[发明专利]一种用于硅基平板微热管的灌封方法

说明书

本发明公开了一种用于硅基平板微热管的灌封方法，可应用于微热管的集成制造，本发明属于热管的工质灌注与封装领域。针对传统热管的灌封方法不适用于硅基平板微热管及目前硅基平板微热管常用密封操作后易形成结点的问题，提出一种轻薄化、扁平化、微小化灌封的方法，该方法可有效、准确实现工质灌注和密封的一体化操作，促进硅基微热管在电子器件领域的集成制造应用，使用飞秒激光的冷加工特性处理玻璃和硅基板，然后使用金进行孔填充，从而提高了在注入低熔点合金和注入工质以及排出空气时的稳定性，进一步提高了密封的效果。

技术领域

本发明属于热管的工质灌注与封装领域，涉及一种用于硅基平板微热管轻薄化、扁平化、微小化灌封的方法，应用于微热管的集成制造。

背景技术

随着电子技术和信息产业的飞速发展，大功率LED、中央处理器(CPU)、集成电路(IC)等电子器件的不断集成化、功率化、小型化成为主流发展趋势。由于功率型电子器件的尺寸小、功耗大，其内部容易产生热量的大量堆积，形成局部热斑，进而引起温度的急剧升高，甚至使芯片失效。这种高热流密度的散热问题已成为影响电子器件工作性能的一个重要因素。

热管是一种新型传热元件，被认为是解决电子器件散热难题的有效方案之一，凭借其导热性能高、工作可靠、结构简单、温度均匀等优点，已被广泛应用于工业、航空、国防及医疗等领域。传统热管在制造过程中，为适于与电子器件的结构集成，通常需打扁至原来直径的30～60％或折弯后的弯曲半径是热管直径的3倍以上等操作，这种外观的改变会降低传热性能。

硅基微热管是在传统金属热管基础上发展起来的一种微小型热管，能很好的适用于高性能、功率型电子器件的集成。但是其至今未实现硅基微热管的集成制造，主要原因是受限于复杂的制作工艺，尤其灌封工艺仍处于实验研究阶段或仅面向实验研究，硅基微热管灌封工艺存在的主要问题可归结为：1)灌封材料问题。灌封胶或者密封胶通常为有机材料，这种材料的真空放气率要比金属材料高几个数量级，工质长期工作在负压情况下，有机密封材料势必产生不凝性气体，引起热管工作性能降低，甚至使热管失效；2)密封结构问题。如采用传统冷焊、外加截止阀等方法易形成密封结点，密封结点甚至超过微热管的特征尺寸，不宜于微热管的集成制造；3)负压环境问题。为降低工质沸点，有效利用相变进行传热，热管内通常为负压状态。工质灌注和密封过程设计不合理可能会破坏这种负压环境，从而引起热管传热性能的降低。因此，进一步完善硅基平板微热管的灌封工艺成为亟待解决的关键问题。

申请号CN201510213969.1公开了一种使用低熔点合金密封硅基微热管的封装方法，用于热管封装制造与器件的散热，在工质灌注前将低熔点合金预置于硅基微热管内，待抽真空操作完成后，通过低熔点合金的熔化与固化密封抽真空孔；继续进行工质灌注后，再次通过低熔点合金的熔化与固化密封工质灌注孔，完成微热管的整个灌封操作。密封效果不错，但是其方法由于需要控制一定的压力，同时注入合金和工质；压力不好稳定控制，同时由于注入时液体和表面存在一定的抵抗效应，使得接触不好，容易产生气泡影响效果。

发明内容

本发明的目的在于针对硅基平板微热管在灌封工艺中仍存在不足的问题，提出一种轻薄化、扁平化、微小化灌封的方法，该方法可有效、准确实现工质灌注和密封的一体化操作。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

硅基平板微热管包括，密封沟道区和微槽区，密封沟道区设置在微槽区的两侧，微槽去内设置微槽群；微槽群相互连通且两侧设置各有一个通往密封沟道区的开口；密封沟道区设置有密封沟道，密封沟道设置有工质注入/抽气孔和合金注入孔，密封沟道呈连续的“弓”字型结构一端和微槽群连通，且合金注入口设置在密封沟道的末端，工质注入/抽气孔设置在密封沟道的中部。

薄膜主加热器设置在工质注入/抽气孔下侧的位置，薄膜辅加热器设置在合金注入孔下侧的位置；薄膜主加热器和薄膜辅加热器均为电极连通的电加热器，且设置有温度传感器；