[发明专利]带有主动冷却的贴片式散热装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体加工设备的温度控制，尤其涉及光刻机、刻蚀机、CVD等半导体加工设备的高精度恒温控制。

背景技术

光刻机曝光时照明光源发出的激光，将掩模台中掩模版的图案经投影物镜光刻到工件台中的硅片上。扫描光刻机这一过程的定位精度是纳米级，曝光系统微小的定位尺寸偏差都将导致光刻图案失真。光刻机内部的设计结构将参与曝光过程的关键件，如投影物镜、工件台、掩模台、测量系统等都直接或间接的安装在主基板上，为保证光刻图案的关键尺寸对主基板上的位置基准提出了非常高的要求。主基板上安装许多发热元件，如电机、传感器、板卡等，这些元件产生的热量会引起主基板温度升高，产生膨胀变形，这是影响主基板定位基准的原因。为此光刻机内部需要有精密的散热装置能够快速将引入到主基板的热量带出，并保持主基板的温度稳定。

名称为“散热装置”的第CN 2706869Y号中国专利提出一种散热装置，包括热电冷却结构，该热电冷却结构包括一热端以及与热端相对且与电子元件相连的冷端，其中该散热装置还包括与上述热电冷却结构相连且具有热流汇聚与引导功能的一平板型聚热透镜，该平板型聚热透镜具有一热输出面及与热输出面相对的一热输入面，该热输入面与上述热电冷却结构的热端相连。该发明的散热装置用于电子元件的散热，采用了半导体制冷片贴片式制冷与热流汇聚技术。其缺点：制冷片通电后，其表面温度变化迅速，并且表面温度受电流大小、热端与外界的热交换效率、冷端与制冷对象表面热交换效率的影响。工作时制冷片表面的温度偏差大，无法实现对散热对象表面温度的准确控制，其功能仅是将与制冷片贴合的散热对象的热量带出。

名称为“自动补液式水冷自循环电子元件散热器”的第CN 201215646Y号中国专利提出一种散热器，在电脑机箱的上部与侧面设置大面积的铝金属散热箱，并在散热箱的最高位置设置透明的自动补充液体的补液仓。在CPU和其它发热元件上固定铝金属吸热箱，用软管将所有的散热箱和吸热箱密封连接，并在连接管路中介入预备泵，预备泵的供电通过温控开关自动控制，在所有密封空腔中注入液体，当元件发热时，废热被吸热箱中的液体吸收，受热液体密度减小，质量变轻，液体由较低位置向较高位置的散热箱自动循环流动，将废热带给大面积的散热箱，完成自然循环散热功能。该发明用于“电脑主机”的冷却，其缺点是：装置自身没有制冷功能，散热量以及散热效果取决于散热结构的设计。其中的冷却水进行制冷的温度控制，是利用其热水密度小于冷水密度的原理，让热水从对象侧流到散热侧从而在封闭式的散热腔体内形成循环对流的功能。无法形成对对象精确散热量和温控功能。

名称为“一种工业电气控制箱的散热装置”的第CN 1972586A号中国专利提出一种散热装置。该发明用于工业电气控制箱的冷却，采用风冷的散热方式，并使用压缩机制冷对风进行强制制冷。其缺点是：采用气体风冷散热对象的方式，其中气体自身通过压缩机制冷方式进行冷却。风与对象的热交换系数比较小，可交换的热量较小，对热量较大的场合往往需要在散热对象中加入增加散热面积的散热片等，如对散热对象进行精确温控，其温控效果很大部分取决于散热结构的热交换效率，散热结构的设计难度大。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种采用主动制冷控制方式将水温稳定在很高精度范围内，并且并通过迅速散热的贴板结构将散热对象的温度稳定在与循环水温的相近温度从而达到对象散热与温度稳定的散热装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种带有主动冷却的贴片式散热装置，包括形成流体回路的水冷贴片、主动制冷单元和泵。所述泵驱动循环冷却介质在所述回路中流通。所述水冷贴片与散热对象贴合，以通过所述循环冷却介质将所述散热对象中的热量转移到自身。所述主动制冷单元，其对循环冷却介质进行制冷，以使其达到预定温度。并且其中，所述水冷贴片中形成有蛇形管以供所述循环冷却介质流经。

一些实施例中，所述水冷贴板为内部具有腔体的矩形体，并且所述蛇形管设在所述腔体中。

一些实施例中，所述水冷贴板的与所述散热对象贴合的一个面由薄板构成，其中所述薄板的厚度很小，并且所述薄板由高热导率材料构成。

一些实施例中，所述腔体的一条侧边的中部形成有向所述腔体的内侧延伸的凸部，以增大界定所述腔体的周部的长度。

一些实施例中，所述腔体的周部开有细槽，并且所述细槽中设有密封圈，以密封所述腔体。

一些实施例中，所述薄板的周部形成有多个紧固螺钉，以通过所述紧固螺钉固定至设在所述腔体的周围的螺孔中，从而覆盖所述腔体。