CN113310331A - 一种具有内部环形通道的冷却盘体及其制备方法 - Google Patents

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CN113310331A CN202110613818.0A CN202110613818A CN113310331A CN 113310331 A CN113310331 A CN 113310331A CN 202110613818 A CN202110613818 A CN 202110613818A CN 113310331 A CN113310331 A CN 113310331A
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潘杰
王学泽
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Abstract

本发明提供了一种具有内部环形通道的冷却盘体及其制备方法，所述冷却盘体包括主板和盖板，所述主板上均匀设有环形凹槽，所述盖板与主板配套使用，覆盖于主板上的环形凹槽一侧，所述环形凹槽构成冷却盘体的内部环形通道；所述冷却盘体整体呈蜗壳状，包括蜗壳主体和蜗壳入口，所述环形通道的入口和出口均设置于蜗壳入口处，与外界连通。本发明通过对冷却盘体内部环形通道的结构设计，使其与待冷却产品的接触面平整，接触面积较大，冷却介质能够均匀分布并快速循环，实现产品的快速冷却；所述冷却盘体结构设计合理，制备工艺简便，密封性较好，产品合格率高，可极大减少返工操作，降低生产成本，更有助于在高精度产品冷却中的应用。

Description

一种具有内部环形通道的冷却盘体及其制备方法
技术领域
本发明属于冷却设备技术领域，涉及一种具有内部环形通道的冷却盘体及其制备方法。
背景技术
冷却盘体作为产品冷却的常用组件，加工后的产品温度较高时，将产品至于冷却盘体上可起到快速冷却的作用，提高产品的冷却速度，直接影响生产效率，同时也能够避免长时间高温条件下容易造成的产品性质的改变。例如，半导体芯片制造过程中，晶圆温度的控制对其生产过程及晶圆产品的性质均有重要影响，同时要求晶圆表面各处的温度均衡，避免因温度差异过大而导致器件性能下降甚至失效，因而需要能够将晶圆产品均匀降温的冷却设备。
为保证晶圆等规则产品的均匀降温，相应的冷却盘体需要与产品的接触面平整均匀，且接触面积足够大，通过在冷却盘体内设置流道，形成中空结构，流道中通入冷却介质，从而实现对产品的冷却。因此，冷却盘体内部流道结构的设计，以及保证冷却盘体的密封性，有助于产品冷却效果的提高。
CN 110701924A公开了一种冷却盘体，所述冷却盘体包括设置有凹槽的基体以及与所述基体上方连接的盖板，所述凹槽为冷却液流动通道，所述冷却液流动通道内部设置有至少一个冷却隔板，所述冷却隔板与所述盖板的下表面以及所述冷却液流动通道的内壁相连；该冷却盘体通过在冷却液流动通道内设置冷却隔板，增加导热材料与冷却液的接触面积，但对冷却液流动通道的结构布置以及冷却盘体如何制备均未涉及。
CN 111403320A公开了一种冷却盘体及其制备方法，所述冷却盘体内部的水道为圆环形水道和米字型水道的组合形状，所述米字型水道为圆环形水道内部，且所述米字型水道的各分支分别独立地与所述圆环形水道连通。该冷却盘体内水道结构复杂，各分支液体的流动容易受到相互影响，且该方法中冷却盘体的制备步骤较为简单，并未涉及热处理等操作。
综上所述，对于冷却盘体的内部结构设计以及制备工艺，还需要满足空心管道均匀分布、产品与盘体接触面平整以及盘体密封性好等要求，以提高产品冷却速率。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有内部环形通道的冷却盘体及其制备方法，所述冷却盘体通过对内部空心结构的设计，使得冷却介质能够均匀分布并快速循环，其制备工艺能够保证冷却盘体密封性好，强度较高，便于产品的均匀、快速冷却，既可避免对产品品质的影响，又可提高生产效率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供了一种具有内部环形通道的冷却盘体，所述冷却盘体包括主板和盖板，所述主板上均匀设有环形凹槽，所述盖板与主板配套使用，覆盖于主板上的环形凹槽一侧，所述环形凹槽构成冷却盘体的内部环形通道；
