一种微流道散热器的制备方法与流程

[0001]
本发明涉及芯片散热技术领域，具体涉及一种微流道散热器的制备方法。


背景技术：

[0002]
随着微电子技术的飞速发展，芯片的尺寸越来越小，同时运算速度越来越快，发热量也就越来越大，如英特尔处理器3.6g奔腾4终极版运行时产生的热量最大可达115w，这就对芯片的散热性能提出更高的要求。任何芯片的正常工作都必须满足一个温度范围，这个温度是指硅片上的温度，通常称之为结温。如果要维持芯片的结温在正常的温度范围以内，就需要采取一定的技术手段使芯片产生的热量迅速发散到环境中去。具体地，芯片产生的热量主要传给芯片封装外壳，由芯片封装外壳直接散布到环境中去。
[0003]
因此，需要研究一种可以快速制备散热器的方法，并能使制得的散热器对芯片具有高效散热效果，以满足芯片的正常工作需求。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于提供一种微流道散热器的制备方法，可以制得厚度薄、具有高效散热效果的微流道散热器，并能提高微流道散热器的生产良率。
[0005]
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0006]
提供一种微流道散热器的制备方法，包括以下步骤：
[0007]
s10、制作微流道板，使所述微流道板具有若干沿其长度方向贯穿其的微流道孔；
[0008]
s20、提供底板，在所述底板上开设一个呈十字形的凹槽，并使所述凹槽的距离较窄的相对两侧之间的距离与所述微流道板的宽度相匹配；
[0009]
s30、将所述微流道板贴于所述凹槽中，并使所述微流道板的宽度方向的两侧与所述凹槽的距离较窄的相对的两侧分别抵接，同时使所述微流道板的微流道孔两端与所述凹槽的相对的两个侧壁之间分别形成空腔，并使所述微流道板的上表面高于所述底板的上表面；
[0010]
s40、提供材质与所述底板材质相同的盖板，将所述盖板通过密封胶贴于所述底板上，在所述底板或所述盖板上间隔开设两个通孔，使两个所述通孔分别与其中一个所述空腔连通。
[0011]
本发明在底板上开设十字形凹槽，并使凹槽的距离较窄的相对两侧之间的距离与所述微流道板的宽度相匹配，将微流道板贴在凹槽中时，微流道板沿其宽度方向的两侧恰好与十字形凹槽的相对较窄的两侧卡接，从而提高了微流道板的安装结构稳定性，防止微流道板在后续步骤中发生偏移，进而使微流道散热器具有良好的散热效果。本发明可以批量制作微流道板，并在底板上开槽，组装后形成微流道，提高了微流道板散热器的生产效率和生产良率。
[0012]
进一步地，在微流道散热器的制备方法中，步骤s10具体包括以下步骤：
[0013]
s10a、提供金属板，在金属板一面或者双面贴覆感光干膜；
[0014]
s10b、曝光显影，然后在显影孔内及感光干膜表面进行电铸，形成电铸层；形成的电铸层上表面平整，通过显影孔内的电铸金属与金属板稳定连接；
[0015]
s10c、将电铸后的所述金属板和所述电铸层切块，采用浓度40～60ml/l的氢氧化钠溶液在45～60℃下去除所述金属板与所述电铸层之间的感光干膜，然后采用浓度40～60ml/l的硫酸在32～38℃下进行酸洗，制得用以制作所述微流道板的微流道基板；本步骤中，采用40～60ml/l的氢氧化钠溶液在45～60℃时可以彻底、快速去除残留在金属板与所述电铸层之间的感光干膜，然后采用浓度40～60ml/l的硫酸在32～38℃下进行酸洗，以去除微流道板表面的污渍；
[0016]
s10d、提供若干所述微流道基板，相邻两块所述微流道基板之间通过钎焊或者热压方式贴合，制得所述微流道板。
[0017]
其中，金属板指的是可以在其上进行电镀的金属板材，例如铜板、铝板、铁板、不锈钢板等。
[0018]
具体地，微流道板由一个、两个甚至更多个微流道基板组成；当微流道板为一个微流道基板时，无需涂覆焊锡及热压步骤；本发明中的微流道板中的微流道基板的数量不受限制，具体依据芯片尺寸等实际情况而定。
[0019]
进一步地，步骤s10b中，采用浓度50ml/l的氢氧化钠溶液在50℃下去除所述金属板与所述电铸层之间的感光干膜，以使感光干膜的去除速度达到最优，然后采用浓度50ml/l的硫酸在35℃下进行酸洗，以进一步优化酸洗效果。
[0020]
步骤s20中，在所述凹槽的底部开设填充槽，使所述填充槽沿其宽度方向的两侧分别延伸至所述凹槽的距离较窄的相对两侧，以及使所述填充槽沿其长度方向的两侧分别延伸至所述凹槽的十字形拐角处。通过在凹槽底部开设填充槽，可以便于通过粘贴材料将微流道板贴于填充槽内，即使布置粘贴材料的位置下陷，可以限制微流道板流动，同时防止粘贴材料与冷却液接触导致粘贴失效。
