一種微納結構封閉管道的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種微納結構封閉管道，包括：基底；柔性材料層，結合于所述基底表面，所述柔性材料層表面形成有多個凹槽結構；金屬層，結合于所述柔性材料層及各凹槽結構的表面；金屬薄膜，結合于所述柔性材料層表面的金屬層，與各凹槽結構組合成多個封閉管道。本實用新型采用超聲焊接工藝，在工作過程中使兩層金屬表面相互摩擦形成分子間的熔合構成密封管道，熔合部位在分子層面，不會對溝槽產生影響；簡化工藝流程，產品耐熱耐壓；無膠水貼合，減小了產品厚度，保證了密封性，延長了使用壽命。
【專利說明】一種微納結構封閉管道
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于微納米結構制造領域，特別是涉及一種微納結構封閉管道。
【背景技術】
[0002]微納米結構尺度的封閉管道的制備可以應用微機電系統(MEMS)的工藝在一塊硅片上實現。一般來說，MEMS中制備微納米封閉管道首先是在硅片上涂覆一層光刻膠作為犧牲層，所述犧牲層一般包括PI等有機材料，或銅、硅等無機材料，或直接在硅片表面制備的一層氧化層，利用特制的掩膜版使部分光刻膠分解后顯出特定互聯圖形；而后沉積結構層，在結構層上通過刻蝕工藝制備一通孔到犧牲層表面為止；隨后注入丙酮或其它堿性溶劑，溶劑透過通孔溶化光刻膠，光刻膠制成的犧牲層就被去除了，結構層下形成了空腔；因為結構層上還開有通孔以及間隙，需要進行密封，方法有多種，包括簡單的涂覆環氧樹脂或光刻膠、化學氣相沉積密封層、結構層表面氧化與晶圓鍵合等。還有一種普遍應用的方法是在光刻膠曝光成形后，直接刻蝕硅片形成圖形，繼而將有圖形的硅片與有圖形的蓋板(玻璃或者硅片)進行鍵合，構成微納米級的封閉管道。
[0003]但這樣制備微納米尺度的封閉管道工藝復雜，需要穩定的工作環境、多種昂貴的專業設備、復雜的材料調配以及熟練的操作人員，投入成本大，制備的產品精度高；但不耐熱耐壓，成本高昂，而且以硅片為基板，沒有可撓折能力。
[0004]現階段出現了一種更經濟更有效率的微納米封閉管道的制備方法。在柔性或者玻璃、金屬以及陶瓷表面涂覆一層壓印膠，應用一表面具有凸起結構的模板在壓印膠上進行壓印，或者涂覆結構膠-光刻膠，使用掩膜版進行刻蝕形成一系列微納米溝槽；應用濺射或電鍍技術，在凝固成型的壓印膠表面覆蓋一薄金屬層，該金屬可以為銅等良導熱材料，該金屬層致密，導熱性優異；準備一片與基材長寬相同的金屬薄膜，該金屬可以為銅等良導熱材料，利用特種膠水將金屬薄膜與基材結構面粘合，將原來的微納米級溝槽構成封閉管道。
[0005]這樣的微納米尺度的封閉管道工藝簡單，各方面投入小，成本較低，柔性基材的選用使產品具有可撓性；但使用膠水粘合，膠的流動性控制不好容易封死管道，產品整體厚度增加，管道的密封性有待考量，可能會影響使用壽命。
實用新型內容
[0006]鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種微納結構封閉管道，用于解決現有技術中微納結構封閉管道及其制備的技術難度大，成本高，不耐高溫高壓或管道容易堵塞、密封性能低、厚度較大等問題。
[0007]為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種微納結構封閉管道，包括:
[0008]基底；
[0009]柔性材料層，結合于所述基底表面，所述柔性材料層表面形成有多個凹槽結構；
[0010]金屬層，結合于所述柔性材料層及各凹槽結構的表面；
[0011]金屬薄膜，結合于所述柔性材料層表面的金屬層，與各凹槽結構組合成多個封閉管道。
[0012]作為本實用新型的微納結構封閉管道的一種優選方案，所述金屬層與所述金屬薄膜的結合方式為通過超聲焊接工藝形成的表面分子間的熔合。
