一種用於極紫外光刻板級電子學系統的散熱裝置的製造方法
2023-05-30 14:49:36
專利名稱:一種用於極紫外光刻板級電子學系統的散熱裝置的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用於極紫外光刻板級電子學系統的散熱裝置，裝置包括密封殼體(5)和封口裝置(7)，密封殼體(5)具有一個腔室(51)，腔室(51)用於容納發熱元件並具有一個開口端；腔室(51)的內壁上形成有支承部(52)，該支承部(52)支承發熱元件的邊緣，用於將發熱元件產生的熱量傳送到密封殼體(5)；封口裝置(7)位於密封殼體(5)的開口端，用於封閉所述腔室(51)；發熱元件與支承部(52)相接的部分可設置熱界面材料(4)；密封殼體(5)的壁面內部或外部可設置冷卻裝置(6)以冷卻密封殼體(5)。本實用新型可用於對發熱元件進行密封及散熱，可增加對發熱元件的導熱性能，適於對極紫外光刻的板級電子學系統進行高效散熱。
【專利說明】
一種用於極紫外光刻板級電子學系統的散熱裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種密封式散熱裝置，尤其適用於極紫外光刻板級電子學系統的散熱裝置。
【背景技術】
[0002]極紫外光刻(EUVL)是目前國際上最具潛力、可以滿足CD14nm以下節點IC量產的光刻技術。由於大部分氣體都吸收13.5nm的極紫外光，尤其是碳氫化合物、水蒸氣等氣體在極紫外光作用下分解，會造成極紫外反射鏡表面多層膜的碳沉積和氧化，而影響反射率，因此需要提供給光刻機清潔的真空環境。
[0003]極紫外光刻機內部具有大量的板級電子學系統，其中的PCB板和電子兀器件在真空環境下會釋放出大量的汙染性氣體和微粒，嚴重破壞光刻機工作環境，因此需要為板級電子學系統設計真空密封裝置，以防止其釋放出的汙染性氣體和微粒直接進入光刻機內部工作環境。
[0004]板級電子學系統工作時會產生熱量，其裝配在狹小的密封裝置內，密封裝置處於真空環境下，因此需要對其進行有效的散熱設計，以免熱量在密封裝置內累積而影響板級電子學系統的正常工作。
【實用新型內容】
[0005](一)要解決的技術問題
[0006]本實用新型主要用於解決以下技術問題:(I)增加電路板導熱性能；(2)提高電路板與密封裝置接觸面的熱傳導係數;(3)實現水冷系統與密封裝置的高效熱耦合。
[0007](二)技術方案
[0008]為解決上述技術問題，本實用新型提出一種用於極紫外光刻板級電子學系統的散熱裝置，其用於對發熱元件進行密封及散熱，包括密封殼體、封口裝置和冷卻裝置，所述密封殼體具有一個腔室，該腔室用於容納發熱元件並具有一個開口端;所述腔室的內壁上形成有支承部，該支承部用於支承所述發熱元件的邊緣;所述封口裝置位於所述密封殼體的開口端，用於封閉所述腔室;所述發熱元件與所述支承部相接的部分設置有熱界面材料，該發熱元件的邊緣通過該熱界面材料與支承部連接;冷卻裝置與所述密封殼體(5)接觸，用於冷卻所述密封殼體(5)。
[0009]根據本實用新型的【具體實施方式】，所述熱界面材料為低熔點合金、導熱脂、導熱膠、導熱墊片和金屬箔中的任一種。
[0010]根據本實用新型的【具體實施方式】，還包括導熱裝置，所述發熱元件的發熱部位通過所述導熱裝置與所述密封殼體的內壁連接。
[0011]根據本實用新型的【具體實施方式】，所述導熱裝置是低熔點合金製作的導熱條。
[0012]根據本實用新型的【具體實施方式】，所述導熱條上覆蓋有相比於該導熱條耐更高溫度的導熱膠。
[0013]根據本實用新型的【具體實施方式】，所述支承部還用於將發熱元件產生的熱量傳送到所述密封殼體。
[0014]根據本實用新型的【具體實施方式】，所述冷卻裝置是設置於所述支承部內部的冷卻通道或盤繞在所述密封殼體外壁的水冷管道。
[0015]根據本實用新型的【具體實施方式】，所述盤繞在所述密封殼體外壁的水冷管道與密封殼體之間通過導熱填料連接。
[0016]根據本實用新型的【具體實施方式】，所述導熱填料可以為低熔點合金、焊料和金屬鍍層中的任一種。
[0017](三)有益效果
[0018]本實用新型可增加電路板導熱性能，提高電路板與密封結構接觸面的熱傳導係數，實現水冷系統與密封結構的高效熱耦合，從而實現板級電子學系統的高效散熱。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的密封式散熱裝置的結構示意圖；
[0020]圖2是本實用新型的密封式散熱裝置的第一實施例的結構示意圖；
