近年來,高性能半導體和微電子器件的各項性能不斷提升,而器件的外形尺寸逐漸變小,帶來了總功率密度和熱流密度過大的問題。高溫會對電子元件的各項性能產(chǎn)生不良影響,因此,對電子元件需進行嚴格的熱管理,散熱問題不可忽視的問題。作為一種尺寸小、效率高的優(yōu)良傳熱器件,微熱管被廣泛應(yīng)用于微電子產(chǎn)業(yè)的散熱中。在微熱管技術(shù)的發(fā)展中,灌注和封裝始終是一大難點,存在著工質(zhì)灌注量不精準、外形浪費空間、灌注工質(zhì)種類局限等問題。本文使用Pyrex 7740玻璃和單晶硅片制作平板微熱管,著重研究和探索平板微熱管灌注與封裝方法。提出了一種預先精準控制灌注量的冷凍灌注方法�；谒哂须S壓強降低熔點升高的特殊性質(zhì),以液態(tài)的形式灌注精確質(zhì)量的工質(zhì),冷凍后抽不凝性氣體,完成灌封。通過實驗發(fā)現(xiàn),用該方法灌注的微熱管在結(jié)構(gòu)上應(yīng)將PP管一側(cè)作為冷凝段,在陶瓷片加熱功率為6 W時,冷凍灌注微熱管蒸發(fā)段平衡溫度為75~oC,比傳統(tǒng)灌封的微熱管低9~oC。提出了一種借助了PDMS硅橡膠來密封小孔的灌注方法。同時利用此方法分別灌注了去離子水和乙醇溶液并對灌注了二種不同工質(zhì)的平板熱管進行了傳熱測試。實驗表明,利用PDMS灌封的微熱管傳熱效果優(yōu)于傳統(tǒng)灌注的微熱管,在6 W時其平衡溫度低6~oC,灌注乙醇溶液的微熱管在低功率下降溫效果好,在高功率下傳熱性能變差。制作了帶有合金通道結(jié)構(gòu)的微熱管,通過填充低熔點合金密封材料的方式對微熱管的灌注孔進行密封,該方法實現(xiàn)了微熱管外形平面化,除了去離子水還可灌注有機溶劑。設(shè)計圓弧形、立體落差式結(jié)構(gòu)的合金通道,減小合金與側(cè)壁的間隙,避免熱沖擊下平面結(jié)構(gòu)密封時失效。最后,對密封后的微熱管進行了觀察分析和評估。綜上所述,本文提出了冷凍灌注、利用PDMS密封、利用低熔點合金封裝三種平板微熱管的灌封方法。其中,冷凍灌注法適用于灌注工質(zhì)為去離子水的平板微熱管,其操作簡單、灌注過程穩(wěn)定;利用PDMS密封平板微熱管的方法可用于灌注去離子水、有機溶劑,熱管表面只需覆蓋透明PDMS層,節(jié)省空間;利用低熔點合金封裝可灌注去離子水和有機溶劑,該方法灌注的微熱管表面無凸起,實現(xiàn)了平面化。本文制作了相應(yīng)結(jié)構(gòu)的微熱管并評估了三種灌封方法,三種方法操作條件不同,選用的工質(zhì)不同,灌封后微熱管外形不同,分別解決了現(xiàn)有灌封方法存在的諸多問題。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN405



本文編號：2721972