[发明专利]一种匀热管板相变微制冷器及其制造方法

权利要求书

1.一种匀热管板相变微制冷器微制冷器，包括蒸发器(1)、冷凝器(2)、冷却水管(3)玻璃板(4)和外部框架(5)，其特征在于：蒸发器(1)是由带有微米四棱台结构(10)和纳米半球(11)的硅表面制作而成，冷凝器(2)由12块带有微米V形槽(12)和圆柱形纳米结构(13)的冷凝板(8)组成，并且每块冷凝板(8)的下表面与玻璃板(4)键合；外部框架(5)起到固定作用；所述蒸发池(6)位于蒸发器(1)正面，所述蒸发池(6)底面上有均匀分布的微米四棱台结构(10)和纳米半球结构(11)，形成双层异质微纳二级结构；所述冷凝表面上有微米V形槽(12)和纳米圆柱(13)双层结构，形成梯度浸润性超疏水液滴自驱动表面，所述纳米结构(13)以变间距的形式分布在V形槽(12)表面，所述微米结构(12)均匀分布在冷凝表面上；所述玻璃板(4)与冷凝板(8)背面键合形成冷却水管(3)，所述蒸发池(6)内的液体与冷却水管(3)相互隔离。

2.根据权利要求1所述的匀热管板相变微制冷器，其特点在于：所述冷却水管(3)与外界连接并且横截面是矩形。

3.根据权利要求1所述的匀热管板相变微制冷器，其特点在于：所述蒸发器(1)微米棱台结构(10)和冷凝板(8)正面微米V形槽结构(12)由硅制成。

4.根据权利要求1所述的匀热管板相变微制冷器，其特点在于：所述蒸发器(1)表面上纳米半球结构(11)由二氧化硅制成；以疏水结构、亲水结构同时修饰蒸发器(1)表面确保蒸发池(6)中的液体处于核泡沸腾状态。

5.根据权利要求1所述的匀热管板相变微制冷器，其特点在于：在冷凝板(8)表面上，所述纳米圆柱结构(13)的间距随离微制冷器中心距离的增大而增大，所述纳米圆柱结构(13)的间距随着距离微米V形槽(12)底部距离的增大而增大。

6.根据权利要求1所述的匀热管板相变微制冷器，其特点在于：在冷凝板(8)表面上，在靠近外部框架(5)的一侧，所述纳米圆柱结构(13)的间距最大，在靠近微制冷器中心的一侧，所述纳米圆柱结构(13)的间距最小，所述纳米圆柱结构(13)在微米V形槽(12)底部的分布间距要小于在其顶部的分布间距。

7.根据权利要求1所述的匀热管板相变微制冷器，其特点在于：所述蒸发池(6)和高温传热区(7)位于冷凝器(2)正面和反面对应的位置相同。

8.根据权利要求1所述的匀热管板相变微制冷器，其特点在于：所述冷凝板(8)的背面与玻璃板(4)的凹槽面键合形成冷却水管(3)。

9.根据权利要求1所述的滴状冷凝且自集水的微制冷器的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

1.蒸发器的制作；

1a)取一块适合大小的硅片作为蒸发器(1)，双面清洗抛光，并在正面用激光刻蚀出冷凝池(6)，在冷凝池(6)底部热氧化淀积一层厚度为500nm的二氧化硅薄膜作为湿法腐蚀过程中硅的掩膜；

1b)在硅片的正面涂光刻胶，用光刻机将掩膜图案转移到硅片表面并无掩膜图案覆盖的光刻胶，BOE腐蚀二氧化硅，开腐蚀窗口，去除剩余光刻胶；

1c)正面用浓度为40％的KOH溶液腐蚀硅，腐蚀出蒸发器表面的微米四棱台结构(10)；

1d)用DRIE去除蒸发器硅表面剩余的二氧化硅薄膜

1e)正面溅射厚度为5μm的铝膜；

1f)将带有微米结构的硅表面置于草酸溶液中，用电解法经过两步阳极氧化将铝膜氧化成多孔状均匀有序的AAO(阳极氧化铝)膜；

1g)进一步电解，蒸发器区域继续氧化，电解液穿过AAO膜微孔将硅衬底氧化形成二氧化硅半球，制作出半球状纳米结构(11)；

1h)使用磷酸和铬酸混合溶液腐蚀掉正面的AAO膜；

1i)在蒸发器的背面制作出高温芯片传热区(7)；

2.冷凝器的制作

2a)另取一块大小合适的硅片作为冷凝板(8)，双面清洗抛光，并在正面热氧化淀积一层厚度为1μm的二氧化硅薄膜作为湿法腐蚀过程中硅的掩膜；

2b)在硅片的正面涂光刻胶，用光刻机将掩膜图案转移到硅片表面并无掩膜图案覆盖的光刻胶，BOE腐蚀二氧化硅，开腐蚀窗口，去除剩余光刻胶；

2c)正面用浓度为40％的KOH溶液腐蚀硅，腐蚀出冷凝器表面的微米V形槽结构(12)；

2d)用DRIE去除蒸发器硅表面剩余的二氧化硅薄膜

2e)表面喷胶并光刻，用电子束光刻出纳米结构图形；

2f)DRIE刻蚀出圆柱形纳米结构(13)并去除剩余光刻胶；

2g)取一块玻璃板作为玻璃板(4)，激光刻出冷却水管的凹槽；

2h)玻璃板凹槽面与冷凝板(8)背面键合；

2i)用12块图4所示的结构按照图1所示的方式排列，并且向中心倾斜10度，形成冷凝器(2)。