[發(fā)明專利]一種表面強(qiáng)化沸騰散熱結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010872202.0
• 申請(qǐng)日: 2020-08-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112151481B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 默蓬勃;沈衛(wèi)東;伊波力;郭雙江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 曙光數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)新技術(shù)(北京)股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L23/44
• 分類號(hào): H01L23/44
• 代理公司: 北京律譜知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11457
• 代理人: 孫紅穎

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種表面強(qiáng)化沸騰散熱結(jié)構(gòu)，散熱結(jié)構(gòu)適用于浸沒(méi)式液冷服務(wù)器中的芯片，散熱結(jié)構(gòu)設(shè)置于芯片上表面，散熱結(jié)構(gòu)包括沸騰微結(jié)構(gòu)，其中，沸騰微結(jié)構(gòu)為凸起以增加芯片上表面的汽化核心數(shù)量。通過(guò)本申請(qǐng)中的技術(shù)方案，在芯片硅襯底的光滑表面設(shè)置沸騰微結(jié)構(gòu)，以增加液態(tài)冷媒沸騰過(guò)程中的汽化核心數(shù)量，使得液態(tài)冷媒沸騰過(guò)程中能夠產(chǎn)生更多的氣泡，提高蒸發(fā)冷卻的散熱效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及芯片的技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種表面強(qiáng)化沸騰散熱結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著對(duì)數(shù)據(jù)和圖形處理效率的要求越來(lái)越高，CPU、GPU等數(shù)據(jù)處理芯片所面臨的散熱問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)峻，目前超級(jí)計(jì)算機(jī)GPU的熱流密度已經(jīng)達(dá)到80W/cm²，傳統(tǒng)的風(fēng)冷散熱方式已經(jīng)無(wú)法解決如此高的熱流密度所帶來(lái)的散熱問(wèn)題。

因此，液冷散熱被逐漸引入。在液冷散熱中利用冷媒液態(tài)沸騰汽化潛熱的散熱方式就叫做“蒸發(fā)冷卻”，其原理是流體沸騰時(shí)的汽化潛熱帶走熱量，由于流體的汽化潛熱要比流體的比熱大很多，所以蒸發(fā)冷卻的冷卻效果更為顯著。

而現(xiàn)有技術(shù)中，由于芯片的生產(chǎn)工藝導(dǎo)致其裸露在外的硅片表面通常為光滑面，此時(shí)在采用蒸發(fā)冷卻時(shí)，由于硅片表面光滑，不易產(chǎn)生氣泡，導(dǎo)致冷媒沸騰時(shí)汽化核心數(shù)量較少，蒸發(fā)冷卻散熱效果較差，不能發(fā)揮其潛在的優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)的目的在于：提供一種表面強(qiáng)化沸騰散熱結(jié)構(gòu)以及一種芯片散熱結(jié)構(gòu)的安裝、制備方法，以提高芯片的液冷散熱效果。

本申請(qǐng)第一方面的技術(shù)方案是：提供了一種表面強(qiáng)化沸騰散熱結(jié)構(gòu)，散熱結(jié)構(gòu)適用于浸沒(méi)式液冷服務(wù)器中的芯片，散熱結(jié)構(gòu)設(shè)置于芯片上表面，散熱結(jié)構(gòu)包括沸騰微結(jié)構(gòu)，其中，沸騰微結(jié)構(gòu)為凸起以增加芯片上表面的汽化核心數(shù)量。

上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，散熱結(jié)構(gòu)包括：蓋板，金屬焊接層；金屬焊接層焊接于芯片的上表面和蓋板的下表面，以連接芯片和蓋板；蓋板的上表面設(shè)置有沸騰微結(jié)構(gòu)。

上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，沸騰微結(jié)構(gòu)包括銅網(wǎng)粘接層，銅網(wǎng)粘接層包括至少一層粘接在蓋板的上表面的銅網(wǎng)。

上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，沸騰微結(jié)構(gòu)包括銅粉燒結(jié)層，銅粉燒結(jié)層由銅粉在填充有保護(hù)氣體的環(huán)境下，在蓋板的上表面燒結(jié)而成。

上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，沸騰微結(jié)構(gòu)包括切割柱，切割柱被雕刻在蓋板的上表面。

上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，散熱結(jié)構(gòu)還包括：第一鍍層，第二鍍層；第一鍍層設(shè)置于芯片的上表面，第一鍍層中包括金屬鈦，金屬鈦通過(guò)蒸鍍的方式附著于芯片的上表面；第二鍍層設(shè)置于蓋板的下表面；金屬焊接層焊接于第一鍍層與第二鍍層之間，以將芯片焊接于蓋板，并將芯片產(chǎn)生的熱量傳遞至蓋板。

上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，蓋板為凹槽形，蓋板的邊緣通過(guò)密封膠粘接在芯片的PCB基板上。

上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，沸騰微結(jié)構(gòu)通過(guò)掩膜刻蝕方式被刻蝕在芯片上表面，沸騰微結(jié)構(gòu)上還設(shè)置有凹坑，凹坑通過(guò)紫外線曝光方式刻蝕在沸騰微結(jié)構(gòu)的表面，其中，在芯片上表面刻蝕沸騰微結(jié)構(gòu)時(shí)，在芯片晶圓上涂覆光刻膠，將掩模板覆蓋在芯片晶圓的上表面；對(duì)覆蓋有掩模板的芯片晶圓進(jìn)行曝光顯影處理，對(duì)曝光后的芯片晶圓進(jìn)行刻蝕，以形成沸騰微結(jié)構(gòu)。

本申請(qǐng)第二方面的技術(shù)方案是：提供了一種芯片散熱結(jié)構(gòu)的安裝方法，該方法適用于將如第一方面技術(shù)方案中任一項(xiàng)所述的表面強(qiáng)化沸騰散熱結(jié)構(gòu)安裝在芯片上，方法包括：

步驟101，將藍(lán)膜或者硅片中的一種粘接在芯片晶圓的電路側(cè)的邊緣，并將粘接好的芯片晶圓放置于真空蒸鍍爐中對(duì)芯片晶圓非電路側(cè)進(jìn)行蒸鍍，將鍍層記作第一鍍層；

步驟102，根據(jù)預(yù)設(shè)尺寸，將蒸鍍好的芯片晶圓切割為多個(gè)芯片，將切割下來(lái)的芯片焊接在PCB基板上；