一种微纳结构封闭管道的制作方法

文档序号:5269752阅读:235来源:国知局
一种微纳结构封闭管道的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种微纳结构封闭管道,包括:基底;柔性材料层,结合于所述基底表面,所述柔性材料层表面形成有多个凹槽结构;金属层,结合于所述柔性材料层及各凹槽结构的表面;金属薄膜,结合于所述柔性材料层表面的金属层,与各凹槽结构组合成多个封闭管道。本实用新型采用超声焊接工艺,在工作过程中使两层金属表面相互摩擦形成分子间的熔合构成密封管道,熔合部位在分子层面,不会对沟槽产生影响;简化工艺流程,产品耐热耐压;无胶水贴合,减小了产品厚度,保证了密封性,延长了使用寿命。
【专利说明】一种微纳结构封闭管道

【技术领域】
[0001]本实用新型属于微纳米结构制造领域,特别是涉及一种微纳结构封闭管道。

【背景技术】
[0002]微纳米结构尺度的封闭管道的制备可以应用微机电系统(MEMS)的工艺在一块硅片上实现。一般来说,MEMS中制备微纳米封闭管道首先是在硅片上涂覆一层光刻胶作为牺牲层,所述牺牲层一般包括PI等有机材料,或铜、硅等无机材料,或直接在硅片表面制备的一层氧化层,利用特制的掩膜版使部分光刻胶分解后显出特定互联图形;而后沉积结构层,在结构层上通过刻蚀工艺制备一通孔到牺牲层表面为止;随后注入丙酮或其它碱性溶剂,溶剂透过通孔溶化光刻胶,光刻胶制成的牺牲层就被去除了,结构层下形成了空腔;因为结构层上还开有通孔以及间隙,需要进行密封,方法有多种,包括简单的涂覆环氧树脂或光刻胶、化学气相沉积密封层、结构层表面氧化与晶圆键合等。还有一种普遍应用的方法是在光刻胶曝光成形后,直接刻蚀硅片形成图形,继而将有图形的硅片与有图形的盖板(玻璃或者硅片)进行键合,构成微纳米级的封闭管道。
[0003]但这样制备微纳米尺度的封闭管道工艺复杂,需要稳定的工作环境、多种昂贵的专业设备、复杂的材料调配以及熟练的操作人员,投入成本大,制备的产品精度高;但不耐热耐压,成本高昂,而且以硅片为基板,没有可挠折能力。
[0004]现阶段出现了一种更经济更有效率的微纳米封闭管道的制备方法。在柔性或者玻璃、金属以及陶瓷表面涂覆一层压印胶,应用一表面具有凸起结构的模板在压印胶上进行压印,或者涂覆结构胶-光刻胶,使用掩膜版进行刻蚀形成一系列微纳米沟槽;应用溅射或电镀技术,在凝固成型的压印胶表面覆盖一薄金属层,该金属可以为铜等良导热材料,该金属层致密,导热性优异;准备一片与基材长宽相同的金属薄膜,该金属可以为铜等良导热材料,利用特种胶水将金属薄膜与基材结构面粘合,将原来的微纳米级沟槽构成封闭管道。
[0005]这样的微纳米尺度的封闭管道工艺简单,各方面投入小,成本较低,柔性基材的选用使产品具有可挠性;但使用胶水粘合,胶的流动性控制不好容易封死管道,产品整体厚度增加,管道的密封性有待考量,可能会影响使用寿命。
实用新型内容
[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点,本实用新型的目的在于提供一种微纳结构封闭管道,用于解决现有技术中微纳结构封闭管道及其制备的技术难度大,成本高,不耐高温高压或管道容易堵塞、密封性能低、厚度较大等问题。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的,本实用新型提供一种微纳结构封闭管道,包括:
[0008]基底;
[0009]柔性材料层,结合于所述基底表面,所述柔性材料层表面形成有多个凹槽结构;
[0010]金属层,结合于所述柔性材料层及各凹槽结构的表面;
[0011]金属薄膜,结合于所述柔性材料层表面的金属层,与各凹槽结构组合成多个封闭管道。
[0012]作为本实用新型的微纳结构封闭管道的一种优选方案,所述金属层与所述金属薄膜的结合方式为通过超声焊接工艺形成的表面分子间的熔合。
