一种自适应热流控芯片及其制造方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114985024A(43)申请公布日2022.09.02(21)申请号202210543557.4(22)申请日2022.05.19(71)申请人广州大学地址510006广东省广州市外环西路230号(72)发明人李萍王锦新程锹轩向建化陈华金(74)专利代理机构北京八月瓜知识产权代理有限公司11543专利代理师秦莹(51)Int.Cl.B01L3/00(2006.01)B81C1/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种自适应热流控芯片及其制造方法(57)摘要本发明提供了一种自适应热流控芯片及其制造方法，该芯片包括上壳体、下壳体和硅片基底，上壳体和下壳体适配安装，形成密封流体通道腔体，硅片基底封装于流体通道腔体内；硅片基底表面设有粗糙亲水区域，其内设置有呈阵列分布的V型沟槽，V型沟槽深度逐渐渐变，相邻的V型沟槽间形成表面逐渐变窄或增宽的楔形结构，V型沟槽和楔形结构组成具有梯度润湿性的微通道。该制造方法包括选材、激光蚀刻和去离子水亲水处理、砂轮加工微通道、加工上下壳体以及组装。本发明自适应热流控芯片的制造方法，简化了微流控芯片散热技术的制作工艺，具有正向高效传热散热循环的特点，有利于短时间内快速制造散热微流控芯片，以满足市场对芯片散热的需求。CN114985024ACN114985024A权利要求书1/2页1.一种自适应热流控芯片，其特征在于，包括：上壳体、下壳体和硅片基底，所述上壳体和所述下壳体适配安装，并形成一密封的流体通道腔体，所述硅片基底封装于所述流体通道腔体内；所述硅片基底表面设有粗糙亲水区域，所述粗糙亲水区域内设置有呈阵列分布的V型沟槽，所述V型沟槽的一端到其另一端深度逐渐增大或减小，相邻的所述V型沟槽间形成由一端到另一端表面逐渐变窄或增宽的楔形结构，所述V型沟槽和所述楔形结构组成具有梯度润湿性的微通道。2.根据权利要求1所述的自适应热流控芯片，其特征在于，所述硅片基底具有疏水性。3.根据权利要求1所述的自适应热流控芯片，其特征在于，所述上壳体和所述下壳体的中部均设有镂空区域，使所述上壳体和所述下壳体适配形成回形的所述流体通道腔体。4.根据权利要求3所述的自适应热流控芯片，其特征在于，所述上壳体和所述下壳体的中部镂空区域的边缘分别设有一圈插接槽和插接凸起，所述插接凸起和所述插接槽适配安装。5.根据权利要求1所述的自适应热流控芯片，其特征在于，所述上壳体和所述下壳体的外侧设置有外置接头，所述外置接头的一端穿过所述上壳体或所述下壳体，并与所述硅片基底固定连接。6.根据权利要求1‑5中任一项所述的自适应热流控芯片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、选取规格合适的具有疏水性的硅片基底；步骤二、在所述硅片基底表面进行激光刻蚀，加工出粗糙的表面结构，对粗糙的表面结构进行亲水处理，形成所述粗糙亲水区域；步骤三、使用砂轮在所述粗糙亲水区域表面进行精密磨削，加工出呈阵列分布的且由起始端到末端深度逐渐增加的所述V型沟槽，使相邻的所述V型沟槽间形成表面逐渐变窄的所述楔形结构，间隔布置的所述V型沟槽和所述楔形结构组成具有梯度润湿性的微通道；步骤四、采用铣床分别加工出可适配安装的所述上壳体和所述下壳体的外轮廓和内部结构，使所述上壳体和所述下壳体适配安装后能够形成所述流体通道腔体；步骤五、采用耐高温胶或通过焊接方式将经步骤三加工后的所述硅片基底封装到所述流体通道腔体内，然后将所述上壳体和所述下壳体适配密封安装，得到自适应热流控芯片。7.根据权利要求6所述的自适应热流控芯片的制造方法，其特征在于，步骤二中采用紫外激光器发射的波长300‑400nm的紫外激光对所述硅片基底进行表面微纳结构的诱导，其中微纳孔隙为20‑100nm，重复频率为20～100KHz，脉宽设置为10～20ns，扫描1～2次，加工出粗糙的表面结构。8.根据权利要求6所述的自适应热流控芯片的制造方法，其特征在于，步骤二中采用去离子水对粗糙的表面结构进行亲水处理。9.根据权利要求6所述的自适应热流控芯片的制造方法，其特征在于，经步骤二亲水处理后的所述硅片基板在步骤三中装夹于精密磨削机台的工作台表面，通过控制砂轮的行走路线能够调节砂轮的进给参数，在所述硅片基板表面磨削出深度逐渐增大的所述V型沟槽。10.根据权利要求6所述的自适应热流控芯片的制造方法，其特征在于，所述步骤四中的内部结构包括开设于所述上壳体和所述下壳体中部的矩形镂空区域以及分别位于各矩2CN114985024A权利要求书2/2页形镂空区域边缘的相适配的一圈插接凸起和插接槽。3CN114985024A说明书1/5页一种自适应热流控芯片及其制造方法技术领域[0001]本发明涉及热流控微结构芯片技术领域，尤其是涉及一种自适