TW569408B - Manufacturing method of micro heat uniformity sheet having capillary structure and chip integrated package structure - Google Patents

Description

569408 五 方 毛 薄 理 晶 體 積 業 因 晶 理 元 接 用 半 方 晶 曰 取 發明說明（1) 發明的應用範圍】 、本發明是關於一種具有毛細結構之微型均埶 法，特別是關於一種可直接與晶片進行整合二的製造 細結構之微型均熱片的製造方法。 、衣的具有 發明的背景】 仆t:電子產品逐漸往高性能化、高頻化、“ 八：方向發展，在「輕、薄、短、小、多功二逮化與輕 :::广種電子相關主要零件如中央處理心Vp的設計 匕，"等均朝向高速度、多功能，）， 和小的方向研究與發。 ^ ^ 阿功率、 發熱量不斷的提高，^ ^ 令組件内的單位俨 繼續發展的關鍵。养組件的散熱問題也成為電子； 為以1性能之所以能夠持續提升，就是 =的成長，消耗的功=增加所：。隨著電 态攸32位元、66MHz、帝旦)艾 過去幾年中，處 、3 0 0 MHz，而耗電旦私里瓦的規格，演進為64位 產生熱量，若過多的長了10倍之多。功率消耗直 壽命。作業溫度每增：：=:除，便會縮短晶片的使 。因此，為維持晶片的你^ ^度，IC使用壽命就縮短一 法來移除過多的熱量。用哥命，必須採用各式的散熱 為了矛夕除I C晶片的熱量，旦… 片的熱量能傳送至外部处友L I需透過熱傳路徑，使I c 常見的做法是配合均1二氣中。其1C晶片的熱傳路徑， …、片或風扇等元件。均熱片必須與

569408 五、發明說明（2) 熱源有直接的熱傳接觸，以將熱量移到冷卻空氣中；一旦 進入空氣氣流，便可利用自然對流，或更有效地用強制風 扇氣流的方式’將熱量排除。 其中，均熱片為一具有毛細結構的密封中空腔體。其 抽真空的中空腔體内填充有適量的工作流體，然後熱源將 工作流體蒸發成氣相，氣流再經過中空腔體的管道到達、人 卻端’冷钟後將工作流體凝結成液相；冷凝液再藉由毛乡 結構吸回受熱端，如此即完成一個吸熱與放熱的循環。— 由如此的相受化’可在很小的溫差下傳遞大量熱能。 均熱片之毛細結構可將現有之金屬網黏貼於金屬基板 來形成’此方法可節省製造成本但是金屬網的毛細導济六文 果不隹。因此發展出其他的製程，例如，利用金屬粉=^ 結成多孔性的結構，此方法所形成的毛細結構的毛細導^ 性質佳，但是金屬粉末需要高溫燒結製程同時孔隙度難= 控制。還有，運用光微影技術或是電鍍的方法來製造金屬 微結構，這種方法可以製造出均勻且微細的毛細結構，: 是其製造成本昂貴，而且製造出的毛細結構高度不夠; 細導流性質不佳。 t 另外還有一種均熱片之毛細結構的製造方法，應用半 導體製权的活性離子钱刻方法（R e a c t i v e I 〇 η E t c h i n g RI E )，於矽基板上蝕刻出毛細結構。以此方法所形成的毛 細結構毛細力強，即毛細導流效果優良但是使用的材料兵 半導體製程的限制，同時製造的成本昂貴。 、又 【發明之目的與概述】

第5頁 569408 五、發明說明（3) 馨1於以上*知技術的問題，本發明的目的在於提供一 ΐ i有毛ΐ結構之微型均熱片的製造方法及其晶片整合封 :、、、"構其中’毛細結構的製造方法與習知技術有明顯差 兴’係利用Χ光或紫外光之深刻精密電鑄模造成形（L I G A or UV L IGA)方法製造的毛細結構成型模具，藉以製造出 微細毛細孔結冑；再將液態的高分子材料填人毛細結 型杈Ϊ ^毛細孔結構，並輕壓毛細結構模具於一基板上， 使液態高分子材料通過毛細孔結構於基板形成毛細狀；缺 後配口固化與脫模咼分子材料的步驟，於 =構。可降低均熱片的毛細結構製造成本，同：；以 音其毛細導流效果。 " =月的“勺在於提供一種具有€細結構之微型均埶 ’其同時兼具降低成本與毛細導流效果佳的 寸貝/、y驟包含有：提供一毛細結構成型模具，Α呈

