從光子器件的熱移除的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本描述的實施例通常涉及從微電子器件移除熱，且更具體地涉及通過光子器件被安裝到的襯底從光子器件移除熱。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路部件的更高性能、更低成本、增加的小型化和集成電路的更大封裝密度是微電子工業(yè)的正在進行中的目標。當這些目標被實現(xiàn)時，微電子器件變得更小。相應(yīng)地，在微電子器件中的集成電路部件的功率消耗的密度已經(jīng)增加了，這又增加了微電子器件的平均結(jié)溫度。如果微電子器件的溫度變得太高，則微電子器件的集成電路可被損壞或毀壞。這個問題關(guān)于光子器件變得更關(guān)鍵，因為其結(jié)溫度限制是大約85°C，這比大約108°C的一般電子器件結(jié)溫度顯著小。這是由于光子器件使用光子、即激光而不是電子、即電發(fā)射來用于發(fā)送和接收信號，且激光發(fā)射可能在高溫(例如大于大約85°C的溫度)下變得不穩(wěn)定。因此，存在對光子器件的一直更有效的熱移除解決方案的需要。
【附圖說明】
[0003]在說明書的結(jié)束部分中特別指出和清楚地要求保護本公開的主題。從結(jié)合附圖理解的下面的描述和所附權(quán)利要求中，本公開的前述和其它特征將變得更充分明顯。應(yīng)理解，附圖只描繪根據(jù)本公開的幾個實施例，且因此不應(yīng)被考慮為其范圍的限制。將通過使用附圖以附加的具體性和細節(jié)描述本公開，以便可更容易確定本公開的優(yōu)點，其中:
圖1是如在本領(lǐng)域中已知的光子器件的側(cè)橫截面視圖。
[0004]圖2是根據(jù)本描述的實施例的具有高導熱襯底的光子器件的側(cè)橫截面視圖。
[0005]圖3是根據(jù)本描述的另一實施例的具有嵌入襯底中的高導熱插入物的光子器件的側(cè)橫截面視圖。
[0006]圖4是根據(jù)本描述的又另一實施例的具有合并在襯底中的階梯式散熱器的光子器件的側(cè)橫截面視圖。
[0007]圖5是根據(jù)本描述的實施例的電子器件/系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0008]在下面的詳細描述中，參考附圖，其作為例證示出特定的實施例，其中所要求保護主張的主題可被實踐。這些實施例足夠詳細地被描述以使本領(lǐng)域中的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`該實施主題。應(yīng)理解，各種實施例雖然是不同的，但不一定是相互排他的。例如，在本文關(guān)于一個實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可在其它實施例內(nèi)實現(xiàn)而不偏離所主張要求保護的主題的精神和范圍。在這個說明書中對“一個實施例”或“實施例”的提及意指關(guān)于該實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括于在本發(fā)明內(nèi)包含的至少一個實現(xiàn)中。因此，短語“一個實施例”或“在實施例中”的使用并不一定指的是同一實施例。此外，應(yīng)理解，在每個所公開的實施例內(nèi)的個別元件的位置或布置可被修改，而不偏離所主張要求保護的主題的精神和范圍。下面的詳細描述因此不應(yīng)在限制性意義上被理解，且主題的范圍僅由所附權(quán)利要求限定，且由所附權(quán)利要求連同所附權(quán)利要求被給與權(quán)利到的等效形式的全部范圍來適當?shù)亟忉?。在附圖中，相似的數(shù)字遍及若干視圖指的是相同或相似的元件或功能，以及在本文描繪的元件并不一定與彼此按比例，更確切地，個別的元件可被放大或減小，以便更容易在本描述的上下文中理解元件。
[0009]如在本文使用的術(shù)語“在…之上”、“到”和“在…上”可以指的是一層相對于其它層的相對位置。在另一層“之上”或“上”或接合“到”另一層的一層可以直接與該另一層接觸或可具有一個或多個中間層。在層“之間”的一層可直接與層接觸或可具有一個或多個中間層。
