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基于聚合物的、微制造的热接地平面制造技术

来源:未知 编辑:admin 时间:2019-07-07

  当前位置:首页专利查询科罗拉多州立大学董事会法人团体专利正文

  本文所描述的实施例涉及基于聚合物的热接地平面的概念和设计。依照一个实施例,聚合物被用作为制造热接地平面的材料。其他实施例包括利用两个阵列的微型柱状物的最佳的灯芯状结构设计,使用铜/聚合物处理、利用基于平板印刷术的对TGP进行微制造,微柱,嵌入在微柱中的节流释放孔、原子层沉积(ALD)亲水涂层、节流流体装填结构和密封方法、无缺陷的ALD气密涂层和顺应性结构设计。

  【国外来华专利技术】基于聚合物的、微制造的热接地平面对在联邦资助研发下所做的专利技术的权利的声明本专利技术是在由DOD/DARPA授予的批准号N66001-08-C-2006下通过政府支持而做出的,政府对本专利技术享有一定的权利。

  本专利技术一些实施例涉及了基于聚合物的微制造的热接地平面(TGP)及其制造方法。依照一些实施例,聚合物被用作为制造热接地平面的材料。其他实施例包括利用两个阵列的微型柱状物的最佳的芯吸结构设计,使用铜/聚合物处理、利用基于平板印刷术的对TGP进行微制造,微柱、嵌入在微柱中的节流释放孔、原子层沉积(ALD)的亲水和疏水涂敷、节流流体装填结构和密封方法、无缺陷的ALD气密涂敷、和顺应性结构设计。本专利技术一些实施例包括形成热接地平面的方法。该方法包括以下:在衬底上沉积第一聚合物层;在第一聚合物层上以第一图案沉积第一牺牲层;在所述第一牺牲层上沉积第二聚合物层;在所述第二聚合物层上沉积第二牺牲层;在所述第二聚合物层上沉积第一掩蔽层,所述第一掩蔽层具有使部分所述第二聚合物层暴露的多个暴露区域;对通过所述第一掩蔽层暴露的部分所述第二聚合物层进行蚀刻;移除所述第一掩蔽层;在所述第二牺牲层上以一图案沉积牺牲气相芯层;在所述牺牲气相芯层上沉积第三聚合物层;在所述第三聚合物层上沉积第二掩蔽层,所述第二掩蔽层具有使部分所述第三聚合物层暴露的多个暴露区域;对通过所述第二掩蔽层暴露的部分所述第三聚合物层进行蚀刻;移除所述第二掩蔽层;使用所述第三聚合物层中的孔来移除部分所述牺牲汽核心层;移除衬底;以及对所述第三聚合物层中的所述孔进行密封。在一些实施例中,在移除部分所述牺牲气相芯层之后,所述第三聚合物层形成多个柱状物。在一些实施例中,所述第一图案包括多个柱状物的底板。在一些实施例中,所述第二聚合物层包括网层。在一些实施例中,所述掩蔽层包括金属。在一些实施例中,所述掩蔽层包括多个暴露部分。在一些实施例中,所述牺牲气相芯层可以被电镀在所述第二聚合物层上。在一些实施例中,所述气相芯层可包括多个柱状物。在一些实施例中,使用所述第三聚合物层中的孔来移除部分所述牺牲气相芯层还包括将酸引入通过所述第三聚合物层中的所述孔。在一些实施例中,所述牺牲气相芯层具有小于200微米的厚度。在一些实施例中,所述第二聚合物层具有小于50微米的厚度。在一些实施例中,所述第一聚合物层具有小于50微米的厚度。在一些实施例中,使用所述第三聚合物层中的孔来移除部分所述牺牲气相芯层还包括移除部分所述第一牺牲层。在一些实施例中,在所述牺牲气相芯层上沉积第三聚合物层还包括将所述第三聚合物层沉积至所述牺牲气相芯层的腔或通道内。一些实施例包括热接地平面。所述热接地平面可包括底层;与所述底层结合的网层;与所述网层结合的、具有多个柱状物的气芯;和顶层。在一些实施例中,所述顶层和所述底层中的任一个或两者包括平面内波状结构。在一些实施例中,所述顶层和所述底层中的任一个或两者包括平面外波状结构。在一些实施例中,所述顶层和所述底层中的任一个或两者包括聚合物。在一些实施例中,所述多个柱状物包括聚合物。在一些实施例中,所述网层包括聚合物。