一种薄液膜核态沸腾相变冷却结构及其制造方法技术

本申请实施例提供了一种薄液膜核态沸腾相变冷却结构及其制造方法，包括：在第一衬底上形成沸腾腔结构。从第二衬底的第一表面刻蚀第二衬底，形成多个凹槽。从第二衬底的第二表面刻蚀第二衬底至凹槽，形成多个孔道。在第一表面形成纳米针状结构，利用表面疏水硅烷偶联剂修饰纳米针状结构，形成超疏纳米针状表面结构。超疏纳米针状表面结构和孔道构成超疏多孔硅膜结构，结合沸腾腔结构和超疏多孔硅膜结构，这样液体就可以在沸腾腔结构和超疏多孔硅膜结构之间形成液膜，并且利用超疏多孔硅膜结构实现气泡脱离液膜并且排出。通过制造超疏多孔硅膜结构包括的孔道以及超疏纳米针状表面结构，能够极大的提高气液分离效率。能够极大的提高气液分离效率。能够极大的提高气液分离效率。

【技术实现步骤摘要】
一种薄液膜核态沸腾相变冷却结构及其制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体领域，特别涉及一种薄液膜核态沸腾相变冷却结构及其制造方法。

技术介绍

[0002]随着半导体等相关技术的快速发展，针对半导体芯片进行散热的需求也越来越大。
[0003]薄液膜核态沸腾传热技术可以借助泵辅助手段，在很薄的液膜内形成具有流动沸腾特点的新型相变传热机制，故而产生了极高的传热效率，是未来解决超高热流密度散热问题的重要途径。
[0004]因此存在针对半导体芯片进行散热的薄液膜核态沸腾相变冷却结构的需求。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种薄液膜核态沸腾相变冷却结构及其制造方法，能够满足半导体芯片的散热需求。
[0006]为实现上述目的，本申请有如下技术方案：
[0007]本申请提供了一种薄液膜核态沸腾相变冷却结构的制造方法，包括：
[0008]在第一衬底上形成沸腾腔结构；
[0009]从所述第二衬底的第一表面刻蚀第一厚度的所述第二衬底，形成多个凹槽；
[0010]从所述第二衬底的第二表面刻蚀第二厚度的所述第二衬底至所述凹槽，形成多个孔道，所述第二衬底的厚度为所述第一厚度和所述第二厚度之和；
[0011]在所述第一表面形成纳米针状结构，利用表面疏水硅烷偶联剂修饰所述纳米针状结构，形成超疏纳米针状表面结构；所述超疏纳米针状表面结构和所述孔道构成超疏多孔硅膜结构；
[0012]结合所述沸腾腔结构和所述超疏多孔硅膜结构，所述超疏纳米针状表面结构朝向所述沸腾腔结构。
[0013]可选地，所述纳米针状结构包括氢氧化铜纳米针状结构和氧化铜纳米针状结构；
[0014]所述在所述第一表面形成纳米针状结构，利用表面疏水硅烷偶联剂修饰所述纳米针状结构，形成超疏纳米针状表面结构包括：
[0015]利用电化学沉积氢氧化铜在所述第一表面形成所述氢氧化铜纳米针状结构，在空气中对所述氢氧化铜纳米针状结构进行加热，形成所述氧化铜纳米针状结构，利用表面疏水硅烷偶联剂修饰所述氧化铜纳米针状结构，形成超疏纳米针状表面结构。
[0016]可选地，在利用电化学沉积氢氧化铜在所述第一表面形成所述氢氧化铜纳米针状结构之前，所述方法还包括：
[0017]在所述第一表面形成金属层，所述金属层为钛层和铜层的叠层。
[0018]可选地，从所述第二衬底的第二表面刻蚀第二厚度的所述第二衬底至所述凹槽之
前，所述方法还包括：
[0019]在所述凹槽的侧壁形成第一保护层，所述第一保护层用于辅助疏水硅烷偶联剂生长；
[0020]在利用表面疏水硅烷偶联剂修饰所述纳米针状结构，形成超疏纳米针状表面结构时，所述方法还包括：
[0021]在所述第一保护层的表面生长所述疏水硅烷偶联剂。
[0022]可选地，所述第一保护层的材料为氧化硅。
[0023]可选地，所述在第一衬底上形成沸腾腔结构包括：
[0024]对第一衬底进行刻蚀形成沸腾腔，在所述沸腾腔的底部形成微柱结构阵列；
[0025]在所述微柱结构阵列上生长超亲水涂层。
[0026]可选地，所述孔道的结构参数包括孔径、孔隙率和孔道长度，通过调整所述孔道的结构参数调整所述超疏多孔硅膜结构的防水性和透气性。
[0027]可选地，所述纳米针状结构的结构参数包括针状结构密度、针状结构直径和针状结构长度，通过调整所述纳米针状结构的结构参数调整所述超疏多孔硅膜结构的疏水性。
[0028]可选地，所述方法还包括：
[0029]形成金属歧管结构；
[0030]结合所述金属歧管结构和所述超疏多孔硅膜结构，所述超疏纳米针状表面结构远离所述金属歧管结构。
[0031]本申请提供了一种薄液膜核态沸腾相变冷却结构，包括：
[0032]依次层叠设置的沸腾腔结构和超疏多孔硅膜结构；
