TW201919985A - 單片相變化散熱裝置 - Google Patents

Abstract

一種利用相變液體以及至少一芯體消散來自發熱系統之熱能的單片均熱板散熱裝置。此相變液體以及至少一芯體可直接耦合至發熱系統，或可耦合至中間蒸發基板。當相變液體吸收來自發熱系統之熱能，會進行蒸發。當蒸氣上升並接觸冷凝器基板時，蒸氣會進行冷凝並將熱能傳遞至冷凝器基板。透過重力與至少一芯體將經冷凝之蒸氣拉引至與發熱系統耦合之相變液體。

Description

單片相變化散熱裝置

於此所揭露之實施例係有關半導體裝置之散熱裝置。

散熱裝置例如散熱器（heat spreaders）與散熱片（heat sinks）通常用以消散電子裝置所產生之熱能。一般具有冷卻風扇之散熱片利用對流將熱空氣自裝置抽離。或者，散熱器係物理耦合至電子裝置，使熱能自電子裝置傳遞至散熱器，其允許熱量自裝置消散。散熱器通常由具高導熱性之材料所製成，以使由裝置至散熱器之熱傳遞速率最大化。

於一實施例中，提供一種單片微機電系統（MEMS）裝置，此裝置包含均熱板（vapor chamber），其包括冷凝器基板以及具有裝置表面與後表面之裝置基板。均熱板係經包覆於裝置基板之表面中之一者與冷凝器基板之間，其中，冷凝器基板具有與裝置基板實質上相同之覆蓋區（footprint），且至少一芯體（wick）係延伸至均熱板中。

根據一些實施例，提供一種具均熱板之單片微機電系統（MEMS）裝置，此裝置包含冷凝器基板以及具有裝置表面與後表面之裝置基板，均熱板係經包覆於裝置基板之裝置表面或後表面中之一者以及冷凝器基板之間，且其中冷凝器基板具有與裝置基板實質相同之覆蓋區。此裝置包含至少一延伸至均熱板中之芯體。

根據一些實施例，提供一種微尺寸散熱裝置，此裝置包含具有電子裝置之裝置基板，裝置基板具有第一表面區域、冷凝器基板具有與第一表面區域大致相等之第二表面區域；其中，裝置基板與冷凝器基板係共同耦合以界定其等之間之均熱板、均熱板中之相變液體以及至少部分設置於相變液體中之芯體。

根據一些實施例，提供一種微尺寸散熱裝置，此裝置包含裝置基板，此裝置基板具有裝置表面、後表面、形成於裝置表面上之積體電路、耦合至裝置基板之蓋體、形成於蓋體與裝置基板之間之均熱板、位於均熱板中之相變液體、至少部分設置於相變液體中之芯體、外部冷凝器，以及耦合於均熱板與外部冷凝器之間之蒸氣出口管線。

隨著電子裝置尺寸縮小，廢熱之熱密度增加且可能降低裝置效能或對裝置元件造成永久損壞。為了維持包括微機電系統（MEMS）裝置與相關電路系統之電子裝置於最佳作業溫度，可利用熱管理系統例如散熱片與散熱器進行散熱。然而，本發明人意識到與該等熱管理系統相關之問題。舉例來說，散熱片使用主動式冷卻系統例如風扇，其會增加功率消耗並對電路增加額外熱能。散熱器，其包含耦合至電子裝置並被動傳遞熱能之熱傳導基板，通常具有比裝置本體更大之覆蓋區以消散熱能，其會對裝置微型化造成阻礙。此外，一般電子裝置係位於散熱器之多個部分，導致非均勻散熱與多個熱點。

基於上述，本發明之一面向提供各種具有益配置之散熱裝置。於一實施例中，散熱裝置係與例如微機電系統裝置或特殊應用積體電路（ASIC）的電子裝置單晶整合。於這樣的一些實施例中，散熱裝置與電子裝置之被動式與主動式元件係形成於單一晶片上。於一些實施例中，單片散熱裝置具有消除外來熱介面之優點，其可提升散熱效率。此外，單晶散熱裝置與包含至少一電子裝置之基板可因具有實質上相同的長度與寬度而具有相同覆蓋區，藉此降低或將電路中所使用之總面積減至最少。因覆蓋區係限於具有至少一電子裝置之基板，熱能係可被更均勻地拉引，其可減少熱點產生。

