[发明专利]一种表面强化沸腾散热结构

说明书

本申请公开了一种表面强化沸腾散热结构，散热结构适用于浸没式液冷服务器中的芯片，散热结构设置于芯片上表面，散热结构包括沸腾微结构，其中，沸腾微结构为凸起以增加芯片上表面的汽化核心数量。通过本申请中的技术方案，在芯片硅衬底的光滑表面设置沸腾微结构，以增加液态冷媒沸腾过程中的汽化核心数量，使得液态冷媒沸腾过程中能够产生更多的气泡，提高蒸发冷却的散热效果。

技术领域

本申请涉及芯片的技术领域，具体而言，涉及一种表面强化沸腾散热结构。

背景技术

随着对数据和图形处理效率的要求越来越高，CPU、GPU等数据处理芯片所面临的散热问题越来越严峻，目前超级计算机GPU的热流密度已经达到80W/cm²，传统的风冷散热方式已经无法解决如此高的热流密度所带来的散热问题。

因此，液冷散热被逐渐引入。在液冷散热中利用冷媒液态沸腾汽化潜热的散热方式就叫做“蒸发冷却”，其原理是流体沸腾时的汽化潜热带走热量，由于流体的汽化潜热要比流体的比热大很多，所以蒸发冷却的冷却效果更为显著。

而现有技术中，由于芯片的生产工艺导致其裸露在外的硅片表面通常为光滑面，此时在采用蒸发冷却时，由于硅片表面光滑，不易产生气泡，导致冷媒沸腾时汽化核心数量较少，蒸发冷却散热效果较差，不能发挥其潜在的优势。

发明内容

本申请的目的在于：提供一种表面强化沸腾散热结构以及一种芯片散热结构的安装、制备方法，以提高芯片的液冷散热效果。

本申请第一方面的技术方案是：提供了一种表面强化沸腾散热结构，散热结构适用于浸没式液冷服务器中的芯片，散热结构设置于芯片上表面，散热结构包括沸腾微结构，其中，沸腾微结构为凸起以增加芯片上表面的汽化核心数量。

上述任一项技术方案中，进一步地，散热结构包括：盖板，金属焊接层；金属焊接层焊接于芯片的上表面和盖板的下表面，以连接芯片和盖板；盖板的上表面设置有沸腾微结构。

上述任一项技术方案中，进一步地，沸腾微结构包括铜网粘接层，铜网粘接层包括至少一层粘接在盖板的上表面的铜网。

上述任一项技术方案中，进一步地，沸腾微结构包括铜粉烧结层，铜粉烧结层由铜粉在填充有保护气体的环境下，在盖板的上表面烧结而成。

上述任一项技术方案中，进一步地，沸腾微结构包括切割柱，切割柱被雕刻在盖板的上表面。

上述任一项技术方案中，进一步地，散热结构还包括：第一镀层，第二镀层；第一镀层设置于芯片的上表面，第一镀层中包括金属钛，金属钛通过蒸镀的方式附着于芯片的上表面；第二镀层设置于盖板的下表面；金属焊接层焊接于第一镀层与第二镀层之间，以将芯片焊接于盖板，并将芯片产生的热量传递至盖板。

上述任一项技术方案中，进一步地，盖板为凹槽形，盖板的边缘通过密封胶粘接在芯片的PCB基板上。

上述任一项技术方案中，进一步地，沸腾微结构通过掩膜刻蚀方式被刻蚀在芯片上表面，沸腾微结构上还设置有凹坑，凹坑通过紫外线曝光方式刻蚀在沸腾微结构的表面，其中，在芯片上表面刻蚀沸腾微结构时，在芯片晶圆上涂覆光刻胶，将掩模板覆盖在芯片晶圆的上表面；对覆盖有掩模板的芯片晶圆进行曝光显影处理，对曝光后的芯片晶圆进行刻蚀，以形成沸腾微结构。

本申请第二方面的技术方案是：提供了一种芯片散热结构的安装方法，该方法适用于将如第一方面技术方案中任一项所述的表面强化沸腾散热结构安装在芯片上，方法包括：

步骤101，将蓝膜或者硅片中的一种粘接在芯片晶圆的电路侧的边缘，并将粘接好的芯片晶圆放置于真空蒸镀炉中对芯片晶圆非电路侧进行蒸镀，将镀层记作第一镀层；

步骤102，根据预设尺寸，将蒸镀好的芯片晶圆切割为多个芯片，将切割下来的芯片焊接在PCB基板上；