[0013]作为本实用新型的微纳结构封闭管道的一种优选方案,所述基底包括玻璃基底、陶瓷基底、铝箔、铜箔、PET柔性基底及PI柔性基底中的一种。
[0014]作为本实用新型的微纳结构封闭管道的一种优选方案,所述柔性材料层为UV胶层或热固化胶层。
[0015]作为本实用新型的微纳结构封闭管道的一种优选方案,所述凹槽结构的深度为30微米?50微米,宽度为不小于50微米。
[0016]作为本实用新型的微纳结构封闭管道的一种优选方案,所述金属层的材料包括铜层及铝层,所述金属薄膜包括铜箔及铝箔。
[0017]如上所述,本实用新型提供一种微纳结构封闭管道,包括:基底;柔性材料层,结合于所述基底表面,所述柔性材料层表面形成有多个凹槽结构;金属层,结合于所述柔性材料层及各凹槽结构的表面;金属薄膜,结合于所述柔性材料层表面的金属层,与各凹槽结构组合成多个封闭管道。本实用新型具有以下有益效果:
[0018]1)相对于硅片沉积与蚀刻多层架构进行制备微纳米级密封管道,本实用新型工艺简单,设备投入低,产品耐热耐压,可选用柔性基材,产品具有可挠性。
[0019]2)相对于特种胶水粘合金属薄膜,本实用新型密封性好,更轻薄,延长了使用寿命。
[0020]3)超声波焊接使被加工的两金属层在分子层面进行摩擦熔合,影响范围极小,不会降低沟槽的尺寸精度。
[0021]4)现阶段应用广泛的散热器一般为金属材质,在对电子元器件进行散热时需要添加一绝缘层,而采用本发明制备的微流管散热器,在对电子器件进行散热时,一面金属结构保证较高的热传导效率,另一面绝缘保证不会对电子器件的工作产生影响。
[0022]5)产品基材的选择多样,根据应用不同而不同,在传热要求高、成本允许且无电气绝缘要求的情况下,柔性基材也可以是铜箔或者铝箔等,这样就形成了双面金属的结构,拓展了微流管散热器在散热领域的应用范围。

【专利附图】

【附图说明】
[0023]图1?图2显示为本实用新型的微纳结构封闭管道的制备方法步骤1)所呈现的结构示意图。
[0024]图3显示为本实用新型的微纳结构封闭管道的制备方法步骤2)所呈现的结构示意图。
[0025]图4?图5显示为本实用新型的微纳结构封闭管道的制备方法步骤3)所呈现的结构示意图,其中,图5为本实用新型的微纳结构封闭管道的最终结构示意图。
[0026]元件标号说明::
[0027]101 基底;
[0028]102柔性材料层;
[0029]103凹槽结构;
[0030]104金属层;
[0031]105金属薄膜;
[0032]106封闭管道。

【具体实施方式】
[0033]以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
[0034]请参阅图1?图5。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想,遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0035]如图1?图5所示,本实施例提供一种微纳结构封闭管道的制备方法,该制备方法至少包括以下步骤:
[0036]如图1?图2所示,首先进行步骤I),提供一基底101,于所述基底101表面形成柔性材料层102,于所述柔性材料层102表面形成有多个凹槽结构103。
[0037]具体地,包括以下步骤:
[0038]如图1所示进行步骤1-1),提供一基底101,于所述基底101表面形成柔性材料层102。
[0039]作为示例,所述基底101包括玻璃基底、陶瓷基底、铝箔、铜箔、PET柔性基底及PI柔性基底中的一种。所述基底可以依据使用环境进行选择,如需要绝缘刚性基底时,可以选在如陶瓷基底或玻璃基底,如需要导电刚性基底,则可以选择金属基底,如铝箔或铜箔等,在某些需要弯曲使用的场合,可以选择使用PET柔性基底或PI柔性基底。在本实施例中,所述基底为PET柔性基底。