[0010]圖1示出如在本領(lǐng)域中已知的光子封裝100。光子封裝100可包括安裝在微電子襯底110上的至少一個光子器件120，例如硅光子器件。微電子襯底110可以是具有第一表面112和相對的第二表面114的任何適當?shù)囊r底，例如插入機構(gòu)、母板、子板等。微電子襯底110可具有包括至少一個光子器件附著接合焊盤116的多個焊盤。微電子襯底110可包括介質(zhì)材料117，其具有穿過其形成的多個傳導路線118 (被示為虛線)，其中傳導路線118可形成在光子器件附著接合焊盤116和附著到微電子襯底110的其它微電子器件(未示出)和/或外部器件(未示出)之間的連接。在本描述的一個實施例中，介質(zhì)材料117可以是多個層(未示出)。
[0011]微電子襯底介質(zhì)材料117可包括任何適當?shù)慕橘|(zhì)材料，包括但不限于液晶聚合物、環(huán)氧樹脂、雙馬來酰亞胺三嗪樹脂、FR4、聚酰亞胺材料等。傳導路線118可由任何適當?shù)膫鲗Р牧?包括但不限于銅、銀、金、鎳及其合金)形成。應(yīng)理解，微電子襯底110可由任何數(shù)量的介質(zhì)層形成，可包含剛性核心(未示出)，并可包含在其中形成的有源和/或無源微電子器件(未示出)。進一步理解，傳導路線118可在微電子襯底110內(nèi)和/或與附加的外部部件(未示出)一起形成任何期望電子路線。用于形成微電子襯底110的工藝是本領(lǐng)域中的技術(shù)人員公知的，且為了簡潔和簡明起見將不在本文被描述或示出。
[0012]如在圖1中進一步示出的，光子器件120的背表面124可附著到具有導熱附著材料134例如傳導填充環(huán)氧樹脂的微電子襯底第一表面112。光子器件120可使用至少一個接合線132電連接到微電子襯底110，接合線132在光子器件120的活性表面122中或其上形成的至少一個接合焊盤126和微電子襯底110的至少一個光子器件附著接合焊盤116之間延伸。應(yīng)理解，光子器件接合焊盤126可與在光子器件120內(nèi)的集成電路(未示出)電通
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[0013]為了本描述的目的，光子器件120可被定義為將電信號轉(zhuǎn)換成光子信號(即發(fā)射器件)和/或?qū)⒐庾有盘栟D(zhuǎn)換成電信號(即接收器件)的器件。因此，光傳輸線(通常被示為線128)也將耦合到光子器件120。
[0014]熱耗散器件140可以與微電子襯底第二表面114熱接觸。熱耗散器件140可具有基底部分142和從基底部分142延伸以改進熱耗散器件140的熱耗散性質(zhì)的多個高表面區(qū)域突出物144例如鰭狀物或支柱，基底部分142具有與微電子襯底第二表面114熱接觸的表面146，如本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將理解的。熱耗散器件140可由任何適當?shù)膶岵牧侠缃饘俸秃辖?包括但不限于銅、鋁等)制成。熱界面材料136例如導熱油脂或聚合物可設(shè)置在熱耗散器件基底表面146和微電子襯底第二表面114之間。
[0015]如在圖1中進一步示出的，多個導熱通孔138可穿過微電子襯底110而形成，從微電子襯底第一表面112延伸到微電子襯底第二表面114以將熱量從光子器件110傳導到熱耗散器件140。導熱通孔138可由任何適當?shù)牟牧?包括但不限于銅、鋁、傳導聚合物等)形成。用于形成導熱通孔138的工藝是本領(lǐng)域中的技術(shù)人員公知的，且為了簡潔和簡明起見將不在本文被描述或示出。
[0016]雖然導熱通孔138可減小微電子襯底110的熱阻，微電子襯底110仍然可構(gòu)成總熱阻的大約30%或更多。此外，當銅鍍被使用時，導熱通孔138的制造可引起在微電子襯底第一表面112和微電子襯底第二表面114處的高度變化中的一直到大約20Mm，且當填充環(huán)氧樹脂材料被使用時，不均勻的表面例如凸起和微坑可出現(xiàn)在可能有環(huán)氧樹脂形成空隙的潛在風險的微電子襯底第一表面112和微電子襯底第二表面114處。
[0017]在應(yīng)用例如服務(wù)器中，多個光子封裝10可并排和/或背靠背對齊。這樣的應(yīng)用限制了熱耗散器件140的高度H，因而熱耗散器件高度H需要減小。因此，使用在硅光子器件120和熱耗散器件140之間的熱導率的改進來改進光子封裝100的熱管理以便減小