=細：結構；填充液態的高分子材料於毛細結構成型模： 内二將毛細結構模具輕壓於一基板上，使填入特定量之； t南分子材料押出並於基板表面形成毛細狀·，固化言八/ 料以形成毛細結構；使毛細結構脫模以脫 2I 型模具，並附著於基板表面；於基板接合細結構成 ::體，且毛細結構包含於腔體内；將腔體抽真： 匕工作流體並且：以密封以形成具有毛細結構之微二 …片。上述之毛細釔構成型模具，係利用x光或紫 =精密電鑄模造成形⑴GA〇r UV-UGAh法製造，相 幸父於習知技術可刻劃出具有較高深寬比之毛細孔結構

第6頁 569408 五、發明說明（4) 其中，更 以及包 上之時 成型模 上，可 之^。 固4匕高 曳毛細 之毛細 南分子 此 造方法 整合封 裝結構 構直接 細結構 上述製 料時， 壞。同 流體通 含有一 ，提供 具的南 選自光 需注意 分子材 結構模 孔結構 材料的 外，由 為一低 裝以形 。係於 製造於 。在此 程相同 其固化 時，以 道結構 包含有 擠壓裝 推力以 分子材 硬化性 當高分 料以形 具微微 的高分 步驟。 於本發 溫製程 成具有 上述的 晶片表 整合封 。但需 點需小 金屬成 於金屬 一夾具用 置，於將 擠壓該高 料接觸基 高分子材 子材料為 成一毛細 離開基板 子材料， 以夾持毛細 毛細結構模 分子材料， 板。在高分 料與熱固性 光硬化性高 結構的步驟 以露出填充 以利於後續 結構成型模具； 具輕摩於-基板 使填入毛細結構 子材料的選擇 n分子材料其中 分子材料時，於 之前，必須先拖 於毛細結構模具 白勺固化光硬化性 明的具有毛 ，可應用於 毛細結構之 步驟中以晶 面；最後， 裝製程之高 注意當高分 攝氏100度（ 型技術形成 上蓋表面。 細結構之微型均熱片的製 將晶片與微型均埶片進行 微型均熱片的晶片整合封 片代替基板，而將毛細結 以上蓋同時封裝晶片和毛 分子材料的選擇上，係與 子材料為熱固性高分子材 C )以避免對晶片造成破 其上蓋時，可配合設計微 , 有關本發明的特徵與實作，茲配合圖 詳細說明如下： 【較佳實施例說明】 作最佳實施例

569408 五、發明說明（5) 請^考第1圖至第9圖，其為本發明之製程剖面示音 1先，如第1圖所示，為利用X光或紫外光之深Μ二+ t2；r，(LIGA 〇, CV-ΠΟΛ),,^^^ =。接著，如第2圖所示，裝置-夹具 ;二=具10。然後，如第3圖所示，於毛細結構成型 … 方填入用以形成毛細結構的液態高分子材料2〇。 擠”=圖所示，進一步於毛細結構成型模具1。上加人 置12以提供推動液態高分子材料2。的力量 :ί毛，；2屬製的基板3°做為貼附毛細結構的底 具1。之怨南分子材料20填充入毛細結構成型模 基板狀使特定量之液態高分子材料押出並於 構，；、!ΐ = ’開始固化高分子材料所形成的毛細結 化性高可ί用熱固性高分子枯料與光硬 不同的後續制斤/、土 ，，選用不同的材料需配合 -，請參；=圖；;：：用f =分子材料的固化流 細結構成型模呈10;!圖。如乐6a圖所示，將填充入毛 至適當的固H 孔結構的液態高分子材料20加熱 如第7A圖化完成的毛細結構21;以及 槿，你$ n刀子材料所形成的毛細結構2 1加以脫 7B H〜、0日細結構2 1僅貼附於基板3 〇表面。再以第6B圖與第 I兄明使用光硬化性高分子材料的固化流程，如第6B圖

