一种冷却水盘和冷却管的粘结方法与流程

本发明涉及粘结领域，具体涉及一种冷却水盘和冷却管的粘结方法。

背景技术：

目前，在半导体芯片制造过程中，晶圆表面温度需得到控制，因此冷却水盘的使用很有必要。目前一种不锈钢管型冷却水盘得到较多利用，通过设计不锈钢管压入铝基冷却盘体的模具。

cn110701924a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。所述冷却盘体通过在冷却液冷却液流动通道内部设置冷却隔板，增加导热材料与冷却液的接触面积，缩短冷却时间。

cn108807311a公开了一种冷却盘体及冷却盘体加工方法，涉及冷却设备技术领域，本发明提供的冷却盘体包括盖板和底板，底板上具有第一凹槽，盖板嵌设于第一凹槽中，盖板和底板之间具有用于冷却水通过的通道。其提供的冷却盘体中第一凹槽能够对盖板起到限位的作用，保证盖板和底板精准的对齐，避免通道发生错位。

cn111430290a公开了一种晶圆冷却卡盘，包括圆形的卡盘本体，在圆心位置有进气孔，在卡盘本体上靠近圆心的位置设置有聚流环，聚流环的外壁延伸出六个等角度分隔的分隔壁，将卡盘本体分隔为6个分隔区，分隔壁延伸至卡盘本体的边缘，在相邻的两个分隔壁间的聚流环上有导流孔，在三个两两不相邻的分隔区的卡盘本体上均有至少一个顶针孔，其余的三个分隔区的卡盘本体上均有真空吸盘，真空吸盘连接到同一个抽真空机。通过顶针的垂直运动接收/输送晶圆，通过真空吸盘进行晶圆的吸附和固定，通过三点一个平面的形式，使得变形的晶圆也能够被完全固定，并通过分隔区的配合，使得冷却气体流速变大，降温变快。

然而现阶段，冷却盘在粘结过程中仍在粘结不牢固，粘接后散热效率差等问题。

技术实现要素：

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种冷却水盘和冷却管的粘结方法，通过该粘结方法得到的冷却水盘具有良好的散热效果，粘结牢固，结合强度≥10mpa。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种冷却水盘和冷却管的粘结方法，所述冷却水盘的水槽包括半圆槽及设置于半圆槽上方的方槽；所述方槽的宽度＞所述半圆槽的直径＞所述冷却管的直径；所述冷却管的直径＜所述方槽深度和所述半圆槽半径的和；

所述粘结方法包括如下步骤：

(1)将冷却管利用胶水a与冷却水盘中的水槽进行第一粘结，粘结完成后依次进行第一干燥和清洗；第一粘结中胶水a涂敷在半圆槽的表面；

(2)将步骤(1)清洗完冷却水盘和冷却管利用胶水b进行第二粘结，粘结完成后进行第二干燥；第二粘结中胶水b填充后表面与冷却水盘表面相齐；

其中，所述冷却管的粘接面粘结前进行电解抛光；所述冷却水盘的粘接面粘结前进行阳极氧化。

本发明提供的粘结方法，通过对粘结结构及粘结面处理的重新设计，利用二者间的耦合作用使得粘接后的冷却盘散热效果好，产品通水后从100℃冷却到常温的冷却时间降低至28秒以下；盘体和冷却管的结合强度≥10mpa，同时还可以防止冷却管与盘体中的间隙出现颗粒物，避免晶圆破碎，影响晶圆的合格率。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述胶水a为丙烯酸树脂粘结剂。

所述丙烯酸树脂粘结剂可以是ailete382型、ailete408型或ailete555型粘结剂等。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述第一粘结中胶水a涂覆的厚度为0.2-0.4mm，例如可以是0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm或0.4mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(1)所述胶水a涂覆的时间≤120s，例如可以是120s、115s、110s、105s、100s、95s、90s、85s或80s等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中胶水a在需在120s涂覆完成是因为时间过长会导致丙烯酸树脂硬化，无法实现有效粘结。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述第一粘结中冷却管放入涂覆胶水的半圆槽后采用物理加压的方式进行固定。