[0021]
进一步地，所述底板为金属材质，例如不锈钢316、304，铜、铝合金等，在所述填充槽内设置焊料，使所述微流道板通过钎焊贴于所述凹槽内。
[0022]
当然，上述焊料也可以采用金属粉末来代替，将金属粉末填充于填充槽内，进行热压烧结、无压烧结或真空烧结，以实现微流道板的固定。
[0023]
或者可选地，所述底板为玻璃、陶瓷或者硅材质，在所述填充槽内涂覆胶水，使所述微流道板通过胶水贴于所述凹槽内。其中，胶水可以是硅酮密封胶、环氧树脂ab胶、无影胶(uv胶)。
[0024]
进一步地，所述盖板的上方间隔开设有两个所述通孔，两个所述通孔分别为进口和出口，所述进口位于其中一个所述空腔的正上方，所述出口位于另一个所述空腔的正上方。具体地，通孔的开设可以通过蚀刻实现。
[0025]
或者可选地，所述底板正对所述微流道孔的两侧分别开设有两个所述通孔，两个所述通孔分别为进口和出口，所述进口位于其中一个所述空腔的一侧并正对所述微流道孔的一端，所述出口位于另一个所述空腔的一侧并正对所述微流道孔的另一端。该通孔的开设可以通过激光钻孔实现。
[0026]
本发明的有益效果：本发明在底板上开设十字形凹槽，并使凹槽的距离较窄的相对两侧之间的距离与所述微流道板的宽度相匹配，将微流道板贴在凹槽中时，微流道板沿
其宽度方向的两侧恰好与十字形凹槽的相对较窄的两侧卡接，从而提高了微流道板的安装结构稳定性，防止微流道板在后续步骤中发生偏移，进而使微流道散热器具有良好的散热效果，提高了微流道板散热器的生产良率。本发明可以批量制作微流道板，并在底板上开槽，组装后形成微流道，提高了微流道板散热器的生产效率。
附图说明
[0027]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]
图1是本发明一实施例所述的微流道散热器的制备方法的工艺流程图。
[0029]
图2是本发明一实施例所述的微流道散热器的制备方法中的步骤s10的工艺流程图。
[0030]
图3是本发明一实施例所述的感光干膜贴于金属板一面的剖视示意图。
[0031]
图4是本发明一实施例所述的感光干膜曝光显影后的中间产品的剖视示意图。
[0032]
图5是本发明一实施例所述的电铸后的中间产品的剖视示意图。
[0033]
图6是本发明一实施例所述的去除感光干膜后的中间产品的剖视示意图。
[0034]
图7是本发明一实施例所述的微流道基板的结构示意图。
[0035]
图8是本发明一实施例所述的底板的结构示意图。
[0036]
图9是本发明一实施例所述的微流道板贴于底板上的凹槽中的结构示意图。
[0037]
图10是本发明一实施例所述的盖板开通孔后的俯视图。
[0038]
图11是本发明一实施例所述的微流道散热器的剖视示意图。
[0039]
图12是本发明另一实施例所述的去除感光干膜后的中间产品的剖视示意图。
[0040]
图中：
[0041]
1、微流道板；11、微流道基板；12、微流道孔；10、金属板；20、感光干膜；30、电铸层；40、底板；401、凹槽；402、填充槽；50、盖板。
具体实施方式
[0042]
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
[0043]
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0044]
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0045]
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0046]
实施例一
[0047]
如图1和图2所示，本实施例中的微流道散热器的制备方法，包括以下步骤：
[0048]
s10、制作微流道板1，包括以下具体步骤：
[0049]
s10a、提供金属板10，在金属板10一面贴覆感光干膜20，如图3所示；
[0050]
s10b、如图4所示，曝光显影，然后在显影孔内及感光干膜20表面进行电铸，形成电铸层30(图5)；
[0051]
s10c、将电铸后的所述金属板10和所述电铸层30整体切块，采用浓度50ml/l的氢氧化钠溶液在50℃下去除所述金属板10与所述电铸层30之间的感光干膜20，然后采用浓度50ml/l的硫酸在35℃下进行酸洗，制得用以制作所述微流道板1的微流道基板11，如图6、7所示；
[0052]
