Brevet FR3128822A1 — publié le 20230505

Chambre à vapeur La présente description concerne un procédé de fabrication d'un compartiment rempli d'un fluide et scellé comprenant les étapes suivantes : (a) former au moins une première cavité à partir d'une première face d'un premier substrat ; (b) positionner une deuxième face d'un deuxième substrat en regard de la première face dudit premier substrat; (c) remplir au moins partiellement ladite au moins une première cavité avec un fluide ; (d) coller ladite première face dudit premier substrat à ladite deuxième face dudit deuxième substrat en effectuant un recuit et en pressant, simultanément, lesdits premier et deuxième substrats l'un contre l'autre. Figure pour l'abrégé : Fig. 5 Chambre à vapeur La présente description concerne de façon générale le refroidissement de systèmes, comme des systèmes mécaniques ou des systèmes électroniques. De façon plus particulière, la description concerne un dispositif de refroidissement de type "chambre à vapeur" et son procédé de fabrication. Beaucoup de systèmes, comme les systèmes mécaniques ou les systèmes électroniques, peuvent être sujets à des phénomènes de surchauffe susceptibles de les endommager ou d'endommager l'environnement dans lequel ils fonctionnent. Un moyen efficace de contrer les phénomènes de surchauffe est l'utilisation de dispositifs de refroidissement. Il existe plusieurs types de dispositifs de refroidissement comme les systèmes de climatisation, les caloducs, les chambres à vapeur, etc. Il est courant d'associer un dispositif de refroidissement à un système susceptible de surchauffe en le positionnant proche d'un point chaud de ce système. Il serait souhaitable de pouvoir améliorer, au moins en partie, les inconvénients des dispositifs de refroidissement existants et de leurs procédés de fabrication. Il existe un besoin pour des dispositifs de refroidissement plus performants. Il existe un besoin pour des chambres à vapeur plus performantes. Il existe un besoin pour des procédés de fabrication de dispositifs de refroidissement plus performants. Il existe un besoin pour des procédés de fabrication de chambres à vapeur mieux adaptés à la fabrication en série de chambres à vapeur. Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des chambres à vapeur connus. Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des procédés de fabrication connus de chambres à vapeur. Un mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication d'un compartiment rempli d'un fluide et scellé comprenant les étapes suivantes : (a) former au moins une première cavité à partir d'une première face d'un premier substrat ; (b) positionner une deuxième face d'un deuxième substrat en regard de la première face dudit premier substrat ; (c) remplir au moins partiellement ladite au moins une première cavité avec un fluide ; (d) coller ladite première face dudit premier substrat à ladite deuxième face dudit deuxième substrat en effectuant un recuit et en pressant, simultanément, lesdits premier et deuxième substrats l'un contre l'autre. Selon un mode de réalisation, ledit compartiment est une chambre à vapeur, et le fluide est un fluide de refroidissement. Selon un mode de réalisation , le procédé comprend, en outre, une première étape de dégazage desdits premier et deuxième substrats effectuée avant l'étape de remplissage. Selon un mode de réalisation, la première étape de dégazage est un dégazage à chaud. Selon un mode de réalisation , le procédé comprend, en outre, une deuxième étape de dégazage de l'environnement desdits premier et deuxième substrats effectuée après l'étape de remplissage. Selon un mode de réalisation, pendant la deuxième étape de dégazage, les premier et deuxième substrats sont approchés l'un de l'autre pour limiter l'évaporation du fluide. Selon un mode de réalisation, au moins une deuxième cavité est formée à partir de la deuxième face du deuxième substrat. Selon un mode de réalisation, l'étape de positionnement comprend l'alignement de ladite au moins une deuxième cavité avec ladite au moins une première