[发明专利]一种具有空气隔热层的微型多层隔热结构及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种具有空气隔热层的微型多层隔热结构及其制备和应用，该多层隔热结构包括衬底，以及依次复合在衬底上的反射层、支撑柱、隔热层和反射层，且支撑柱与反射层之间、反射层与衬底之间均设有一层粘结层。与现有技术相比，本发明的制备条件可控，性能优异，有望在微电子器件隔热防护和电路保护外壳等方面有巨大的应用前景。

技术领域

本发明属于隔热材料技术领域，涉及一种具有空气隔热层的微型多层隔热结构及其制备和应用。

背景技术

随着航空航天，海洋船舶等技术的发展，面向极端环境的微电子设备(传感器，控制器，执行器等)的应用越来越广泛。应用环境的复杂性对微电子设备的可靠性和使用寿命提出了更高的要求。在航空航天领域，仪器往往受到高能的太阳辐照，加速了电路老化，同时太阳辐照也会影响精密电路的稳定性。在极寒环境中，设备电路受冻也会影响其正常运转。此外在很多工业电子领域，仪器内部总是多系统，多部件的高度集成，如何防止精密设备受到其他部件的热干扰也成为了一个急需解决的难题。本发明也正是基于此而提出的。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种具有空气隔热层的微型多层隔热结构及其制备和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一提供了包括衬底，以及依次复合在衬底上的反射层、支撑柱、隔热层和反射层，且支撑柱与反射层之间、反射层与衬底之间均设有一层粘结层。支撑柱通过粘结层连接衬底和隔热层，支撑柱的高度即为空气隔热层的高度。顶部反射层可减少对外界红外热辐射的吸收，隔热层(包括空气隔热层)具有低热导率可以减弱热传导，此外衬底上的反射层可以减少对来自隔热层的热辐射的吸收。

进一步的，所述衬底的厚度为5μm～5mm。

进一步的，所述支撑柱高度为2nm～10μm。

进一步的，所述粘结层厚度为2nm～10μm。

进一步的，所述隔热层厚度为2nm～10μm。

进一步的，所述反射层厚度为2nm～10μm。

进一步的，所述衬底为聚合物薄膜、玻璃、硅片、金属及其氧化物片中的一种。

进一步的，所述支撑柱的材质为Al₂O₃或SiO₂中的一种或两种。

进一步的，所述支撑柱设有若干个，其呈条形结构，并在衬底上的排列方式为平行排列、垂直排列、环绕式排列或放射式排列。

进一步的，所述粘结层的材质为Cr或Ti。

进一步的，所述隔热层的材质为Al₂O₃或SiO₂的一种或两种。

进一步的，所述反射层的材质为Ag或Al。

进一步的，上述微型多层隔热结构可以制作成大面积阵列(m*n*k,m,n,k≥1)，并通过吸附，粘结或者键合在微电子器件表面。

本发明的技术方案之二提供了一种具有空气隔热层的微型多层隔热结构的制备方法，包括以下步骤：

(1)取衬底并在其表面依次沉积有粘结层和反射层，接着旋涂正性光刻胶，烘烤，随后用掩模板进行紫外曝光，再在显影液中洗去曝光部分的光刻胶，形成上部开口的沉积空腔；

(2)在沉积空腔中依次沉积粘结层和支撑柱，再置于丙酮中进行剥离，得到具有支撑柱的衬底；

(3)继续在具有支撑柱的衬底上旋涂支撑胶，烘烤，并确保支撑胶高度与支撑柱齐平；

(4)接着在支撑胶与支撑柱的表面采用磁控溅射技术依次沉积粘结层、隔热层和反射层；