[發明專利]一種納米多孔雙層強化芯片沸騰換熱結構及其制造方法

有效

• 申請號: 202211083372.6
• 申請日: 2022-09-06
• 公開（公告）號: CN115424993B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 石爾;易蘋;趙斌;姜昌偉;汪瓊;王友蘭
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/427;B81B1/00;B81C1/00
• 代理公司: 長沙智勤知識產權代理事務所(普通合伙) 43254
• 代理人: 李威

1.一種納米多孔雙層強化芯片沸騰換熱結構，其特征在于，所述換熱結構適用于浸沒式液冷服務器中的芯片，且所述換熱結構設置于所述芯片的硅襯底表面，具體的，所述芯片浸沒于絕緣電子冷卻液中；所述換熱結構為硅襯底自身經過激光處理所形成的雙層復合結構，復合結構的下層為周期性條紋嵌套納米孔的溝槽結構，上層為孔徑更大的納米孔鏈結構，且所述納米孔鏈結構表面形成有自組織納米顆粒，其中，所述周期性條紋嵌套納米孔的溝槽結構中，條紋寬度為2-50μm，間距為10-100μm；所述納米孔鏈結構中，單個納米孔長度為200-800nm，寬度為100-300nm，納米孔鏈間距為0.5-10μm。

2.如權利要求1所述的納米多孔雙層強化芯片沸騰換熱結構，其特征在于，所述下層周期性條紋嵌套納米孔的溝槽結構沿條紋的延伸方向貫穿硅襯底。

3.如權利要求1所述的納米多孔雙層強化芯片沸騰換熱結構，其特征在于，所述周期性條紋嵌套納米孔的溝槽結構的溝槽橫截面為矩形、梯形或三角形。

4.一種制造如權利要求1-3任一項所述的納米多孔雙層強化芯片沸騰換熱結構的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)將硅襯底依次經過丙酮、無水乙醇和去離子水超聲清洗，并用氮氣吹干；

(2)將步驟(1)得到的硅襯底放置于三維微位移平臺；

(3)按照設定的參數，采用聚焦透鏡聚焦之后的飛秒激光光束對放置于三維微位移平臺的硅襯底進行激光加工，第一次在硅襯底表面沿水平方向掃描出周期性條紋嵌套納米孔的溝槽結構，第二次沿所述周期性條紋的垂直方向掃描誘導納米孔鏈結構，在表面同一位置先后燒蝕二次，形成正交掃描加工，實現下層周期溝槽和上層納米孔鏈的氣液分離通道。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步驟(3)中，所述飛秒激光所采用的激光器波長為800nm，脈沖寬度為90-100fs，重復頻率為1kHz，掃描速度為1-5mm/s，激光功率為1-10mW，激光偏振和掃描方向一致。

6.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述硅襯底的電阻率為0.1-3Ω·cm，平整度小于10μm，表面粗糙度小于0.5nm。