在一些实施例中,所述网层包括一个或更多个柱状物和/或一个或多个微柱。在一些实施例中,所述一个或更多个柱状物具有星形横截面形状。提及上述实施例并不用于限制或定义本专利技术,而是为了提供示例来帮助了解本专利技术。另外的实施例将在具体实施方式中予以讨论,并提供更多的描述。各种实施例中的一个或更多个所提供的有益效果可以通过研究本说明书或通过实践一个或多个所呈现的实施例来进一步理解。附图说明以下具体实施方式结合附图能够更好的理解本公开的特征、方面以及优势。图1A例示了根据一些实施例的TGP的工作原理;图1B例示了根据一些实施例的具有蒸发器、气相芯、冷凝器和液体芯吸结构的TGP。图2A是例示了针对为了防止变干的给定约束的、可能的微柱几何结构的范围相对于根据杨拉普拉斯公式计算出的毛细管压力和根据泊肃叶定律计算出的粘性压降的曲线B为在两个不同区域具有两个不同阵列几何结构的芯吸结构120的微柱设计的示意图。图3A和图3B例示了根据一些实施例的用于制造TGP的示例处理。图4示出了示例阵列的微型柱状物。图5A例示了在铜释放之后、在释放孔被环氧基树脂填充之前的TGP中的节流释放孔。图5B例示了在释放孔被环氧基树脂填充之后的TGP中的节流释放孔。图6例示了示例结构和/或密封方法。图7A例示了根据一些实施例的平面外结构的示意图。图7B例示了根据一些实施例的平面外顺应性结构(compliantstructure)。图7C例示了根据一些实施例的用于制造平面外波状结构的示例处理流程。图8例示了示例性平面内结构。图9例示了使用PDMS模具制造的结构。图10例示了根据一些实施例的具有层压周界的TGP。图11A是例示柱状物间隔问题的示意图。图11B例示了根据一些实施例的用于最优化柱状物间隔的最优曲线B例示了根据一些实施例的用于制造TGP的示例性处理。图13例示了示例性热接地平面。图14为例示了气相芯厚度的最优考虑的曲线为例示了气相芯厚度的最优考虑的曲线例示了根据一些实施例的集成有印刷电路板的热接地平面。图17例示了根据一些实施例的与PCB耦接的TGP的剖视图。图18A和图18B示出了根据一些实施例的用于制造集成有PCB的TGP的示例性流程。图19A例示了根据一些实施例的被制造为通过TGP中的聚合物层的电通孔。图19B例示了可与PCB上的电互连、通孔或结合垫连接的电通孔。图20例示了根据一些实施例的在集成TGP的情况下、层叠为单个PCB的几个预制柔性电路板。图21例示了根据一些实施例的TGP的俯视图。图22A示出了沿图21中所示的横截面A切割的TGP的侧视图。图22B示出了沿图21中所示的横截面B切割的TGP的侧视图。图22C示出了沿图21中所示的横截面C切割的TGP700的端视图。具体实施方式热管理可以是微系统中一个重要的元素,以将热量从敏感电子和光子部件去除。在无源热管理技术中,使用相变热传递处理的热管道可以具有量级比任何固体都要高的有效热导率。这里所描述的实施例为可利用聚合物材料来制造整个TGP结构。这可以允许实现超薄和/或柔性设备。聚合物可以允许整体制造工艺来使组件最小化、甚至使得与冷却目标的集成变得容易。一些实施例可以具有许多特征,如:使用两个或更多个阵列的微柱的芯吸结构设计,使用铜/聚合物处理对TGP进行微制造,支撑气相芯以使得高压力下的形变最小化的微柱、嵌入在微柱中的节流释放孔、原子层沉积(ALD)的亲水和/或疏水涂敷、节流流体装填结构、无缺陷的ALD气密涂敷、和/或顺应性结构设计等。在一些实施例中,热接地平面可以是使用相变处理来实现低热阻的热传输的无源热管理设备。图1A和图1B示出了根据一些实施例的基于聚合物的超薄TGP100的示例。图1A例示了TGP100的工作原理,其中,以点划线示出了热流,以虚线示出了蒸汽流,以及以实线、冷凝器110和液体芯吸结构120。在TGP中,例如处于液相和气相两者的导热流体(HTF)(如,水和/或氨)可被置于TGP的内腔内。热量可在一个部分被吸收