本發明之一面向進一步提供均熱板形式之散熱裝置。作為被動式元件，均熱板可於不對電路增加額外熱能下消散熱能。於一實施例中，均熱板包括結合至底部基板之冷凝器表面、連接至底部基板之至少一芯體，以及包含於均熱板中之相變液體。此至少一芯體與相變液體係包含於冷凝器表面與底部基板之間。

於一實施例中，底部基板係為裝置基板，其包含裝置表面與後表面，且此至少一芯體係連接至裝置基板之表面中之一者。於一實施例中，底部基板可為結合至裝置基板之蒸發器基板，且冷凝器表面可結合至蒸發器基板。此至少一芯體可連接至蒸發器基板。

不論使用何種類型之底部基板，於至少一些實施例中，均熱板利用相變液體吸收由裝置所產生之熱能發揮作用，此相變液體係與底部基板接觸。熱能會使相變液體蒸發，並經由相變吸收熱能量。當蒸氣碰撞冷凝器基板時，蒸氣會進行冷卻並回復成液體，其會受重力或來自至少一芯體之毛細壓力（capillary pressure）作用向下拉引至底部基板。經由蒸發與冷凝程序，熱能可均勻擴散至整體均熱板。

現在參閱圖式，圖1為單片微機電系統散熱裝置之第一實施例之橫截面視圖，此單片微機電系統散熱裝置係整合於一電路中。於一實施例中，散熱裝置為均熱板1，其包含冷凝器基板3，其係利用接合材料5例如金屬或熱黏合劑接合至裝置基板7之後表面6，至少一裝置9係嵌入裝置基板7之中。於均熱板1中，至少一芯體11係連接至裝置基板7，並延伸至已填充相變液體13之均熱板1中。

於此實施例中，單片均熱板1可具有與裝置基板7相同之覆蓋區，即其等具有相同長度L與寬度W，如圖2之外部示意圖中所示。因此，單片均熱板1可具有與裝置基板7大致或實質相同之面積。於一些實施例中，如圖所示，單片均熱板1所佔據之面積係少於或等於裝置基板7之面積。單片均熱板1之高度H1（垂直於L與W）可採用任何適當數值。於一實施例中，均熱板1之高度實質上大於裝置基板7之高度。於一實施例中，寬度W與長度L可介於1mm至10cm之間，雖然寬度W與長度L未必相等。於另一實施例中，均熱板1之長度L與寬度W係實質上大於高度。例如，長度L與寬度W可為高度之1倍至10,000倍之間（包括範圍內之任何數值）。雖然圖1描述之均熱板1係為矩形，但仍可能為其他適當形狀。

冷凝器基板3可由任何適當材料組成。於一些實施例中，冷凝器基板3係由熱傳導材料組成，例如銅、鋁、黃銅、鋼、青銅、所述材料之合金、或另一適當材料。於至少一些實施例中，冷凝器基板3係由與微製程技術（例如，金屬氧化半導體（MOS）製程）相容之材料所組成，使其能於微製程設備中進行處理。於一實施例中，朝向此至少一芯體之冷凝器基板3之內表面可具有疏水性表面。此疏水性表面可具有紋理塗層或由與相變液體13相斥之材料組成。於一實施例中，冷凝器基板3之內表面僅有部分為疏水性。於其他實施例中，冷凝器基板3之內表面之不同部分可由不同疏水性材料及/或結構所組成。冷凝器基板3可具有與均熱板1與裝置基板7相同之寬度W與長度L。

裝置基板7可由任何適當材料所組成。於一些實施例中，裝置基板7包含矽、氧化鋁、氮化鋁、硼矽玻璃或另一適當材料。於其他實施例中，裝置基板7可由濺鍍及/或電鍍材料塗覆。例如，可利用能提升熱傳導性或保護裝置基板7免受相變液體13影響之材料塗覆裝置基板7之後表面6。裝置基板7可具有與均熱板1以及冷凝器基板3大致或實質相同之寬度W與長度L。於一實施例中，裝置基板7可結合至晶圓。於另一實施例中，裝置基板7可結合至印刷電路板。

