[發明專利]一種用于硅基平板微熱管的灌封方法

在審

• 申請號: 202110204187.7
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN113023666A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 李聰明;牛藺楷;武兵;熊曉燕
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 北京嘉途睿知識產權代理事務所(普通合伙) 11793
• 代理人: 彭成

本發明公開了一種用于硅基平板微熱管的灌封方法，可應用于微熱管的集成制造，本發明屬于熱管的工質灌注與封裝領域。針對傳統熱管的灌封方法不適用于硅基平板微熱管及目前硅基平板微熱管常用密封操作后易形成結點的問題，提出一種輕薄化、扁平化、微小化灌封的方法，該方法可有效、準確實現工質灌注和密封的一體化操作，促進硅基微熱管在電子器件領域的集成制造應用，使用飛秒激光的冷加工特性處理玻璃和硅基板，然后使用金進行孔填充，從而提高了在注入低熔點合金和注入工質以及排出空氣時的穩定性，進一步提高了密封的效果。

技術領域

本發明屬于熱管的工質灌注與封裝領域，涉及一種用于硅基平板微熱管輕薄化、扁平化、微小化灌封的方法，應用于微熱管的集成制造。

背景技術

隨著電子技術和信息產業的飛速發展，大功率LED、中央處理器(CPU)、集成電路(IC)等電子器件的不斷集成化、功率化、小型化成為主流發展趨勢。由于功率型電子器件的尺寸小、功耗大，其內部容易產生熱量的大量堆積，形成局部熱斑，進而引起溫度的急劇升高，甚至使芯片失效。這種高熱流密度的散熱問題已成為影響電子器件工作性能的一個重要因素。

熱管是一種新型傳熱元件，被認為是解決電子器件散熱難題的有效方案之一，憑借其導熱性能高、工作可靠、結構簡單、溫度均勻等優點，已被廣泛應用于工業、航空、國防及醫療等領域。傳統熱管在制造過程中，為適于與電子器件的結構集成，通常需打扁至原來直徑的30～60％或折彎后的彎曲半徑是熱管直徑的3倍以上等操作，這種外觀的改變會降低傳熱性能。

硅基微熱管是在傳統金屬熱管基礎上發展起來的一種微小型熱管，能很好的適用于高性能、功率型電子器件的集成。但是其至今未實現硅基微熱管的集成制造，主要原因是受限于復雜的制作工藝，尤其灌封工藝仍處于實驗研究階段或僅面向實驗研究，硅基微熱管灌封工藝存在的主要問題可歸結為：1)灌封材料問題。灌封膠或者密封膠通常為有機材料，這種材料的真空放氣率要比金屬材料高幾個數量級，工質長期工作在負壓情況下，有機密封材料勢必產生不凝性氣體，引起熱管工作性能降低，甚至使熱管失效；2)密封結構問題。如采用傳統冷焊、外加截止閥等方法易形成密封結點，密封結點甚至超過微熱管的特征尺寸，不宜于微熱管的集成制造；3)負壓環境問題。為降低工質沸點，有效利用相變進行傳熱，熱管內通常為負壓狀態。工質灌注和密封過程設計不合理可能會破壞這種負壓環境，從而引起熱管傳熱性能的降低。因此，進一步完善硅基平板微熱管的灌封工藝成為亟待解決的關鍵問題。

申請號CN201510213969.1公開了一種使用低熔點合金密封硅基微熱管的封裝方法，用于熱管封裝制造與器件的散熱，在工質灌注前將低熔點合金預置于硅基微熱管內，待抽真空操作完成后，通過低熔點合金的熔化與固化密封抽真空孔；繼續進行工質灌注后，再次通過低熔點合金的熔化與固化密封工質灌注孔，完成微熱管的整個灌封操作。密封效果不錯，但是其方法由于需要控制一定的壓力，同時注入合金和工質；壓力不好穩定控制，同時由于注入時液體和表面存在一定的抵抗效應，使得接觸不好，容易產生氣泡影響效果。

發明內容

本發明的目的在于針對硅基平板微熱管在灌封工藝中仍存在不足的問題，提出一種輕薄化、扁平化、微小化灌封的方法，該方法可有效、準確實現工質灌注和密封的一體化操作。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

硅基平板微熱管包括，密封溝道區和微槽區，密封溝道區設置在微槽區的兩側，微槽去內設置微槽群；微槽群相互連通且兩側設置各有一個通往密封溝道區的開口；密封溝道區設置有密封溝道，密封溝道設置有工質注入/抽氣孔和合金注入孔，密封溝道呈連續的“弓”字型結構一端和微槽群連通，且合金注入口設置在密封溝道的末端，工質注入/抽氣孔設置在密封溝道的中部。

薄膜主加熱器設置在工質注入/抽氣孔下側的位置，薄膜輔加熱器設置在合金注入孔下側的位置；薄膜主加熱器和薄膜輔加熱器均為電極連通的電加熱器，且設置有溫度傳感器；