微通道热沉及其制造方法技术

本发明专利技术采用热键合工艺对微通道热沉进行加工，通过在微通道热沉的各层盖板上放置上下盖板，直接施压，无需添加其他粘结剂，可避免采用钎焊工艺造成通道内部阻塞、电化学腐蚀等问题，提高微通道热沉产品的可靠性。且在焊接前，先将上盖板和下盖板按照微通道结构进行加工，形成镂空结构，然后与微通道热沉对齐堆叠，再施压焊接，不仅实现了对微通道壁的精准、有效施压，还可大大缓解在施压焊接的过程中对微通道热沉结构的压力，减轻微通道热沉冷却液通道部的形变，相比于常规的扩散焊工艺，在同等条件下可对微通道热沉施加更大的压力，提高微通道热沉层间结合力，提高产品稳固性。提高产品稳固性。提高产品稳固性。

【技术实现步骤摘要】
微通道热沉及其制造方法


[0001]本专利技术涉及芯片散热领域，特别涉及一种微通道热沉及其制造方法。

技术介绍

[0002]随着电子元器件向着高集成、高密度、高功率的方向发展，射频芯片、激光芯片等大功率芯片上的热流密度也越来越高，通常需要通过具有强散热效果的热沉进行散热，才能保障芯片功能平稳高效的运作。
[0003]目前市面上常见的普通平板热沉和宏通道热沉已无法满足大功率芯片的散热需求，近年来兴起的微通道热沉由于其具有高效的散热效果成为研究热点。
[0004]微通道热沉通常是指内部流道宽度小于500μm的液冷热沉，流体在微通道热沉内流动时呈强烈的湍流态，同时热边界层薄，热阻低，具有传热速度快、散热效率高等优势，更能满足当前高热流密度的大功率芯片的散热需求。微通道热沉通常由硅、陶瓷、金属等材料制造而成，其中，金属由于热导率高，是制造微通道热沉的理想材料。
[0005]传统的微通道热沉加工技术通常是先将每层板材加工成所需要的图案结构，再通过钎焊、扩散焊等工艺，将多层板材焊接在一起，制成内部含各种复杂微通道结构的热沉。
[0006]然而，若采用钎焊工艺，钎料在焊接过程中熔化极易流入到通道内部造成堵塞，并且会导致部分区域连接不稳固；其次，由于热沉工作需要长时间通冷却液，内部钎料和板材之间容易发生电化学腐蚀，会降低微通道热沉产品的可靠性。若采用扩散焊工艺，为达到良好的结合效果需施加要很高的压力，由于铜或铝等金属材质较软，在高压力下通道部位会发生变形，但若施加的压力较小，层间结合力会变差，微通道热沉在通液工作时容易发生泄漏。