所述冷却盘体整体呈蜗壳状，包括蜗壳主体和蜗壳入口，所述环形通道的入口和出口均设置于蜗壳入口处，与外界连通。
本发明中，对于冷却盘体的结构设计，需要保证其与待冷却产品的接触面平整，接触面积尽可能大，并通过空心管道结构的设计，使得冷却介质能够在冷却盘体内均匀分布，从而实现晶圆等产品的快速冷却；本发明中冷却盘体由主板和盖板两部分组合而成，避免了在板件内部设置环形通道的复杂操作，而环形通道的出入口与外界连通，便于冷却介质的循环流动，实现产品的快速均匀冷却，提高生产效率。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述主板上的环形凹槽间隔盘绕设置。
优选地，所述主板上至少设有3圈环形凹槽，例如3圈、4圈、5圈、6圈、7圈或8圈，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为4～8圈。
本发明中，各圈环形凹槽之间的距离基本需要保持一致，以保证冷却介质在冷却盘体中的均匀分布，环形凹槽的圈数根据主板和盖板的整体尺寸以及单一环形凹槽的宽度决定。
优选地，所述环形凹槽的深度为主板厚度的40～75％，例如40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％或75％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述环形凹槽的截面形状为扇形或四边形，优选为矩形。
本发明中，从主板的厚度方向来看，环形凹槽需要位于主板的中间位置，为了方便环形凹槽的加工，需要在一侧先加工大宽度尺寸的凹槽，在此凹槽的底部加工所需的环形凹槽，相当于形成了阶梯槽，上部的凹槽在与盖板装配时，与盖板相应位置对接，只保留中间位置的环形凹槽。
优选地，所述主板的厚度为盖板厚度的1.5～3倍，例如1.5倍、1.8倍、2倍、2.2倍、2.5倍、2.7倍或3倍等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，为保证盖板与主板装配时结构相匹配，盖板也需要先进行机加工，而盖板厚度的选择既需要满足能够填充主板上的上部凹槽，又避免盖板过厚影响冷却效果。
作为本发明优选的技术方案，所述主板和盖板的形状和大小相同，所述盖板将主板的环形凹槽一侧完全覆盖并固定。
优选地，所述环形通道的入口和出口设置于主板上相对环形凹槽的另一侧。
优选地，所述环形通道与外界的连通是在冷却盘体蜗壳入口处钻孔与环形通道的端部贯通。
本发明中，所述环形通道可以看做是环形盘绕的一条流道，其出口和入口均在冷却盘体的蜗壳入口处，与外界连通，其余部分均为密封结构，避免冷却介质的泄露而对冷却产品造成污染。
作为本发明优选的技术方案，所述冷却盘体的非空心部分还设置贯穿孔或非贯穿孔。
优选地，所述贯穿孔包括阶梯孔，所述阶梯孔中设置陶瓷球。
本发明中，根据冷却盘体的组装及安装需要，还需要在合适位置设置定位孔、安装孔等，例如在盖板上远离主板的一侧设置螺纹孔，便于冷却盘体整体的安装。
另一方面，本发明提供了一种上述冷却盘体的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将主板和盖板进行机加工，在主板上形成环形凹槽后将其与盖板装配，然后进行搅拌摩擦焊接，得到组合盘体；
(2)将步骤(1)得到的组合盘体依次进行热处理、固溶时效处理，冷却后依次清洗、干燥；
(3)将步骤(2)处理后的组合盘体进行阳极氧化，得到所述冷却盘体。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述主板和盖板的材质包括铝合金。
本发明中，所述主板和盖板通常选择相同材质，一般选择铝合金材质，例如型号为A6061-T6的铝合金。
优选地，步骤(1)所述机加工依次包括车削、铣槽、钻孔以及抛光。
优选地，步骤(1)机加工后主板和盖板的装配为：将盖板覆盖于主板上环形凹槽一侧进行卡接固定。
本发明中，根据冷却盘体中环形通道的位置要求，在主板进行机加工时，除了形成环形通道的中间位置的凹槽，还会在一侧保留开口凹槽，因此需要将盖板加工为与之匹配的形状，装配时两者卡接，同时起到固定作用，避免主板和盖板在水平方向上错位滑动。
