点结构在电连接后填充第四底填材料料。
所述第一有源芯片包括至少一个有源芯片。
所述第一有源芯片为高功率芯片。具体的，第一有源芯片包括硅基惯性微系统中的处理器、专用集成电路芯片等中的至少一种。
所述第五互连系统包括设置于第四无源转接板上的第五TSV结构、第五绝缘层、第五键合焊盘、第五重布线层。第五TSV结构内填充导电材料，用于信号互连。第五绝缘层位于第四无源转接板朝向和背离第三绝缘板的两侧。第四无源转接板朝向和背离第三绝缘板的两侧均设置第五键合焊盘。第五重布线层位于第四无源转接板背离第三无源转接板的一侧。
所述第五键合焊盘与第三键合焊盘电连接。
所述第六互连系统包括设置于第二有源芯片上的第六凸点结构、第六底填材料。第六凸点结构位于第二有源芯片朝向第四无源连接板的一侧。第六凸点结构与第五重布线层电连接。第二有源芯片的凸点结构在电连接后填充底填材料。
所述第二有源芯片包括至少一个有源芯片。
所述第二有源芯片为低功率芯片。具体的，第二有源芯片包括硅基惯性微系统中的MEMS加速度计敏感结构、MEMS陀螺仪敏感结构等中的至少一种。
所述第一TSV结构、第二TSV结构、第三TSV结构、第五TSV结构内填充的导电材料为铜、低阻硅、钨、银中的至少一种。
所述第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层和第四绝缘层的材质为二氧化硅。
所述第四底填材料和第六底填材料的材质为树脂。
所述第一键合焊盘、第二键合焊盘、第三键合焊盘、第五键合焊盘、第二重布线层和第五重布线层的材料为铜、金中至少一种。
所述第一凸点结构可选的凸点材料包括SnAg、SnAgCu中至少一种。
所述第四凸点结构和第六凸点结构可选的凸点材料包括SnBi、SnPb中的至少一种。
第二方面，本申请提供一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统的制造方法，采用如下的技术方案：
一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统的制造方法，包括以下步骤：
S1:在第一无源转接板上形成第一互连系统和第一散热系统，第二无源转接板上形成第二互连系统和第二散热系统，第三无源转接板上形成第三互连系统和第三散热系统，第四无源转接板上形成第五互连系统和第四散热系统；在第一有源芯片上形成第四互连系统，第二有源芯片上形成第六互连系统；
S2：将第一无源转接板、第二无源转接板通过第一互连系统和第二互连系统电连接，将第一有源芯片与第二无源转接板通过第二互连系统和第四互连系统电连接，将第二无源转接板与第三无源转接板通过第二互连系统和第三互连系统电连接，将第三无源转接板与第四无源转接板通过第三互连系统与第五互连系统电连接，将第四无源转接板与第二有源芯片通过第五互连系统和第六互连系统电连接；同时第一散热系统、第二散热系统、第三散热系统与第四散热系统贯通形成散热微流道。
综上所述，本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)该内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统实现了有源芯片下的无源转接板同时兼具电信号导通和散热功能，其主要微流道工艺流程是在无源转接板上进行，对有源芯片破坏小；
(2)该内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统将有源芯片的热量通过无源转接板中的散热流体散发至微系统外部，散热效果好，系统热可靠性高；
(3)该微流道散热系统工艺与硅基惯性微系统三维集成工艺适配，无需引入新设备，成本低。
附图说明
图1和图9是本发明一实施例内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统刨面示意图；
图2是第一无源转接板的结构示意图；
图3是第二无源转接板的结构示意图；
图4是第一无源转接板和第二无源转接板之间的装配结构示意图；
图5是第三无源转接板的结构示意图；
图6是第一无源转接板、第二无源转接板、第一有源芯片之间的装配结构示意图；
图7是第四无源转接板的结构示意图；
图8是第四无源转接板、第二有源芯片之间的装配结构示意图；
