一种用于极紫外光刻板级电子学系统的散热装置的制造方法

文档序号:44438阅读:314来源:国知局
专利名称:一种用于极紫外光刻板级电子学系统的散热装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于极紫外光刻板级电子学系统的散热装置,装置包括密封壳体(5)和封口装置(7),密封壳体(5)具有一个腔室(51),腔室(51)用于容纳发热元件并具有一个开口端;腔室(51)的内壁上形成有支承部(52),该支承部(52)支承发热元件的边缘,用于将发热元件产生的热量传送到密封壳体(5);封口装置(7)位于密封壳体(5)的开口端,用于封闭所述腔室(51);发热元件与支承部(52)相接的部分可设置热界面材料(4);密封壳体(5)的壁面内部或外部可设置冷却装置(6)以冷却密封壳体(5)。本实用新型可用于对发热元件进行密封及散热,可增加对发热元件的导热性能,适于对极紫外光刻的板级电子学系统进行高效散热。
【专利说明】
一种用于极紫外光刻板级电子学系统的散热装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种密封式散热装置,尤其适用于极紫外光刻板级电子学系统的散热装置。
【背景技术】
[0002]极紫外光刻(EUVL)是目前国际上最具潜力、可以满足CD14nm以下节点IC量产的光刻技术。由于大部分气体都吸收13.5nm的极紫外光,尤其是碳氢化合物、水蒸气等气体在极紫外光作用下分解,会造成极紫外反射镜表面多层膜的碳沉积和氧化,而影响反射率,因此需要提供给光刻机清洁的真空环境。
[0003]极紫外光刻机内部具有大量的板级电子学系统,其中的PCB板和电子兀器件在真空环境下会释放出大量的污染性气体和微粒,严重破坏光刻机工作环境,因此需要为板级电子学系统设计真空密封装置,以防止其释放出的污染性气体和微粒直接进入光刻机内部工作环境。
[0004]板级电子学系统工作时会产生热量,其装配在狭小的密封装置内,密封装置处于真空环境下,因此需要对其进行有效的散热设计,以免热量在密封装置内累积而影响板级电子学系统的正常工作。
【实用新型内容】
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]本实用新型主要用于解决以下技术问题:(I)增加电路板导热性能;(2)提高电路板与密封装置接触面的热传导系数;(3)实现水冷系统与密封装置的高效热耦合。
[0007](二)技术方案
[0008]为解决上述技术问题,本实用新型提出一种用于极紫外光刻板级电子学系统的散热装置,其用于对发热元件进行密封及散热,包括密封壳体、封口装置和冷却装置,所述密封壳体具有一个腔室,该腔室用于容纳发热元件并具有一个开口端;所述腔室的内壁上形成有支承部,该支承部用于支承所述发热元件的边缘;所述封口装置位于所述密封壳体的开口端,用于封闭所述腔室;所述发热元件与所述支承部相接的部分设置有热界面材料,该发热元件的边缘通过该热界面材料与支承部连接;冷却装置与所述密封壳体(5)接触,用于冷却所述密封壳体(5)。
[0009]根据本实用新型的【具体实施方式】,所述热界面材料为低熔点合金、导热脂、导热胶、导热垫片和金属箔中的任一种。
[0010]根据本实用新型的【具体实施方式】,还包括导热装置,所述发热元件的发热部位通过所述导热装置与所述密封壳体的内壁连接。
[0011]根据本实用新型的【具体实施方式】,所述导热装置是低熔点合金制作的导热条。
[0012]根据本实用新型的【具体实施方式】,所述导热条上覆盖有相比于该导热条耐更高温度的导热胶。
[0013]根据本实用新型的【具体实施方式】,所述支承部还用于将发热元件产生的热量传送到所述密封壳体。
[0014]根据本实用新型的【具体实施方式】,所述冷却装置是设置于所述支承部内部的冷却通道或盘绕在所述密封壳体外壁的水冷管道。
[0015]根据本实用新型的【具体实施方式】,所述盘绕在所述密封壳体外壁的水冷管道与密封壳体之间通过导热填料连接。
[0016]根据本实用新型的【具体实施方式】,所述导热填料可以为低熔点合金、焊料和金属镀层中的任一种。
[0017](三)有益效果
[0018]本实用新型可增加电路板导热性能,提高电路板与密封结构接触面的热传导系数,实现水冷系统与密封结构的高效热耦合,从而实现板级电子学系统的高效散热。
【附图说明】
一种用于极紫外光刻板级电子学系统的散热装置的制造方法附图
[0019]图1是本实用新型的密封式散热装置的结构示意图;
[0020]图2是本实用新型的密封式散热装置的第一实施例的结构示意图;
[0021]图3A和图3B是本实用新型的密封式散热装置的第二实施例的结构示意图,图3B是图3A中圆圈A的放大图。
