[發明專利]一種抗重力超薄微熱管制備方法

有效

• 申請號: 201910200216.5
• 申請日: 2019-03-15
• 公開（公告）號: CN109959289B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 湯勇;賈明澤;丁鑫銳;李宗濤;陳恭;鐘桂生
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;華南理工大學珠海現代產業創新研究院
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04;F28D15/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 郭煒綿

本發明公開一種抗重力超薄微熱管及其制備方法，制備方法為通過在單晶硅片上進行連續兩次激光加工，加工出凹槽和可進行單向運輸液體的陣列排布的梭形結構作為毛細吸液芯，然后在帶有該梭形結構的兩片單晶硅片間放置一片單晶硅支架，采用共晶鍵合技術將單晶硅片與單晶硅支架之間進行密封，再采用飛秒激光鉆孔在一側單晶硅片上鉆真空灌液孔，通過真空灌注機對微熱管抽真空并灌注工質液體，然后對真空灌液孔進行激光焊接密封，得到所述的抗重力超薄微熱管。本抗重力超薄微熱管，采用在內壁上直接加工出可進行單向運輸液體的梭形陣列吸液芯結構，具有更大的蒸汽回流通道；梭形陣列結構帶來了極大的毛細回流壓力，傳熱性能好，具有抗重力特性。

技術領域

本發明涉及微熱管制備技術領域，特別涉及一種抗重力超薄微熱管制備方法。

背景技術

隨著微電子技術及大規模集成電路技術的飛速發展，通過高功率電子芯片的熱流密度大幅增加，大規模高度集成化的電路也導致電子元器件的散熱空間非常狹小。研究資料表明，電子元器件的失效率隨著其溫度的上升而呈指數增加，當溫度超過電子元器件的額定工作溫度時，其可靠性將會顯著下降。超過55％的電子設備失效是由于散熱不及時導致溫度過高而引起的。

熱管作為一種高效的相變傳熱元件，其具有高熱導率、高穩定性和使用壽命長等優點，能夠快速將熱量傳走，防止局部熱點的產生，因此成為微電子領域使用最為廣泛散熱元器件之一。但是隨著電子產品不斷朝著小型化、高度集成化方向發展，傳統的圓柱形熱管或壓扁管已經不能滿足在狹小空間內高效散熱的要求，難以應用于緊湊輕薄型電子設備上，同時由于吸液芯結構帶來的毛細壓力不足，熱管在抗重力場合無法應用。此外，傳統的熱管一般都可以雙向傳熱，這樣對于電子元器件來說，當外界溫度過高時，傳統的微熱管會將外界熱量傳到電子元器件上，導致電子元器件因溫度過高而損壞。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種抗重力超薄微熱管制備方法，該方法可高精度、批量生產抗重力超薄微熱管，本方法制備出的抗重力超薄微熱管結構緊湊、厚度超薄、抗重力、具有單方向傳熱特性，適用于在狹小空間內高效散熱。

本發明的技術方案為：一種抗重力超薄微熱管制備方法，包括下列步驟：

(1)將單晶硅片和單晶硅支架清洗并烘干；選用的單晶硅片為適合激光加工和具有較高熱導率的單晶硅片；

(2)將單晶硅片的單面先后連續進行兩次激光加工，加工出陣列排布的梭形結構和沿單晶硅片長度方向的多條橫截面為矩形的凹槽，再清洗并烘干；

(3)通過步驟(2)加工出兩片單晶硅片，將兩片單晶硅片帶有梭形陣列的一面相對、并在兩片單晶硅片之間放入單晶硅支架，通過共晶鍵合技術將兩片單晶硅片和單晶硅支架密封，單晶硅片和單晶硅支架之間形成內腔；

(4)在微熱管的其中一片單晶硅片上進行激光鉆孔，加工出真空灌液孔，通過真空灌液孔對內腔抽真空并向內腔灌注工質液體，再對真空灌液孔進行激光焊接密封，即得到抗重力超薄微熱管。

步驟(1)中，所述清洗為采用去離子水超聲振動清洗至少20分鐘，烘干為單晶硅片在80～95℃的溫度中烘干10～15分鐘。

步驟(1)中，所述單晶硅片為矩形，單晶硅片預先經過兩面拋光處理，單晶硅片的長為100～200mm，寬為30～50mm，厚度為0.2～0.25mm。

步驟(1)中，所述單晶硅支架為矩形框架結構，單晶硅支架的長、寬、厚度分別與單晶硅片的長、寬、厚度相同，單晶硅支架的邊框寬為8～12mm。

步驟(2)中，在兩次激光加工過程中，第一次加工出沿單晶硅片長度方向的多條橫截面為矩形的凹槽，第二次加工出陣列排布的梭形結構；或者，第一次加工出陣列排布的梭形結構，第二次加工出沿單晶硅片長度方向的多條橫截面為矩形的凹槽。