[0033]所述超疏多孔硅膜结构包括超疏纳米针状表面结构和孔道，所述超疏纳米针状表面结构朝向所述沸腾腔结构；
[0034]液体在所述沸腾腔结构和所述超疏多孔硅膜结构之间形成液膜，所述液膜相变产生气泡，所述超疏纳米针状表面结构用于诱导所述气泡脱离所述液膜。
[0035]本申请提供了一种薄液膜核态沸腾相变冷却结构的制造方法，包括：在第一衬底上形成沸腾腔结构，以便形成薄液膜核态沸腾相变冷却结构的换热面。从第二衬底的第一表面刻蚀第一厚度的第二衬底，形成多个凹槽，即从第一表面刻蚀在第二衬底中形成凹槽。从第二衬底的第二表面刻蚀第二厚度的第二衬底至凹槽，形成多个孔道，即从第二表面进行刻蚀以便凹槽形成贯穿部分厚度的第二衬底的孔道，其中，第二衬底的厚度为第一厚度和第二厚度之和，这样就通过对第二衬底的2侧进行刻蚀形成孔道，该孔道可以用于气体排出。在第一表面形成纳米针状结构，利用表面疏水硅烷偶联剂修饰纳米针状结构，形成超疏纳米针状表面结构，该超疏纳米针状表面结构可以用于诱导气泡脱离液膜，从而提高气泡破裂速度，提高传热系数。超疏纳米针状表面结构和孔道构成超疏多孔硅膜结构，结合沸腾腔结构和超疏多孔硅膜结构，超疏纳米针状表面结构朝向沸腾腔结构，这样液体就可以在沸腾腔结构和超疏多孔硅膜结构之间形成液膜，并且利用超疏多孔硅膜结构实现气泡脱离液膜并且排出。由此可见，本申请实施例提供了影响气液分离效果的超疏多孔硅膜结构的制造方法，通过制造超疏多孔硅膜结构包括的孔道以及超疏纳米针状表面结构，能够极大的提高气液分离效率，能够应用于半导体芯片封装散热领域，满足半导体芯片的散热需求。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0037]图1示出了本申请实施例提供的一种薄液膜核态沸腾相变冷却结构的截面结构示意图；
[0038]图2示出了本申请实施例提供的一种超疏多孔硅膜结构的局部截面结构示意图；
[0039]图3示出了本申请实施例提供的一种薄液膜核态沸腾相变冷却结构的制造方法的流程示意图；
[0040]图4
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图11示出了本申请实施例提供的一种制造薄液膜核态沸腾相变冷却结构的结构示意图。
具体实施方式
[0041]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0042]本申请结合示意图进行详细描述，在详述本申请实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄液膜核态沸腾相变冷却结构的制造方法，其特征在于，包括：在第一衬底上形成沸腾腔结构；从所述第二衬底的第一表面刻蚀第一厚度的所述第二衬底，形成多个凹槽；从所述第二衬底的第二表面刻蚀第二厚度的所述第二衬底至所述凹槽，形成多个孔道，所述第二衬底的厚度为所述第一厚度和所述第二厚度之和；在所述第一表面形成纳米针状结构，利用表面疏水硅烷偶联剂修饰所述纳米针状结构，形成超疏纳米针状表面结构；所述超疏纳米针状表面结构和所述孔道构成超疏多孔硅膜结构；结合所述沸腾腔结构和所述超疏多孔硅膜结构，所述超疏纳米针状表面结构朝向所述沸腾腔结构。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述纳米针状结构包括氢氧化铜纳米针状结构和氧化铜纳米针状结构；所述在所述第一表面形成纳米针状结构，利用表面疏水硅烷偶联剂修饰所述纳米针状结构，形成超疏纳米针状表面结构包括：利用电化学沉积氢氧化铜在所述第一表面形成所述氢氧化铜纳米针状结构，在空气中对所述氢氧化铜纳米针状结构进行加热，形成所述氧化铜纳米针状结构，利用表面疏水硅烷偶联剂修饰所述氧化铜纳米针状结构，形成超疏纳米针状表面结构。3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，在利用电化学沉积氢氧化铜在所述第一表面形成所述氢氧化铜纳米针状结构之前，所述方法还包括：在所述第一表面形成金属层，所述金属层为钛层和铜层的叠层。4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，从所述第二衬底的第二表面刻蚀第二厚度的所述第二衬底至所述凹槽之前，所述方法还包括：在所述凹槽的侧壁形成第一保护层...

【专利技术属性】
技术研发人员：付融，陈钏，李君，王启东，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：