[发明专利]一种微流体散热通道、散热方法及制备方法

说明书

本发明属于微电子散热技术领域，针对现有技术存在的问题，本发明提供一种微流体散热通道、散热方法及制备方法。该制备方法通过光刻、金属微电铸和金属键合等工艺来实现基于分布式喷嘴结构的全金属散热微通道。本发明分别对应在底层、中间层以及顶层金属衬底上使用光敏材料制备相应的微结构模具；通过金属微电铸工艺，将微结构模具转移制备成金属微结构A；通过激光微细加工工艺对金属微结构A进行孔加工，形成具有流通孔的金属微结构B；对金属微结构B进行化学机械抛光后，通过金属键合工艺，形成基于分布式喷嘴结构的微流体散热通道。

技术领域

本发明属于微电子散热技术领域，尤其是一种微流体散热通道、散热方法及制备方法。

背景技术

随着芯片功率的增大和集成度的提升，芯片的发热量显著增大；传统的远程散热技术已经不能满足大功率芯片的散热需求。散热能力不足，会导致芯片效率降低，甚至导致芯片失效；因此，有必要采用新的冷却技术。

微流体散热技术是一种新兴的嵌入式芯片级增强冷却技术。它通过微尺度的连续流体对芯片进行直接冷却，最大限度地降低了远程散热模式中各热沉间热阻对散热效率的影响，从而大幅度提升芯片的冷却效率。

基于分布式喷嘴结构的微流体散热技术是一种高效的微流体散热技术。它的典型结构通常包括：位于结构底部的进液口和出液口；分别与进液口和出液口连接的直通流道；与直通流道连通的分布式进液孔和回流孔；以及位于结构顶部的分布式喷嘴。这种散热技术利用分布式喷嘴来产生喷射状的流体。芯片通过这种连续流体来实现冷却。与简单的直通微流道相比，这种喷射状的冷却方式大幅度改善了冷却液的流动状态，冷却效率更高。

业内常用深硅干法刻蚀工艺、键合工艺制备硅基微流体散热通道，这种方法很难制备复杂结构；且深硅干法刻蚀工艺技术难度较高，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)利用逐层光刻加金属微电铸的工艺制备了基于分布式喷嘴结构的全金属微流体散热通道。但是，这种工艺依赖于真空镀膜技术(热蒸发、电子束蒸发和磁控溅射等)制备种子层，加工成本高、加工效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种微流体散热通道、散热方法及制备方法。该制备方法通过光刻、金属微电铸和金属键合等工艺来实现基于分布式喷嘴结构的全金属散热微通道。这种方法技术简单，不需要干法刻蚀和真空镀膜技术，成本较低。该微流体散热通道散热效率高。

本发明采用的技术方案如下：

一种微流体散热通道制备方法包括：

分别对应在底层、中间层以及顶层金属衬底上使用光敏材料制备相应的微结构模具；

通过金属微电铸工艺，将微结构模具转移制备成金属微结构A；

通过激光微细加工工艺对金属微结构A进行孔加工，形成具有流通孔的金属微结构B；

对金属微结构B进行化学机械抛光后，通过金属键合工艺，形成基于分布式喷嘴结构的微流体散热通道。

进一步的，所述金属微结构A制备方法是：