【具体实施方式】
[0022]本实用新型提出一种密封式散热装置,该密封式散热装置适用于对发热元件进行密封及散热的场合,例如极紫外光刻的板极电子学系统。
[0023]图1是本实用新型的密封式散热装置的结构示意图。如图所示,本实用新型包括密封壳体5和封口装置7,密封壳体具有一个腔室51,腔室51具有一个开口端。腔室51的内壁上形成有支承部52,所述封口装置7位于所述开口端,用于封闭所述腔室51。所述封口装置7可以是任何能够密封开口端的装置,例如盖板或法兰。
[0024]所述腔室51用于容纳发热元件,腔室51内的支承部52支承所述发热元件的边缘,该支承部52还用于将发热元件产生的热量传送到密封壳体5。发热元件与支承部相接的部分设置热界面材料4,发热元件的边缘通过该热界面材料4与支承部52连接。
[0025]所述支承部52还可以设置沟槽,从而所述热界面材料4可设置于沟槽中。热界面材料4是传热系数高、传热性能好的材料,并优选为与放热元件的边缘具有较好的粘结性和相容性的材料。热界面材料4可以是低熔点合金,还可以是导热脂、导热胶、导热垫片、金属箔等。
[0026]此外,本实用新型的密封式散热装置还可包括导热装置3,发热元件的发热部位通过导热装置3与密封壳体5的内壁连接,例如与所述内壁上设置的支承部的连接,或与内壁的其他部分连接。
[0027]本实用新型还提出该密封式散热装置的制造方法包括:使放热元件放入一个密封壳体5的腔室51内,该腔室51具有一个开口端;使所述放热元件的边缘通过热界面材料4支承在所述腔室51的内壁上;利用封口装置7密封所述密封壳体5的所述腔室51的开口端。
[0028]其中,当所述热界面材料为低恪点合金时,使所述放热元件的边缘通过热界面材料4支承在所述腔室51的步骤包括:将放热元件通过液态的低熔点合金与所述受腔室51的内壁粘接,冷却所述低熔点合金以使之凝固。
[0029]当设置导热条时,则包括步骤:在放热元件放热部位与放热元件的边缘之间的传热线路上敷设液态的低熔点合金,从而形成导热条。
[0030]所述密封壳体5的壁面内部或外部可设置冷却装置6,冷却装置6用于冷却密封壳体5 0
[0031 ]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本实用新型作进一步的详细说明。
[0032]图2是本实用新型的密封式散热装置的第一实施例的结构示意图,该散热装置用于极紫外光刻的板级电子学系统。如图2所示,该密封式散热装置主要包括:导热条31、热界面材料4、密封壳体5、冷却通道6、法兰71、密封元件72和螺栓73。
[0033]板级电子学系统包括电路板I及装配在电路板I上的电子元器件2。电路板I和电子元器件2在工作时会产生热量。
[0034]密封壳体5具有一个矩形腔室51,腔室51具有一个开口端。腔室51的侧壁向内凸出形成有支承部52。电路板I支承在该支承部上。
[0035]在电子元器件2的安装位置和电路板I边缘之间设置导热条31,作为导热装置,用于将电子元器件2产生的热量传导至电路板I边缘。
[0036]电路板I的边缘与支承部相接的位置通过热界面材料4与密封壳体5连接。热界面材料4可大幅度降低接触热阻,提高接触面热传导系数,强化电路板I与密封壳体5之间的传热性能。密封壳体5的支承部内部开有冷却通道6,冷却通道6用于连通水冷系统,其内通入冷却介质,以实现水冷系统与密封散热装置的高效热耦合。
[0037]该实施例的封口装置7包括法兰71、密封元件72和螺栓73。密封元件72和与密封壳体5通过螺栓73连接,以实现板级电子学系统的密封。
[0038]导热条31可以采用低熔点合金制作,将液态低熔点合金沿预先设计好的传热线路敷设在电路板I上,其冷凝固化后形成导热条31,这种导热条与电路板直接连接,没有界面热阻,导热性能良好。所选用的低熔点合金与电路板I材料应具有较好的粘结性和相容性,液态低熔点合金的温度应不超过电路板I最高耐受温度,低熔点合金的熔点应高于电路板I实际工作温度。电路板异常工作有可能导致其温度过高,从而使导热条熔化,故可在这种导热条31上覆盖一层相比于导热条耐更高温度的导热胶,以固定其位置。导热条31还可以是采用导热胶粘结在电路板I上的金属薄板,如铝条、铜条、不锈钢条等。
[0039]热界面材料4用于提高电路板I与密封壳体5接触面的热传导系数。热界面材料4可以采用低熔点合金制作,将液态低熔点合金浇入密封壳体5的电路板支撑结构上的沟槽内,再将电路板I的边缘压在液态低熔点合金上面,其冷凝固化后便将电路板I与密封壳体5粘结在一起。这种热界面材料传热系数高,传热性能好。此处所选用的低熔点合金与电路板I材料、密封壳体5材料应具有较好的粘结性和相容性,液态低熔点合金的温度应不超过电路板I最高耐受温度,低熔点合金的熔点应高于电路板I实际工作温度。热界面材料4还可以是导热脂、导热胶、导热垫片、金属箔等。
