[发明专利]一种宏微一体的耐久亲水多级复合沟槽的加工方法

说明书

本发明公开一种宏微一体的耐久亲水多级复合沟槽的加工方法，包括：S1、采用机械成形或激光刻槽工艺制备带有开放式沟槽结构的流道基体，除去沟槽内部和表面的灰尘；S2、薄膜材料覆盖在流道基体上；S3、采用压紧或抽真空的方法将透明靶材覆盖在覆盖薄膜材料的开放式沟槽结构上；S4、采用激光透射透明靶材，在沟槽结构表面上织构沉积，形成耐久过渡层，进而形成带多级结构的耐久亲水复合沟槽；S5、后处理：将S4所得沉积结合体放置于气氛箱中烘烤，目的在于提高沉积颗粒和开放式沟槽的结合强度，并提升润湿性。本方法采用激光织构沉积工艺制备的多级复合沟槽结构，能提升对液体浸润耐久性和芯吸输运能，提升使用沟槽器件的传热传质效率。

技术领域

本发明涉及微电子散热技术领域，具体涉及一种宏微一体的耐久亲水多级复合沟槽的加工方法。

背景技术

微热管传热效率高、热响应快，正逐渐成为微电子、化工等领域的理想散热元器件。微热管一般由蒸发段、绝热段、冷凝段三部分组成，其中冷凝部分对其传热性能有着重要影响。冷凝传热主要应用于制冷系统中，属于换热过程的一个重要组成部分，实质是气体在冷凝壁面液化，使热量快速传递到基板附近并被循环水带走。目前，冷凝传热已被广泛应用于发电、海水淡化、化工等领域中，应用前景十分广阔。因此，如果能设法提高冷凝传热的效率，那么能源消耗和环境污染等问题都将得到很大改善。为了提高沟槽的耐久性能，使微热管可以循环使用，本发明采用激光织构沉积工艺在沟槽表面沉积透明靶材颗粒形成耐久过渡层。脉冲激光沉积技术需要旁轴供体，需要真空环境，沉积厚度为纳米，表面为纳米结构，利用激光和粒子束的反射。激光织构沉积，以透光材料为供体，进行透射，不需要真空环境，表面可以构建从宏观到纳米的跨尺度一体化的可设计结构。脉冲激光沉积是烧蚀靶材溅射出大量复杂的微纳粒子形成等离子体，等离子体在真空或背景气体中经过定向膨胀后到达基底，在基底上形成产物，激光引起的爆炸过程中喷溅出来的这些颗粒的存在大大降低了薄膜的质量，使沉积表面不均匀，本发明采用的是激光织构沉积，沉积的颗粒镀层更均匀。在微热管高温液体循环的条件下，沟槽上的透明靶材沉积更牢固，输运性能更为优良，使用的耐久性也更好。

发明内容

近年来，伴随着电子器件集成度越来越高，体积越变越小，由此引发的是高热流密度的散热问题。电子器件的冷却技术已经成为微电子技术发展的关键，要求其具有紧凑性、可靠性、灵活性、高散热效率等特点，这为现代传热技术在电子冷却领域的应用提出了新的挑战。微热管主要由管壳、工作介质以及吸液芯组成，其被广泛应用于微电子的散热领域。当前微电子行业向轻薄化方向发展，传统吸液芯已经不能满足其尺寸需求。为此，本发明提出一种制备宏微一体材料表面复合沟槽结构的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种宏微一体的耐久亲水多级复合沟槽的加工方法，包括以下步骤：

S1、采用机械成形或激光刻槽工艺制备带有开放式沟槽结构的流道基体，除去沟槽内部和表面的灰尘以满足结合力的要求；

S2、薄膜材料覆盖在流道基体上(碳材料薄膜，金刚石粉末薄层堆积膜、石墨烯、氧化石墨烯薄膜、碳纳米管薄膜等)；

S3、采用压紧或抽真空的方法将透明靶材覆盖在覆盖薄膜材料的开放式沟槽结构上；

S4、采用激光透射透明靶材，在沟槽结构表面上激光织构沉积，形成耐久过渡层，进而形成带多级结构的耐久亲水复合沟槽的沉积结合体；

S5、后处理：将S4所得沉积结合体放置于真空中温度为50～500℃条件下2～48小时，目的在于提高沉积颗粒和开放式沟槽的结合强度，进一步提高耐久性。

优选地，上述的一种宏微一体的耐久亲水多级复合沟槽的加工方法，所述流道基体为Al、Cu、Mg、Ag高导热合金或SiC、AlN等化合物或陶瓷板材。

优选地，上述的一种宏微一体的耐久亲水多级复合沟槽的加工方法，所述沟槽结构的横截面为1～2mm深的几何沟槽。