优选地，步骤(1)所述搅拌摩擦焊接的搅拌针的直径为2～10mm，例如2mm、3mm、5mm、6mm、8mm或10mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述搅拌摩擦焊接的搅拌针的转速为1000～1600r/min，例如1000r/min、1100r/min、1200r/min、1300r/min、1400r/min、1500r/min或1600r/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述搅拌摩擦焊接的进给速度为100～180mm/min，例如100mm/min、120mm/min、140mm/min、150mm/min、160mm/min或180mm/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述搅拌摩擦焊接主要是将主板和盖板的接触面空隙采用焊接的方式进行封堵，基于本发明中冷却盘体中主板和盖板的组合结构，采用此种焊接方式更有助于主板和盖板接触面之间焊缝的填充，达到更高的焊接结合率，使用过程中不会造成冷却介质泄漏。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)完成后先对所述组合盘体进行水压测试。
优选地，所述水压测试的压力为0.4～0.8MPa，例如0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa或0.8MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述水压测试的保压时间为0.5～2h，例如0.5h、0.8h、1h、1.2h、1.5h、1.8h或2h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述搅拌摩擦焊接后进行水压测试，可以准确检测出焊接后盘体的密封性，根据测试结果决定是否进行下一步操作，或者提前进行返工操作，避免不合格组合盘体直接进行后续加工。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述热处理的温度为400～500℃，例如400℃、420℃、440℃、460℃、480℃或500℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述热处理的保温时间为2～4h，例如2h、2.5h、3h、3.5h或4h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述热处理在空气气氛中进行。
优选地，步骤(2)所述热处理达到保温时间后进行空冷。
优选地，步骤(2)所述热处理完成后，对组合盘体进行弯曲度校正。
本发明中，所述热处理阶段主要是对组合后的盘体进行定型，防止盘体在后续处理时发生变形。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述固溶时效处理分为两段处理工艺，先是在500～550℃条件下保温2～4h，例如500℃、510℃、520℃、530℃、540℃或550℃等，例如2h、2.5h、3h、3.5h或4h等，但并不仅限于所列举的数值，在各自数值范围内其他未列举的数值同样适用；然后在150～200℃条件下保温7～9h，例如150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃等，例如7h、7.5h、8h、8.5h或9h等，但并不仅限于所列举的数值，在各自数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述两段处理工艺后均采用水冷方式降温。
本发明中，经过热处理以及固溶时效处理，组合盘体的结构基本已定型，并达到一定的强度。
优选地，步骤(2)所述清洗包括采用有机溶剂和水进行超声波清洗。
优选地，所述有机溶剂包括洗洁精、煤油或异丙醇中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：洗洁精和煤油的组合，煤油和异丙醇的组合，洗洁精、煤油和异丙醇的组合等。
本发明中，由于晶圆等产品对纯度的要求较高，因而与其直接接触的冷却盘体也需要清洗干净，避免杂质或污渍给产品带来污染，由于冷却盘体还具有内部通道，清洗相对困难，因而采用超声波清洗的方式，并先后采用有机溶剂和水，确保通道内也能够被完全浸润，经过清洗将杂质带出。
优选地，步骤(2)所述清洗为：对盘体的外表面和内部环形通道均进行清洗。
