集成脉动芯片热管制备方法

摘要

本发明涉及一种集成脉动芯片热管及其制备方法，集成脉动芯片热管由一对经阳极扩散焊接工艺键合在一起的硼硅酸玻璃和半导体硅片构成，其中，与硼硅酸玻璃接触的硅片表面经清洗、抛光处理后，再进行氧化反应生成氧化膜层，然后采用红外双面对准工艺，经显影、刻蚀，形成具有热管构型的微型冷却通道；在硼硅酸玻璃片上利用激光精准钻孔工艺在指定位置分别钻出抽真空孔和冷却液灌注孔，清洗后利用阳极扩散焊接工艺将硼硅酸玻璃片和刻蚀有微型冷却通道的硅片牢固键合在一起；检测微型冷却通道的流动性能后，再注入冷却液完成封装。本发明的集成脉动芯片热管具有脉动热管的优良散热性能以及微尺度效应下的强化换热能力。

主权项

1、一种集成脉动芯片热管的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)首先将硅片(1)置于实验用高纯度硫酸和双氧水重量比为10∶1的溶液中，在110～130℃的温度下浸泡10～15分钟，然后经过冲洗后再在氮气环境中加热10～15分钟，除去硅片(1)表面的杂质后再进行双面抛光处理；2)将经过上述处理的硅片(1)置于900～1100℃的高温环境下进行氧化反应，参与反应的氧气流动速率为4～5L/min，氧化时间为350～450分钟，使硅片(1)上生成一层均匀的厚度为4000A的氧化膜层；然后采用红外双面对准工艺，将热管构型的微型冷却通道(3)、抽真空孔(4)和冷却液灌注孔(2)的图形显影到硅片(1)上，在二氧化硅的选择性保护下进行刻蚀，形成微型冷却通道(3)及抽真空孔(4)和冷却液灌注孔(2)，刻蚀速率为3200～3300A/min；3)将硼硅酸玻璃片(5)在清洗液中清洗10～15分钟，然后利用激光精准钻孔工艺在与硅片(1)上的抽真空孔(4)和冷却液灌注孔(2)相对应的位置分别钻出抽真空孔(4)和冷却液灌注孔(2)，再将玻璃片(5)放入清洗液中冲洗1～2分钟，最后利用阳极扩散焊接工艺将硼硅酸玻璃片(5)和刻蚀有微型冷却通道(3)的硅片(1)牢固键合在一起，构成集成脉动芯片；4)将蒸馏水从冷却液灌注孔(2)注入，检验液体是否能够在微型冷却通道(3)中顺利流通，经检验符合要求后再将清洗液注入微型冷却通道(3)中，反复冲洗1～2分钟；5)用注射器将除去溶解空气的冷却工质注满整个微型冷却通道(3)的回路，将抽真空孔(4)用硅胶封好，使其完全与外界空气隔绝，将冷却液灌注孔(2)用洁净的小玻璃片盖好；然后将集成脉动芯片放入盛有冷却工质的玻璃器皿中，并将玻璃器皿放入冰箱冷藏室，待硅胶固化后，将集成脉动芯片从冰箱取出，再通过缓慢加热使冷却工质气化后从冷却液灌注孔(2)跑出，待集成脉动芯片微型冷却通道(3)内剩余的冷却工质达到设定体积容量时，用硅胶将冷却液灌注孔(2)封好，完成集成脉动芯片热管的制备。