[0013]作為本實用新型的微納結構封閉管道的一種優選方案，所述基底包括玻璃基底、陶瓷基底、鋁箔、銅箔、PET柔性基底及PI柔性基底中的一種。
[0014]作為本實用新型的微納結構封閉管道的一種優選方案，所述柔性材料層為UV膠層或熱固化膠層。
[0015]作為本實用新型的微納結構封閉管道的一種優選方案，所述凹槽結構的深度為30微米?50微米，寬度為不小于50微米。
[0016]作為本實用新型的微納結構封閉管道的一種優選方案，所述金屬層的材料包括銅層及鋁層，所述金屬薄膜包括銅箔及鋁箔。
[0017]如上所述，本實用新型提供一種微納結構封閉管道，包括:基底；柔性材料層，結合于所述基底表面，所述柔性材料層表面形成有多個凹槽結構；金屬層，結合于所述柔性材料層及各凹槽結構的表面；金屬薄膜，結合于所述柔性材料層表面的金屬層，與各凹槽結構組合成多個封閉管道。本實用新型具有以下有益效果:
[0018]1)相對于硅片沉積與蝕刻多層架構進行制備微納米級密封管道，本實用新型工藝簡單，設備投入低，產品耐熱耐壓，可選用柔性基材，產品具有可撓性。
[0019]2)相對于特種膠水粘合金屬薄膜，本實用新型密封性好，更輕薄，延長了使用壽命。
[0020]3)超聲波焊接使被加工的兩金屬層在分子層面進行摩擦熔合，影響范圍極小，不會降低溝槽的尺寸精度。
[0021]4)現階段應用廣泛的散熱器一般為金屬材質，在對電子元器件進行散熱時需要添加一絕緣層，而采用本發明制備的微流管散熱器，在對電子器件進行散熱時，一面金屬結構保證較高的熱傳導效率，另一面絕緣保證不會對電子器件的工作產生影響。
[0022]5)產品基材的選擇多樣，根據應用不同而不同，在傳熱要求高、成本允許且無電氣絕緣要求的情況下，柔性基材也可以是銅箔或者鋁箔等，這樣就形成了雙面金屬的結構，拓展了微流管散熱器在散熱領域的應用范圍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1?圖2顯示為本實用新型的微納結構封閉管道的制備方法步驟1)所呈現的結構示意圖。
[0024]圖3顯示為本實用新型的微納結構封閉管道的制備方法步驟2)所呈現的結構示意圖。
[0025]圖4?圖5顯示為本實用新型的微納結構封閉管道的制備方法步驟3)所呈現的結構示意圖，其中，圖5為本實用新型的微納結構封閉管道的最終結構示意圖。
[0026]元件標號說明::
[0027]101 基底；
[0028]102柔性材料層；
[0029]103凹槽結構；
[0030]104金屬層；
[0031]105金屬薄膜；
[0032]106封閉管道。
【具體實施方式】
[0033]以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。
[0034]請參閱圖1?圖5。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構想，遂圖式中僅顯示與本實用新型中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。
[0035]如圖1?圖5所示，本實施例提供一種微納結構封閉管道的制備方法，該制備方法至少包括以下步驟:
[0036]如圖1?圖2所示，首先進行步驟I)，提供一基底101，于所述基底101表面形成柔性材料層102，于所述柔性材料層102表面形成有多個凹槽結構103。
[0037]具體地，包括以下步驟:
[0038]如圖1所示進行步驟1-1)，提供一基底101，于所述基底101表面形成柔性材料層102。
[0039]作為示例，所述基底101包括玻璃基底、陶瓷基底、鋁箔、銅箔、PET柔性基底及PI柔性基底中的一種。所述基底可以依據使用環境進行選擇，如需要絕緣剛性基底時，可以選在如陶瓷基底或玻璃基底，如需要導電剛性基底，則可以選擇金屬基底，如鋁箔或銅箔等，在某些需要彎曲使用的場合，可以選擇使用PET柔性基底或PI柔性基底。在本實施例中，所述基底為PET柔性基底。