於裝置基板7中可嵌入至少一裝置9，使此至少一裝置9外露於裝置基板7之裝置表面8上。於一實施例中，此等裝置9可為微機電系統元件、IC元件或其他發熱元件。於一些實施例中，此等裝置9可單片形成於裝置基板7中。於一些實施例中，此至少一裝置9係貼附至裝置基板7，例如透過倒裝晶片接合（flip chip bonding）或將元件放入井區或溝槽中，並透過黏合劑、干涉配合（interference fit）、壓合或另一適當附接機制將其等進行附接。此至少一裝置9可由裝置基板7之裝置表面8延伸至裝置基板7之後表面6，或僅部分延伸跨裝置基板7之厚度。此外，此至少一裝置9可佔據裝置基板7之全長，或被間隔開來。於一實施例中，此至少一裝置9係為等距間隔，然而於其他情況下，此至少一裝置9係為非等距間隔。於一些非限制性的實施例中，此至少一裝置9可包含微處理器、記憶體、放大器、振盪器、定時器、計數器、開關、比較器、接收器、電壓調節器、邏輯閘、感應器或任何其他適當積體電路元件。

裝置基板9與冷凝器基板3可沿均熱板1之周邊共同接合。於一實施例中，此接合方法可包含黏著接合（adhesive bonding）、陽極接合（anodic bonding）、共晶接合（eutectic bonding）或另一適當結合方法。接合材料5可包含熱黏合劑、聚合物、環氧樹脂（epoxies）、紫外線固化化合物、矽或其它適當材料。根據所使用之接合方法，裝置基板7之後表面6可直接接合至冷凝器基板3。或者，接合材料5可將裝置基板7之後表面6接合至冷凝器基板3。

由圖1之配置應當理解，於一些實施例中，例如圖中所示，裝置基板7本身可作為均熱板之蒸發器，且不具中介基板。於一實施例中，於裝置基板之一表面中部分蝕刻均熱板腔體。

均熱板1之至少一芯體11可由任何適當材料組成並具有任何適當尺寸。於一些實施例中，此至少一芯體11包含不鏽鋼、銅、矽、奈米碳管、氧化銅或任何其他適當材料。此材料可形成為篩網、單孔粉末、雙孔粉末、燒結粉末、功能化粉末、微溝槽或柱。再者，此至少一芯體11可經塗層、功能化、奈米結構化、紋理化、電鍍、異質結構化、圖案化與/或燒結。此至少一芯體11之孔隙率（porosity）可介於0.3至0.5之間，且此至少一芯體11之最大熱通量（heat flux）可介於10至2000W/cm² 之間。雖然厚度與高度可為不同的，芯體厚度T可為1至100µm之範圍，而高度H2可為10µm至1mm之範圍。經組合之所有至少一芯體之長度可為1至10mm之範圍。

可以任何適當方式定位此至少一芯體11。於一實施例中，此至少一芯體11係跨裝置基板7之後表面6等距間隔。於另一實施例中，此至少一芯體11係為跨裝置基板7之後表面6隨機放置或非均勻分佈。此至少一芯體11可透過燒結、生長、黏合或任何其他適當接合方式連接至裝置基板7之後表面6。於一實施例中，於一片體上製造此至少一芯體11，此片體係整體貼附至裝置基板7之後表面6。

相變液體13可為任何適當流體。於一實施例中，相變液體13包含水、甲醇、氨、甘油或另一適當流體。於其他實施例中，可加入例如界面活性劑之增強劑。於未發生汽化時，相變液體13之量可使至少一芯體11非完全浸置於相變液體13中。

於圖1之非限制性範例中，單片均熱板1可消散由至少一裝置9所產生之熱能。於裝置基板7之裝置表面8處，至少一裝置9可於作業期間產生熱能。不可忽視且於一些案例中極為重要之部分為，裝置熱能可經由與相變液體13接觸之裝置基板7之後表面6傳導。當相變液體13吸收熱能並蒸發時，熱能係自裝置基板7轉移。蒸氣朝向冷凝器基板3之方向上升，於此處蒸氣冷凝成液體，同時於冷凝過程中將裝置熱能轉移至冷凝器基板3。透過重力以及來自此至少一芯體11之毛細壓力，液體會回流以接觸裝置基板7之後表面6。因過程之進行係為被動式，因此散熱裝置分散熱能的過程不需外部輸入。

