[发明专利]一种受限薄液膜核态沸腾相变冷却结构及其制造方法

说明书

本申请实施例提供了一种受限薄液膜核态沸腾相变冷却结构及其制造方法，包括依次层叠设置的超亲纳米结构层、气液分离膜层和流道结构层，当半导体芯片的热量传输到超亲纳米结构层后，液膜开始沸腾并进行相变产生气泡，利用对液体具有超亲性的超亲微纳米结构层有效限制气泡和超亲微纳米结构层的表面的接触面积，减小气泡附着力，利用气液分离膜层的超疏水部分实现将气泡中的气体快速排出，防止液膜中的液体溢出，实现气液分离强化，利用气液分离膜层的超亲水部分限制气泡在气液分离膜层的吸附扩张，降低液膜补液阻力，进而避免液膜干涸断裂，本申请实施例提供的受限薄液膜核态沸腾相变冷却结构能够满足半导体芯片的散热需求。

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及一种受限薄液膜核态沸腾相变冷却结构及其制造方法。

背景技术

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。

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。

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。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种受限薄液膜核态沸腾相变冷却结构及其制造方法，能够满足对半导体芯片的散热的需求。

为实现上述目的，本申请有如下技术方案：

本申请实施例提供了一种受限薄液膜核态沸腾相变冷却结构，包括依次层叠设置的超亲纳米结构层、气液分离膜层和流道结构层；

所述气液分离膜层靠近所述超亲纳米结构层的一侧表面包括超疏水部分和超亲水部分，所述超亲水部分包围所述超疏水部分，所述流道结构层包括进液通道和气体排出通道；

液体通过所述流道结构层的进液通道进入所述受限薄液膜核态沸腾相变冷却结构，在所述超亲纳米结构层和所述气液分离膜层之间形成液膜，所述液膜相变产生的气体利用所述气体排出通道进行排出。

可选地，所述超疏水部分的形状为多边形、椭圆形或圆形。

可选地，所述超亲水部分包括超亲水涂层，所述超疏水部分包括超疏水涂层。

可选地，所述气液分离膜层包括纳米孔道结构，所述纳米孔道结构远离所述超亲纳米结构层的一侧表面以及所述纳米孔道结构的侧壁覆盖有超疏水涂层。

本申请实施例提供了一种受限薄液膜核态沸腾相变冷却结构的制造方法，包括：

在第一衬底上形成超亲纳米结构层；

在第二衬底上形成气液分离膜层，所述气液分离膜层的一侧表面包括超疏水部分和超亲水部分，所述超亲水部分包围所述超疏水部分；

在第三衬底上形成流道结构层；

结合所述超亲纳米结构层、所述气液分离膜层和所述流道结构层。

可选地，所述在第一衬底上形成超亲纳米结构层包括：

在第一衬底上生长超亲水涂层；

对所述超亲水涂层进行刻蚀形成超亲纳米结构层。

可选地，所述在第二衬底上形成气液分离膜层包括：

在第二衬底上生长超亲水涂层；

刻蚀所述超亲水涂层和所述第二衬底，形成纳米孔道结构；

在所述纳米孔道结构的超疏水部分形成超疏水涂层，所述超疏水部分被超亲水部分包围，所述超亲水部分包括所述超亲水涂层。

可选地，所述在所述纳米孔道结构的超疏水部分形成超疏水涂层包括：