[0021]圖3A和圖3B是本實用新型的密封式散熱裝置的第二實施例的結構示意圖，圖3B是圖3A中圓圈A的放大圖。
【具體實施方式】
[0022]本實用新型提出一種密封式散熱裝置，該密封式散熱裝置適用於對發熱元件進行密封及散熱的場合，例如極紫外光刻的板極電子學系統。
[0023]圖1是本實用新型的密封式散熱裝置的結構示意圖。如圖所示，本實用新型包括密封殼體5和封口裝置7，密封殼體具有一個腔室51，腔室51具有一個開口端。腔室51的內壁上形成有支承部52，所述封口裝置7位於所述開口端，用於封閉所述腔室51。所述封口裝置7可以是任何能夠密封開口端的裝置，例如蓋板或法蘭。
[0024]所述腔室51用於容納發熱元件，腔室51內的支承部52支承所述發熱元件的邊緣，該支承部52還用於將發熱元件產生的熱量傳送到密封殼體5。發熱元件與支承部相接的部分設置熱界面材料4，發熱元件的邊緣通過該熱界面材料4與支承部52連接。
[0025]所述支承部52還可以設置溝槽，從而所述熱界面材料4可設置於溝槽中。熱界面材料4是傳熱係數高、傳熱性能好的材料，並優選為與放熱元件的邊緣具有較好的粘結性和相容性的材料。熱界面材料4可以是低熔點合金，還可以是導熱脂、導熱膠、導熱墊片、金屬箔等。
[0026]此外，本實用新型的密封式散熱裝置還可包括導熱裝置3，發熱元件的發熱部位通過導熱裝置3與密封殼體5的內壁連接，例如與所述內壁上設置的支承部的連接，或與內壁的其他部分連接。
[0027]本實用新型還提出該密封式散熱裝置的製造方法包括:使放熱元件放入一個密封殼體5的腔室51內，該腔室51具有一個開口端;使所述放熱元件的邊緣通過熱界面材料4支承在所述腔室51的內壁上;利用封口裝置7密封所述密封殼體5的所述腔室51的開口端。
[0028]其中，當所述熱界面材料為低恪點合金時，使所述放熱元件的邊緣通過熱界面材料4支承在所述腔室51的步驟包括:將放熱元件通過液態的低熔點合金與所述受腔室51的內壁粘接，冷卻所述低熔點合金以使之凝固。
[0029]當設置導熱條時，則包括步驟:在放熱元件放熱部位與放熱元件的邊緣之間的傳熱線路上敷設液態的低熔點合金，從而形成導熱條。
[0030]所述密封殼體5的壁面內部或外部可設置冷卻裝置6，冷卻裝置6用於冷卻密封殼體5 0
[0031 ]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0032]圖2是本實用新型的密封式散熱裝置的第一實施例的結構示意圖，該散熱裝置用於極紫外光刻的板級電子學系統。如圖2所示，該密封式散熱裝置主要包括:導熱條31、熱界面材料4、密封殼體5、冷卻通道6、法蘭71、密封元件72和螺栓73。
[0033]板級電子學系統包括電路板I及裝配在電路板I上的電子元器件2。電路板I和電子元器件2在工作時會產生熱量。
[0034]密封殼體5具有一個矩形腔室51，腔室51具有一個開口端。腔室51的側壁向內凸出形成有支承部52。電路板I支承在該支承部上。
[0035]在電子元器件2的安裝位置和電路板I邊緣之間設置導熱條31，作為導熱裝置，用於將電子元器件2產生的熱量傳導至電路板I邊緣。
[0036]電路板I的邊緣與支承部相接的位置通過熱界面材料4與密封殼體5連接。熱界面材料4可大幅度降低接觸熱阻，提高接觸面熱傳導係數，強化電路板I與密封殼體5之間的傳熱性能。密封殼體5的支承部內部開有冷卻通道6，冷卻通道6用於連通水冷系統，其內通入冷卻介質，以實現水冷系統與密封散熱裝置的高效熱耦合。
[0037]該實施例的封口裝置7包括法蘭71、密封元件72和螺栓73。密封元件72和與密封殼體5通過螺栓73連接，以實現板級電子學系統的密封。
[0038]導熱條31可以採用低熔點合金製作，將液態低熔點合金沿預先設計好的傳熱線路敷設在電路板I上，其冷凝固化後形成導熱條31，這種導熱條與電路板直接連接，沒有界面熱阻，導熱性能良好。所選用的低熔點合金與電路板I材料應具有較好的粘結性和相容性，液態低熔點合金的溫度應不超過電路板I最高耐受溫度，低熔點合金的熔點應高於電路板I實際工作溫度。電路板異常工作有可能導致其溫度過高，從而使導熱條熔化，故可在這種導熱條31上覆蓋一層相比於導熱條耐更高溫度的導熱膠，以固定其位置。導熱條31還可以是採用導熱膠粘結在電路板I上的金屬薄板，如鋁條、銅條、不鏽鋼條等。
[0039]熱界面材料4用於提高電路板I與密封殼體5接觸面的熱傳導係數。熱界面材料4可以採用低熔點合金製作，將液態低熔點合金澆入密封殼體5的電路板支撐結構上的溝槽內，再將電路板I的邊緣壓在液態低熔點合金上面，其冷凝固化後便將電路板I與密封殼體5粘結在一起。這種熱界面材料傳熱係數高，傳熱性能好。此處所選用的低熔點合金與電路板I材料、密封殼體5材料應具有較好的粘結性和相容性，液態低熔點合金的溫度應不超過電路板I最高耐受溫度，低熔點合金的熔點應高於電路板I實際工作溫度。熱界面材料4還可以是導熱脂、導熱膠、導熱墊片、金屬箔等。