图10是本发明实施例内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统俯视示意图。
图11是本发明实施例第一凹槽结构的俯视示意图。
附图标记说明：
10、第一无源转接板；11、第一互连系统；111、第一TSV结构；112、第一绝缘层；113、第一键合焊盘；114、第一凸点结构；12、第一散热系统；121、第一凹槽结构；122、第一底部凹槽；123、第二底部凹槽；
20、第二无源转接板；21、第二互连系统；211、第二TSV结构；212、第二绝缘层；213、第二键合焊盘；214、第二重布线层；22、第二散热系统；221、第二凹槽结构；222、第二入口；223、第二出口；
30、第三无源转接板；31、第三互连系统；311、第三TSV结构；312、第三绝缘层；313、第三键合焊盘；32、第三散热系统；321、第三入口；322、第三出口；33、空腔；
40、第一有源芯片；41、第四互连系统；411、第四凸点结构；412、第四底填材料；
50、第四无源转接板；51、第五互连系统；511、第五TSV结构；512、第五绝缘层；513、第五键合焊盘；514、第五重布线层；52、第四散热系统；521、第四入口；522、第四出口；
60、第二有源芯片；61、第六互连系统；611、第六凸点结构；612、第六底填材料。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细的描述：
需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于提供一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统及其制造方法，以解决现有的三维集成惯性微系统散热困难的问题。
为实现上述思想，本申请实施例公开一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统及其制造方法。
如图1和图9所示，一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统，包括依次电连接的第一无源转接板10、第二无源转接板20、第三无源转接板30、第四无源转接板50、以及可选择的且位于底无源转接层和顶无源转接层之间的中间无源转接层。在第一无源转接板10、第二无源转接板20、中间无源转接层、第三无源转接板30、第四无源转接板50之间形成供散热流体流通的微流道，提高了微系统的散热效果。
如图2-8所示，第二无源转接板20朝向第三无源转接板30的表面电连接有第一有源芯片40，第三无源转接板30朝向第二无源转接板20的表面开设有用于容置第一有源芯片40的空腔33，第四无源连接板背离第三无源连接板的一侧设置有第二有源芯片60。
第一无源转接板10设置有第一散热系统12，第二无源转接板20设置有第二散热系统22；第三无源转接板30设置有第三散热系统32，第四无源转接板50设置有第四散热系统52。
如图2所示，第一散热系统12包括开设于第一无源转接板10朝向第二无源转接板20表面的两个互不不连通的第一底部凹槽122和第二底部凹槽123，第一底部凹槽122和第二底部凹槽123之间设置有连通第一底部凹槽122和第二底部凹槽123的第一凹槽结构121，第一凹槽结构121开设于第一无源转接板10正对第二无源转接板20的表面，第一凹槽结构121包括多个条形槽，相邻两个条形槽的端部连通形成蛇形流道。
如图3和图4所示，第二散热系统22包括开设于第二无源转接板20上的第二入口222、第二出口223、以及开设于第二无源转接板20正对第一无源转接板10的表面的第二凹槽结构221，第二凹槽结构221与第一凹槽结构121一一正对，第一凹槽结构121和第二凹槽结构221形成连通两个底部凹槽122和123的腔体。第二入口(222)正对第一底部凹槽(122)，第二出口(223)正对第二底部凹槽(123)。
