CN116121752A - 一种侧壁保护的金属散热片蚀刻方法及金属散热片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属散热片技术领域,尤其是指一种侧壁保护的金属散热片蚀刻方法及所制得的金属散热片,本发明通过一次蚀刻制得一级蚀刻槽后,再对金属基板进行二次涂布曝光显影以使得一级蚀刻槽的侧壁被保护,从而在二次蚀刻时能够在一级蚀刻槽的底部蚀刻成型二级蚀刻槽,通过一级蚀刻槽和二级蚀刻槽的深度之和大于一级蚀刻槽/二级蚀刻槽的宽度,从而达到了深宽比大于1的效果。

Description

一种侧壁保护的金属散热片蚀刻方法及金属散热片
技术领域
本发明涉及金属散热片技术领域,尤其是指一种侧壁保护的金属散热片蚀刻方法及金属散热片。
背景技术
随着电子技术的发展,电子元器件集成化、微型化、超薄化成为了时代发展的统一趋势。根据工信部数据统计,仅2020年,中国电子元件及电子专用材料制造行业收入收入21485.2亿元,同比增长11.30%,预计未来一段时间仍保持较大增长趋势。支持电子元器件发展的背后离不开技术创新。然而,随着电子元器件的高度集成化,技术创新也遭受了巨大的挑战。摩尔定律认为集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月便会增加一倍,在当前的技术发展下面临着可能失效的囧局。其中,除了纳米制程的技术瓶颈,一个重要的原因在于散热技术的限制。高热流密度的电子元器件对于散热技术提出了诸多难题。
为了满足电子元器件技术的散热需求,金属散热是一种可选的最佳方案之一。金属散热可以是利用金属制备为金属衬底进行散热改善;也可以是将金属壳体制备为均热板,利用相变散热原理进行高效热传导完成散热改善。无论哪种方案,金属散热片是其基本原料。对于金属衬底,为了提高对流效率,通常采用蚀刻沟槽微结构;对于金属均热板技术,利用蚀刻微结构技术获得足够的蒸汽空间,提高换热效率。尤其是超薄均热板在手机领域的热门应用,金属蚀刻板成为了均热板制备过程必备的原料之一。由此可见,金属蚀刻是散热领域常见的共性技术。在金属蚀刻中,高深宽比的微结构(即深度大于宽度的设计)可以促进换热,提高散热效率。然而,金属蚀刻常采用湿法蚀刻,由于其各向异性的蚀刻特点,难以突破深宽比大于1的技术瓶颈,限制了金属蚀刻在散热领域的最大化作用。
发明内容
本发明针对现有技术的问题提供一种侧壁保护的金属散热片蚀刻方法及金属散热片,通过二次蚀刻的方式,突破了金属散热片的蚀刻槽深宽比难以大于1的技术瓶颈。
为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
本发明提供的一种侧壁保护的金属散热片蚀刻方法,包括
A.提供一金属基板,对金属基板的表面进行涂布曝光显影处理,以使得待蚀刻位置裸露在外界;
B.对经涂布曝光显影后的金属基板进行一次蚀刻处理,获得一级蚀刻槽;
C.对经一次蚀刻后的金属基板进行清洗,以去除金属基板表面的感光膜;
D.对经清洗后的金属基板进行涂布曝光显影,使得金属基板的表面以及一级蚀刻槽的内侧壁由感光膜遮盖,从而让一级蚀刻槽的内底壁裸露在外界;
E.对经步骤D处理后的金属基板进行二次蚀刻处理,获得二级蚀刻槽;
F.对经二次蚀刻后的金属基板进行清洗,以去除金属基板表面的感光膜,从而获得金属散热片;
其中,二级蚀刻槽与一级蚀刻槽的底部连通,且二级蚀刻槽的宽度小于一级蚀刻槽的宽度,一级蚀刻槽的深度与二级蚀刻槽的深度之和大于一级蚀刻槽的宽度。
进一步的,步骤B和E均采用喷淋式蚀刻的方式对金属基板进行蚀刻,其中步骤B中喷淋蚀刻液的压力值P1为0.75-0.85psi,步骤E中喷淋蚀刻液的压力值P2小于P1。
进一步的,步骤D具体包括
D1.采用旋涂法对金属基板进行感光膜涂布,形成厚度为0.08-0.15mm的感光膜层;
D2.把经涂布后的金属基板进行烘烤处理;
D3.对烘烤后的金属基板进行曝光显影处理;
