[發明專利]一種微流體散熱通道、散熱方法及制備方法

有效

• 申請號: 201710377322.1
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107275297B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 張劍;劉志輝;林玉敏;束平
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十九研究所
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/373;H01L23/473
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 徐靜

本發明屬于微電子散熱技術領域，針對現有技術存在的問題，本發明提供一種微流體散熱通道、散熱方法及制備方法。該制備方法通過光刻、金屬微電鑄和金屬鍵合等工藝來實現基于分布式噴嘴結構的全金屬散熱微通道。本發明分別對應在底層、中間層以及頂層金屬襯底上使用光敏材料制備相應的微結構模具；通過金屬微電鑄工藝，將微結構模具轉移制備成金屬微結構A；通過激光微細加工工藝對金屬微結構A進行孔加工，形成具有流通孔的金屬微結構B；對金屬微結構B進行化學機械拋光后，通過金屬鍵合工藝，形成基于分布式噴嘴結構的微流體散熱通道。

技術領域

本發明屬于微電子散熱技術領域，尤其是一種微流體散熱通道、散熱方法及制備方法。

背景技術

隨著芯片功率的增大和集成度的提升，芯片的發熱量顯著增大；傳統的遠程散熱技術已經不能滿足大功率芯片的散熱需求。散熱能力不足，會導致芯片效率降低，甚至導致芯片失效；因此，有必要采用新的冷卻技術。

微流體散熱技術是一種新興的嵌入式芯片級增強冷卻技術。它通過微尺度的連續流體對芯片進行直接冷卻，最大限度地降低了遠程散熱模式中各熱沉間熱阻對散熱效率的影響，從而大幅度提升芯片的冷卻效率。

基于分布式噴嘴結構的微流體散熱技術是一種高效的微流體散熱技術。它的典型結構通常包括：位于結構底部的進液口和出液口；分別與進液口和出液口連接的直通流道；與直通流道連通的分布式進液孔和回流孔；以及位于結構頂部的分布式噴嘴。這種散熱技術利用分布式噴嘴來產生噴射狀的流體。芯片通過這種連續流體來實現冷卻。與簡單的直通微流道相比，這種噴射狀的冷卻方式大幅度改善了冷卻液的流動狀態，冷卻效率更高。

業內常用深硅干法刻蝕工藝、鍵合工藝制備硅基微流體散熱通道，這種方法很難制備復雜結構；且深硅干法刻蝕工藝技術難度較高，加工成本高。

John等人(Embedded Cooling Of High Heat Flux Electronics UtilizingDistributed Microfluidic Impingement Jets,Proceedings of the ASME 2015International Technical Conference and Exhibition on Packaging andIntegration of Electronic and Photonic Microsystems InterPACK2015July 6-9,2015,San Francisco,California,USA)利用逐層光刻加金屬微電鑄的工藝制備了基于分布式噴嘴結構的全金屬微流體散熱通道。但是，這種工藝依賴于真空鍍膜技術(熱蒸發、電子束蒸發和磁控濺射等)制備種子層，加工成本高、加工效率低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術存在的問題，提供一種微流體散熱通道、散熱方法及制備方法。該制備方法通過光刻、金屬微電鑄和金屬鍵合等工藝來實現基于分布式噴嘴結構的全金屬散熱微通道。這種方法技術簡單，不需要干法刻蝕和真空鍍膜技術，成本較低。該微流體散熱通道散熱效率高。

本發明采用的技術方案如下：

一種微流體散熱通道制備方法包括：

分別對應在底層、中間層以及頂層金屬襯底上使用光敏材料制備相應的微結構模具；

通過金屬微電鑄工藝，將微結構模具轉移制備成金屬微結構A；

通過激光微細加工工藝對金屬微結構A進行孔加工，形成具有流通孔的金屬微結構B；

對金屬微結構B進行化學機械拋光后，通過金屬鍵合工藝，形成基于分布式噴嘴結構的微流體散熱通道。

進一步的，所述金屬微結構A制備方法是：