一种微通道散热器的结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种微通道散热器的结构及其制备方法，具体涉及微通道水冷散热技术领域，包括散热器本体，所述散热器本体采用两个铜片组成，且两个所述铜片之间形成有供水层和流道层，所述供水层位于流道层的下方，所述供水层和流道层的非通道层间接触部位错位设置。本发明专利技术采用上下分层结构，供水层处于远离热面的一端，到达下层的热量较少，因此，供水层的流体升温小，可看做同时向上方流道层提供冷却水，平缓温度梯度，而且上下层非通道层间接触部位错位设计，在液体流动过程中，可增加水与铜表面接触面积，即增大散热面积，提高散热效率，本发明专利技术既能够减少使用过程中温度梯度带来的问题，又不需要设置多通道结构。又不需要设置多通道结构。又不需要设置多通道结构。

【技术实现步骤摘要】
一种微通道散热器的结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及微通道水冷散热
，更具体地说，本专利技术涉及一种微通道散热器的结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]电子器件的集成化、高功率化带来的高热量必将导致器件性能和可靠性的降低，使得器件材料由于热膨胀系数不匹配导致内部结构破坏、变形。因此器件散热的好坏直接影响器件工作的稳定性。通过液冷冷却方式带走热量的微通道散热器设计在散热领域凸显而出。
[0003]微通道散热器通道尺寸在微米到亚毫米尺度范围内，对于微尺度流体的特性不仅涉及空间尺度的微小化还涉及更为复杂的尺度效应。同时水冷散热是一种常用的散热方式，传统水冷结构简单，多为直流单向。由于进出口的单一性，沿流体流动方向的温度梯度是客观存在的问题，对器件的可靠性产生不利影响。一种方法是通过不断加压提高液冷液流速来实现。但这种方式会造成流道性能的浪费及流道的压降增大会提高散热系统的功耗。另一方法是从流道进出口设计入手的，通过多入口和多出口的设计，通过复杂内部流道解决温度梯度的问题。但这种方式会增加流道厚度，同时复杂的进出口设计会限制外接管道的连接方式，对场景使用存在限制。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种微通道散热器的结构及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种微通道散热器的结构，包括散热器本体，所述散热器本体采用两个铜片组成，且两个所述铜片之间形成有供水层和流道层，所述供水层位于流道层的下方，所述供水层和流道层的非通道层间接触部位错位设置。
[0006]本专利技术还提供一种微通道散热器的结构的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一：菲林设计，对散热器本体的两个铜片上下层图案进行错位设置，使底部图案间形成的微通道在液体流动过程中能够接触上层图案表面；
[0008]步骤二：贴膜，在两个铜片的表面贴感光干膜，干膜厚度为10
‑
100μm；
[0009]步骤三：曝光，通过紫外线紫外光线垂直照射干膜；
[0010]步骤四：显影，利用碱性溶液喷洒在曝光后的干膜上进行显影；
[0011]步骤五：刻蚀，利用混合溶液对显影后的铜片进行蚀刻；
[0012]步骤六：表面处理，依次使用退膜液、酸洗液、微蚀液和纯净水对刻蚀后的微通道铜片进行表面处理；
[0013]步骤七：表面键合，将铜片表面的微通道进行氧化烧结处理，然后在真空或保护气体条件下将两个微通道铜片焊接得到微通道散热器的结构。
[0014]在一个优选的实施方式中，所述步骤一中两个铜片表面的微通道设计时在铜片表
面设置半蚀刻区域、全蚀刻区域和不蚀刻区域，所述半蚀刻区域为阵列方格设置，每个方格的边长为0.01
‑
0.25mm，相邻两个方格之间的间距为 0.01
‑
0.2mm，所述全蚀刻区域完全填充，所述不蚀刻区域为空白。
[0015]在一个优选的实施方式中，所述步骤三中曝光时采用曝光能量为10
‑
60 J/cm2的紫外光线垂直照射在干膜表面。
[0016]在一个优选的实施方式中，所述步骤四中碱性溶液为0.5
‑
1.5wt％的碳酸钠溶液或碳酸钾溶液，显影时温度为20
‑
50℃，显影时间为1
‑
5min。
[0017]在一个优选的实施方式中，所述步骤五中刻蚀时混合溶液为10
‑
30wt％双氧水和10
‑
30wt％氯酸钠混合液，刻蚀时温度为20
‑
50℃，刻蚀时间为5
‑
16min。
[0018]在一个优选的实施方式中，所述步骤六中采用退膜液处理时温度为 30
‑
60℃，浸泡时间为1
‑
5min，且所述退膜液为3
‑
8wt％的NaOH水溶液；酸洗液处理时温度为20
‑
40℃，浸泡时间为30
‑
60s，且所述酸洗液为 0.01
‑
0.02wt％稀硫酸溶液；所述微蚀液处理时温度为20
‑
40℃，浸泡时间为30
‑
100s，且所述微蚀液包括以下质量百分比的原料：稀硫酸30
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40％、过硫酸钠20
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30％、2
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苯基咪唑10
‑
20％、木质素磺酸盐2
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8％、亚磷酸三丙烯5
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15％、聚氧乙稀醚2
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5％和1,2
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丙二醇3
‑
8％。
[0019]在一个优选的实施方式中，所述微蚀液的制备方法为：称取0.02