[0040]作為示例，所述柔性材料層102的材料為UV膠等，在本實施例中，采用旋涂法于所述基底101表面形成所述UV膠層。另外需要說明的是，UV膠又稱光敏膠、紫外光固化膠，它可作為油漆、涂料、油墨等的膠料使用。UV是英文Ultrav1let Rays的縮寫，即紫外光線。紫外線(UV)是肉眼看不見的，是可見光以外的一段電磁輻射，波長在100?400nm的范圍。UV膠的固化原理是UV固化材料中的光引發劑(或光敏劑)在紫外線的照射下吸收紫外光后產生活性自由基或陽離子，引發單體聚合、交聯和接支化學反應，使粘合劑在數秒鐘內由液態轉化為固態。當然，如熱壓印使用的熱固化膠層等也同樣適用，因而并不限定于此。
[0041]如圖2所示進行步驟1-2)，提供一表面具有凸起結構的模具，藉由該模具采用壓印的方法于所述柔性材料層102表面形成有多個凹槽結構103。
[0042]作為示例，所述多個凹槽結構103可以呈獨立分布或呈網絡狀互聯分布。在本實施例中，所述多個凹槽結構103呈獨立分布。優選地,所述凹槽結構的深度為30微米?50微米，寬度為不小于50微米。在本實施例中，所述凹槽結構103的深度為40微米，寬度為60微米。當然，所述凹槽結構103的尺寸可以超出此處所列舉的范圍，并不限定于此。
[0043]另外，在另一實施過程中，該步驟1-2)也可以采用如下方式實現:于所述柔性材料層102表面形成具有刻蝕窗口的掩膜層，藉由所述掩膜層于所述柔性材料層102表面刻蝕出多個凹槽結構103。
[0044]當然，在其它的實施例中，本領域技術人員可以根據需求選擇各種各樣的溝槽結構的制備方法，并不限于此處所列舉的示例。
[0045]如圖3所示，然后進行步驟2)，于所述柔性材料層102及各凹槽結構103的表面形成金屬層104。
[0046]具體地，包括以下步驟:
[0047]步驟2-1)，于所述柔性材料層102及各凹槽結構103的表面形成種子層。
[0048]作為示例，采用濺射法或刮印法于柔性材料層102及各凹槽結構103的表面形成種子層，所述種子層為銅、金屬催化油墨、銀漿或可被光還原的溴化銀。例如，可以采用濺射法制備銅層、鋁層等，又如，可以采用刮印的方法制備種子層銀漿、金屬催化油墨或可被光還原的溴化銀，需要說明的是，可被光還原的溴化銀，在光的作用下可以分解成導電的Ag和溴氣，Ag將沉積下來，便可作為種子層。
[0049]步驟2-2)，通過電鍍或化學鍍的方法于所述種子層表面形成金屬層104。
[0050]在本實施例中，采用電鍍的方法于所述種子層表面形成金屬層104，所述金屬層104可以為銅或者鋁等金屬材料。當然，采用化學鍍的方法制備所述金屬層104也可以達到同樣的效果。
[0051]另外，在另一具體的實施過程中，也可以直接采用濺射法于所述柔性材料層102及各凹槽結構103的表面形成金屬層104。
[0052]如圖4?圖5所示，最后進行步驟3)，提供一金屬薄膜105，采用超聲波焊接工藝實現所述金屬薄膜105與所述金屬層104面與面的熔合焊接，形成多個封閉管道106。
[0053]具體地，采用超聲焊接設備的焊接頭對所述金屬薄膜105施加壓力并焊接焊接頭接觸區域的金屬薄膜105與金屬層104，并連續移動工作區域最終使整片金屬薄膜105與所述金屬層104表面相互摩擦形成分子間的熔合，以形成多個封閉管道106。在本實施例中，所述金屬薄膜105為銅箔或者鋁箔，該金屬薄膜105的材料種類與所述金屬層104的材料種類一致。
[0054]如圖5所示，本實施例還提供一種微納結構封閉管道，包括:
[0055]基底101 ;
[0056]柔性材料層102，結合于所述基底101表面，所述柔性材料層102表面形成有多個凹槽結構103 ；
[0057]金屬層104，結合于所述柔性材料層102及各凹槽結構103的表面；
[0058]金屬薄膜105，結合于所述柔性材料層102表面的金屬層104，與各凹槽結構103組合成多個封閉管道106。