於具有多個裝置之實施例中，裝置9中之至少一者可為不同形狀，且彼此產生之熱量相異。例如，處理器可產生大量熱能，而較大的記憶體晶片所產生之熱能顯著較少。於一實施例中，多個裝置可經設置使來自等多個裝置之熱能疊加於後表面6之多個部分。因此，跨裝置基板7之後表面6之熱通量可為相異。此外，雖然主要透過裝置基板7之後表面6消散熱能，但一部分之熱能可自裝置基板7之裝置表面8消散。

於一實施例中，可修改冷凝器基板3以調節溫度。例如，將冷凝器基板3維持低於預設溫度可加速冷凝過程之進行，並提升熱傳遞效率，因蒸氣於較低溫基板上能更快速進行冷凝。當蒸氣進行冷凝並將熱能傳遞至冷凝器基板3時，冷凝器基板3可將熱能消散至周遭空氣。於一實施例中，對空氣之散熱速率可大於因冷凝所導致之熱傳遞速率。因此，冷凝器基板之溫度可增加並減緩冷凝與熱傳遞速率。於一實施例中，冷凝器基板3之外表面係可被例如水或冷空氣的冷卻流體所環繞，以增加冷凝器基板3之散熱速率。於其他實施例中，冷卻流體可繞冷凝器基板3之外表面循環流動，以自散熱裝置吸收消散之熱能。

圖3為根據第二實施例顯示單片均熱板之橫截面視圖。均熱板1包含冷凝器基板3，其係利用均熱板1中之相變液體13以及至少一芯體11接合至蒸發器基板15之第一表面10，均熱板1係由冷凝器基板3與蒸發器基板15所組成。此至少一芯體11係連接至蒸發器基板15之第一表面10。相對於第一表面10之蒸發器基板15之第二表面12可接合至裝置基板7之裝置表面，如前配合圖1所述。可自裝置表面8朝裝置基板7之後表面6形成矽穿孔（TSVs）17。

冷凝器基板3可沿均熱板1之外側周邊接合至蒸發器基板15。於一實施例中，接合方法可包含黏著接合、陽極接合、共晶接合或另一適當結合方法。冷凝器基板3與蒸發器基板15之間的接合材料5可為隔熱性，但仍可能有具不同導熱部分之實施例。

本實施例之至少一芯體11與相變液體13可與前文配合圖1所述的相同。此外，均熱板1之覆蓋區與裝置基板7之覆蓋區可為相同。於一實施例中，冷凝器基板3、蒸發器基板15與裝置基板7可具有實質上相同之長度L與寬度（未顯示出）。

與圖1之實施例相反，本實施例具有蒸發器基板15，其位於冷凝器基板3與裝置基板7之間。由於蒸發器基板15係作為冷凝器基板3與裝置基板7之間之額外熱介面，本實施例之熱傳遞效率可能低於圖1實施例之熱傳遞效率。蒸發器基板15可由任何適當材料所組成。於一些實施例中，蒸發器基板15包含銅、鋁、黃銅、鋼、青銅、前述材料之合金或另一適當材料。於其他實施例中，蒸發器基板15之第一與第二表面10、12可濺鍍及/或電鍍材料以紋理化或塗覆。例如，可利用能提升熱傳導性或保護蒸發器基板15免受相變液體13影響之材料塗覆蒸發器基板15之第一與第二表面10、12。

蒸發器基板15之第二表面12可接合至裝置基板7之裝置表面8。於一實施例中，接合方法可包含上述方法。此外，位於蒸發器基板15與裝置基板7之間之接合材料5可熱耦合蒸發器器板15與裝置基板7，使熱能可於其等間有效傳遞。

