[发明专利]一种微通道散热器结构及其制备方法

说明书

本发明提供了一种微通道散热器结构及其制备方法，包括内埋流道和进/出液口，设置于键合在一起的A硅片和B硅片中的A硅片内；还包括开口流道和分流流道；所述开口流道设置于B硅片中，与A硅片中的部分内埋流道一一对应并相通；所述开口流道贯穿B硅片；所述分流流道设置于散热器内部，与内埋流道和进/出液口相通。与现有技术相比，散热更均匀，散热效果更强，散热热流密度大于600W/cm²。当热流密度为600W/cm²时，散热器表面芯片的温升小于40℃。

技术领域

本发明涉及一种微通道散热器结构及其制备方法，涉及微电子散热技术领域。

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，有必要采用更高效率的冷却技术。

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。

基于硅材料的MEMS加工技术日益成熟，可以实现数微米到数百微米尺寸微结构的加工。业内常用深硅干法刻蚀工艺、晶圆键合工艺等来制备硅基微通道散热器。由于硅材料与芯片的热膨胀系数相近，使用硅基微通道还能缓解高温过程中热应力不匹配对芯片的破坏。

目前，关于硅基微通道散热技术的专利很多，如CN1558448A、CN103839905A等。但是，微通道散热器的散热能力与其结构和制备工艺紧密相关，普通的硅基微流道结构简单、散热效率较低，不能满足未来芯片散热的需求。

发明内容

本发明提供了一种高效的微通道散热器结构，增强了散热效果，散热能力更均匀。

根据本发明提供的一种微通道散热器结构，包括内埋流道和进/出液口，设置于键合在一起的A硅片和B硅片中的A硅片内；其特征在于：还包括开口流道和分流流道；所述开口流道设置于B硅片中，与A硅片中的部分内埋流道一一对应并相通；所述开口流道贯穿B硅片；所述分流流道设置于散热器内部，与内埋流道和进/出液口相通。

所述分流流道为刻蚀的分流流道侧壁之间所形成的大面积相通的通道。

所述部分内埋流道为不包含任意相对两侧边缘部分内埋流道的中间部分内埋流道，或不包含四周边缘部分内埋流道的中间部分内埋流道。

所述分流流道由进/出液口导向内埋流道。

所述分流流道均匀布置。

所述开口流道的宽度与内埋流道的宽度相同。

所述内埋流道的宽度为5µm ~100µm，深度为30µm ~500µm。

所述分流流道设置于A硅片内部。

一种微通道散热器结构制备方法，用于制备上述微通道散热器结构，具体方法包括：

（1）提供待键合在一起制备微通道散热器的A硅片和B硅片；

（2）在A硅片和B硅片待键合的表面各生长一层SiO₂，并控制其表面粗糙度以便于A硅片和B硅片的键合；

（3）在A硅片生长有SiO₂的一侧表面刻蚀内埋流道和分流流道结构，并在A硅片另一表面刻蚀与所述分流流道相通的进/出液口；所述另一表面为与A硅片生长有SiO₂的一侧表面相对的表面；

（4）将B硅片和刻蚀有内埋流道、进/出液口和分流流道结构的A硅片键合在一起得到具有内埋流道结构的C硅片；