s10d、提供若干所述微流道基板11，在相邻两块所述微流道基板11之间通过热压方式贴合，制得所述微流道板1，使所述微流道板1具有若干沿其长度方向贯穿其的微流道孔12；
[0053]
s20、如图8所示，提供铜材质的底板40，在所述底板40上开设一个呈十字形的凹槽401，并使所述凹槽401的距离较窄的相对两侧之间的距离与所述微流道板1的宽度相匹配，然后在凹槽401的底部开设填充槽402，使所述填充槽402沿其宽度方向的两侧分别延伸至所述凹槽401的距离较窄的相对两侧，以及使所述填充槽402沿其长度方向的两侧分别延伸至所述凹槽401的十字形拐角处；
[0054]
s30、如图9所示，在所述填充槽402内设置焊料银铜合金，使所述微流道板1通过钎焊贴于所述凹槽401内，并使所述微流道板1的宽度方向的两侧与所述凹槽401的距离较窄的相对的两侧分别抵接，同时使所述微流道板1的微流道孔12两端与所述凹槽401的相对的两个侧壁之间分别形成空腔，并使所述微流道板1的上表面高于所述底板40的上表面；
[0055]
s40、如图10、11所示，提供铜材质的盖板50，将所述盖板50通过密封胶贴于所述底板40上，在所述盖板50上间隔开设两个通孔，使两个所述通孔分别与其中一个所述空腔连通。
[0056]
具体地，所述盖板50的上方间隔开设有两个通孔，两个所述通孔分别为进口和出口，所述进口位于其中一个所述空腔的正上方，所述出口位于另一个所述空腔的正上方。
[0057]
本实施例中，所述底板40为散热效果良好的铜材质。
[0058]
本实施例制得的微流道散热器，导入冷却液后即可进行散热，采用本实施例的方式制作的微流道散热器散热能力强，且微流道散热器的厚度薄，热传递速率快，可以快速将芯片产生的热量传递出去。本实施例中，冷却液由上至下经进口进入空腔内，经过微流道孔和另一个空腔再向上经出口流出，在微流道的拐角处会形成紊流，从而增强微流道散热器的散热效果。
[0059]
实施例二
[0060]
本实施例中的微流道散热器的制备方法与上述实施例一中的制备方法基本相同(可参考上述实施例一中的附图，且相同的部件沿用相同的附图标记)，区别在微流道板的制作方法，具体包括以下步骤：
[0061]
s10a、提供金属板10，在金属板10的双面贴覆感光干膜20；
[0062]
s10b、曝光显影，然后在显影孔内及感光干膜20表面进行电铸，形成电铸层30；
[0063]
s10c、将电铸后的所述金属板10和所述电铸层30整体切块，采用浓度50ml/l的氢氧化钠溶液在50℃下去除所述金属板10与所述电铸层30之间的感光干膜20，然后采用浓度50ml/l的硫酸在35℃下进行酸洗，制得用以制作所述微流道板1的微流道基板11(图12)；
[0064]
s10d、提供若干所述微流道基板11，在相邻两块所述微流道基板11通过热压方式贴合，制得所述微流道板1，使所述微流道板1具有若干沿其长度方向贯穿其的微流道孔12；
[0065]
如图11所示，制得的微流道基板11具有上下两层微流道孔12，与上述实施例一相比，冷却液流量大，可以进一步提高散热效果。
[0066]
实施例三
[0067]
本实施例中的微流道散热器的制备方法与上述实施例一中的制备方法基本相同(可参考上述实施例一中的附图，且相同的部件沿用相同的附图标记)，区别在于底板40和盖板50均为玻璃材质，所述底板40和所述盖板50为玻璃材质时，在所述凹槽401内涂覆胶水，使所述微流道板1通过胶水贴于所述凹槽401内。
[0068]
采用玻璃材质的底板40和盖板50，同样可以制得厚度薄的微流道散热器，且该散热器具有良好的散热效果。
[0069]
本实施例中的底板40和盖板50的材质也可以采用其他散热效果好的材质例如硅材质。
[0070]
实施例四
[0071]
本实施例中的微流道散热器的制备方法与上述实施例一中的制备方法基本相同(可参考上述实施例一中的附图，且相同的部件沿用相同的附图标记)，区别在于盖板50上通孔的开设位置，具体如下：
[0072]
所述底板40正对所述微流道孔12的两侧分别开设有两个通孔，两个所述通孔分别为进口和出口，所述进口位于其中一个所述空腔的一侧并正对所述微流道孔12的一端，所述出口位于另一个所述空腔的一侧并正对所述微流道孔12的另一端。
[0073]
本实施例将通孔开设在盖板50的两侧，与上述实施例相比，通入冷却液时，冷却液的流动方向与微流道孔的长度方向一致，可以增加冷却液的流动速度，从而提高散热效果。
[0074]
需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。