  一种用于形成热接地平面的方法,包括:在第一聚合物层上以第一图案沉积第一牺牲层;在所述第一牺牲层上沉积第二聚合物层;在所述第二聚合物层上沉积第二牺牲层;在所述第二聚合物层上沉积第一掩蔽层,所述第一掩蔽层具有使部分所述第二聚合物层暴露的多个暴露区域;对通过所述第一掩蔽层暴露的部分所述第二聚合物层进行蚀刻;移除所述第一掩蔽层;在所述第二牺牲层上的模具中以一图案沉积牺牲气相芯层;在所述牺牲气相芯层上沉积第三聚合物层;在所述第三聚合物层上沉积第二掩蔽层,所述第二掩蔽层具有使部分所述第三聚合物层暴露的多个暴露区域;对通过所述第二掩蔽层暴露的部分所述第三聚合物层进行蚀刻;移除所述第二掩蔽层;使用所述第三聚合物层中的孔来移除部分所述牺牲气相芯层;以及对所述第三聚合物层中的所述孔进行密封。

  【国外来华专利技术】2014.10.28 US 62/069,5641.一种用于形成热接地平面的方法,包括:在第一聚合物层上以第一图案沉积第一牺牲层;在所述第一牺牲层上沉积第二聚合物层;在所述第二聚合物层上沉积第二牺牲层;在所述第二聚合物层上沉积第一掩蔽层,所述第一掩蔽层具有使部分所述第二聚合物层暴露的多个暴露区域;对通过所述第一掩蔽层暴露的部分所述第二聚合物层进行蚀刻;移除所述第一掩蔽层;在所述第二牺牲层上的模具中以一图案沉积牺牲气相芯层;在所述牺牲气相芯层上沉积第三聚合物层;在所述第三聚合物层上沉积第二掩蔽层,所述第二掩蔽层具有使部分所述第三聚合物层暴露的多个暴露区域;对通过所述第二掩蔽层暴露的部分所述第三聚合物层进行蚀刻;移除所述第二掩蔽层;使用所述第三聚合物层中的孔来移除部分所述牺牲气相芯层;以及对所述第三聚合物层中的所述孔进行密封。2.根据权利要求1所述的方法,进一步包括,在基底上沉积所述第一聚合物层。3.根据权利要求1所述的方法,其中,在移除部分所述牺牲气相芯层之后,所述第三聚合物层形成多个柱状物。4.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第一模具包括多个柱状物的底板。5.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第二聚合物层包括网层。6.根据权利要求1所述的方法,其中,所述掩蔽层包括金属。7.根据权利要求1所述的方法,其中,所述掩蔽层包括多个暴露部分。8.根据权利要求1所述的方法,其中,所述牺牲气相芯层可以被电镀在所述第二聚合物层上。9.根据权利要求1所述的方法,其中,所述气相芯层形成多个柱...

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