圖1實施例將裝置基板7之後表面6耦合至均熱板1，而本實施例係將裝置基板7之裝置表面8接合至均熱板1之蒸發器基板15。於一實施例中，至少一裝置9係與裝置基板7之裝置表面8齊平，並與用以將蒸發器基板15接合至裝置基板7之材料接觸。如圖1所示，裝置基板7可包含任何適當材料，包括上述所列之材料。至少一裝置9可嵌合於裝置基板7之裝置表面8中。雖然裝置熱能係實質上傳遞至蒸發器基板15，但裝置熱能之一部分可經由裝置基板7之後表面6消散。

利用面向均熱板1之至少一裝置9，可提供電存取（electrical access）結構以允許電性連接至此等裝置9。於所示之實施例中，矽穿孔17將矽裝置基板7之裝置表面8之至少一裝置9導電耦合至後表面。矽穿孔17可包含穿過矽之垂直電連接。至少一裝置9可具有一矽穿孔17或各至少一裝置9皆具有矽穿孔17，或將至少一裝置9中之數者共同耦合之單一矽穿孔17。矽穿孔之數量並未受限制。各矽穿孔可包含介於10至20µm形狀為正方形、圓形或其他適當形狀之開口，且長寬比介於20至50之間。可以金屬膏（metal paste）例如銅、銀、合金或另一適當材料填充開口。於一實施例中，於填充導電金屬膏之前，可先以例如二氧化矽的材料填塞開口。此至少一裝置9可透過裝置基板7與電路之剩餘部分絕緣，以導電連接至少一裝置9。

圖4係根據第三實施例顯示具有外部冷凝器之單片均熱板散熱器。均熱板1包含接合至蒸發器基板15之冷凝器基板3，蒸發器基板15接合至具有第一表面14與第二表面16之熱電產生器（thermoelectric generator）21。均熱板1包含相變液體13與至少一芯體11。於均熱板1之外部為冷凝器19，其係透過蒸氣管線23與液體管線25連接至均熱板1。

包括冷凝器基板3、蒸發器基板15、相變液體13以及至少一芯體11之均熱板1之元件，可與前述實施例所述相同。

熱電產生器21可包含具熱電材料之電路。於一實施例中，熱電材料可包含矽鍺、鉍或鉛之合金，其包括但不限於碲化鉍與碲化鉛、碲化鉛或任何其他適當材料。熱電產生器21可包含獨立熱電元件，其係位於第一表面14與第二表面16之間。熱電產生器21之長度L與寬度（未顯示）可大致或實質上與均熱板1相同。熱電產生器21可接合至蒸發器基板15，如圖1所述。

冷凝器19可包含一氣冷式冷凝器（air cooled condenser）、水冷冷凝器（water cooled condenser）、蒸發冷凝器（evaporative condenser）、鰭片冷凝器（finned condenser）、殼管式冷凝器（shell-and-tube condenser）、套管冷凝器（double pipe condenser）或另一適當冷凝器。冷凝器材料可將熱傳遞能力升至最高。因此，冷凝器19可由銅、黃銅、銅鎳、鋁、不銹鋼或另一適當材料組成。於一實施例中，冷凝器19係大於均熱板1。於另一實施例中，冷凝器19包含至少一結構，其包括但不限於線圈、芯體、鰭狀結構（fin）或另一適當結構。

蒸氣管線23與液體管線25將冷凝器19連接至均熱板1。蒸氣管線23與液體管線25可包含直徑介於1至100µm且長度介於1至100cm之微毛細管。於一實施例中，蒸氣管線23與液體管線25可由銅、玻璃或另一適當材料組成。

當於第一表面14處將熱能施加至熱電產生器21時，熱電產生器21可將熱能轉換成電能，其可經由導電引線（未顯示）導引而出。任何剩餘熱能可自熱電產生器21之第二表面消散並進入蒸發器基板15。當蒸發器基板15接收熱能時，熱能係由相變介質所吸收，相變介質會進行蒸發，並進一步透過蒸發過程吸收熱能。一部分蒸氣係上升至冷凝器基板3，於此處當蒸氣冷凝成液體時，其係將熱能傳遞至冷凝器基板3。透過重力或至少一芯體11將液體朝蒸發器基板15拉引。