优选地，所述物理加压中压块的质量为35-40kg，例如可以是35kg、36kg、37kg、38kg、39kg或40kg等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述第一干燥的温度为20-25℃，例如可以是20℃、21℃、22℃、23℃、24℃或25℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(1)所述第一干燥的时间为23-24h，例如可以是23h、23.1h、23.2h、23.3h、23.4h、23.5h、23.6h、23.7h、23.8h、23.9h或24h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述清洗的方式为超声清洗。

优选地，步骤(1)所述清洗中所用的清洗液为无水乙醇。

优选地，步骤(1)所述清洗的时间为3-5min，例如可以是3min、3.5min、4min、4.5min或5min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述第二粘结中的胶水b为有机硅胶粘结剂。

所述有机硅胶粘结剂可以是hr-323或hr-328等。

优选地，步骤(2)所述第二干燥的温度为20-25℃，例如可以是20℃、21℃、22℃、23℃、24℃或25℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(2)所述第二干燥的时间为11-12h，例如可以是11h、11.1h、11.2h、11.3h、11.4h、11.5h、11.6h、11.7h、11.8h、11.9h或12h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述冷却管粘接面的电解抛光中的作业温度为50-80℃，例如可以是50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述冷却管的电解抛光中的电流密度为10-15a/m²，例如可以是10a/m²、11a/m²、12a/m²、13a/m²、14a/m²或15a/m²等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述冷却管的电解抛光中的电压为7-8v，例如可以是7v、7.1v、7.2v、7.3v、7.4v、7.5v、7.6v、7.7v、7.8v、7.9v或8v等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述冷却管的电解抛光的时间为6-8min，例如可以是6min、6.2min、6.4min、6.6min、6.8min、7min、7.2min、7.4min、7.6min、7.8min或8min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述冷却管的电解抛光中所用抛光液中以质量百分含量计包括：磷酸51-55％，硫酸42-46％，光亮剂2-3％。

本发明中，冷却管的电解抛光中所用抛光液中的磷酸以质量百分含量计为51-55％，例如可以是51％、52％、53％、54％或55％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，冷却管的电解抛光中所用抛光液中的硫酸以质量百分含量计为42-46％，例如可以是42％、42.5％、43％、43.5％、44％、44.5％、45％、45.5％或46％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，光亮剂可以是pro22光亮剂或其他阳极极化中会用到的光亮剂，光亮剂的选择不会影响最终的粘结效果。

作为本发明优选的技术方案，所述冷却水盘粘接面阳极极化的电流为28-35a，例如可以是28a、29a、30a、31a、32a、33a、34a或35a等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述冷却水盘粘接面阳极极化的电压为29-30v，例如可以是29v、29.1v、29.2v、29.3v、29.4v、29.5v、29.6v、29.7v、29.8v、29.9v或30v等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述冷却水盘粘接面阳极极化的时间为70-80min，例如可以是70min、71min、72min、73min、74min、75min、76min、77min、78min、79min或80min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述冷却水盘粘接面阳极极化中所用电解液为160-200g/l的硫酸溶液，例如可以是160g/l、165g/l、170g/l、175g/l、180g/l、185g/l、190g/l、195g/l或200g/l等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述冷却水盘的水槽包括半圆槽及设置于半圆槽上方的方槽；所述方槽的宽度＞所述半圆槽的直径＞所述冷却管的直径；所述冷却管的直径＜所述方槽深度和所述半圆槽半径的和；

所述粘结方法包括如下步骤：

(1)将冷却管利用丙烯酸树脂粘结剂与冷却水盘中的水槽进行第一粘结，粘结完成后依次进行第一干燥和清洗；第一粘结中丙烯酸树脂粘结剂涂敷在半圆槽的表面，丙烯酸树脂粘结剂涂覆的厚度为0.2-0.4mm；第一粘结中冷却管放入涂覆胶水的半圆槽后采用物理加压的方式进行固定，物理加压中压块的质量为35-40kg；

(2)将步骤(1)清洗完冷却水盘和冷却管利用有机硅胶粘结剂进行第二粘结，粘结完成后进行第二干燥；第二粘结中有机硅胶粘结剂填充后表面与冷却水盘表面相齐；

其中，所述冷却管的粘接面粘结前进行电解抛光，所用抛光液中以质量百分含量计包括：磷酸51-55％，硫酸42-46％，光亮剂2-3％；所述冷却水盘的粘接面粘结前进行阳极氧化，电解液为160-200g/l的硫酸溶液。