D4.对经涂布曝光显影后的金属基板进行烘烤处理,以形成一次蚀刻槽的保护结构。
进一步的,步骤D1中旋涂法的速度为3300-3800rpm,步骤D2中烘烤温度为78-85℃,步骤D3所用掩膜版的光刻形状由步骤A所用掩膜版的光刻形状等距内缩而成;步骤D4中烘烤温度为115-125℃。
进一步的,步骤C具体包括
C1.依此采用去胶液、丙酮以及异丙醇清洗金属基板;
C2.采用去离子水超声清洗金属基板;
C3.采用氮气吹干金属基板;
C4.目检金属基板表面是否残留感光膜,如是则重新执行步骤C1-C3,否则执行步骤D。
进一步的,所述去胶液清洗以及丙酮清洗中,温度为48-55摄氏度;
所述去离子水超声清洗时间为7-9min。
进一步的,所述一级蚀刻槽的深度与宽度之比为0.1:1-0.9:1,二级蚀刻槽的深度与宽度之比为0.1:1-0.9:1。
进一步的,步骤A与步骤D均在黄光保护下执行。
本发明还提供了一种金属散热片,包括金属基板,所述金属基板设置有一级蚀刻槽和二级蚀刻槽,二级蚀刻槽位于一级蚀刻槽的底部,一级蚀刻槽与二级蚀刻槽连通;
所述金属散热片由上述的侧壁保护的金属散热片蚀刻方法制得。
进一步的,所述金属基板的厚度为0.5-0.7mm,一级蚀刻槽的深度为0.15-0.25mm,二级蚀刻槽的深度为0.15-0.25mm,一级蚀刻槽的宽度为0.015-0.225mm,二级蚀刻槽的宽度比一级蚀刻槽的宽度小0.01-0.15mm。
本发明的有益效果:本发明通过一次蚀刻制得一级蚀刻槽后,再对金属基板进行二次涂布曝光显影以使得一级蚀刻槽的侧壁被保护,从而在二次蚀刻时能够在一级蚀刻槽的底部蚀刻成型二级蚀刻槽,通过一级蚀刻槽和二级蚀刻槽的深度之和大于一级蚀刻槽/二级蚀刻槽的宽度,从而达到了深宽比大于1的效果。
附图说明
图1为本发明的流程框图。
图2为本发明的步骤示意图。
附图标记:1—金属基板,2—一级蚀刻槽,3—二级蚀刻槽,4—感光膜层。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解,下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明,实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下结合附图对本发明进行详细的描述。
实施例1
如图1至图2所示,本实施例提供了一种侧壁保护的金属散热片蚀刻方法,包括
前处理.准备金属基板1,这里选择铜片或者铝片,其厚度优选为0.6mm。
然后把金属基板1处理依次置于丙酮、异丙醇、无水乙醇、去离子水(超声)进行清洗,其中丙酮和异丙醇加热至50℃增强清洗效果,每个槽超声时间为6min,最后氮气吹干完成。
A.对金属基板1的表面进行涂布曝光显影处理,以使得待蚀刻位置裸露在外界;具体的,掩膜处理采用旋涂法,旋涂速度为2000rpm,涂布后烘烤处理,烘烤温度80℃。然后,通过预制光刻掩膜版进行掩膜第一次曝光显影,曝光功率为50mJ/cm2,曝光时间为20s。最后进行显影操作,显影后进行烘烤处理,烘烤温度为120℃。显影后漏出待蚀刻的位置。
B.对经涂布曝光显影后的金属基板1进行一次蚀刻处理,获得一级蚀刻槽2;
C.对经一次蚀刻后的金属基板1进行清洗,以去除金属基板1表面的感光膜;
D.对经清洗后的金属基板1进行涂布曝光显影处理,使得金属基板1的表面以及一级蚀刻槽2的内侧壁由感光膜遮盖,从而让一级蚀刻槽2的内底壁裸露在外界;
E.对经步骤D处理后的金属基板1进行二次蚀刻处理,获得二级蚀刻槽3;
F.对经二次蚀刻后的金属基板1进行清洗,以去除金属基板1表面的感光膜,从而获得金属散热片;
经本实施例制得的金属散热片,其二级蚀刻槽3的顶部与一级蚀刻槽2的底部连通,且二级蚀刻槽3的宽度小于一级蚀刻槽2的宽度,一级蚀刻槽2的深度与二级蚀刻槽3的深度之和大于一级蚀刻槽2的宽度。