优选地，步骤(2)所述清洗的时间为30～60min，例如30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述干燥依次包括吹扫干燥和热干燥。
优选地，所述吹扫干燥为采用压缩气体对盘体表面和内部环形通道进行吹扫，至内外表面无液滴。
优选地，所述热干燥的温度为60～80℃，例如60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等；时间为30～60min，例如30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min等，但并不仅限于所列举的数值，在各自数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述盘体清洗后干燥时，为了方便内部液体的流出，环形通道进出口的位置位于下方，且开口朝下，有助于缩短干燥时间。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述阳极氧化前，先对组合盘体进行尺寸检测。
优选地，若尺寸检测不符合设定要求，则再次进行抛光调节尺寸。
优选地，步骤(3)所述阳极氧化为：采用含硫酸电解液对组合盘体进行阳极氧化。
优选地，步骤(3)所述阳极氧化形成的阳极氧化膜的厚度为30～40μm，例如30μm、32μm、34μm、36μm、38μm或40μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中的阳极氧化操作能够使得冷却盘体的内外表面形成一层保护膜，其强度较高，能够极大避免可能造成的损伤或划伤，保证表面基本无色差。
优选地，步骤(3)所述阳极氧化后，再次进行清洗干燥，并采用减震材料进行包装。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过对冷却盘体的整体结构划分以及内部环形通道的结构设计，在保证其与待冷却产品的接触面平整，接触面积较大的同时，使得冷却介质能够在冷却盘体内均匀分布并快速循环，能够实现产品的快速冷却；
(2)本发明所述制备方法通过搅拌摩擦焊接、热处理、固溶时效处理以及阳极氧化等操作，能够保证冷却盘体的密封性较好，主板和盖板的焊接结合率可达到99.5％以上，纯度及强度较高，更有助于在高精度产品冷却中的应用；
(3)本发明所述冷却盘体结构设计合理，制备工艺简便，产品合格率高，可极大减少返工操作，降低生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的具有内部环形通道的冷却盘体中主板的截面结构示意图；
图2是本发明实施例1提供的具有内部环形通道的冷却盘体的俯视结构示意图；
其中，1-主板，2-环形凹槽，3-盖板，4-蜗壳主体，5-蜗壳入口。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施方式部分提供了一种具有内部环形通道的冷却盘体及其制备方法，所述冷却盘体包括主板1和盖板3，所述主板1上均匀设有环形凹槽2，所述盖板3与主板1配套使用，覆盖于主板1上的环形凹槽2一侧，所述环形凹槽2构成冷却盘体的内部环形通道；
所述冷却盘体整体呈蜗壳状，包括蜗壳主体4和蜗壳入口5，所述环形通道的入口和出口均设置于蜗壳入口5处，与外界连通。
所述制备方法包括以下步骤：
(1)将主板1和盖板3进行机加工，在主板1上形成环形凹槽2后将其与盖板3装配，然后进行搅拌摩擦焊接，得到组合盘体；
(2)将步骤(1)得到的组合盘体依次进行热处理、固溶时效处理，冷却后依次清洗、干燥；
(3)将步骤(2)处理后的组合盘体进行阳极氧化，得到所述冷却盘体。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种具有内部环形通道的冷却盘体，所述冷却盘体包括主板1和盖板3，其中主板1的截面结构示意图如图1所示，所述冷却盘体的俯视结构示意图如图2所示，所述主板1上均匀设有环形凹槽2，所述盖板3与主板1配套使用，覆盖于主板1上的环形凹槽2一侧，所述环形凹槽2构成冷却盘体的内部环形通道；
所述冷却盘体整体呈蜗壳状，包括蜗壳主体4和蜗壳入口5，所述环形通道的入口和出口均设置于蜗壳入口5处，与外界连通。
所述主板1上的环形凹槽2间隔盘绕设置，设有6圈环形凹槽2。
所述环形凹槽2的深度为主板1厚度的50％。
