[发明专利]一种硅基自适应喷涌式微流体散热基板及其制备方法

说明书

本发明涉及一种硅基自适应喷涌式微流体散热基板及其制备方法，散热基板由三层结构堆叠而成，自下而上依次设置支撑层、底层微流体结构层和顶层微流体结构层；支撑层上设置有入液口和支撑层出液口；底层微流体结构层上设置底层微流体通道、底层喷涌口和底层出液口；顶层微流体结构层上设置顶层微流体通道和顶层喷涌口；底层微流体通道和顶层微流体通道分别位于底层微流体结构层或顶层微流体结构层的下表面；入液口的位置与底层微流体通道的端部相对应，支撑层出液口和底层出液口的位置与顶层微流体通道的端部相对应。本发明针对微系统集成需求，解决了微流体散热模块在系统中的集成难题，并针对局部热点，有效提高散热效率。

技术领域

本发明属于微电子和微系统技术领域，具体而言，涉及一种硅基自适应喷涌式微流体散热基板及其制备方法。

背景技术

随着微电子和微系统集成技术的发展，芯片与模块的集成密度越来越高，微系统集成正在向小体积、高密度、高性能、多功能化和三维堆叠方向发展，因此微系统对热管理提出了更高的要求。热管理性能的优劣会直接影响微系统的使用寿命、性能和可靠性。尤其是高功率密度芯片集成的系统中，芯片对应区域将形成高密度、极小区域的局部热点，若在局部无法得到有效散热，热量将持续累积，系统温度急剧升高。针对局部热点的热管理是目前微系统集成热管理的重点和难点问题。

微流体散热技术是一种主动散热技术，相对传统的被动散热，散热效率可成倍提升。目前针对微流体散热主要有为三大类：常规散热、两相散热和喷射散热。常规散热是通过流体在芯片底部循环对芯片散热，具有稳定的大面积散热效果，但对流体流量需求较高；两相散热是指液态流体冷却芯片时汽化形成两相流，具有高散热效率，同时汽化也会导致局部流阻激增问题；喷射散热具有分布式喷嘴结构，是针对芯片局部热点位置直接冷却，具有更高的散热效率，但微流体结构复杂。上述三种微流体散热的散热效率是逐步提升的，属于芯片级外部嵌入式微流体散热模块，对于微系统集成的工艺兼容性均较差，不易于在系统中集成，对于三维堆叠的微系统而言，无法直接对集成芯片实现散热。针对微系统集成需求，亟需解决微流体散热模块在系统中的集成难题，并针对局部热点，结合上述三种微流体散热的优势，有效提高散热效率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种硅基自适应喷涌式微流体散热基板及其制备方法，针对微系统集成需求，解决了微流体散热模块在系统中的集成难题，并针对局部热点，有效提高散热效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种硅基自适应喷涌式微流体散热基板，由三层结构堆叠而成，自下而上依次设置支撑层、底层微流体结构层和顶层微流体结构层，且包含入液口、出液口、微流体通道和喷涌口四种流体通道结构；支撑层上设置有入液口和支撑层出液口；底层微流体结构层上设置底层微流体通道、底层喷涌口和底层出液口；顶层微流体结构层上设置顶层微流体通道和顶层喷涌口；底层喷涌口和顶层喷涌口在散热基板纵向平面上的投影重合，且呈阵列分布于散热基板的中心区域；底层微流体通道和顶层微流体通道分别位于底层微流体结构层或顶层微流体结构层的下表面，底层微流体通道为连接底层喷涌口的横向一对和纵向一对微流体通道，顶层微流体通道分别为连接顶层喷涌口的横向一对和纵向一对微流体通道；支撑层的位置与底层微流体通道的端部相对应，支撑层出液口和底层出液口的位置与顶层微流体通道的端部相对应。

顶层喷涌口对应于芯片底部所需的散热区域，若芯片底部部分位置存在特殊结构，顶层喷涌口阵列中对应位置的喷涌口可去除。

底层微流体通道包括连通支撑层的主流流体通道和连通底层喷涌口的若干支流流体通道。顶层微流体通道包括底层出液口的主流流体通道和连通顶层喷涌口的若干支流流体通道。

支撑层、支撑层出液口与底层出液口的开口宽度与主流流体通道的宽度相同。