[0040]密封殼體5和法蘭71採用低放氣率、高導熱性的金屬材料製作，如不鏽鋼、鋁合金等。密封殼體5的電路板支撐結構內部開有冷卻通道6，以實現水冷系統與密封裝置的高效熱耦合，通過水冷系統將熱量快速帶走。密封元件72起密封作用，可以是橡膠圈、金屬圈、聚四氟墊片或者是軟金屬墊片等。
[0041]圖3A和圖3B是本實用新型的密封式散熱裝置的第二實施例的結構示意圖，圖3B是圖3A中圓圈A的放大圖。如圖3A和3B所示，該第二實施例的密封式散熱裝置同樣應用於極紫外光刻的板級電子系統，主要包括:導熱條31、熱界面材料4、密封殼體5、法蘭71、密封元件72、螺栓73、水冷管道10和導熱填料11。其與第一實施例的主要區別在於水冷系統與密封殼體5的熱耦合方式不同。
[0042]水冷管道10緊密盤繞在密封殼體5外壁，一般採用低放氣率、高導熱性的金屬管，如銅管、鋁管或不鏽鋼管等。水冷管道10與密封殼體5之間通過導熱填料11連接。導熱填料11用於提高水冷管道10與密封殼體5之間的傳熱性能。導熱填料11應具有較低的材料放氣率和較小的碎肩產生率。導熱填料11可以採用低熔點合金製作，將液態低熔點合金澆入水冷管道10與密封殼體5之間的縫隙，其冷凝固化後形成導熱填料11。此處所選用的低熔點合金的熔點應高於密封裝置的實際工作溫度。導熱填料11還可以是焊料，採用焊接方式將水冷管道10與密封殼體5連接。導熱填料11還可以是金屬鍍層，採用電鍍或化學鍍的方式將水冷管道10與密封殼體5連接。
[0043]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，並不用於限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【主權項】
1.一種用於極紫外光刻板級電子學系統的散熱裝置，用於對發熱元件進行密封及散熱，包括密封殼體(5 )、封口裝置(7)和冷卻裝置，其特徵在於: 所述密封殼體(5)具有一個腔室(51)，該腔室(51)用於容納發熱元件並具有一個開口端； 所述腔室(51)的內壁上形成有支承部(52)，該支承部(52)用於支承所述發熱元件的邊緣； 所述封口裝置(7)位於所述密封殼體(5)的開口端，用於封閉所述腔室(51); 所述發熱元件與所述支承部(52)相接的部分設置有熱界面材料(4)，該發熱元件的邊緣通過該熱界面材料(4)與支承部(52)連接； 所述冷卻裝置與所述密封殼體(5)接觸，用於冷卻所述密封殼體(5)。2.如權利要求1所述的用於極紫外光刻板級電子學系統的散熱裝置，其特徵在於，所述熱界面材料(4)為低熔點合金、導熱脂、導熱膠、導熱墊片和金屬箔中的任一種。3.如權利要求1所述的用於極紫外光刻板級電子學系統的散熱裝置，其特徵在於，還包括導熱裝置(3)，所述發熱元件的發熱部位通過所述導熱裝置(3)與所述密封殼體(5)的內壁連接。4.如權利要求3所述的用於極紫外光刻板級電子學系統的散熱裝置，其特徵在於，所述導熱裝置是低熔點合金製作的導熱條(31)。5.如權利要求4所述的用於極紫外光刻板級電子學系統的散熱裝置，其特徵在於，所述導熱條(31)上覆蓋有相比於該導熱條(31)耐更高溫度的導熱膠。6.如權利要求1所述的用於極紫外光刻板級電子學系統的散熱裝置，其特徵在於，所述支承部(52)還用於將發熱元件產生的熱量傳送到所述密封殼體(5)。7.如權利要求1所述的用於極紫外光刻板級電子學系統的散熱裝置，其特徵在於，所述冷卻裝置是設置於所述支承部(52)內部的冷卻通道(6)或盤繞在所述密封殼體(5)外壁的水冷管道(10)。8.如權利要求7所述的用於極紫外光刻板級電子學系統的散熱裝置，其特徵在於，所述盤繞在所述密封殼體(5)外壁的水冷管道(1)與密封殼體(5)之間通過導熱填料(11)連接。9.如權利要求8所述的用於極紫外光刻板級電子學系統的散熱裝置，其特徵在於，所述導熱填料(11)可以為低熔點合金、焊料和金屬鍍層中的任一種。
【文檔編號】H05K7/20GK205726816SQ201620185955
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年3月11日
【發明人】王魁波, 張羅莎, 吳曉斌, 陳進新, 羅豔, 謝婉露, 周翊, 王宇
【申請人】中國科學院光電研究院