[发明专利]一种抗重力超薄微热管制备方法

说明书

本发明公开一种抗重力超薄微热管及其制备方法，制备方法为通过在单晶硅片上进行连续两次激光加工，加工出凹槽和可进行单向运输液体的阵列排布的梭形结构作为毛细吸液芯，然后在带有该梭形结构的两片单晶硅片间放置一片单晶硅支架，采用共晶键合技术将单晶硅片与单晶硅支架之间进行密封，再采用飞秒激光钻孔在一侧单晶硅片上钻真空灌液孔，通过真空灌注机对微热管抽真空并灌注工质液体，然后对真空灌液孔进行激光焊接密封，得到所述的抗重力超薄微热管。本抗重力超薄微热管，采用在内壁上直接加工出可进行单向运输液体的梭形阵列吸液芯结构，具有更大的蒸汽回流通道；梭形阵列结构带来了极大的毛细回流压力，传热性能好，具有抗重力特性。

技术领域

本发明涉及微热管制备技术领域，特别涉及一种抗重力超薄微热管制备方法。

背景技术

随着微电子技术及大规模集成电路技术的飞速发展，通过高功率电子芯片的热流密度大幅增加，大规模高度集成化的电路也导致电子元器件的散热空间非常狭小。研究资料表明，电子元器件的失效率随着其温度的上升而呈指数增加，当温度超过电子元器件的额定工作温度时，其可靠性将会显著下降。超过55％的电子设备失效是由于散热不及时导致温度过高而引起的。

热管作为一种高效的相变传热元件，其具有高热导率、高稳定性和使用寿命长等优点，能够快速将热量传走，防止局部热点的产生，因此成为微电子领域使用最为广泛散热元器件之一。但是随着电子产品不断朝着小型化、高度集成化方向发展，传统的圆柱形热管或压扁管已经不能满足在狭小空间内高效散热的要求，难以应用于紧凑轻薄型电子设备上，同时由于吸液芯结构带来的毛细压力不足，热管在抗重力场合无法应用。此外，传统的热管一般都可以双向传热，这样对于电子元器件来说，当外界温度过高时，传统的微热管会将外界热量传到电子元器件上，导致电子元器件因温度过高而损坏。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种抗重力超薄微热管制备方法，该方法可高精度、批量生产抗重力超薄微热管，本方法制备出的抗重力超薄微热管结构紧凑、厚度超薄、抗重力、具有单方向传热特性，适用于在狭小空间内高效散热。

本发明的技术方案为：一种抗重力超薄微热管制备方法，包括下列步骤：

(1)将单晶硅片和单晶硅支架清洗并烘干；选用的单晶硅片为适合激光加工和具有较高热导率的单晶硅片；

(2)将单晶硅片的单面先后连续进行两次激光加工，加工出阵列排布的梭形结构和沿单晶硅片长度方向的多条横截面为矩形的凹槽，再清洗并烘干；

(3)通过步骤(2)加工出两片单晶硅片，将两片单晶硅片带有梭形阵列的一面相对、并在两片单晶硅片之间放入单晶硅支架，通过共晶键合技术将两片单晶硅片和单晶硅支架密封，单晶硅片和单晶硅支架之间形成内腔；

(4)在微热管的其中一片单晶硅片上进行激光钻孔，加工出真空灌液孔，通过真空灌液孔对内腔抽真空并向内腔灌注工质液体，再对真空灌液孔进行激光焊接密封，即得到抗重力超薄微热管。

步骤(1)中，所述清洗为采用去离子水超声振动清洗至少20分钟，烘干为单晶硅片在80～95℃的温度中烘干10～15分钟。

步骤(1)中，所述单晶硅片为矩形，单晶硅片预先经过两面抛光处理，单晶硅片的长为100～200mm，宽为30～50mm，厚度为0.2～0.25mm。

步骤(1)中，所述单晶硅支架为矩形框架结构，单晶硅支架的长、宽、厚度分别与单晶硅片的长、宽、厚度相同，单晶硅支架的边框宽为8～12mm。

步骤(2)中，在两次激光加工过程中，第一次加工出沿单晶硅片长度方向的多条横截面为矩形的凹槽，第二次加工出阵列排布的梭形结构；或者，第一次加工出阵列排布的梭形结构，第二次加工出沿单晶硅片长度方向的多条横截面为矩形的凹槽。