‑
0.04wt％的稀硫酸和0.02
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0.04wt％的过硫酸钠混合均匀，然后向混合液中加入2
‑
苯基咪唑、木质素磺酸盐、亚磷酸三丙烯、聚氧乙稀醚和1,2
‑
丙二醇，在40
‑
60℃下加热搅拌均匀得到微蚀液。
[0020]在一个优选的实施方式中，所述步骤七中氧化烧结时在空气气氛中， 200
‑
1050℃保温10
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50min完成氧化，然后在保护气体的作用下，在900
‑
1300℃下保温1
‑
24h完成烧结；所述步骤七中焊接温度为300
‑
980℃，焊接后保温时间为20
‑
120min。
[0021]在一个优选的实施方式中，所述步骤七中氧化烧结时利用陶瓷限位机构将两个铜片进行限位，所述铜片的厚度为0.2
‑
1mm，所述陶瓷限位机构采用 AlN陶瓷制作而成，且所述AlN陶瓷的厚度为铜片厚度的一倍到两倍之间。
[0022]本专利技术的技术效果和优点：
[0023]1、本专利技术提供的一种微通道散热器的结构，采用上下分层结构，供水层处于远离热面的一端，到达下层的热量较少，因此，供水层的流体升温小，可看做同时向上方流道层提供冷却水，平缓温度梯度，而且上下层非通道层间接触部位错位设计，在液体流动过程中，可增加水与铜表面接触面积，即增大散热面积，提高散热效率，本专利技术既能够减少使用过程中温度梯度带来的问题，又不需要设置多通道结构，而且本专利技术采用菲林设计
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贴膜
‑
曝光
‑
显影
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刻蚀
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表面处理
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表面键合的工艺制备，制备方法简单方便，适合普及和推广；
[0024]2、本专利技术对微通道散热器进行刻蚀、表面处理和表面键合，表面处理时先用脱膜液、酸洗液对微通道散热器进行浸泡处理，然后再利用微蚀液进行处理，微蚀液中添加有2
‑
苯基咪唑、木质素磺酸盐、亚磷酸三丙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微通道散热器的结构，包括散热器本体，其特征在于：所述散热器本体采用两个铜片(1)组成，且两个所述铜片(1)之间形成有供水层(2)和流道层(3)，所述供水层(2)位于流道层(3)的下方，所述供水层(2)和流道层(3)的非通道层间接触部位错位设置。2.根据权利要求1所述的一种微通道散热器的结构的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：菲林设计，对散热器本体的两个铜片(1)上下层图案进行错位设置，使底部图案间形成的微通道在液体流动过程中能够接触上层图案表面；步骤二：贴膜，在两个铜片(1)的表面贴感光干膜，干膜厚度为10
‑
100μm；步骤三：曝光，通过紫外线紫外光线垂直照射干膜；步骤四：显影，利用碱性溶液喷洒在曝光后的干膜上进行显影；步骤五：刻蚀，利用混合溶液对显影后的铜片进行蚀刻；步骤六：表面处理，依次使用退膜液、酸洗液、微蚀液和纯净水对刻蚀后的微通道铜片进行表面处理；步骤七：表面键合，将铜片表面的微通道进行氧化烧结处理，然后在真空或保护气体条件下将两个微通道铜片焊接得到微通道散热器的结构。3.根据权利要求2所述的一种微通道散热器的结构的制备方法，其特征在于：所述步骤一中两个铜片(1)表面的微通道设计时在铜片(1)表面设置半蚀刻区域(4)、全蚀刻区域(5)和不蚀刻区域(6)，所述半蚀刻区域(4)为阵列方格设置，每个方格的边长为0.01
‑
0.25mm，相邻两个方格之间的间距为0.01
‑
0.2mm，所述全蚀刻区域(5)完全填充，所述不蚀刻区域(6)为空白。4.根据权利要求2所述的一种微通道散热器的结构的制备方法，其特征在于：所述步骤三中曝光时采用曝光能量为10
‑
60J/cm2的紫外光线垂直照射在干膜表面。5.根据权利要求2所述的一种微通道散热器的结构的制备方法，其特征在于：所述步骤四中碱性溶液为0.5
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1.5wt％的碳酸钠溶液或碳酸钾溶液，显影时温度为20
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50℃，显影时间为1
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5min。6.根据权利要求2所述的一种微通道散热器的结构的制备方法，其特征在于：所述步骤五中刻蚀时混合溶液为10
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30wt％双氧水和10
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30wt％氯酸钠混合液，刻蚀时温度为20
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50℃，刻蚀时间为5
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16min。7.根据权利要求2所述的一种微通道散热器的结构的制备方法，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，贺贤汉，周轶靓，季成龙，吴承侃，
申请(专利权)人：江苏富乐华功率半导体研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：