[發(fā)明專利]一種受限薄液膜核態(tài)沸騰相變冷卻結(jié)構(gòu)及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211227301.9
• 申請日: 2022-10-09
• 公開（公告）號: CN115458493A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付融;陳釧;曹立強;王啟東;李君;蘇梅英
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院微電子研究所;北方集成電路技術(shù)創(chuàng)新中心（北京）有限公司
• 主分類號: H01L23/427
• 分類號: H01L23/427;H01L21/48
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 曹偉

本申請實施例提供了一種受限薄液膜核態(tài)沸騰相變冷卻結(jié)構(gòu)及其制造方法，包括依次層疊設(shè)置的流道層、超疏濾膜層和工質(zhì)進出結(jié)構(gòu)層，當半導體芯片的熱量傳輸?shù)搅鞯缹雍螅耗ら_始沸騰并進行相變產(chǎn)生氣泡，利用對液體具有超親性的超親微納米結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對于沸騰氣化核心的近位補液，并且有效限制氣泡和超親微納米結(jié)構(gòu)的表面的接觸面積，減小氣泡附著力，利用超疏濾膜層實現(xiàn)將氣泡中的氣體快速排出，并且同時防止液膜中的液體溢出，實現(xiàn)氣液分離強化的目的，由此可見，本申請實施例提供的受限薄液膜核態(tài)沸騰相變冷卻結(jié)構(gòu)能夠滿足半導體芯片的散熱需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體領(lǐng)域，特別涉及一種受限薄液膜核態(tài)沸騰相變冷卻結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)

隨著半導體等相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，針對半導體芯片進行散熱的需求也越來越大。

薄液膜核態(tài)沸騰傳熱技術(shù)可以借助泵輔助手段，在很薄的液膜內(nèi)形成具有流動沸騰特點的新型相變傳熱機制，故而產(chǎn)生了極高的傳熱效率，是未來解決超高熱流密度散熱問題的重要途徑。

因此存在針對半導體芯片進行散熱的薄液膜核態(tài)沸騰相變冷卻結(jié)構(gòu)的需求。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請的目的在于提供一種受限薄液膜核態(tài)沸騰相變冷卻結(jié)構(gòu)及其制造方法，能夠滿足對半導體芯片的散熱的需求。

為實現(xiàn)上述目的，本申請有如下技術(shù)方案：

本申請實施例提供了一種受限薄液膜核態(tài)沸騰相變冷卻結(jié)構(gòu)，包括依次層疊設(shè)置的流道層、超疏濾膜層和工質(zhì)進出結(jié)構(gòu)層；

所述流道層包括超親微納米結(jié)構(gòu)，所述工質(zhì)進出結(jié)構(gòu)層包括進液通道和氣體排出通道；

液體通過所述工質(zhì)進出結(jié)構(gòu)層的進液通道進入所述受限薄液膜核態(tài)沸騰相變冷卻結(jié)構(gòu)，在所述超親微納米結(jié)構(gòu)和所述超疏濾膜層之間形成液膜，所述液膜相變產(chǎn)生的氣體利用所述氣體排出通道進行排出。

可選地，所述流道層、所述超疏濾膜層和所述工質(zhì)進出結(jié)構(gòu)層的材料包括硅。

可選地，還包括金屬歧管結(jié)構(gòu)，所述金屬歧管結(jié)構(gòu)包括進液口和氣體工質(zhì)排出口；

所述液體利用所述進液口進入所述受限薄液膜核態(tài)沸騰相變冷卻結(jié)構(gòu)，所述液膜相變產(chǎn)生的氣體利用所述氣體工質(zhì)排出口進行排出。

可選地，所述液體充滿所述超親微納米結(jié)構(gòu)和所述超疏濾膜層之間的間隙。

可選地，所述液膜的厚度范圍為50-200微米。

可選地，所述超疏濾膜層包括納米孔道結(jié)構(gòu)和覆蓋所述納米孔道結(jié)構(gòu)的超疏水納米涂層。

可選地，所述超親微納米結(jié)構(gòu)包括微通道結(jié)構(gòu)和覆蓋所述微通道結(jié)構(gòu)的超親水涂層。

本申請實施例還提供一種受限薄液膜核態(tài)沸騰相變冷卻結(jié)構(gòu)的制造方法，包括：

在第一襯底上形成流道層；

在第二襯底上形成超疏濾膜層；

在第三襯底上形成工質(zhì)進出結(jié)構(gòu)層；

結(jié)合所述流道層、所述超疏濾膜層和所述工質(zhì)進出結(jié)構(gòu)層。

可選地，所述在第一襯底上形成流道層包括：

對第一襯底進行刻蝕形成微通道結(jié)構(gòu)；

在所述微通道結(jié)構(gòu)上生長超親水涂層。

可選地，所述在第二襯底上形成超疏濾膜層包括：

對第二襯底進行刻蝕形成貫穿所述第二襯底的納米孔道；

在所述納米孔道上形成超疏水納米涂層。