五、發明說明7^ · "" ----- ^ ，拖曳毛細結構模具丨0微微離開基板3 〇以露出埴充於 結構模具1〇之毛細孔結冑内的…材料所形成的毛 :構2，亚且施加紫外光以固化其露出的毛細結構2工； :考第7B圖，再將固化的毛細結構21加以脫模，使毛細 、、、。構21僅貼附於基板3〇表面。 完成固化流程之後，可得到表面具有毛細結構21的基 丰，再進仃後繽的封裝步驟。請參考第8圖，同時封裝 細^9構21與基板3〇，於基板接合一上蓋40以形成具有毛 所1的，體，需預留抽氣口；最後的步驟，如第9圖

掐:i將上盍4〇與具有毛細結構21的基板30所組成的腔體 抽真空以後，填入工作流體5〇再加以密封。

結播此外，由於本發明為低溫製程，更提供了將具有毛細 圖與=诞型均熱片與晶片整合封裝的可能性。請參考第1 0 1 1圖，其為具有毛細結構之微型均熱片的晶片整合 電^ Γ構不思圖。如第10圖所示，由於晶片6 0係接合於一 料& f80，，在晶片60的周圍裝置由適當熱膨脹係數的材 係叙:成之/專板70使其與晶片60等高，其薄板70的熱膨脹 來埴:，σ毛細結構2 1材料和晶片6 0 ;並且使用密封材料 的a、曰曰片6 0與薄板7 0的介面。如第11圖所示，再以接合 制=60與薄板7〇做為上述製程中的基板，直接於其表面 ^ 、、、田結構2 1以及進行其他步驟，即可完成具有毛細結 + M f均熱片與晶片整合封裝結構。特別需注意當高分 。^ 為熱固性高分子材料時，其固化點需小攝氏1 0 0度 、避免對晶片造成破壞，例如別8光阻，其固化溫度

569408 五、發明說明（7) 用 =9 ί Ϊ、:當高分子材料為光硬化性高分子叔Φ 料膠寺光硬化性材料，於固化前為液能，斗時，可選 科本身即產生鏈結而硬化。 夜心經照光之後材 ^ 此外，本發明所使用之毛細結構成型楹目 鎳鈷合金或鎳等。 i挺具其材質 【發明功效】 、 應用本發明方法可使毛細結構的分布 ，再加上以X光或紫外光之深刻 勾而且最佳 。：V —LIGA)方法製造的毛細結構成型形(UGA ^比的毛細孔結構。同時可降低製造以、了以具有高深 更由於本發明的低溫製程特性 ，適S大量生 作於晶月上再進行整合封裝，以形成細結構直接製 均熱片的晶片整合封裝結構。 、有毛細結構之微型 雖然本發明之較佳實施例揭露如上 =定本發明，任何熟習相關技藝者，=脫S並非用 專利保護範圍須視本說明奎所附之申，因此本發明之 為準。 曰所甲5月專利範圍所界定者

第10頁 569408 圖式簡單說明 第1圖至第9圖為本發明之製程剖面示意圖；及 第1 0圖與第1 1圖為具有毛細結構之微型均熱片的晶片 整合封裝結構示意圖。 【圖式符號說明】 10 毛細結構成型模具 11 夾具 12 擠壓裝置 20 液態高分子材料 21 毛細結構

30 基板 4 0 上蓋 50 工作流體 6 0 晶片 7 0 薄板 80 電路板

第11頁

Claims (1)