[0040]密封壳体5和法兰71采用低放气率、高导热性的金属材料制作,如不锈钢、铝合金等。密封壳体5的电路板支撑结构内部开有冷却通道6,以实现水冷系统与密封装置的高效热耦合,通过水冷系统将热量快速带走。密封元件72起密封作用,可以是橡胶圈、金属圈、聚四氟垫片或者是软金属垫片等。
[0041]图3A和图3B是本实用新型的密封式散热装置的第二实施例的结构示意图,图3B是图3A中圆圈A的放大图。如图3A和3B所示,该第二实施例的密封式散热装置同样应用于极紫外光刻的板级电子系统,主要包括:导热条31、热界面材料4、密封壳体5、法兰71、密封元件72、螺栓73、水冷管道10和导热填料11。其与第一实施例的主要区别在于水冷系统与密封壳体5的热耦合方式不同。
[0042]水冷管道10紧密盘绕在密封壳体5外壁,一般采用低放气率、高导热性的金属管,如铜管、铝管或不锈钢管等。水冷管道10与密封壳体5之间通过导热填料11连接。导热填料11用于提高水冷管道10与密封壳体5之间的传热性能。导热填料11应具有较低的材料放气率和较小的碎肩产生率。导热填料11可以采用低熔点合金制作,将液态低熔点合金浇入水冷管道10与密封壳体5之间的缝隙,其冷凝固化后形成导热填料11。此处所选用的低熔点合金的熔点应高于密封装置的实际工作温度。导热填料11还可以是焊料,采用焊接方式将水冷管道10与密封壳体5连接。导热填料11还可以是金属镀层,采用电镀或化学镀的方式将水冷管道10与密封壳体5连接。
[0043]以上所述的具体实施例,对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,应理解的是,以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已,并不用于限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于极紫外光刻板级电子学系统的散热装置,用于对发热元件进行密封及散热,包括密封壳体(5 )、封口装置(7)和冷却装置,其特征在于: 所述密封壳体(5)具有一个腔室(51),该腔室(51)用于容纳发热元件并具有一个开口端; 所述腔室(51)的内壁上形成有支承部(52),该支承部(52)用于支承所述发热元件的边缘; 所述封口装置(7)位于所述密封壳体(5)的开口端,用于封闭所述腔室(51); 所述发热元件与所述支承部(52)相接的部分设置有热界面材料(4),该发热元件的边缘通过该热界面材料(4)与支承部(52)连接; 所述冷却装置与所述密封壳体(5)接触,用于冷却所述密封壳体(5)。2.如权利要求1所述的用于极紫外光刻板级电子学系统的散热装置,其特征在于,所述热界面材料(4)为低熔点合金、导热脂、导热胶、导热垫片和金属箔中的任一种。3.如权利要求1所述的用于极紫外光刻板级电子学系统的散热装置,其特征在于,还包括导热装置(3),所述发热元件的发热部位通过所述导热装置(3)与所述密封壳体(5)的内壁连接。4.如权利要求3所述的用于极紫外光刻板级电子学系统的散热装置,其特征在于,所述导热装置是低熔点合金制作的导热条(31)。5.如权利要求4所述的用于极紫外光刻板级电子学系统的散热装置,其特征在于,所述导热条(31)上覆盖有相比于该导热条(31)耐更高温度的导热胶。6.如权利要求1所述的用于极紫外光刻板级电子学系统的散热装置,其特征在于,所述支承部(52)还用于将发热元件产生的热量传送到所述密封壳体(5)。7.如权利要求1所述的用于极紫外光刻板级电子学系统的散热装置,其特征在于,所述冷却装置是设置于所述支承部(52)内部的冷却通道(6)或盘绕在所述密封壳体(5)外壁的水冷管道(10)。8.如权利要求7所述的用于极紫外光刻板级电子学系统的散热装置,其特征在于,所述盘绕在所述密封壳体(5)外壁的水冷管道(1)与密封壳体(5)之间通过导热填料(11)连接。9.如权利要求8所述的用于极紫外光刻板级电子学系统的散热装置,其特征在于,所述导热填料(11)可以为低熔点合金、焊料和金属镀层中的任一种。
【文档编号】H05K7/20GK205726816SQ201620185955
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年3月11日
【发明人】王魁波, 张罗莎, 吴晓斌, 陈进新, 罗艳, 谢婉露, 周翊, 王宇
【申请人】中国科学院光电研究院
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