[0040]作为示例,所述柔性材料层102的材料为UV胶等,在本实施例中,采用旋涂法于所述基底101表面形成所述UV胶层。另外需要说明的是,UV胶又称光敏胶、紫外光固化胶,它可作为油漆、涂料、油墨等的胶料使用。UV是英文Ultrav1let Rays的缩写,即紫外光线。紫外线(UV)是肉眼看不见的,是可见光以外的一段电磁辐射,波长在100?400nm的范围。UV胶的固化原理是UV固化材料中的光引发剂(或光敏剂)在紫外线的照射下吸收紫外光后产生活性自由基或阳离子,引发单体聚合、交联和接支化学反应,使粘合剂在数秒钟内由液态转化为固态。当然,如热压印使用的热固化胶层等也同样适用,因而并不限定于此。
[0041]如图2所示进行步骤1-2),提供一表面具有凸起结构的模具,藉由该模具采用压印的方法于所述柔性材料层102表面形成有多个凹槽结构103。
[0042]作为示例,所述多个凹槽结构103可以呈独立分布或呈网络状互联分布。在本实施例中,所述多个凹槽结构103呈独立分布。优选地,所述凹槽结构的深度为30微米?50微米,宽度为不小于50微米。在本实施例中,所述凹槽结构103的深度为40微米,宽度为60微米。当然,所述凹槽结构103的尺寸可以超出此处所列举的范围,并不限定于此。
[0043]另外,在另一实施过程中,该步骤1-2)也可以采用如下方式实现:于所述柔性材料层102表面形成具有刻蚀窗口的掩膜层,藉由所述掩膜层于所述柔性材料层102表面刻蚀出多个凹槽结构103。
[0044]当然,在其它的实施例中,本领域技术人员可以根据需求选择各种各样的沟槽结构的制备方法,并不限于此处所列举的示例。
[0045]如图3所示,然后进行步骤2),于所述柔性材料层102及各凹槽结构103的表面形成金属层104。
[0046]具体地,包括以下步骤:
[0047]步骤2-1),于所述柔性材料层102及各凹槽结构103的表面形成种子层。
[0048]作为示例,采用溅射法或刮印法于柔性材料层102及各凹槽结构103的表面形成种子层,所述种子层为铜、金属催化油墨、银浆或可被光还原的溴化银。例如,可以采用溅射法制备铜层、铝层等,又如,可以采用刮印的方法制备种子层银浆、金属催化油墨或可被光还原的溴化银,需要说明的是,可被光还原的溴化银,在光的作用下可以分解成导电的Ag和溴气,Ag将沉积下来,便可作为种子层。
[0049]步骤2-2),通过电镀或化学镀的方法于所述种子层表面形成金属层104。
[0050]在本实施例中,采用电镀的方法于所述种子层表面形成金属层104,所述金属层104可以为铜或者铝等金属材料。当然,采用化学镀的方法制备所述金属层104也可以达到同样的效果。
[0051]另外,在另一具体的实施过程中,也可以直接采用溅射法于所述柔性材料层102及各凹槽结构103的表面形成金属层104。
[0052]如图4?图5所示,最后进行步骤3),提供一金属薄膜105,采用超声波焊接工艺实现所述金属薄膜105与所述金属层104面与面的熔合焊接,形成多个封闭管道106。
[0053]具体地,采用超声焊接设备的焊接头对所述金属薄膜105施加压力并焊接焊接头接触区域的金属薄膜105与金属层104,并连续移动工作区域最终使整片金属薄膜105与所述金属层104表面相互摩擦形成分子间的熔合,以形成多个封闭管道106。在本实施例中,所述金属薄膜105为铜箔或者铝箔,该金属薄膜105的材料种类与所述金属层104的材料种类一致。
[0054]如图5所示,本实施例还提供一种微纳结构封闭管道,包括:
[0055]基底101 ;
[0056]柔性材料层102,结合于所述基底101表面,所述柔性材料层102表面形成有多个凹槽结构103 ;
[0057]金属层104,结合于所述柔性材料层102及各凹槽结构103的表面;
[0058]金属薄膜105,结合于所述柔性材料层102表面的金属层104,与各凹槽结构103组合成多个封闭管道106。
[0059]作为示例,所述金属层104与所述金属薄膜105的结合方式为通过超声焊接工艺形成的表面分子间的熔合。