1. 569408 六、申請專利範圍 1. 一種具有毛細結構之微型均熱片的製造方法，其步驟包 含有： 提供一毛細結構成型模具，其具有毛細孔結構； 填充液態的一高分子材料於該毛細結構成型模具 内； 將該毛細結構模具輕壓於一基板上，使填入該毛細 結構成型模具的該南分子材料接觸該基板， 固化該高分子材料以形成一毛細結構； 使該毛細結構脫模以脫離該毛細結構成型模具’並 附著於該基板表面； 於該基板接合一上蓋以形成一腔體，該毛細結構係 包含於該腔體内； 將該腔體抽真空；以及 於該腔體填入工作流體並且加以密封以形成具有毛 細結構之微型均熱片。 2. 如申請專利範圍第1項所述之具有毛細結構之微型均熱 片的製造方法，其中更包含有一夾具用以夾持該毛細結 構成型模具。 3. 如申請專利範圍第1項所述之具有毛細結構之微型均熱 片的製造方法，其中更包含有一擠壓裝置，於該將該毛 細結構模具輕壓於一基板上’使填入該毛細結構成型模 具的該高分子材料接觸該基板的步驟中，提供推力以擠 壓該南分子材料。 4. 如申請專利範圍第1項所述之具有毛細結構之微型均熱

   569408 六 申凊專利範圍 _ = = =方法，其中該毛細結構成型模具係由X光深刻 =電~模造成形（LIGA)及紫外光深刻 造成 形（UV-LIGA)其中之—方法製造。 • t m:範圍第1項所述之具有毛細結構之微型均熱 2衣：！法：其中該基板係由具有與該毛細結構材料 近之熱％脹係數的材料所製成。 •如申請專利範圍第1工g张、十、夕S 士丈 片的製造方法，直中卞：板#呈古广結構之微型均熱 μ ^ ' 圍乐1項所述之具有毛細結構之β却 子材料與熱固性高分子材料其中ST硬化性南分 •如申請專利範圍第7 :的製1方法，其中=子材:毛:二之二型均， :::：該固化該高分子材料以形 ：：分 板以露出填充於該毛細、:構具微微離開該基 •-種化性高分子“ 其包含有：構之政型均熱片的晶片整合封裝結構， 周圍所f 3 :該基板係為接合於-電路板的— 的周圍使其與；ί ’該填充材料係裝置：該^ 片與該填充特aA入I 便用在封材料埴人4 -毛'4:的：成平整的該基板表面 構其& 一南分子材料所形 <，係以—毛 第13頁 569408 々、申請專利範圍 細結構成型模呈形士、 „ ,成於該基板表面；以及 上盒5該上笔电 該毛細結構传始4 ：覆蓋並接合該基板以形成一腔體， 體填入工作、☆、鰣1覆蓋該基板並包含於該腔體内，該腔 型均埶Η 流體並且加以密封以形成具有毛細結構之微 10·如申&片的晶片整合封裝結構。 片、=專利範圍第9項所述之具有毛細結構之微型均熱 由)曰^片整合封裝結構，其中該毛細結構成型模具係 泰9冰刻精密電鑄模造成形（L I g A)及紫外光深刻精密 11· 造成形（UV〜LIGA)其中之一方法製造。 片的=專利範圍第9項所述之具有毛細結構之微型均埶 毛細：：整合封裝結構，其中該填充材料係具有與該、 1 2如 'Ό構村料相近之熱膨脹係數。 片的』專利乾圍第9項所述之具有毛細結構之微型均埶 係數,造方法，其中該填充材料係具有適當的熱傳導、 • tn 3範圍第9項所述上具有毛細結構之微型均敎 硬化：！t合封裂結構高分子材料係選自光、 1 4 ·如申^间分子材料與熱固性咼分子材料其中之一。 • ^ 2專利範圍第13項所述之具有毛細結構之微型 •tnn;圍第9項所述Λ具有毛細結構之微型均埶 勺曰曰片整合封裝結構，其中該上蓋係以金屬成刑^方、'、

   熱固性Γ片乂整合封裂结構枚，中該高分子材料係為ΐ Y兩/刀子材料時，該熱固性高分子材料 15 tT、小於攝氏100度（。〇。 ϋ化點 569408

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