[發(fā)明專利]一種使用低熔點合金密封微熱管灌注孔的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510213969.1
• 申請日: 2015-04-29
• 公開（公告）號: CN104961093B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅怡;李聰明;王曉東;周傳鵬;于貝珂
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81C3/00;F28D15/02
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心21200
• 代理人: 關(guān)慧貞,梅洪玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于器件封裝與散熱領(lǐng)域，涉及一種使用低熔點合金密封硅基微熱管的封裝方法，應(yīng)用于熱管封裝制造與器件的散熱。

背景技術(shù)

近些年來，熱管散熱技術(shù)在航天、能源、電子等諸多領(lǐng)域得到實驗研究和開發(fā)應(yīng)用。熱管具有換熱能力大、均熱性好、熱傳導(dǎo)率高等優(yōu)點，得到國內(nèi)外很多學(xué)者的廣泛研究。熱管的傳熱性能受工質(zhì)灌注量、灌注真空度、工作傾斜角以及內(nèi)部槽道結(jié)構(gòu)等因素影響，所以，封裝技術(shù)直接影響了微熱管的質(zhì)量【TANG?Y,et?al.Cold?welding?sealing?of?copper-water?micro?heat?pipe?ends.T?Nonferr?Metal?Soc,2009,19(3):568-74.】。傳統(tǒng)熱管一般為細(xì)長圓柱型，長度為十幾厘米,甚至幾十厘米，內(nèi)部容積為幾十毫升或者上百毫升。對傳統(tǒng)熱管的灌封方法研究較多，比如抽真空-工質(zhì)灌注-冷焊、沸騰排氣-冷焊以及二次除氣-冷焊等，這些方法已經(jīng)可以滿足實驗研究以及生產(chǎn)應(yīng)用。

現(xiàn)代電子器件功率的不斷增大，尺寸更加微小化，帶來熱流密度急劇增加的問題，使得傳統(tǒng)熱管不能很好的滿足需求。十多年來，MEMS工藝得到了迅猛發(fā)展，基于硅的微制造產(chǎn)品種類得到不斷擴(kuò)大。利用MEMS工藝制作的微熱管【XIAOWEI?L,et?al.Design?and?fabrication?of?flat?heat?pipes?with?different?length；proceedings?of?the?Optoelectronics?and?Microelectronics?Technology(AISOMT),2011】，有望解決當(dāng)前電子器件的高集成度和高功率帶來的高熱流密度散熱難題。微熱管的內(nèi)部容積范圍為幾十微升至一百多微升，由于內(nèi)積的大幅減小以及材質(zhì)的不同，傳統(tǒng)熱管的灌封方法已不能很好地適用于微熱管。其中，對微熱管的密封研究仍處于實驗階段，采用密封膠密封只能暫時解決工質(zhì)密封問題，密封膠的主要成分為環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂會因吸附和溶解氣體等原因在高真空下產(chǎn)生放氣，造成管內(nèi)真空度下降或者微熱管漏氣等問題，進(jìn)而造成微熱管的失效；使用銅毛細(xì)管等作為密封接口的微熱管，冷焊后存在較大的封接結(jié)點，在封裝結(jié)構(gòu)上不利于微熱管的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)制造，帶來產(chǎn)品應(yīng)用上的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種使用低熔點合金密封硅基微熱管的封裝方法。通過MEMS工藝制造帶有特定工質(zhì)灌注通道的玻璃-硅基微熱管，采用熔點為90-120℃的低熔點合金，并控制其熔化與固化，完成抽真空、灌注工質(zhì)、密封微熱管等操作，形成具有長久密封效果的硅基微熱管。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種使用低熔點合金密封微熱管灌注孔的方法，包括硅基微熱管和低熔點合金，在硅基板上刻蝕深度為100-150μm的相變溝道和灌注溝道，相變溝道與灌注溝道相通，并位于灌注溝道兩端，通過陽極鍵合，將玻璃蓋板和硅基板封接形成硅基微熱管；其中位于灌注溝道上的玻璃蓋板有四個孔：兩個用于灌入低熔點合金、一個用于抽真空、另一個用于灌入工質(zhì)；硅基板上刻蝕有低熔點合金灌注溝道；采用的低熔點合金的熔點為90-120℃；

具體步驟如下：

第一步，硅基微熱管置于微熱板上，將液態(tài)低熔點合金注入兩個灌注溝道，把硅基微熱管從微熱板上移走，灌注溝道內(nèi)低熔點合金冷卻固化；

第二步，對硅基微熱管抽真空，待達(dá)到預(yù)定真空度后，暫時密封硅基微熱管的抽真空孔；

第三步，再次將硅基微熱管置于微熱板上，控制微熱板的溫度至高于低熔點合金熔點5-10℃，使抽真空孔一側(cè)的低熔點合金熔化，待低熔點合金堵住抽真空孔，把硅基微熱管從微熱板上移走，管內(nèi)低熔點合金冷卻固化；

第四步，通過工質(zhì)灌注孔灌入工質(zhì)，暫時密封工質(zhì)灌注孔；再次進(jìn)行第四步操作，通過低熔點合金將工質(zhì)灌注孔密封，完成整個硅基微熱管的灌注和封裝過程。

本發(fā)明的效果和益處是：該方法采用低熔點合金實現(xiàn)微熱管密封，可減小材料放氣對微熱管內(nèi)真空度的影響；可以灌注乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑作為工質(zhì)，解決因使用該類溶劑溶解灌注孔密封膠引起的密封失效問題；灌封后，低熔點合金位于管內(nèi)，熱管為平面結(jié)構(gòu)，無凸起，拓展了微熱管的應(yīng)用場合，并為微熱管的產(chǎn)業(yè)化封裝提供有效方法。

附圖說明

圖1為本發(fā)明采用的硅基微熱管的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明采用的硅基板示意圖。

圖3為本發(fā)明采用的硅基微熱管灌封流程圖。

圖4為具體實施例1示意圖。