[0059]作為示例，所述金屬層104與所述金屬薄膜105的結合方式為通過超聲焊接工藝形成的表面分子間的熔合。
[0060]作為示例，所述基底101包括玻璃基底、陶瓷基底、鋁箔、銅箔、PET柔性基底及PI柔性基底中的一種。在本實施例中，所述基底為銅箔。
[0061]作為示例，所述柔性材料層102為UV膠層。
[0062]作為示例，所述多個凹槽結構103可以呈獨立分布或呈網絡狀互聯分布。在本實施例中，所述多個凹槽結構103呈獨立分布。優選地，所述凹槽結構103的深度為30微米?50微米，寬度為不小于50微米。在本實施例中，所述凹槽結構103的深度為40微米，寬度為60微米。當然，所述凹槽結構103的尺寸可以超出此處所列舉的范圍，并不限定于此。
[0063]作為示例，所述金屬層104的材料包括銅層及鋁層，所述金屬薄膜105包括銅箔及鋁箔，其中，所述金屬層104于所述金屬薄膜105的材料種類相同，在本實施例中，所述金屬層104及金屬薄膜105的材料均為銅。
[0064]如上所述，本實用新型提供一種微納結構封閉管道，包括:基底；柔性材料層，結合于所述基底表面，所述柔性材料層表面形成有多個凹槽結構；金屬層，結合于所述柔性材料層及各凹槽結構的表面；金屬薄膜，結合于所述柔性材料層表面的金屬層，與各凹槽結構組合成多個封閉管道。本實用新型具有以下有益效果:
[0065]I)相對于硅片沉積與蝕刻多層架構進行制備微納米級密封管道，本實用新型工藝簡單，設備投入低，產品耐熱耐壓，可選用柔性基材，產品具有可撓性。
[0066]2)相對于特種膠水粘合金屬薄膜，本實用新型密封性好，更輕薄，延長了使用壽命O
[0067]3)超聲波焊接使被加工的兩金屬層在分子層面進行摩擦熔合，影響范圍極小，不會降低溝槽的尺寸精度。
[0068]4)現階段應用廣泛的散熱器一般為金屬材質，在對電子元器件進行散熱時需要添加一絕緣層，而采用本實用新型制備的微流管散熱器，在對電子器件進行散熱時，一面金屬結構保證熱傳導入微管，另一面絕緣保證不會對電子器件的工作產生影響。
[0069]5)產品基材的選擇多樣，根據應用不同而不同，在傳熱要求高、成本允許且無電氣絕緣要求的情況下，柔性基材也可以是銅箔或者鋁箔等，這樣就形成了雙面金屬的結構，拓展了微流管散熱器在散熱領域的應用范圍。
[0070]所以，本實用新型有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
[0071]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種微納結構封閉管道，其特征在于:包括: 基底； 柔性材料層，結合于所述基底表面，所述柔性材料層表面形成有多個凹槽結構； 金屬層，結合于所述柔性材料層及各凹槽結構的表面； 金屬薄膜，結合于所述柔性材料層表面的金屬層，與各凹槽結構組合成多個封閉管道。
2.根據權利要求1所述的微納結構封閉管道，其特征在于:所述金屬層與所述金屬薄膜的結合方式為通過超聲焊接工藝形成的表面分子間的熔合。
3.根據權利要求1所述的微納結構封閉管道，其特征在于:所述基底包括玻璃基底、陶瓷基底、鋁箔、銅箔、柔性基底及柔性基底中的一種。
4.根據權利要求1所述的微納結構封閉管道，其特征在于:所述柔性材料層為⑶膠層或熱固化膠層。
5.根據權利要求1所述的微納結構封閉管道，其特征在于:所述凹槽結構的深度為30微米?50微米，寬度為不小于50微米。
6.根據權利要求1所述的微納結構封閉管道，其特征在于:所述金屬層的材料包括銅層及鋁層，所述金屬薄膜包括銅箔及鋁箔。
【文檔編號】B81C1/00GK204111306SQ201420273522
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年5月26日 優先權日:2014年5月26日
【發明者】平財明, 徐厚嘉, 劉升升, 方建聰 申請人:上海藍沛新材料科技股份有限公司