如图5-8所示，第三散热系统32包括开设于第三无源转接板30的第三入口321和第三出口322；第四散热系统52包括开设于第四无源转接板50的第四入口521和第四出口522；第四入口521、第三入口321和第二入口222依次连通至第一底部凹槽122，第四出口522、第三出口322和第二出口223依次连通至第二底部凹槽123。使得第一散热系统12、第二散热系统22、第三散热系统32与第四散热系统52贯通，形成散热微流道：散热流体经过第四入口521、第三入口321和第二入口222进入第一底部凹槽122、然后经过腔体从第二底部凹槽123流出、最后经过第二出口223、第三出口322和第四出口522流出。
如图1所示，第四入口521的尺寸大于第三入口321，第四出口522的尺寸大于第三出口322。实现冷却液的顺利注入与流出。第二无源转接板20朝向第一转接板的表面开设有两个与第一底部凹槽122和第二底部凹槽123一一正对的分布槽，分布槽的截面尺寸大于第二入口222和第二出口223。分布槽与第一底部凹槽122和第二底部凹槽123的尺寸相同，共同形成便于散热流体分布的通道。
中间无源转接层包括从下向上依次设置且电连接的无源转接板支撑层、无源转接隔层、有源芯片层，无源转接板支撑层与第三无源转接板30结构相同，无源转接板支撑层、无源转接隔层开设有与第二散热系统22和第三散热系统32连通的通孔。具体的，无源转接隔层可以为无源转接板隔板；无源转接隔层也可以包括从下向上依次设置且电连接的无源转接第一隔板、无源转接第二隔板，无源转接第一隔板设置有与第二散热系统22、第三散热系统32连通的第一通孔、无源转接第二隔板设置有与第一通孔、第三散热系统32连通的第二通孔，无源转接第一隔板、无源转接第二隔板相正对的表面分别设置一一正对的凹槽结构Ⅰ和凹槽结构Ⅱ，凹槽结构Ⅰ和凹槽结构Ⅱ之间形成的腔体连通第一通孔和第二通孔。具体的，本实施例中，未设置中间无源转接层。
如图1所示，第一无源转接板10设置有第一互连系统11，第二无源转接板20设置有第二互连系统21，第三无源连接板设置有第三互连系统，第四无源连接板设置有第五互连系统，第一有源芯片40上形成第四互连系统41，第二有源芯片60上形成第六互连系统61。第一无源转接板10、第二无源转接板20通过第一互连系统11和第二互连系统21电连接，第一有源芯片40与第二无源转接板20通过第二互连系统21和第四互连系统电连接，第二无源转接板20与第三无源转接板30通过第二互连系统和第三互连系统电连接，第三无源转接板30与第四无源转接板50通过第三互连系统与第五互连系统电连接，第四无源转接板50与第二有源芯片60通过第五互连系统和第六互连系统电连接。
如图2所示，第一互连系统包括设置于第一无源转接板10上的第一TSV结构111、第一绝缘层112、第一键合焊盘113、第一凸点结构114。第一绝缘层112位于第一无源转接板10朝向和背离第二无源绝缘板的两面。第一无源转接板10朝向和背离第二无源绝缘板的两面均设置第一键合焊盘113。第一凸点结构114焊接于第一键合焊盘113，且位于第一无源转接板10背离第二无源连接板一侧。
如图3和图4所示，第二互连系统包括设置于第二无源转接板20上的第二TSV结构211、第二绝缘层212、第二键合焊盘213、第二重布线层214。第二绝缘层212位于第二无源转接板20朝向和背离第一无源转接板10的两侧。第二无源转接板20朝向和背离第一无源转接板10的两侧均设置第二键合焊盘213。第二无源转接板20背离第一无源转接板10的一侧设置有第二重布线层214。第一键合焊盘113与第二键合焊盘213电连接。
如图5所示，第三互连系统31包括设置于第三无源转接板30上的第三TSV结构311、第三绝缘层312、第三键合焊盘313。第三绝缘层312位于第三无源转接板30朝向和背离第二无源转接板20的两侧。第三无源转接板30朝向和背离第二无源转接板20的两侧均设置第三键合焊盘313。第三键合焊盘313与第二键合焊盘213电连接。
如图6所示，第四互连系统41包括设置于第一有源芯片40上的第四凸点结构411、第四底填材料412。第四凸点结构411位于第一有源芯片40朝向第二无源转接板20的一侧，第一有源芯片40与第二重布线层214电连接。第四凸点结构411与第二重布线层214之间填充第四底填材料412料。
如图7所示，第五互连系统51包括设置于第四无源转接板50上的第五TSV结构511、第五绝缘层512、第五键合焊盘513、第五重布线层514。第五绝缘层512位于第四无源转接板50朝向和背离第三绝缘板的两侧。第四无源转接板50朝向和背离第三绝缘板的两侧均设置第五键合焊盘513。第五重布线层514位于第四无源转接板50背离第三无源转接板30的一侧。第五键合焊盘513与第三键合焊盘313电连接。