剩餘之蒸氣通過蒸氣管線23並進入冷凝器19。於一些實施例中，通過蒸氣管線23之蒸氣之速率係受限於蒸氣管線23之直徑。蒸氣可冷凝於冷凝器19之內表面上，接著將熱能傳遞至冷凝器19。於一實施例中，位於冷凝器19中之至少一結構可增加冷凝速率與熱傳遞速率。於另一實施例中，冷凝器19之熱傳遞速率係大於冷凝器19。

於蒸氣冷凝並回復成液體型態後，液體管線25將液體帶回至均熱板1。於一實施例中，液體管線25之直徑會對液體返回至均熱板1之速率造成限制。於其他實施例中，經由液體管線返回至均熱板1之液體其溫度係低於均熱板1中蒸發與冷凝之液體。

圖5A與圖5B根據第四實施例顯示單片均熱板散熱器。熱導板包含熱電產生器21、形成多個獨立均熱板1之經塑形的冷凝器基板3，各獨立均熱板1包含至少一芯體11、以及相變液體13。

如同圖1與圖4所述之冷凝器基板，圖5A與5B之經塑形的冷凝器基板3可包含任何適當材料，並可利用維持導熱性之任何適當方法接合至熱電產生器21。於一實施例中，經塑形的冷凝器基板3具有等距間隔之凹槽27，其界定出複數個均熱板1，兩相鄰之凹槽27之間具有一均熱板1。凹槽27可延伸至相變液體13，使冷凝器基板3之凹槽27可與相變液體13接觸，且於各均熱板1之間未形成蒸氣。於一實施例中，各均熱板1係寬於各均熱板1內之至少一芯體11。

經塑形的冷凝器基板3可為任何適當形狀。於所示實施例中，輪廓為矩形柱。然而，仍可能有其他形狀。例如，可使用圓柱形輪廓。此外，於一些實施例中，圖5A與5B中之均熱板1具有傾斜側壁。因此，可對所示之輪廓外形進行改變。

此等芯體與相變材料可具有圖1所述之特性。或者，各均熱板1內可包含形狀及/或尺寸統一或相異之多個芯體11。於另一實施例中，均熱板1可為統一尺寸，並跨經塑形的冷凝器基板3上等距間隔，或可具有不同尺寸與間距。包含經塑形的冷凝器基板3之均熱板1與凹槽27之全長可與熱電產生器21具有相同長度L與寬度W。

熱電產生器21包含任何適當形式與材料，如圖4所述。於所示實施例中，熱電產生器21係沿一周邊直接接合至冷凝器基板3，且相變液體13及至少一芯體11係與熱電產生器21之一表面接觸。相似於圖1之實施例，於缺少蒸發器基板下，可減少熱電產生器21與均熱板1之間之熱介面數量，因此可增加熱傳遞效率。

根據本發明之實施例，可以晶圓級形成單片散熱裝置。此晶圓級製程可允許同時形成多個散熱裝置，其可接著被切割以形成獨立裝置。圖6顯示包括多個單片均熱板散熱裝置31之晶圓級結構。所示結構可包括裝置晶圓29與冷凝器晶圓30。裝置晶圓29可包括前述類型之裝置，例如裝置基板7之集合。冷凝器晶圓30可經圖案化以形成前述類型之冷凝器基板。因此，可形成多個單片均熱板散熱裝置31，其可表示於此所述之任何單片均熱板散熱裝置。於一實施例中，利用包括但不限於物理沉積、化學沉積、濕式蝕刻、乾式蝕刻、微機械加工、接合、光蝕刻與濺鍍之技術，可同時製造所有均熱板。雖然均熱板可為相同，但仍可製造具有上述不同特徵之均熱板。上述實施例之任一者或其等之組合可製造於晶圓上。例如，具有經塑形的冷凝器表面之單片散熱器可與使用蒸發器表面之散熱裝置共同製造。

根據本發明之一些面向，因各種理由，裝置基板與散熱器可具有相異覆蓋區。例如，透過使裝置基板之一部分不與散熱裝置重疊，可促進與裝置基板之電接觸。圖7顯示具有不同覆蓋區之散熱裝置及裝置基板之實施例。散熱裝置可包含冷凝器基板3，其裝設於裝置基板7，其中至少一焊墊33外露於表面上，以促進對外部結構之連接，例如透過打線或其他方式。