与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供的粘结方法，通过对粘结结构及粘结面处理的重新设计，利用二者间的耦合作用使得粘接后的冷却盘散热效果好，产品通水后从100℃冷却到常温的冷却时间降低至28秒以下；盘体和冷却管的结合强度≥10mpa，同时还可以防止冷却管与盘体中的间隙出现颗粒物，避免晶圆破碎，影响晶圆的合格率。

附图说明

图1是本发明实施例1中粘结时盘体表面水槽的示意图。

图中：1-冷却管，2-有机硅胶粘结剂，3-冷却盘，4-聚丙烯树脂。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅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，本发明的保护范围以权利要求书为准。

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，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

本实施例提供一种冷却水盘和冷却管的粘结方法，所述冷却水盘的水槽包括半圆槽及设置于半圆槽上方的方槽，如图1所示；所述方槽的宽度＞所述半圆槽的直径＞所述冷却管的直径；所述冷却管的直径＜所述方槽深度和所述半圆槽半径的和；

所述粘结方法包括如下步骤：

(1)将冷却管利用丙烯酸树脂粘结剂(ailete382型)与冷却水盘中的水槽进行第一粘结，粘结完成后依次进行第一干燥(温度为22℃，时间为23.5h)和清洗(采用无水乙醇超声清洗4min)；第一粘结中丙烯酸树脂粘结剂涂敷在半圆槽的表面，丙烯酸树脂粘结剂涂覆的厚度为0.3mm，涂覆时间为120s；第一粘结中冷却管放入涂覆胶水的半圆槽后采用物理加压的方式进行固定，物理加压中压块的质量为37kg；

(2)将步骤(1)清洗完冷却水盘和冷却管利用有机硅胶粘结剂(hr-323)进行第二粘结，粘结完成后进行第二干燥(温度为20℃，时间为11h)；第二粘结中有机硅胶粘结剂填充后表面与冷却水盘表面相齐；

其中，所述冷却管的粘接面粘结前进行电解抛光，所用抛光液中以质量百分含量计包括：磷酸53％，硫酸45％，光亮剂2％；作业温度为65℃，电流密度为12a/m²，电压为7v，电解抛光时间为7min；

所述冷却水盘的粘接面粘结前进行阳极氧化，电解液为180g/l的硫酸溶液，电流为31a，电压为29v，极化70min。

得到的粘结完成的冷却水盘，产品通水后从100℃冷却到常温的冷却时间降为28s，冷却盘和冷却管的结合强度为10mpa。

实施例2

本实施例提供一种冷却水盘和冷却管的粘结方法，所述冷却水盘的水槽包括半圆槽及设置于半圆槽上方的方槽；所述方槽的宽度＞所述半圆槽的直径＞所述冷却管的直径；所述冷却管的直径＜所述方槽深度和所述半圆槽半径的和；

所述粘结方法包括如下步骤：

(1)将冷却管利用丙烯酸树脂粘结剂(ailete408型)与冷却水盘中的水槽进行第一粘结，粘结完成后依次进行第一干燥(温度为20℃，时间为23h)和清洗(采用无水乙醇超声清洗5min)；第一粘结中丙烯酸树脂粘结剂涂敷在半圆槽的表面，丙烯酸树脂粘结剂涂覆的厚度为0.4mm，涂覆时间为100s；第一粘结中冷却管放入涂覆胶水的半圆槽后采用物理加压的方式进行固定，物理加压中压块的质量为40kg；

(2)将步骤(1)清洗完冷却水盘和冷却管利用有机硅胶粘结剂(hr-328)进行第二粘结，粘结完成后进行第二干燥(温度为25℃，时间为11h)；第二粘结中有机硅胶粘结剂填充后表面与冷却水盘表面相齐；

其中，所述冷却管的粘接面粘结前进行电解抛光，所用抛光液中以质量百分含量计包括：磷酸51％，硫酸46％，光亮剂3％；作业温度为50℃，电流密度为15a/m²，电压为8v，电解抛光时间为8min；