所述环形凹槽2的截面形状为矩形。
所述主板1的厚度为盖板3厚度的2倍。
所述主板1和盖板3的形状和大小相同，所述盖板3将主板1的环形凹槽2一侧完全覆盖并固定。
所述环形通道的入口和出口设置于主板1上相对环形凹槽2的另一侧，所述环形通道与外界的连通是在冷却盘体蜗壳入口5处钻孔与环形通道的端部贯通。
所述冷却盘体的非空心部分还设置贯穿孔和非贯穿孔；所述贯穿孔包括阶梯孔，所述阶梯孔中设置陶瓷球。
实施例2：
本实施例提供了一种具有内部环形通道的冷却盘体，所述冷却盘体包括主板1和盖板3，所述主板1上均匀设有环形凹槽2，所述盖板3与主板1配套使用，覆盖于主板1上的环形凹槽2一侧，所述环形凹槽2构成冷却盘体的内部环形通道；
所述冷却盘体整体呈蜗壳状，包括蜗壳主体4和蜗壳入口5，所述环形通道的入口和出口均设置于蜗壳入口5处，与外界连通。
所述主板1上的环形凹槽2间隔盘绕设置，设有4圈环形凹槽2。
所述环形凹槽2的深度为主板1厚度的40％。
所述环形凹槽2的截面形状为矩形。
所述主板1的厚度为盖板3厚度的3倍。
所述主板1和盖板3的形状和大小相同，所述盖板3将主板1的环形凹槽2一侧完全覆盖并固定。
所述环形通道的入口和出口设置于主板1上相对环形凹槽2的另一侧，所述环形通道与外界的连通是在冷却盘体蜗壳入口5处钻孔与环形通道的端部贯通。
所述冷却盘体的非空心部分还设置贯穿孔；所述贯穿孔包括阶梯孔，所述阶梯孔中设置陶瓷球。
实施例3：
本实施例提供了一种具有内部环形通道的冷却盘体，所述冷却盘体包括主板1和盖板3，所述主板1上均匀设有环形凹槽2，所述盖板3与主板1配套使用，覆盖于主板1上的环形凹槽2一侧，所述环形凹槽2构成冷却盘体的内部环形通道；
所述冷却盘体整体呈蜗壳状，包括蜗壳主体4和蜗壳入口5，所述环形通道的入口和出口均设置于蜗壳入口5处，与外界连通。
所述主板1上的环形凹槽2间隔盘绕设置，设有8圈环形凹槽2。
所述环形凹槽2的深度为主板1厚度的66.7％。
所述环形凹槽2的截面形状为半圆形。
所述主板1的厚度为盖板3厚度的1.5倍。
所述主板1和盖板3的形状和大小相同，所述盖板3将主板1的环形凹槽2一侧完全覆盖并固定。
所述环形通道的入口和出口设置于主板1上相对环形凹槽2的另一侧，所述环形通道与外界的连通是在冷却盘体蜗壳入口5处钻孔与环形通道的端部贯通。
所述冷却盘体的非空心部分还设置非贯穿孔作为安装孔。
实施例4：
本实施例提供了一种具有内部环形通道的冷却盘体的制备方法，所述冷却盘体为实施例1中的冷却盘体，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将主板1和盖板3进行机加工，所述主板1和盖板3的材质均为A6061-T6，在主板1上形成环形凹槽2后将其与盖板3装配，所述机加工依次包括车削、铣槽、钻孔以及抛光，所述装配为：将盖板3覆盖于主板1上环形凹槽2一侧进行卡接固定，然后进行搅拌摩擦焊接，所述搅拌摩擦焊接的搅拌针的直径为6mm，搅拌针的转速为1300r/min，搅拌摩擦焊接的进给速度为150mm/min，得到组合盘体；
对所述组合盘体进行水压测试，所述水压测试的压力为0.6MPa，保压时间为1h；
(2)将步骤(1)得到的组合盘体依次进行热处理、固溶时效处理，所述热处理的温度为460℃，保温时间为3h，然后进行空冷，再对组合盘体进行弯曲度校正；所述固溶时效处理分为两段处理工艺，先是在530℃条件下保温3h，然后在175℃条件下保温8h，两段处理工艺后均采用水冷方式降温，冷却后依次进行清洗、干燥；
所述清洗为依次采用有机溶剂和水进行超声波清洗，所述有机溶剂包括洗洁精、煤油和异丙醇，分别采用洗洁精、煤油和异丙醇各清洗10min，然后采用水清洗10min，所述干燥依次包括吹扫干燥和热干燥，所述吹扫干燥为采用压缩空气对盘体表面和内部环形通道进行吹扫，至内外表面无液滴，所述热干燥的温度为70℃，时间为30min；
(3)将步骤(2)处理后的组合盘体先进行尺寸检测，然后采用含硫酸电解液对组合盘体进行阳极氧化，形成的阳极氧化膜的厚度为35μm，再次进行清洗干燥，并采用减震材料进行包装，得到所述冷却盘体。
本实施例中，采用所述方法制备的冷却盘体，表面平整，无明显色差，主板和盖板的焊接结合率达到99.6％，密封性好，使用过程中不会发生介质泄漏。
实施例5：
