50μm金属散热器微通道制作工艺研究

发布时间：2020-04-17 00:40

【摘要】：随着电子技术的发展,电子线路的集成度越来越高,热流密度也逐渐增大,如何高效散热成为电子领域的研究热点。由于金属微通道具有的散热效率较高,其加工方式越来越受到人们的关注。本文基于UV-LIGA技术,制作了线宽为50μm、高度为250μm的铜微通道,并对制作过程中出现的问题进行了研究,主要工作包括以下几个方面:在确定微通道制作工艺方案的基础上,针对现有测量方法难以准确测量曝光前胶膜厚度的问题,提出一种基于折射率的厚光刻胶胶膜厚度的测量方法。即:利用显微镜测量胶膜的视觉厚度,再通过实验确定SU-8胶对显微镜光线的折射率,二者的乘积就是胶膜的实际厚度。同时,根据微通道的尺寸特征及制作要求,确定在铜基底上采用基于SU-8胶紫外光刻和微电铸的UV-LIGA技术,通过两次匀胶、一次曝光显影的方法进行微通道器件的制作。针对大厚度SU-8胶膜制作过程中胶厚不均匀和曝光参数选择的问题进行研究。首先提出采用磨削抛光工艺改善胶厚均匀性的方法,并进行对比实验。实验结果显示,磨削抛光处理使胶厚均匀性提高了79.4%,显影后胶膜的尺寸误差从5.1μm减小到了0.5μm,胶厚均匀性和尺寸精度得到显著改善。随后进行光刻实验,分析曝光剂量对SU-8胶膜的影响规律。实验结果显示,当曝光剂量为640mJ/cm~2时,胶膜质量最好。针对微通道电铸过程中铸层不均匀的问题进行仿真和实验研究。首先利用COMSOL仿真软件建立仿真模型,分析辅助阴极与结构的距离和辅助阴极的宽度对铸层均匀性的影响。仿真结果表明,均匀性随辅助阴极与结构距离的增大而变差,随辅助阴极宽度的增大而变好。然后进行有无辅助阴极的电铸对比实验,结果表明,添加辅助阴极后电铸10h的铸层均匀性提高了37.1%,电铸20h的铸层均匀性提高了72.2%。基于上述研究结果,在铜基底上完成铜微通道的制作,并针对微通道内SU-8胶去除困难的问题展开研究。由于微通道线宽小、深宽比高,高度交联的SU-8胶无法利用去胶液去除,因此本文通过实验对激光烧蚀去胶工艺、真空和氮气环境下高温灰化去胶工艺进行研究。实验结果表明,在保证电铸铜微通道结构完好的前提下,二氧化碳激光烧蚀辅以超声振动的方法可以有效地去除微通道内的SU-8胶。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ153.4

【参考文献】