[发明专利]微型制冷机及微型制冷机的加工方法

说明书

本发明提供了一种微型制冷机及微型制冷机的加工方法，其中，微型制冷机包括：第二基体和第一基体连接，第一基体和第二基体之间设置有第一凹部和第二凹部；压缩装置；待制冷芯片设置在第二基体背离第一基体的表面上并对应于第二凹部；第一基体和第二基体之间还设置有第一通道和第二通道，第一通道包括相互连通的第一段和第二段，第一段和第一凹部连通，第二段和第二凹部连通，第二段的截面面积小于第一段的横截面面积；第二通道连通第一凹部和第二凹部并独立于第一通道设置。本申请的技术方案有效地解决了相关技术中的芯片的制冷装置的结构复杂，无法实现片上集成的问题。

技术领域

本发明涉及半导体微型制冷机技术领域，具体而言，涉及一种微型制冷机及微型制冷机的加工方法。

背景技术

制冷机是低温工作器件或系统的重要部件之一，主要有以下几类应用：

(1)冷却低功耗电子元器件，从而降低热噪声，增强带宽，并在传感器中实现超导。热噪声的降低可以改善前置放大器的信噪比。LRC滤波器中电感的寄生电阻通常为限制滤波器的质量因子，因此使用低温工作的超导材料可以显著提高质量因子。新的商业应用中特别是在无线通信系统的基站中使用高温超导体作为微波滤波器。

(2)军用红外光电探测器是制冷机(器)的一个典型应用，需要将其工作温度降低至150K甚至100K以下来保证器件工作性能。激光雷达中，例如InGaAs APD(Avalanchephotodiode，雪崩光电二极管)需要200K左右的低温，目前大多数使用TEC(ThermoElectric Cooler，一种半导体制冷器)来实现制冷。

(3)太赫兹传感器。太赫兹传感器可用于隐藏非金属武器的成像以及化学和生物材料的光谱鉴定上；太赫兹成像系统中的混频器基于超导热电子辐射热测量计(HTSHEBs)，工作在70K左右。

另一方面，电子设备(例如低噪声放大器)和传感器(例如红外探测器)由于布置的紧凑而变得越来越小，需要提供接近设备大小的片上冷却以减小整体系统尺寸，同时改善热性能并减少冷却器输入功率。另一方面，这些器件和设备自身小尺寸、低功耗、低寄生和器件负载等特点，也降低了制冷的需求，使得配备小型近端或片上低温制冷机成为可能。

而目前的制冷机体积、重量、功耗较大，远远达不到片上集成的水平，严重限制了红外探测系统的高度集成和小型化，使得其难以满足未来无人机、微纳卫星等小型化平台的应用需求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种微型制冷机及微型制冷机的加工方法，以解决相关技术中的芯片的制冷装置的结构复杂，无法实现片上集成的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种微型制冷机，包括：第一基体，第二基体，第二基体和第一基体的表面连接，第一基体和第二基体之间设置有第一凹部和第二凹部；压缩装置，设置于第一基体远离第二基体的一侧，或者，压缩装置设置于第二基体远离第一基体的一侧；待制冷芯片，设置在第二基体背离第一基体的表面上，并对应于第二凹部；其中，在第一基体和第二基体之间还设置有第一通道和第二通道，第一通道包括相互连通的第一段和第二段，第一段和第一凹部连通，第二段和第二凹部连通，第二段的截面面积小于第一段的横截面面积；第二通道连通第一凹部和第二凹部，第二通道独立于第一通道设置。

进一步地，微型制冷机还包括安装板和外壳，外壳安装于安装板上，安装板和外壳之间形成真空空间，第一基体、第二基体以及待制冷芯片均位于真空空间内。

进一步地，压缩装置包括锆钛酸铅压电陶瓷，位于第一凹部所在的竖直空间内。

进一步地，第一通道和第二通道为弯折状，在预设面积内，第二段的长度大于第一段的长度。

进一步地，微型制冷机还包括第一微阀和第二微阀，第一微阀设置于第二段上，第二微阀设置于第二通道上。

进一步地，第一微阀和第二微阀通过刻蚀形成。