本实施例提供了一种具有内部环形通道的冷却盘体的制备方法，所述冷却盘体为实施例1中的冷却盘体，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将主板1和盖板3进行机加工，所述主板1和盖板3的材质均为A6061-T6，在主板1上形成环形凹槽2后将其与盖板3装配，所述机加工包括车削、铣槽、钻孔以及抛光，所述装配为：将盖板3覆盖于主板1上环形凹槽2一侧进行卡接固定，然后进行搅拌摩擦焊接，所述搅拌摩擦焊接的搅拌针的直径为10mm，搅拌针的转速为1000r/min，搅拌摩擦焊接的进给速度为100mm/min，得到组合盘体；
对所述组合盘体进行水压测试，所述水压测试的压力为0.4MPa，保压时间为2h；
(2)将步骤(1)得到的组合盘体依次进行热处理、固溶时效处理，所述热处理的温度为400℃，保温时间为4h，然后进行空冷，再对组合盘体进行弯曲度校正；所述固溶时效处理分为两段处理工艺，先是在500℃条件下保温4h，然后在150℃条件下保温9h，两段处理工艺后均采用水冷方式降温，冷却后依次进行清洗、干燥；
所述清洗为依次采用有机溶剂和水进行超声波清洗，所述有机溶剂包括煤油和异丙醇，分别采用煤油和异丙醇各清洗15min，然后采用水清洗15min，所述干燥依次包括吹扫干燥和热干燥，所述吹扫干燥为采用压缩空气对盘体表面和内部环形通道进行吹扫，至内外表面无液滴，所述热干燥的温度为60℃，时间为60min；
(3)将步骤(2)处理后的组合盘体先进行尺寸检测，并通过抛光处理调节尺寸，然后采用含硫酸电解液对组合盘体进行阳极氧化，形成的阳极氧化膜的厚度为40μm，再次进行清洗干燥，并采用减震材料进行包装，得到所述冷却盘体。
本实施例中，采用所述方法制备的冷却盘体，表面平整，无明显色差，主板和盖板的焊接结合率达到99.7％，密封性好，使用过程中不会发生介质泄漏。
实施例6：
本实施例提供了一种具有内部环形通道的冷却盘体的制备方法，所述冷却盘体为实施例2中的冷却盘体，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将主板1和盖板3进行机加工，所述主板1和盖板3的材质均为A6063，在主板1上形成环形凹槽2后将其与盖板3装配，所述机加工包括车削、铣槽、钻孔以及抛光，所述装配为：将盖板3覆盖于主板1上环形凹槽2一侧进行卡接固定，然后进行搅拌摩擦焊接，所述搅拌摩擦焊接的搅拌针的直径为2mm，搅拌针的转速为1600r/min，搅拌摩擦焊接的进给速度为180mm/min，得到组合盘体；
对所述组合盘体进行水压测试，所述水压测试的压力为0.8MPa，保压时间为0.5h；
(2)将步骤(1)得到的组合盘体依次进行热处理、固溶时效处理，所述热处理的温度为500℃，保温时间为3h，然后进行空冷，再对组合盘体进行弯曲度校正；所述固溶时效处理分为两段处理工艺，先是在550℃条件下保温2.5h，然后在200℃条件下保温7h，两段处理工艺后均采用水冷方式降温，冷却后依次进行清洗、干燥；
所述清洗为依次采用有机溶剂和水进行超声波清洗，所述有机溶剂包括煤油和异丙醇，分别采用煤油和异丙醇各清洗20min，然后采用水清洗20min，所述干燥依次包括吹扫干燥和热干燥，所述吹扫干燥为采用压缩空气对盘体表面和内部环形通道进行吹扫，至内外表面无液滴，所述热干燥的温度为80℃，时间为45min；
(3)将步骤(2)处理后的组合盘体先进行尺寸检测，然后采用含硫酸电解液对组合盘体进行阳极氧化，形成的阳极氧化膜的厚度为30μm，再次进行清洗干燥，并采用减震材料进行包装，得到所述冷却盘体。
本实施例中，采用所述方法制备的冷却盘体，表面平整，无明显色差，主板和盖板的焊接结合率达到99.5％，密封性好，使用过程中不会发生介质泄漏。
对比例1：
本对比例提供了一种具有内部环形通道的冷却盘体的制备方法，所述制备方法参照实施例4中的方法，区别仅在于：步骤(1)中焊接方式为钎焊焊接。
本对比例中，根据主板和盖板的结构及装配方式，其接触面上凹槽数量较多，焊接时需要填充的焊缝较多，采用钎焊的焊接方式，钎料熔化后难以对焊缝进行充分填充，造成焊接结合率的降低，仅为85.5％；同时采用此种焊接方式也增加了冷却盘体制备的操作工艺，不利于生产效率的提高。
对比例2：
本对比例提供了一种具有内部环形通道的冷却盘体的制备方法，所述制备方法参照实施例4中的方法，区别仅在于：步骤(2)中不包括热处理。