如先前實施例，裝置基板7與冷凝器基板3係由任何適當材料組成，以任何適當方式進行接合，並具有任何適當尺寸。於所示實施例中，裝置基板7之覆蓋區係大於冷凝器基板3之覆蓋區，藉此冷凝器基板之面積A1係小於裝置基板7之面積A2。於一些實施例中，冷凝器基板3之面積A1係介於裝置基板7之面積A2之+/- 20%範圍內（包括該範圍內之任何數值）。裝置基板7之長度L1與寬度W1中至少一者可與冷凝器基板3之長度L2與寬度W2相異，使裝置基板7至少一側可延伸超過冷凝器基板3之邊緣，反之亦然。

裝置基板7與冷凝器基板3之間可設有具適當尺寸之中介基板。中介基板可具有覆蓋區，其係與裝置基板7或冷凝器基板3其中一者之覆蓋區相同，或介於兩者的尺寸之間。

可使用多個切割步驟製造具有裝置基板7之單片裝置，此裝置基板7之覆蓋區係與冷凝器基板3之覆蓋區相異。於一實施例中，裝置基板7與冷凝器基板3中之一者係經切割成第一面積，而後裝置基板7與冷凝器基板3之另一者則經切割成第二面積。仍可能有其他選擇性切割程序。

於裝置基板7大於冷凝器基板3之實施例中，至少一焊墊33可外露於裝置基板7之表面上。此至少一焊墊33可提供對裝置基板7內之至少一裝置之電連接。於一實施例中，此至少一焊墊33可覆蓋並電耦合至於裝置基板7內延伸之矽穿孔。可將至少一焊墊33焊接或銅焊至導線以將至少一裝置連接至外部電路，但仍可能有其他適當連接方法。

基板相對另一基板之突出部亦可允許流體連接之形成。例如，蒸氣管線23與液體管線25可連接至基板之外露表面，藉此透過基板未受相對基板所覆蓋之一部分可促進此連接。因此，例如可修改圖4之實施例，使其中一基板具有供蒸氣管線與/或液體管線連接之外露區域。

用語「大約」與「約略」於一些實施例中可用以指稱介於目標數值之±20%範圍內，於一些實施例中可介於目標數值之±10%範圍內，於一些實施例中可介於目標數值之±5%範圍內，以及於一些實施例中可介於目標數值之±2%範圍內。用語「大約」與「約略」可包括目標數值。

1‧‧‧均熱板；

3‧‧‧冷凝器基板；

5‧‧‧接合材料；

6‧‧‧後表面；

7‧‧‧裝置基板；

8‧‧‧裝置表面；

9‧‧‧裝置；

10‧‧‧第一表面；

11‧‧‧芯體；

12‧‧‧第二表面；

13‧‧‧相變液體；

14‧‧‧第一表面；

15‧‧‧蒸發器基板；

16‧‧‧第二表面；

17‧‧‧矽穿孔；

19‧‧‧冷凝器；

21‧‧‧熱電產生器；

23‧‧‧蒸氣管線；

25‧‧‧液體管線；

27‧‧‧凹槽；

29‧‧‧裝置晶圓；

30‧‧‧冷凝器晶圓；

31‧‧‧單片均熱板散熱裝置；

33‧‧‧焊墊；

L‧‧‧長度；

L1‧‧‧長度；

L2‧‧‧長度；

H1‧‧‧高度；

H2‧‧‧高度；

T‧‧‧厚度；

W‧‧‧寬度；

W1‧‧‧寬度；

W2‧‧‧寬度；

A1‧‧‧面積；

A2‧‧‧面積。

將參閱下列圖式對本發明之各種面向與實施例進行描述。其應當理解該等圖式未必按比例繪製。出現於多個圖式中之元件於其等所出現之所有圖式中係以相同標號表示。 圖1為根據第一實施例之單片相變化散熱裝置之橫截面示意圖。 圖2為圖1中所示之單片相變化散熱裝置之外部示意圖。 圖3為根據第二實施例之具有一蒸發器表面之單片相變化散熱裝置之橫截面示意圖。 圖4為根據第三實施例之具有外部冷凝器之單片相變化散熱裝置之橫截面示意圖。 圖5A與5B分別為根據第四實施例之具有經塑形的冷凝器基板之單片相變化散熱裝置之橫截面示意圖與俯視圖。 圖6為形成於一晶圓上之複數個單片相變化散熱裝置示意圖。 圖7為根據第五實施例之單片相變化散熱裝置之示意圖。

