该技术资料展示了从单纯的“材料散热”向“公艺级系统热管理”的转变。通过将功率传输

（ABL Bump）与高效散热通道（TSV Liquid Cooling）直接嵌入芯片制造工艺中，实现了

对高密度堆叠器件的有效热控，为下一代高性能三维集成封装提供了可行的设计与制造路径。

随着半导体器件向高密度、高性能（如3D堆叠）方向发展，传统的电路及架构设计已难以有效处理高发热量带来的问题 。核心挑战包括：

• 高功耗与热密度： 随着技术节点缩小（如14nm），功耗密度预计超过 100W/cm²，甚至在微处理器热点处达到 500W/cm²，这对封装的散热能力提出了极高要求 。

• 传统方案局限性： 传统的散热材料（如TIM、Heat Sink）及电路层面的优化已达到瓶颈，必须引入更先进的公艺级（Process-based）热管理解决方案 。

2. 先进热管理与键合技术方案

该文档提出了一套集成了先进功率凸点（Advanced Bump Layer, ABL）与液冷TSV（Liquid Cooling TSV）的协同热管理系统 。

A. ABL 功率凸点技术（用于改善电能传输与散热）

• 设计优化： 针对传统 （Bump）难以在缩减尺寸的同时维持高功率传输的问题，设计了连接型 ABL 功率凸点 。

• 工艺实现： * 通过电镀（Electroplating）和 CMP（化学机械抛光）工艺实现高平坦度的凸点结构 。

  • 引入了 Cu-to-Cu 直接键合（Direct Bonding）技术，利用等离子体处理改善铜表面活性，从而提升键合界面质量与电可靠性 。

• 效果： 实验证明了 Cu ABL 凸点与 Cu 倒装芯片（Flip Chip）键合的可行性，改善了高电流密度下的电能传输 。

B. TSV液冷冷却系统（用于高效热移出）

• 结构设计： 在硅片上通过 DRIE（深硅刻蚀） 工艺同时制作 TSV（硅通孔） 和 微通道（Microchannel），并与玻璃基板进行阳极键合（Anodic Bonding）构成密封的液冷模块 。

• 热管理机制： * 将液冷TSV置于功率TSV周边，利用液体流动的对流换热能力，直接将芯片内部产生的热量导出 。

  • 研究了不同的微通道结构、TSV尺寸及冷却液类型对散热效率的影响，并建立了相应的设计指南 。

3. 协同系统的实现与验证

• 三维堆叠实现： 将液冷模块与 ABL 功率凸点集成为一个三维堆叠系统 。

• In-Situ 性能监测： 利用红外显微镜（IR Microscope）实时观测系统在运行状态下的热分布，验证了该方案在处理高热通量器件时的有效性 。