本对比例中，由于冷却盘体制备过程中未进行热处理，使得组合盘体未经定型就直接进行固溶时效处理，容易造成盘体的变形，难以保证冷却盘体结构的平整结构以及密封性，需要经常返工，产品合格率低。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明通过对冷却盘体的整体结构划分以及内部环形通道的结构设计，在保证其与待冷却产品的接触面平整，接触面积较大的同时，使得冷却介质能够在冷却盘体内均匀分布并快速循环，能够实现产品的快速冷却；所述制备方法通过搅拌摩擦焊接、热处理、固溶时效处理以及阳极氧化等操作，能够保证冷却盘体的密封性较好，主板和盖板的焊接结合率可达到99.5％以上，纯度及强度较高，更有助于在高精度产品冷却中的应用；所述冷却盘体结构设计合理，制备工艺简便，产品合格率高，可极大减少返工操作，降低生产成本。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细设备与方法，但本发明并不局限于上述详细设备与方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细设备与方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明设备的等效替换及辅助结构的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种具有内部环形通道的冷却盘体，其特征在于，所述冷却盘体包括主板和盖板，所述主板上均匀设有环形凹槽，所述盖板与主板配套使用，覆盖于主板上的环形凹槽一侧，所述环形凹槽构成冷却盘体的内部环形通道；
所述冷却盘体整体呈蜗壳状，包括蜗壳主体和蜗壳入口，所述环形通道的入口和出口均设置于蜗壳入口处，与外界连通。
2.根据权利要求1所述的冷却盘体，其特征在于，所述主板上的环形凹槽间隔盘绕设置；
优选地，所述主板上至少设有3圈环形凹槽，优选为4～8圈；
优选地，所述环形凹槽的深度为主板厚度的40～75％；
优选地，所述环形凹槽的截面形状为扇形或四边形，优选为矩形；
优选地，所述主板的厚度为盖板厚度的1.5～3倍。
3.根据权利要求1或2所述的冷却盘体，其特征在于，所述主板和盖板的形状和大小相同，所述盖板将主板的环形凹槽一侧完全覆盖并固定；
优选地，所述环形通道的入口和出口设置于主板上相对环形凹槽的另一侧；
优选地，所述环形通道与外界的连通是在冷却盘体蜗壳入口处钻孔与环形通道的端部贯通。
4.根据权利要求1-3任一项所述的冷却盘体，其特征在于，所述冷却盘体的非空心部分还设置贯穿孔和/或非贯穿孔；
优选地，所述贯穿孔包括阶梯孔，所述阶梯孔中设置陶瓷球。
5.根据权利要求1-4任一项所述的冷却盘体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将主板和盖板进行机加工，在主板上形成环形凹槽后将其与盖板装配，然后进行搅拌摩擦焊接，得到组合盘体；
(2)将步骤(1)得到的组合盘体依次进行热处理、固溶时效处理，冷却后依次清洗、干燥；
(3)将步骤(2)处理后的组合盘体进行阳极氧化，得到所述冷却盘体。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述主板和盖板的材质包括铝合金；
优选地，步骤(1)所述机加工依次包括车削、铣槽、钻孔以及抛光；
优选地，步骤(1)机加工后主板和盖板的装配为：将盖板覆盖于主板上环形凹槽一侧进行卡接固定；
优选地，步骤(1)所述搅拌摩擦焊接的搅拌针的直径为2～10mm；
优选地，步骤(1)所述搅拌摩擦焊接的搅拌针的转速为1000～1600r/min；
优选地，步骤(1)所述搅拌摩擦焊接的进给速度为100～180mm/min。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)完成后先对所述组合盘体进行水压测试；
优选地，所述水压测试的压力为0.4～0.8MPa；
优选地，所述水压测试的保压时间为0.5～2h。
8.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述热处理的温度为400～500℃；
优选地，步骤(2)所述热处理的保温时间为2～4h；
优选地，步骤(2)所述热处理在空气气氛中进行；
优选地，步骤(2)所述热处理达到保温时间后进行空冷；
优选地，步骤(2)所述热处理完成后，对组合盘体进行弯曲度校正。