如图8所示，第六互连系统61包括设置于第二有源芯片60上的第六凸点结构611、第六底填材料612。第六凸点结构611位于第二有源芯片60朝向第四无源连接板的一侧。第六凸点结构611与第五重布线层514电连接。第六凸点结构611与第五重布线层514之间填充第六底填材料612。
第一无源转接板10、第二无源转接板20、第三无源转接板30、第四无源转接板50沿着其排布方向，第一TSV结构111、第二TSV结构211、第三TSV结构311、第五TSV结构511一一对应，第一TSV结构111、第二TSV结构211、第三TSV结构311、第五TSV结构511内填充导电材料以实现电连接。
通过第一互连系统11、第二互连系统21、第三互连系统31、第四互连系统41、第五互连系统51与第六信号互连系统电连接，第一散热系统12、第二散热系统22、第三散热系统32与第四微流道散热系统贯通以形成微流道，实现了有源芯片下的无源转接板同时兼具电信号导通和散热功能，该微流道散热系统的主要工艺流程是在无源转接板上进行，对有源芯片破坏小；该微流道散热系统工艺与硅基惯性微系统三维集成工艺适配，无需引入新设备，成本低；该微流道散热系统将有源芯片的热量通过无源转接板中的散热流体散发至微系统外部，散热效果好。
本实施例还公开一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统的制造方法，包括以下步骤：
S1:在第一无源转接板10上形成第一互连系统11和第一散热系统12，第二无源转接板20上形成第二互连系统21和第二散热系统22，第三无源转接板30上形成第三互连系统31和第三散热系统32，第四无源转接板50上形成第五互连系统51和第四散热系统52；在第一有源芯片40上形成第四互连系统41，第二有源芯片60上形成第六互连系统61；
S2：将第一无源转接板10、第二无源转接板20通过第一互连系统11和第二互连系统21电连接，将第一有源芯片40与第二无源转接板20通过第二互连系统21和第四互连系统电连接，将第二无源转接板20与第三无源转接板30通过第二互连系统和第三互连系统电连接，将第三无源转接板30与第四无源转接板50通过第三互连系统与第五互连系统电连接，将第四无源转接板50与第二有源芯片60通过第五互连系统和第六互连系统电连接；同时第一散热系统12、第二散热系统22、第三散热系统32与第四散热系统52贯通形成散热微流道。
具体的，使第一互连系统11与第二互连系统12电连接包括：如图2所示，在第一无源转接板10上制备第一TSV结构111并填充导电材料，在第一无源转接板10的两面覆盖第一绝缘层112后，在第一无源转接板10的第一面制备第一键合焊盘113，并开设若干连通的第一凹槽结构121，在第一无源转接板的第二面制备第一键合焊盘113，并于第一键合焊盘上加工第一凸点结构114；如图3所示，在第二无源转接板20上制备第二TSV结构211并填充导电材料，在第二无源转接板20的两面覆盖第二绝缘层212后，在第二无源转接板20的第一面制备第二键合焊盘213，并开设若干连通的第二凹槽结构221，在第二无源转接板20的第二面制备第二键合焊盘213和第二重布线层214，并制备第二入口222、第二出口223；如图4所示，将第一无源转接板10的第一面与第二无源转接板20的第一面相对键合，使第一无源转接板10的第一键合焊盘113与第二无源转接板20的第二键合焊盘213电连接，使第一无源转接板10的凹槽结构121与第二无源转接板20的凹槽结构221合围形成散热流体的通路；第二入口222、第二出口223分别作为散热流体的通路的入口和出口。
