[發明專利]一種基于LTCC工藝的大尺度微流道制作方法

有效

• 申請號: 201910139806.1
• 申請日: 2019-02-26
• 公開（公告）號: CN109830443B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 彭梓;藍江河;余懷強;羅治濤;陳軻;劉世浪;王澤興
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第九研究所;中國電子科技集團公司第二十六研究所
• 主分類號: H01L21/48
• 分類號: H01L21/48;H01L23/473
• 代理公司: 綿陽市博圖知識產權代理事務所(普通合伙) 51235
• 代理人: 黎仲

本發明公開了一種基于LTCC工藝的大尺度微流道制作方法，屬于元器件技術領域，其步驟包括：制作犧牲材料預制塊粗坯和支撐材料預制塊粗坯，加工復合犧牲預制塊，在LTCC基板疊層工藝時將復合犧牲預制塊放入LTCC基板生瓷中，將復合犧牲預制塊、LTCC生瓷基板壓合并燒結，進一步加工成形；本發明的基于LTCC工藝的大尺度微流道制作技術，其優點是材料簡單，工藝兼容性好，易于加工，能夠制作截面積為20*0.35mm的大尺度微流道，從而大大降低了微流道LTCC產品設計和加工難度；也大大增強了LTCC基板的冷卻能力，從而滿足高熱流密度熱管理需求，具有很強的實用價值。

技術領域

本發明涉及元器件技術領域，尤其涉及一種基于LTCC工藝的大尺度微流道制作方法。

背景技術

隨著系統集成度的提高，尺寸進一步縮小，現有落后的熱傳導、強迫風冷或熱管等散熱技術已經不能滿足局部高熱流密度器件熱管理需求，內部熱量無法快速有效散走將導致器件失效。為了解決三維封裝高度集成和小型化后散熱問題，人們開發了一種在模塊封裝用LTCC陶瓷基板內部集成液冷微流道的技術，從而實現對高熱流密度器件進行高效液冷換熱。該技術是在LTCC陶瓷基板制作過程中，將犧牲材料放入預留的內埋腔體內，在燒結過程中，犧牲材料去除形成液冷微流道。微流道的引入,會破壞陶瓷的原有結構,造成陶瓷變形和開裂。為了減小微流道對陶瓷結構的影響，目前用于制作LTCC基板內部微流道主要是小尺度微流道，比如中國專利CN205385017U公開的微流道截面積為0.2*0.2mm²。

現有的常規微流道的缺點是：（1）由于微流道尺寸的限制，在LTCC產品設計時，需要考慮微流道的走向，排布位置，使微流道盡可能多的穿過芯片下方，增加了LTCC產品設計的難度；（2）為了實現較高的冷卻能力，需要復雜的流道設計，給微流道LTCC基板加工帶來了極大的困難；（3）由于現有的微流道橫截面小，流道流阻偏大，流道內冷卻液流速小，同時流道的橫截面積小，冷卻液的熱交換面積就小，限制基板的冷卻能力，導致其無法滿足高熱流密度熱管理需求。

發明內容

本發明的目的就在于提供一種基于LTCC工藝的大尺度微流道制作方法，以解決上述問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是這樣的：

一種基于LTCC工藝的大尺度微流道制作方法，包括以下步驟：

a.分別制作犧牲材料預制塊粗坯和支撐材料預制塊粗坯；

b.分別將步驟a所得的犧牲材料預制塊粗坯和支撐材料預制塊粗坯加工成犧牲材料預制塊和支撐材料預制塊；

c.將步驟b所制得的犧牲材料預制塊和支撐材料預制塊組成復合犧牲預制塊，然后在LTCC基板疊層工藝時將所述復合犧牲預制塊放入LTCC基板生瓷中；

d.將復合犧牲預制塊、LTCC生瓷基板壓合在一起；

e.將步驟d壓合在一起的LTCC生瓷基板進行燒結，得到半成品；燒結完成后，犧牲材料預制塊完全消失形成大尺度微流道，支撐材料預制塊隨LTCC基板一起燒結，同時能為大尺度微流道支撐，防止大尺度微流道變形或者產生裂紋；

f.將步驟e所得的半成品加工成最終所需大尺度微流道LTCC基板所需外形。

所述犧牲材料預制塊優選采用碳基生瓷片，優選采用現有的等靜壓尤其是溫等靜壓工藝制作壓制成型，其厚度與生瓷流道厚度相當，然后優選采用激光切割成所需微流道外形尺寸，并在其上切割許多特定形狀和位置的空孔作為支撐材料預制塊放置位置；犧牲材料在LTCC基板燒結時候會和氧氣反應，完全燃燒掉，從而形成大尺度微流道；