9.根据权利要求5-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述固溶时效处理分为两段处理工艺，先是在500～550℃条件下保温2～4h，然后在150～200℃条件下保温7～9h；
优选地，所述两段处理工艺后均采用水冷方式降温；
优选地，步骤(2)所述清洗包括采用有机溶剂和水进行超声波清洗；
优选地，所述有机溶剂包括洗洁精、煤油或异丙醇中任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(2)所述清洗为：对盘体的外表面和内部环形通道均进行清洗；
优选地，步骤(2)所述清洗的时间为30～60min；
优选地，步骤(2)所述干燥依次包括吹扫干燥和热干燥；
优选地，所述吹扫干燥为采用压缩气体对盘体表面和内部环形通道进行吹扫，至内外表面无液滴；
优选地，所述热干燥的温度为60～80℃，时间为30～60min。
10.根据权利要求5-9任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述阳极氧化前，先对组合盘体进行尺寸检测；
优选地，若尺寸检测不符合设定要求，则再次进行抛光调节尺寸；
优选地，步骤(3)所述阳极氧化为：采用含硫酸电解液对组合盘体进行阳极氧化；
优选地，步骤(3)所述阳极氧化形成的阳极氧化膜的厚度为30～40μm；
优选地，步骤(3)所述阳极氧化后，再次进行清洗干燥，并采用减震材料进行包装。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115627464A (zh) * 2022-09-23 2023-01-20 靖江先锋半导体科技有限公司 一种新型冷却盘及其制作工艺

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5718574A (en) * 1995-03-01 1998-02-17 Tokyo Electron Limited Heat treatment apparatus
CN104651763A (zh) * 2014-05-15 2015-05-27 巩向鹏 一种6063铝合金的性能优化方法
CN108723576A (zh) * 2018-05-25 2018-11-02 合肥工业大学 一种铝合金微波液冷组件的加工方法
CN111477600A (zh) * 2020-05-18 2020-07-31 宁波江丰电子材料股份有限公司 一种半导体晶圆的冷却元件及其制备方法
CN112108755A (zh) * 2020-08-28 2020-12-22 华南理工大学 一种水下搅拌摩擦焊接及焊后热处理的联合工艺方法
CN112453623A (zh) * 2020-11-04 2021-03-09 宁波江丰电子材料股份有限公司 一种圆形钛靶材和背板的焊接整形一体化方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5718574A (en) * 1995-03-01 1998-02-17 Tokyo Electron Limited Heat treatment apparatus
CN104651763A (zh) * 2014-05-15 2015-05-27 巩向鹏 一种6063铝合金的性能优化方法
CN108723576A (zh) * 2018-05-25 2018-11-02 合肥工业大学 一种铝合金微波液冷组件的加工方法
CN111477600A (zh) * 2020-05-18 2020-07-31 宁波江丰电子材料股份有限公司 一种半导体晶圆的冷却元件及其制备方法
CN112108755A (zh) * 2020-08-28 2020-12-22 华南理工大学 一种水下搅拌摩擦焊接及焊后热处理的联合工艺方法
CN112453623A (zh) * 2020-11-04 2021-03-09 宁波江丰电子材料股份有限公司 一种圆形钛靶材和背板的焊接整形一体化方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115627464A (zh) * 2022-09-23 2023-01-20 靖江先锋半导体科技有限公司 一种新型冷却盘及其制作工艺

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