具体的，使第三互连系统31、第四互连系统41与第二互连系统21电连接包括：如图5所示，在第三无源转接板30上制备第三TSV结构311并填充导电材料，在第三无源转接板30的两面覆盖第三绝缘层312后，在第三无源转接板30的第一面与第二面制备第三键合焊盘313，并制备第三入口321、第三出口322，在第三无源转接板30激光开腔制备空腔33；如图6所示，将第三无源转接板30的第一面与第二无源转接板20的第一面相对键合，使第三键合焊盘313与第二键合焊盘213电连接，使第三无源转接板30的散热流体通路入口321与第二无源转接板20的散热流体通路入口222连接，使第三出口322与第二出口223连接；在第一有源芯片40上的第一面上制备第四凸点结构411，第一有源芯片40包括至少一个有源芯片，在本实施例中有缘芯片的数量为1个，第一有源芯片可以是处理器、专用集成电路芯片等高功率芯片，本实施例中有缘芯片采用专用集成电路芯片，将第一有源芯片40放置于空腔33中，使第四凸点结构411与第二重布线层214电连接，随后填充第四底填材料412。
使第五互连系统51与第三互连系统31电连接包括：如图7所示，在第四无源转接板50上制备第五TSV结构511并填充导电材料，在第四无源转接板50的两面覆盖第五绝缘层512后，在第四无源转接板50的第一面制备第五键合焊盘512，在第四无源转接板50的第二面制备第五键合焊盘513和第五重布线层514，并制备通孔521、522；如图8所示，将第四无源转接板50的第一面与第三无源转接板30的第二面相对键合，使第五键合焊盘513与第三键合焊盘313电连接，使第四入口521与第三无源转接板30的第三入口321连接，使第四出口522与第三出口322连接。
如图9所示，使第六互连系统与第五互连系统电连接包括：在第二有源芯片60上的第一面上制备第六凸点结构611，第一有源芯片60包括至少一个有源芯片，在本实施例中有缘芯片的数量为1个，第一有源芯片可以是MEMS加速度计、MEMS陀螺仪等低功率芯片，本实施例中有缘芯片采用MEMS加速度计芯片，将第二有源芯片60放置于第四无源转接板50上，使第六凸点结构611与第五重布线层514电连接，随后填充第六底填材料612。
上述实施例对内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。

Claims (10)

1.一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统，其特征在于：包括依次电连接的第一无源转接板(10)、第二无源转接板(20)、第三无源转接板(30)、第四无源转接板(50)，
第二无源转接板(20)朝向第三无源转接板(30)的表面电连接有第一有源芯片(40)，第三无源转接板(30)朝向第二无源转接板(20)的表面开设有用于容置第一有源芯片(40)的空腔(33)，第四无源连接板背离第三无源连接板的一侧设置有第二有源芯片(60)，
第一无源转接板(10)设置有第一散热系统(12)，第二无源转接板(20)设置有第二散热系统(22)，第三无源转接板(30)设置有第三散热系统(32)，第四无源转接板(50)设置有第四散热系统(52)；
第一散热系统(12)包括开设于第一无源转接板(10)朝向第二无源转接板(20)表面的第一底部凹槽(122)、第二底部凹槽(123)，第一底部凹槽(122)和第二底部凹槽(123)之间设置有连通第一底部凹槽(122)和第二底部凹槽(123)的腔体，第二散热系统(22)、第三散热系统(32)与第四散热系统(52)贯通，并分别与第一底部凹槽(122)和第二底部凹槽(123)贯通，形成散热微流道。
2.根据权利要求1所述的一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统，其特征在于：所述第一无源转接板(10)正对第二无源转接板(20)的表面开设有第一凹槽结构(121)，第一槽槽结构为连通两个底部凹槽(122)的腔体。
3.根据权利要求2所述的一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统，其特征在于：所述第二散热系统(22)包括第二凹槽结构(221)，第二凹槽结构(221)开设于第二无源转接板(20)相对第一无源转接板(10)的表面，第二凹槽结构(221)与第一凹槽结构(121)相对，第一凹槽结构(121)和第二凹槽结构(221)形成连通第一底部凹槽(122)和第二底部凹槽(123)的腔体。
4.根据权利要求3任一所述的一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统，其特征在于：所述第一凹槽结构(121)、第二凹槽结构(221)包括多个条形槽，相邻两个条形槽的端部连通形成流道。