技术实现思路

[0007]基于此，有必要提供一种层间连接可靠性高、不易变形、不易漏液的微通道热沉制造方法。
[0008]本专利技术提供了一种微通道热沉的制造方法，包括如下步骤：
[0009]在构成微通道热沉的各层板材上加工出预设的进出液流道和微通道结构；
[0010]取上盖板和下盖板，并在所述上盖板和所述下盖板上分别按待制作的微通道热沉的最上层板材和最底层板材的微通道结构加工出对应的图案；
[0011]将所述上盖板、所述各层板材以及所述下盖板依次对齐堆叠；
[0012]将对齐堆叠的所述上盖板、所述各层板材以及所述下盖板置于还原性气氛中加热保温，并在所述上盖板和/或所述下盖板上施压；
[0013]施压达到预设时间后，停止保温和施压，除去所述上盖板和所述下盖板。
[0014]在其中一个实施例中，还包括在所述上盖板、所述各层板材以及所述下盖板的对应位置分别加工出定位孔的步骤，在对齐堆叠时，将所述上盖板、所述各层板材以及所述下盖板通过所述定位孔对齐。
[0015]在其中一个实施例中，所述定位孔分布在各所述板材靠近边角的部位且位于各板材上预设的进出液流道和微通道结构之外的区域。
[0016]在其中一个实施例中，所述各层板材上的所述进出液流道和微通道结构是通过化学蚀刻、激光切割、等离子切割、火焰切割、砂轮切割、水刀切割、线切割、数控机床加工以及冲压中任意一种方法加工得到。
[0017]在其中一个实施例中，所述上盖板和所述下盖板的材料为金属或合金。
[0018]在其中一个实施例中，所述上盖板和所述下盖板的材料厚度不小于受压时对应盖板的凹陷深度。
[0019]在其中一个实施例中，还包括在所述上盖板与靠近所述上盖板的板材之间和/或在所述下盖板与靠近所述下盖板的板材之间设有易分离隔离层的步骤。
[0020]在其中一个实施例中，所述易分离隔离层为石墨纸或石墨液。
[0021]在其中一个实施例中，在施压时，是通过在所述上盖板和所述下盖板的背离层叠的各层板材一侧分别放置上压块和下压块，通过所述上压块和所述下压块分别按压盖板对层叠的各层板材进行施压，或，直接按压所述上盖板和所述下盖板对所述层叠的各层板材进行施压。
[0022]在其中一个实施例中，所述施压的压力为1～20MPa。
[0023]在其中一个实施例中，所述加热的方法为按30℃/min～8000℃/min的速率升温至300℃～950℃，所述保温的保温时间为120s～3600s。
[0024]本专利技术还提供了一种微通道热沉，是由上述任一实施例所述的微通道热沉的制造方法制造得到。
[0025]上述微通道热沉的制造方法采用热键合工艺对微通道热沉进行加工，通过在微通道热沉的各层盖板上放置上下盖板，直接施压，无需添加其他粘结剂，可避免采用钎焊工艺造成通道内部阻塞、电化学腐蚀等问题，提高微通道热沉产品的可靠性。且在焊接前，先将上盖板和下盖板按照微通道结构进行加工，形成镂空结构，然后与微通道热沉对齐堆叠，再施压焊接，不仅实现了对微通道壁的精准、有效施压，还可大大缓解在施压焊接的过程中对微通道热沉结构的压力，减轻微通道热沉冷却液通道部的形变，相比于常规的扩散焊工艺，在同等条件下可对微通道热沉施加更大的压力，提高微通道热沉层间结合力，提高产品稳固性。
附图说明
[0026]图1为本专利技术一实施方式的微通道热沉的制造方法的流程示意图；
[0027]图2为实施例1中待制作的五层折返式微通道热沉层叠的各层板材的结构示意图；
[0028]图3为实施例1中上盖板、下盖板的结构示意图；
[0029]图4为实施例1中待制作的五层折返式微通道热沉的压合装配顺序示意图；
[0030]图5为实施例1中五层折返式微通道热沉成品示意图。
[0031]附图标记说明如下：
[0032]100：层叠的各层板材；101～105：第一层板材～第五层板材；106：第一定位孔；107：进出液流道；108：第一微通道结构；200：上盖板；201：第二定位孔；202：第二微通道结构；300：下盖板；301：第三定位孔；302：第三微通道结构；400：微通道热沉成品。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0034]需要说明的是，当元件被称为“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0035]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0036]如图1所示，本专利技术一实施方式提供了一种微通道热沉的制造方法，其包括如下步骤S110～S150。
[0037]步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微通道热沉的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：在构成微通道热沉的各层板材上加工出预设的进出液流道和微通道结构；取上盖板和下盖板，并在所述上盖板和所述下盖板上分别按待制作的微通道热沉的最上层板材和最底层板材的微通道结构加工出对应的图案；将所述上盖板、所述各层板材以及所述下盖板依次对齐堆叠；将对齐堆叠的所述上盖板、所述各层板材以及所述下盖板置于还原性气氛中加热保温，并在所述上盖板和/或所述下盖板上施压；施压达到预设时间后，停止保温和施压，除去所述上盖板和所述下盖板。2.根据权利要求1所述的微通道热沉的制造方法，其特征在于，还包括在所述上盖板、所述各层板材以及所述下盖板的对应位置分别加工出定位孔的步骤，在对齐堆叠时，将所述上盖板、所述各层板材以及所述下盖板通过所述定位孔对齐。3.根据权利要求2所述的微通道热沉的制造方法，其特征在于，所述定位孔分布在各所述板材靠近边角的部位且位于各板材上预设的进出液流道和微通道结构之外的区域。4.根据权利要求1所述的微通道热沉的制造方法，其特征在于，所述各层板材上的所述进出液流道和微通道结构是通过化学蚀刻、激光切割、等离子切割、火焰切割、砂轮切割、水刀切割、线切割、数控机床加工以及冲压中任意一种方法加工得到。5.根据权利要求1所述的微通道热沉的制造方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：王郑，马文珍，李志恒，
申请(专利权)人：佛山华智新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：