本实施例采用了二次蚀刻的方式,即在一次蚀刻形成一级蚀刻槽2后,再对一级蚀刻槽2进行涂布曝光显影处理,以使得一级蚀刻槽2的内侧壁被保护,从而在二次蚀刻时,蚀刻液只能够腐蚀一级蚀刻槽2的底部,并形成二级蚀刻槽3。在形成二级蚀刻槽3时,二级蚀刻槽3的内侧壁与一级蚀刻槽2内侧壁的感光膜共面,因此在对一级蚀刻槽2的内侧壁进行除膜清洗后,一级蚀刻槽2的宽度会大于二级蚀刻槽3的宽度,从而让一级蚀刻槽2与二级蚀刻槽3形成“凸”字结构,保证了槽的强度以避免塌陷。
由于本实施例制得的金属散热片,其蚀刻沟槽具体为由一级蚀刻槽2与二级蚀刻槽3构成的凸字形槽,两次蚀刻中,每次蚀刻所形成的槽位深宽比都接近1:1,因此凸字形槽的深宽比必然大于1,从而达到了突破现有技术瓶颈的效果。
具体的,步骤B和E均采用喷淋式蚀刻的方式对金属基板1进行蚀刻,其中步骤B中喷淋蚀刻液的压力值P1为0.75-0.85psi,优选为0.8psi;步骤E中喷淋蚀刻液的压力值P2小于P1,P2数值具体为0.35-0.45psi,优选为0.4psi。
通过喷淋蚀刻液的方式以实现把蚀刻液均匀喷洒至金属基板1上,从而保证了每个带蚀刻位置的蚀刻速率基本相同;而由于二次结构所蚀刻的位置为一级蚀刻槽2的内底壁,该位置厚度比金属基板1的厚度要小。为了避免喷淋蚀刻液的压力过大而导致该位置发生变形,因此本发明二次蚀刻的压力值比一次蚀刻的压力值小。
具体的,步骤D具体包括
D1.采用旋涂法对金属基板1进行感光膜涂布,形成厚度为0.08-0.15mm的感光膜层4;其中旋涂速度为3300-3800rpm,优选为3500rpm;
D2.把经涂布后的金属基板1进行烘烤处理,烘烤温度为78-85℃,优选为80℃;
D3.对烘烤后的金属基板1进行曝光显影处理,此处所采用的所用掩膜版的光刻形状由步骤A所用掩膜版的光刻形状等距内缩而成,等距值为0.08-0.15mm;
D4.对经涂布曝光显影后的金属基板1进行烘烤处理,以形成一次蚀刻槽的保护结构,其中烘烤温度为115-125℃,优选为120℃。
具体的,步骤A与步骤D的动作基本一致,不同之处主要在于动作的参数:由于执行步骤D时金属基板1已经具有一级蚀刻槽2,因此其旋涂速度必须更快,方可保证涂料的均匀附着。
具体的,步骤C具体包括
C1.依此采用去胶液、丙酮以及异丙醇清洗金属基板1;
C2.采用去离子水超声清洗金属基板1;
C3.采用氮气吹干金属基板1;
C4.目检金属基板1表面是否残留感光膜,如是则重新执行步骤C1-C3,否则执行步骤D。
其中,所述去胶液清洗以及丙酮清洗中,温度为48-55摄氏度;
所述去离子水超声清洗时间为7-9min。
而步骤E与步骤C基本相同,均用于进行蚀刻液以及感光膜的清洗;在清洗完成后,为了保证不具有残留物,因此需要工作人员对金属基板1进行目检,当目检不合格时,需要重新执行清洗步骤,以保证金属基板1被清洗干净,从而保证了后续步骤可靠执行。
具体的,所述一级蚀刻槽2的深度与宽度之比为0.1:1-0.9:1,二级蚀刻槽3的深度与宽度之比为0.1:1-0.9:1。即一级蚀刻槽2与二级蚀刻槽3的深度之与需要大于一级蚀刻槽2的宽度之比不小于1,结合二级蚀刻槽3的的宽度更小,方可在一级蚀刻槽2与二级蚀刻槽3之间构成台阶结构,用以实现增加凸字形槽内侧壁强度而避免因深度过大而塌陷的现象发生。
在本实施例中,步骤A与步骤D均在黄光保护下执行,以保证涂布、曝光、显影动作能够稳定执行。
实施例2
如图2所示,本实施例还提供了一种金属散热片,包括金属基板1,所述金属基板1设置有一级蚀刻槽2和二级蚀刻槽3,二级蚀刻槽3位于一级蚀刻槽2的底部,一级蚀刻槽2与二级蚀刻槽3连通;
所述金属散热片由实施例1所述的侧壁保护的金属散热片蚀刻方法制得。
具体的,所述金属基板1的厚度为0.5-0.7mm,一级蚀刻槽2的深度为0.15-0.25mm,二级蚀刻槽3的深度为0.15-0.25mm,一级蚀刻槽2的宽度为0.015-0.225mm,二级蚀刻槽3的宽度比一级蚀刻槽2的宽度小0.01-0.15mm,即二级蚀刻槽3的宽度与二次蚀刻时感光膜厚度之和等于一级蚀刻槽2的宽度。