5.根据权利要求1所述的一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统，其特征在于：所述第二散热系统(22)还包括开设于第二无源转接板(20)上的第二入口(222)和第二出口(223)，第二入口(222)相对第一底部凹槽(122)，第二出口(223)相对第二底部凹槽(123)；
第三散热系统(32)包括开设于第三无源转接板(30)的第三入口(321)和第三出口(322)；
第四散热系统(52)包括开设于第四无源转接板(50)的第四入口(521)和第四出口(522)；
第四入口(521)、第三入口(321)和第二入口(222)依次连通至第一底部凹槽(122)，第四出口(522)、第三出口(322)和第二出口(223)依次连通至第二底部凹槽(123)。
6.根据权利要求5所述的一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统，其特征在于：所述第四入口(521)的尺寸大于第三入口(321)，第四出口(522)的尺寸大于第三出口(322)。
7.根据权利要求1所述的一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统，其特征在于：所述第二无源转接板(20)朝向第一转接板的表面开设有两个与第一底部凹槽(122)和第二底部凹槽(123)相对的分布槽，分布槽的截面尺寸大于第二入口(222)和第二出口(223)。
8.根据权利要求1所述的一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统，其特征在于：所述第二无源转接板(20)、第三无源转接板(30)之间可选择的设置有中间无源转接层，中间无源转接层包括从下向上依次设置且电连接的无源转接板支撑层、无源转接隔层、有源芯片层，无源转接板支撑层与第三无源转接板(30)结构相同，无源转接板支撑层、无源转接隔层开设有与第二散热系统(22)和第三散热系统(32)连通的通孔。
9.根据权利要求8所述的一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统，其特征在于：所述无源转接隔层为无源转接板隔板；
或者无源转接隔层包括从下向上依次设置且电连接的无源转接第一隔板、无源转接第二隔板，无源转接第一隔板设置有与第二散热系统(22)、第三散热系统(32)连通的第一通孔、无源转接第二隔板设置有与第一通孔、第三散热系统(32)连通的第二通孔，无源转接第一隔板、无源转接第二隔板相对的表面分别设置一一相对的凹槽结构Ⅰ和凹槽结构Ⅱ，凹槽结构Ⅰ和凹槽结构Ⅱ之间形成的腔体连通第一通孔和第二通孔。
10.一种内嵌微流道的三维集成硅基惯性微系统的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1:在第一无源转接板(10)上形成第一互连系统(11)和第一散热系统(12)，第二无源转接板(20)上形成第二互连系统(21)和第二散热系统(22)，第三无源转接板(30)上形成第三互连系统(31)和第三散热系统(32)，第四无源转接板(50)上形成第五互连系统(51)和第四散热系统(52)；在第一有源芯片(40)上形成第四互连系统(41)，第二有源芯片(60)上形成第六互连系统(61)；
S2：将第一无源转接板(10)、第二无源转接板(20)通过第一互连系统(11)和第二互连系统(21)电连接，将第一有源芯片(40)与第二无源转接板(20)通过第二互连系统(21)和第四互连系统(41)电连接，将第二无源转接板(20)与第三无源转接板(30)通过第二互连系统(21)和第三互连系统(31)电连接，将第三无源转接板(30)与第四无源转接板(50)通过第三互连系统(31)与第五互连系统(51)电连接，将第四无源转接板(50)与第二有源芯片(60)通过第五互连系统(51)和第六互连系统(61)电连接；同时第一散热系统(12)、第二散热系统(22)、第三散热系统(32)与第四散热系统(52)贯通形成散热微流道。
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