所述冷却水盘的粘接面粘结前进行阳极氧化，电解液为200g/l的硫酸溶液，电流为35a，电压为30v，极化80min。

得到的粘结完成的冷却水盘，产品通水后从100℃冷却到常温的冷却时间降为25s，冷却盘和冷却管的结合强度为15mpa。

实施例3

本实施例提供一种冷却水盘和冷却管的粘结方法，所述冷却水盘的水槽包括半圆槽及设置于半圆槽上方的方槽；所述方槽的宽度＞所述半圆槽的直径＞所述冷却管的直径；所述冷却管的直径＜所述方槽深度和所述半圆槽半径的和；

所述粘结方法包括如下步骤：

(1)将冷却管利用丙烯酸树脂粘结剂(ailete382型)与冷却水盘中的水槽进行第一粘结，粘结完成后依次进行第一干燥(温度为25℃，时间为24h)和清洗(采用无水乙醇超声清洗3min)；第一粘结中丙烯酸树脂粘结剂涂敷在半圆槽的表面，丙烯酸树脂粘结剂涂覆的厚度为0.2mm，涂覆时间为110s；第一粘结中冷却管放入涂覆胶水的半圆槽后采用物理加压的方式进行固定，物理加压中压块的质量为35kg；

(2)将步骤(1)清洗完冷却水盘和冷却管利用有机硅胶粘结剂(hr-323)进行第二粘结，粘结完成后进行第二干燥(温度为22℃，时间为12h)；第二粘结中有机硅胶粘结剂填充后表面与冷却水盘表面相齐；

其中，所述冷却管的粘接面粘结前进行电解抛光，所用抛光液中以质量百分含量计包括：磷酸55％，硫酸42％，光亮剂3％；作业温度为80℃，电流密度为10a/m²，电压为7.5v，电解抛光时间为6min；

所述冷却水盘的粘接面粘结前进行阳极氧化，电解液为160g/l的硫酸溶液，电流为28a，电压为29v，极化75min。

得到的粘结完成的冷却水盘，产品通水后从100℃冷却到常温的冷却时间降为22s，冷却盘和冷却管的结合强度为16mpa。

对比例1

与实施例1的区别仅在于所述方槽的宽度与所述半圆槽的直径相同，得到的粘结完成的冷却水盘，产品通水后从100℃冷却到常温的冷却时间降为40s，冷却盘和冷却管的结合强度为8mpa。

对比例2

与实施例1的区别仅在于所述半圆槽替换为尺寸相同的方槽，得到的粘结完成的冷却水盘，产品通水后从100℃冷却到常温的冷却时间降为37s，冷却盘和冷却管的结合强度为8.7mpa。

对比例3

与实施例1的区别仅在于第一粘结中丙烯酸树脂粘结剂涂覆的厚度为0.1mm，得到的粘结完成的冷却水盘，产品通水后从100℃冷却到常温的冷却时间降为38s，冷却盘和冷却管的结合强度为8.8mpa。

对比例4

与实施例1的区别仅在于第一粘结中丙烯酸树脂粘结剂涂覆的厚度为0.7mm，得到的粘结完成的冷却水盘，产品通水后从100℃冷却到常温的冷却时间降为40s，冷却盘和冷却管的结合强度为9mpa。

对比例5

与实施例1的区别仅在于冷却管的粘接面不进行电解抛光，得到的粘结完成的冷却水盘，产品通水后从100℃冷却到常温的冷却时间降为43s，冷却盘和冷却管的结合强度为8mpa。

对比例6

与实施例1的区别仅在于冷却水盘的粘接面不进行阳极氧化，得到的粘结完成的冷却水盘，产品通水后从100℃冷却到常温的冷却时间降为46s，冷却盘和冷却管的结合强度为7.7mpa。

上述实施例和对比例中的光亮剂为pro22光亮剂。

通过上述实施例和对比例的结果可知，本发明提供的粘结方法，通过对粘结结构及粘结面处理的重新设计，利用二者间的耦合作用使得粘接后的冷却盘散热效果好，产品通水后从100℃冷却到常温的冷却时间降低至28秒以下；盘体和冷却管的结合强度≥10mpa，同时还可以防止冷却管与盘体中的间隙出现颗粒物，避免晶圆破碎，影响晶圆的合格率。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、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。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

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