硅基微流道散热器及其制备方法

本申请涉及散热装置领域，尤其是涉及一种硅基微流道散热器及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，随着5g网络的推出以及高性能计算的迅猛发展，电子芯片的功耗逐渐增加，导致其发热量不断上升。若不能及时散热，芯片温度将急剧升高，严重影响其可靠性。微流道散热器是一种针对电子芯片散热问题而提出的散热元件，通过液冷散热方式带走热源热量。相较于与传统的风冷散热方式，微流道散热器具有体积小、成本低、效率高等优势，可满足大热流密度电子芯片的散热要求。

2、微流道散热器的基底材料是影响其散热性能的关键因素之一。目前常见的微流道散热器基底材料为具有良好导热性能的金属，如铜、铝等。然而，使用这些基底材料的微流道散热器在与电子芯片连接时会存在接触热阻，从而影响散热效果。

3、在微流道散热器工作过程中，常常面临压降高、温差大等问题，这些问题会对系统的稳定运行产生影响。为了改善这些问题，许多研究者尝试优化微流道结构，如波浪型槽道、扰流柱、仿生微流道、歧管微通道等。然而，在优化通道结构设计的同时，也需要考虑到微流道结构的加工问题。

4、目前常用的微流道结构制备方法包括光刻技术、微机械加工、热压成型等，光刻技术虽然可用于制备微米级结构，但其制备成本通常较高，且工艺较为复杂；而微机械加工和热压成型则更适用于制备简单的微流道结构。

技术实现思路

1、鉴于背景技术中存在的问题，本申请提供一种硅基微流道散热器及其制备方法，该制备方法利用面投影微立体光刻技术制备微流道结构，不仅可以制备出精细复杂的微流道结构，解决电子芯片高热流密度散热问题，而且工艺简单，有助于降低产品的加工成本，此外，该微流道散热器采用硅作为下基板基材，在保证较高导热系数的同时，还可与电子芯片进行集成，从而消除了接触热阻对散热器传热性能的影响。

2、根据本发明的一个方面，提供一种硅基微流道散热器的制备方法，包括：准备下基板和上盖板；所述下基板采用硅基板；在所述上盖板上加工出凹槽、进液孔和出液孔；设计微流道结构，所述微流道结构与所述凹槽适配；利用面投影微立体光刻技术于所述下基板上制备所述微流道结构；对所述微流道结构表面进行亲水处理；在所述进液孔和出液孔上方安装管道连接部件；将下基板、上盖板进行连接封装，得到所述微流道散热器。

3、在本发明的一些实施方式中，所述面投影微立体光刻技术的加工精度为2～10μm。

4、在本发明的一些实施方式中，利用所述面投影微立体光刻技术于所述下基板上制备所述微流道结构后，用清洗液清洗所述微流道结构后晾干，然后置于紫外固化箱中进行二次固化。

5、在本发明的一些实施方式中，所述微流道结构清洗的时间为10～20min，二次固化的时间为10～20min。

6、在本发明的一些实施方式中，所述微流道结构包括歧管构件和微流道构件，所述微流道构件的微流道的宽度为30μm～100μm。

7、在本发明的一些实施方式中，所述微流道结构采用金属材料或非金属材料。

8、在本发明的一些实施方式中，所述微流道结构采用非金属材料时，在所述微流道结构表面附有金属层。

9、在本发明的一些实施方式中，所述上盖板和所述下基板之间通过胶粘接或者焊接进行连接。

10、在本发明的一些实施方式中，所述进液孔和所述出液孔与外部管道通过管道连接部件进行连接。

11、在本发明的一些实施方式中，所述管道连接部件与所述进液孔或者所述出液孔的连接方式采用焊接。

12、根据本发明的另一方面，提供一种上述的微流道散热器的制备方法制备得到的微流道散热器。

13、与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：

14、1.本发明的基于面投影微立体光刻技术制备微流道结构的方法，可以制备出精细、复杂的微流道结构，有效解决电子芯片高热流密度散热问题，此外，工艺简单，能够批量制备微流道结构，有助于降低产品的加工成本。

15、2.本发明提出的硅基微流道散热器，采用硅作为下基板基材，在保证较高的导热系数的同时，还可与电子芯片进行集成，从而消除了接触热阻对散热器传热性能的影响，有效解决电子芯片高热流密度散热问题。

16、3.本发明制备的微流道结构，其表面进行了亲水处理，有助于促进冷却液流动，提高散热器散热效率。

17、4.本发明的针对非金属基材的金属化处理方法，通过该工艺可在非金属基材的微流道表面形成金属层，该金属层不仅可以提高微流道的导热性能，而且便于亲水处理。

技术特征：

1.一种硅基微流道散热器的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的硅基微流道散热器的制备方法，其特征在于，所述面投影微立体光刻技术的加工精度为2～10μm。

3.根据权利要求1所述的硅基微流道散热器的制备方法，其特征在于，利用所述面投影微立体光刻技术于所述下基板上制备所述微流道结构后，用清洗液清洗所述微流道结构后晾干，然后置于紫外固化箱中进行二次固化。

4.根据权利要求3所述的硅基微流道散热器的制备方法，其特征在于，所述微流道结构清洗的时间为10～20min，二次固化的时间为10～20min。

5.根据权利要求1所述的硅基微流道散热器的制备方法，其特征在于，所述微流道结构包括歧管构件和微流道构件，所述微流道构件的微流道的宽度为30μm～100μm。

6.根据权利要求1所述的硅基微流道散热器的制备方法，其特征在于，所述微流道结构采用金属材料或非金属材料。

7.根据权利要求6所述的硅基微流道散热器的制备方法，其特征在于，所述微流道结构采用非金属材料时，在所述微流道结构表面附有金属层。

8.根据权利要求1所述的硅基微流道散热器的制备方法，其特征在于，所述上盖板和所述下基板之间通过胶粘接或者焊接进行连接。

9.根据权利要求1所述的硅基微流道散热器的制备方法，其特征在于，所述进液孔和所述出液孔与外部管道分别通过管道连接部件进行连接；

10.一种权利要求1-9任一项所述的硅基微流道散热器的制备方法制备得到的微流道散热器。

技术总结本申请涉及散热装置领域的一种硅基微流道散热器及其制备方法，制备方法包括：准备下基板和上盖板；在上盖板上加工出凹槽、进液孔和出液孔；设计微流道结构；利用面投影微立体光刻技术于下基板上制备微流道结构；对微流道结构表面进行亲水处理；在进液孔和出液孔上方安装管道连接部件；将下基板、上盖板进行连接封装，得到微流道散热器。本申请的微流道散热器采用硅作为下基板基材，在保证较高导热系数的同时，还可与电子芯片进行集成，从而消除了接触热阻对散热器传热性能的影响，此外，利用面投影微立体光刻技术制备微流道结构，不仅可以制备出精细复杂的微流道结构，解决电子芯片高热流密度散热问题，而且工艺简单，有助于降低产品的加工成本。技术研发人员：薛亚辉,张金超,宗宽,高洁,郭明,陈杰睿,刘得保受保护的技术使用者：北京大学南昌创新研究院技术研发日：技术公布日：2024/8/5