本发明相较于现有技术,通过湿法蚀刻的方式成功制得了深宽比大于1的沟槽为结构,从而让金属蚀刻在散热领域的作用更佳、效果更好,并因具有一级蚀刻槽2和二级蚀刻槽3构成的结构而获得了更大的蒸汽空间,从而进一步提升了换热效率。
以上所述,仅是本发明较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明以较佳实施例公开如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种侧壁保护的金属散热片蚀刻方法,其特征在于:包括
A.提供一金属基板,对金属基板的表面进行涂布曝光显影处理,以使得待蚀刻位置裸露在外界;
B.对经涂布曝光显影后的金属基板进行一次蚀刻处理,获得一级蚀刻槽;
C.对经一次蚀刻后的金属基板进行清洗,以去除金属基板表面的感光膜;
D.对经清洗后的金属基板进行涂布曝光显影,使得金属基板的表面以及一级蚀刻槽的内侧壁由感光膜遮盖,从而让一级蚀刻槽的内底壁裸露在外界;
E.对经步骤D处理后的金属基板进行二次蚀刻处理,获得二级蚀刻槽;
F.对经二次蚀刻后的金属基板进行清洗,以去除金属基板表面的感光膜,从而获得金属散热片;
其中,二级蚀刻槽与一级蚀刻槽的底部连通,且二级蚀刻槽的宽度小于一级蚀刻槽的宽度,一级蚀刻槽的深度与二级蚀刻槽的深度之和大于一级蚀刻槽的宽度。
2.根据权利要求1所述的侧壁保护的金属散热片蚀刻方法,其特征在于:步骤B和E均采用喷淋式蚀刻的方式对金属基板进行蚀刻,其中步骤B中喷淋蚀刻液的压力值P1为0.75-0.85psi,步骤E中喷淋蚀刻液的压力值P2小于P1。
3.根据权利要求1所述的侧壁保护的金属散热片蚀刻方法,其特征在于:步骤D具体包括
D1.采用旋涂法对金属基板进行感光膜涂布,形成厚度为0.08-0.15mm的感光膜层;
D2.把经涂布后的金属基板进行烘烤处理;
D3.对烘烤后的金属基板进行曝光显影处理;
D4.对经涂布曝光显影后的金属基板进行烘烤处理,以形成一次蚀刻槽的保护结构。
4.根据权利要求3所述的侧壁保护的金属散热片蚀刻方法,其特征在于:步骤D1中旋涂法的速度为3300-3800rpm,步骤D2中烘烤温度为78-85℃,步骤D3所用掩膜版的光刻形状由步骤A所用掩膜版的光刻形状等距内缩而成;步骤D4中烘烤温度为115-125℃。
5.根据权利要求1所述的侧壁保护的金属散热片蚀刻方法,其特征在于:步骤C具体包括
C1.依此采用去胶液、丙酮以及异丙醇清洗金属基板;
C2.采用去离子水超声清洗金属基板;
C3.采用氮气吹干金属基板;
C4.目检金属基板表面是否残留感光膜,如是则重新执行步骤C1-C3,否则执行步骤D。
6.根据权利要求5所述的侧壁保护的金属散热片蚀刻方法,其特征在于:所述去胶液清洗以及丙酮清洗中,温度为48-55摄氏度;
所述去离子水超声清洗时间为7-9min。
7.根据权利要求1所述的侧壁保护的金属散热片蚀刻方法,其特征在于:所述一级蚀刻槽的深度与宽度之比为0.1:1-0.9:1,二级蚀刻槽的深度与宽度之比为0.1:1-0.9:1。
8.根据权利要求1所述的侧壁保护的金属散热片蚀刻方法,其特征在于:步骤A与步骤D均在黄光保护下执行。
9.一种金属散热片,其特征在于:包括金属基板,所述金属基板设置有一级蚀刻槽和二级蚀刻槽,二级蚀刻槽位于一级蚀刻槽的底部,一级蚀刻槽与二级蚀刻槽连通;
所述金属散热片由权利要求1-8任意一项所述的侧壁保护的金属散热片蚀刻方法制得。
10.根据权利要求9所述的金属散热片,其特征在于:所述金属基板的厚度为0.5-0.7mm,一级蚀刻槽的深度为0.15-0.25mm,二级蚀刻槽的深度为0.15-0.25mm,一级蚀刻槽的宽度为0.015-0.225mm,二级蚀刻槽的宽度比一级蚀刻槽的宽度小0.01-0.15mm。
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