Claims (20)

1. 一種含一均熱板之單片微機電系統（MEMS）裝置，該裝置包括： 一冷凝器基板； 一裝置基板，其具有一裝置表面與一後表面，其中該均熱板係包覆於該冷凝器基板與該裝置基板之該裝置表面或該後表面中之一者之間，其中，該冷凝器基板具有與該裝置基板相同之一覆蓋區；以及 至少一芯體，其係延伸進入該均熱板。
2. 如請求項1所述之含一均熱板之單片微機電系統裝置，其中該冷凝器基板係接合至該裝置基板之該後表面。
3. 如請求項2所述之含一均熱板之單片微機電系統裝置，其中該均熱板係包覆於該裝置基板之該後表面與該冷凝器基板之間。
4. 如請求項1所述之含一均熱板之單片微機電系統裝置，更包括一相變材料，其係位於該均熱板中。
5. 如請求項1所述之含一均熱板之單片微機電系統裝置，其中一蒸發器基板係接合至該裝置基板。
6. 如請求項5所述之含一均熱板之單片微機電系統裝置，更包括至少一矽穿孔，其係位於該裝置基板之該裝置表面與該後表面之間。
7. 如請求項6所述之含一均熱板之單片微機電系統裝置，其中該冷凝器基板係接合至該蒸發器基板。
8. 如請求項5所述之含一均熱板之單片微機電系統裝置，其中該至少一芯體係連接至該蒸發器基板。
9. 如請求項1所述之含一均熱板之單片微機電系統裝置，其中該冷凝器基板係經塑形並接合至該裝置基板，以界定出複數個腔室。
10. 如請求項9所述之含一均熱板之單片微機電系統裝置，其中該複數個腔室中之第一與第二腔室各包括該至少一芯體中之至少一者。
11. 如請求項1所述之含一均熱板之單片微機電系統裝置，其中該至少一芯體係連接至該裝置基板。
12. 一種微尺寸散熱裝置，包括： 一裝置基板，其包含一電子裝置，該裝置基板具有一第一表面區域； 一冷凝器基板，其具有與該第一表區域相等之一第二表面區域，其中，該裝置基板與該冷凝器基板係共同耦合以界定位於其等間之一均熱板； 一相變液體，其係位於該均熱板中；以及 一芯體，其至少一部分設置於該相變液體中。
13. 如請求項12所述之微尺寸散熱裝置，其中該裝置基板具有一裝置表面以及相反於該裝置表面之一後表面，且其中該裝置表面係位於該後表面與該冷凝器基板之間。
14. 如請求項13所述之微尺寸散熱裝置，其中該裝置基板包含一矽穿孔（TSV），其提供對該電子裝置之電連接。
15. 如請求項12所述之微尺寸散熱裝置，其中該裝置基板具有一裝置表面以及相反於該裝置表面之一後表面，且其中該後表面係位於該裝置表面與該冷凝器基板之間。
16. 如請求項15所述之微尺寸散熱裝置，其中該裝置基板形成該均熱板之一蒸發器基板。
17. 如請求項12所述之微尺寸散熱裝置，其中該芯體係設置於該均熱板之個別部分。
18. 一種微尺寸散熱裝置，包括： 一裝置基板，其具有一裝置表面、一後表面以及形成於該裝置表面上之一積體電路； 一蓋體，其係耦合至該裝置基板，一均熱板係形成於該蓋體與該裝置基板之間； 一相變液體，其係位於該均熱板中； 一芯體，其係至少一部分設置於該相變液體中； 一外部冷凝器；以及 一蒸氣出口管線，其係位於該均熱板與該外部冷凝器之間。
19. 如請求項18所述之微尺寸散熱裝置，其中該裝置表面係面向該蓋體。
20. 如請求項18所述之微尺寸散熱裝置，其中該裝置表面係背向該蓋體。