cavité. Selon un mode de réalisation, pendant l'étape de remplissage ladite au moins une première cavité est remplie avec un volume de fluide de refroidissement supérieure au volume de ladite au moins une première cavité. Selon un mode de réalisation, le premier substrat et le deuxième substrat sont en un matériau semiconducteur, en silicium, ou en verre. Selon un mode de réalisation, le matériau semiconducteur comprend du silicium. Selon un mode de réalisation, le recuit est effectué à une température comprise entre environ 175 et environ 400 °C. Selon un mode de réalisation, le recuit est effectué à une température de l'ordre de 200 °C. Selon un mode de réalisation, la pression desdits premier et deuxième substrats est effectuée avec une force comprise entre 0,5 et 2 kN. Selon un mode de réalisation, le fluide de refroidissement est choisi parmi le groupe, non exhaustif, comprenant : l'eau, l'hélium, l'hydrogène, l'oxygène, l'azote, le sulfure, le néon, l'argon, le méthane, le krypton, le mercure, l'ammoniaque, l'acétone, l'éthane, le pentane, l'heptane, l'éthanol, le méthanol, l'éthylène glycol, le toluène, le naphtalène, le trichlorofluorométhane , le dichlorofluorométhane (CHClL2F, aussi connu sous la dénomination commerciale Fréon 21), le chlorodifluorométhane (CHClF2, aussi connu sous la dénomination commerciale Fréon 22), le 1,1,2-Trichloro-1,2,2-trifluoroéthane (C2Cl3F3, aussi connu sous la dénomination commerciale Freon 113), le fluide connu sous la dénomination commerciale Flutec PP2, le fluide connu sous la dénomination commerciale Flutec PP9, le fluide connu sous la dénomination commerciale Dowtherm, le fluide connu sous la dénomination commerciale Novec, et les dérivés et mélanges de ces fluides. Un autre mode de réalisation prévoit une chambre à vapeur fabriquée en utilisant le procédé décrit précédemment. Un autre mode de réalisation prévoit un appareil adapté à mettre en oeuvre le procédé décrit précédemment. Selon un mode de réalisation, l'appareil est adapté à effectuer simultanément un recuit et une pression du premier substrat et du deuxième substrat l'un contre l'autre avec une force comprise entre 0,5 et 2 kN. Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la représente une vue en coupe et fonctionnelle, schématique, d'une chambre à vapeur associée à un dispositif électronique ; la représente une vue en coupe, schématique, d'un mode de réalisation d'un substrat utilisé pour la fabrication de chambres à vapeur ; la représente une vue en coupe, schématique, d'un mode de réalisation de chambres à vapeur utilisant le substrat de la ; la représente deux vues en coupe, schématique et partiellement sous forme de blocs, d'un dispositif utilisé pour la fabrication des chambres à vapeur de la ; la représente une vue en coupe illustrant le positionnement du substrat de la dans le système de la ; la représente un schéma bloc illustrant des étapes d'un mode de mise en oeuvre d'un procédé de fabrication des chambres à vapeur de la ; la représente quatre vues en coupe illustrant un exemple de procédé de collage de deux substrats pouvant être utilisés dans le procédé de la ; la représente une vue en coupe d'une cavité avec laquelle peut être mise en oeuvre une variante du procédé de la ; la représente, schématiquement, une vue en coupe d'une autre cavité avec laquelle peut être mise en oeuvre une variante du procédé de la ; et la représente, schématiquement, une vue en coupe d'une micro-batterie avec laquelle peut être mise en oeuvre une variante du procédé de la . Procédé de fabrication d'un compartiment rempli d'un fluide et scellé (401 ; 800 ; 900 ; 1000) comprenant les étapes suivantes : (a) former au moins une première cavité (301 ; 803 ; 1003, 1004) à partir d'une première face (303) d'un premier substrat (300 ; 403 ; 801 ; 1001) ; (b) positionner une deuxième face d'un deuxième substrat (405 ; 802 ; 1002) en regard de la première face (303) dudit premier substrat (300 ; 403 ; 801 ; 1001) ; (c) remplir (607) au moins partiellement ladite au moins une première cavité (301 ; 803 ; 1003, 1004) avec un fluide (407) ; (d) coller (615) ladite première face (303) dudit premier substrat (300 ; 403 ; 801 ; 1001) à ladite deuxième face dudit deuxième substrat (405 ; 802 ; 1002) en effectuant un recuit et en pressant, simultanément, lesdits premier et deuxième substrats (303 ; 403, 405 ; 801, 802 ; 1001, 1002) l'un contre l'autre. