[发明专利]一种具有梳齿式结构的金属铜微通道热沉及制作方法

说明书

本发明公开了一种具有梳齿式结构的金属铜微通道热沉及制作方法，属于微制造技术领域。通过分别在两片金属铜基板上制作微通道结构，将基板上分别设置的凹槽和凸起结构对准并封装两片基板，形成梳齿式结构的金属铜微通道，每一片基板上微通道的宽度较宽，方便SU‑8胶的去除，并且梳齿式结构的微通道有利于减小对冷却介质的流动阻力。本发明解决了现有的基于UV‑LIGA技术制作的金属铜微通道热沉，因其具有小线宽、大深宽比的特点，一方面在电铸工艺完成后，SU‑8胶难以去除；另一方面小线宽金属铜微通道热沉的流动阻力较大的问题。

技术领域

本发明属于微制造技术领域，涉及一种具有梳齿式结构的金属铜微通道热沉及制作方法。

背景技术

目前，金属铜微通道主要通过UV-LIGA、微机械加工、微细电火花加工和微细电解加工等工艺制作。利用微机械加工、微细电火花加工和微细电解加工等工艺制作的金属铜微通道的宽度通常在200μm以上。而基于SU-8胶光刻和微电铸技术的UV-LIGA工艺在保证微通道的图形化精度和结构质量方面具有独特的优势，因此UV-LIGA工艺常用于小线宽、大深宽比、表面粗糙度小和侧壁垂直度高的金属铜微通道的制作。

采用UV-LIGA工艺制作的金属铜微通道具有小线宽和大深宽比的特点，因此具有良好的热传导性能，为高热流密度电子设备“热障”问题提供了新方法，成为近年来受到广泛关注的一项技术。杂志Journal of Micromechanics and Microengineering 2010年，第20卷，第12期，文献号码：125016，基于UV-LIGA工艺以高热传导率的铜为材料，通过SU-8胶光刻和微电铸工艺制作得到宽度为75μm，高度为333μm的金属铜微通道，深宽比约为5。由于微通道宽度较小、深宽比较大，在电铸工艺完成后，出现了SU-8胶难以去除的问题。去胶时采用化学试剂、高温加热、等离子体和熔融盐浴等方法，导致去胶过程复杂、制作成本增加。杂志电子机械工程2019年，第35卷，第4期，第35-38+43页，对金属微通道进行对流换热的数值模拟，结果表明当微通道深宽比一定时，微通道宽度越小，冷却介质的流动阻力越大；50μm微通道的流阻是100μm微通道流阻的11.7倍。冷却介质的流动阻力越大，需要冷却系统提供更多的能量供冷却介质流动，从而会增大冷却系统的成本、限制金属铜微通道热沉的应用。

综上所述，现有的基于UV-LIGA技术制作的金属铜微通道热沉，因其具有小线宽、大深宽比的特点，一方面在电铸工艺完成后，SU-8胶难以去除；另一方面小线宽金属铜微通道热沉的流动阻力较大。

发明内容

为解决金属铜微通道热沉在制作过程中SU-8光刻胶难以去除以及流动阻力大的问题，本发明提出了一种具有梳齿式结构的金属铜微通道热沉及制作方法，即分别在两片金属铜基板上制作微通道结构，通过基板上分别设置的凹槽和凸起结构对准并封装两片基板，形成梳齿式结构的金属铜微通道，每一片基板上微通道的宽度较宽，方便SU-8胶的去除，并且梳齿式结构的微通道有利于减小对冷却介质的流动阻力。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种具有梳齿式结构的金属铜微通道热沉，包括底板1和顶板2。

所述的底板1上设置有凹槽结构3和底板微通道结构4，凹槽结构3环绕底板微通道结构4。所述的顶板2上设置有进口5、出口6、顶板微通道结构7和凸起结构8，进口5和出口6分布在顶板微通道结构7两侧，凸起结构8环绕进口5、出口6和顶板微通道结构7。所述的底板微通道结构4由多个等间隔分布的底板微壁9组成，所述的顶板微通道结构7由多个等间隔分布的顶板微壁10组成，所述底板微壁9和顶板微壁10的宽、高和间隔均为微米尺度。

所述的底板1和顶板2通过凹槽结构3和凸起结构8进行密封连接，底板微通道结构4和顶板微通道结构7互相插入并互不接触，底板微壁9、顶板微壁10交错布置，形成梳齿式结构11。

所述的凸起结构8的宽度小于凹槽结构3的槽宽，凹槽结构3和凸起结构8采用扩散焊接的方式连接。