[0060]作为示例,所述基底101包括玻璃基底、陶瓷基底、铝箔、铜箔、PET柔性基底及PI柔性基底中的一种。在本实施例中,所述基底为铜箔。
[0061]作为示例,所述柔性材料层102为UV胶层。
[0062]作为示例,所述多个凹槽结构103可以呈独立分布或呈网络状互联分布。在本实施例中,所述多个凹槽结构103呈独立分布。优选地,所述凹槽结构103的深度为30微米?50微米,宽度为不小于50微米。在本实施例中,所述凹槽结构103的深度为40微米,宽度为60微米。当然,所述凹槽结构103的尺寸可以超出此处所列举的范围,并不限定于此。
[0063]作为示例,所述金属层104的材料包括铜层及铝层,所述金属薄膜105包括铜箔及铝箔,其中,所述金属层104于所述金属薄膜105的材料种类相同,在本实施例中,所述金属层104及金属薄膜105的材料均为铜。
[0064]如上所述,本实用新型提供一种微纳结构封闭管道,包括:基底;柔性材料层,结合于所述基底表面,所述柔性材料层表面形成有多个凹槽结构;金属层,结合于所述柔性材料层及各凹槽结构的表面;金属薄膜,结合于所述柔性材料层表面的金属层,与各凹槽结构组合成多个封闭管道。本实用新型具有以下有益效果:
[0065]I)相对于硅片沉积与蚀刻多层架构进行制备微纳米级密封管道,本实用新型工艺简单,设备投入低,产品耐热耐压,可选用柔性基材,产品具有可挠性。
[0066]2)相对于特种胶水粘合金属薄膜,本实用新型密封性好,更轻薄,延长了使用寿命O
[0067]3)超声波焊接使被加工的两金属层在分子层面进行摩擦熔合,影响范围极小,不会降低沟槽的尺寸精度。
[0068]4)现阶段应用广泛的散热器一般为金属材质,在对电子元器件进行散热时需要添加一绝缘层,而采用本实用新型制备的微流管散热器,在对电子器件进行散热时,一面金属结构保证热传导入微管,另一面绝缘保证不会对电子器件的工作产生影响。
[0069]5)产品基材的选择多样,根据应用不同而不同,在传热要求高、成本允许且无电气绝缘要求的情况下,柔性基材也可以是铜箔或者铝箔等,这样就形成了双面金属的结构,拓展了微流管散热器在散热领域的应用范围。
[0070]所以,本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0071]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效,而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种微纳结构封闭管道,其特征在于:包括: 基底; 柔性材料层,结合于所述基底表面,所述柔性材料层表面形成有多个凹槽结构; 金属层,结合于所述柔性材料层及各凹槽结构的表面; 金属薄膜,结合于所述柔性材料层表面的金属层,与各凹槽结构组合成多个封闭管道。
2.根据权利要求1所述的微纳结构封闭管道,其特征在于:所述金属层与所述金属薄膜的结合方式为通过超声焊接工艺形成的表面分子间的熔合。
3.根据权利要求1所述的微纳结构封闭管道,其特征在于:所述基底包括玻璃基底、陶瓷基底、铝箔、铜箔、柔性基底及柔性基底中的一种。
4.根据权利要求1所述的微纳结构封闭管道,其特征在于:所述柔性材料层为⑶胶层或热固化胶层。
5.根据权利要求1所述的微纳结构封闭管道,其特征在于:所述凹槽结构的深度为30微米?50微米,宽度为不小于50微米。
6.根据权利要求1所述的微纳结构封闭管道,其特征在于:所述金属层的材料包括铜层及铝层,所述金属薄膜包括铜箔及铝箔。
【文档编号】B81C1/00GK204111306SQ201420273522
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2014年5月26日
【发明者】平财明, 徐厚嘉, 刘升升, 方建聪 申请人:上海蓝沛新材料科技股份有限公司
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