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit compartiment est une chambre à vapeur, et le fluide est un fluide de refroidissement. Procédé selon la revendication 1 ou 2, comprenant, en outre, une première étape (e) de dégazage (605) desdits premier et deuxième substrats (303 ; 403, 405) effectuée avant l'étape (c) de remplissage (607). Procédé selon la revendication 3, dans lequel la première étape (e) de dégazage est un dégazage à chaud. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant, en outre, une deuxième étape (f) de dégazage (611) de l'environnement desdits premier et deuxième substrats (403, 405) effectuée après l'étape (c) de remplissage (607). Procédé selon la revendication 5, dans lequel, pendant la deuxième étape (f) de dégazage, les premier et deuxième substrats (403, 405) sont approchés l'un de l'autre pour limiter l'évaporation du fluide (407). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel au moins une deuxième cavité est formée à partir de la deuxième face du deuxième substrat (405). Procédé selon la revendication 7, dans lequel l'étape (b) de positionnement comprend l'alignement (603) de ladite au moins une deuxième cavité avec ladite au moins une première cavité (301). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel, pendant l'étape (c) de remplissage (607) ladite au moins une première cavité (301) est remplie avec un volume de fluide de refroidissement (407) supérieure au volume de ladite au moins une première cavité (301). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le premier substrat (300 ; 403 ; 801 ; 1001) et le deuxième substrat (405 ; 802 ; 1002) sont en un matériau semiconducteur, en silicium, ou en verre. Procédé selon la revendication 10, dans lequel le matériau semiconducteur comprend du silicium. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel le recuit est effectué à une température comprise entre environ 175 et environ 400 °C. Procédé selon la revendication 12, dans lequel le recuit est effectué à une température de l'ordre de 200 °C. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel la pression desdits premier et deuxième substrats (403, 405) est effectuée avec une force comprise entre 0,5 et 2 kN. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 14, dans lequel le fluide de refroidissement (407) est choisi parmi le groupe, non exhaustif, comprenant : l'eau, l'hélium, l'hydrogène, l'oxygène, l'azote, le sulfure, le néon, l'argon, le méthane, le krypton, le mercure, l'ammoniaque (NH3), l'acétone (C3H6O), l'éthane (C2H6), le pentane (C5H12), l'heptane (C7H16), l'éthanol (C2H5OH), le méthanol (CH3OH), l'éthylène glycol (C2H6O2), le toluène (C7H8), le naphtalène (C10H8), le trichlorofluorométhane (CClL3F, aussi connu sous la dénomination commerciale Fréon 11), le dichlorofluorométhane (CHClL2F, aussi connu sous la dénomination commerciale Fréon 21), le chlorodifluorométhane (CHClF2, aussi connu sous la dénomination commerciale Fréon 22), le 1,1,2-Trichloro-1,2,2-trifluoroéthane (C2Cl3F3, aussi connu sous la dénomination commerciale Freon 113), le fluide connu sous la dénomination commerciale Flutec PP2, le fluide connu sous la dénomination commerciale Flutec PP9, le fluide connu sous la dénomination commerciale Dowtherm, le fluide connu sous la dénomination commerciale Novec, et les dérivés et mélanges de ces fluides. Chambre à vapeur (401) fabriquée en utilisant le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15. Appareil adapté à mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15. Appareil selon la revendication 17, adapté à effectuer simultanément un recuit et une pression du premier substrat et du deuxième substrat l'un contre l'autre avec une force comprise entre 0,5 et 2 kN.