專利名稱：散熱器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種散熱器，尤其涉及一種利用碳納米管導(dǎo)熱的散熱器及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著半導(dǎo)體器件集成工藝的快速發(fā)展，半導(dǎo)體器件集成化程度越來越高，然而，器件體積變得越來越小，其對(duì)散熱的需求越來越高，已成為一個(gè)越來越重要的問題。為滿足該需要，風(fēng)扇散熱、水冷輔助散熱和熱管散熱等各種散熱方式被廣泛運(yùn)用，并取得了一定的散熱效果，但因散熱器和熱源的接觸界面不平整，一般相互接觸面積不到2％，沒有一個(gè)理想的接觸界面，從根本上影響了半導(dǎo)體器件向散熱器傳遞熱量的效果，因此，傳統(tǒng)的散熱器通過增加一導(dǎo)熱系數(shù)較高的熱界面材料在散熱器和半導(dǎo)體器件之間以增加界面接觸面積，提高半導(dǎo)體器件和散熱器間的熱傳遞效果。
傳統(tǒng)熱界面材料是將導(dǎo)熱系數(shù)較高的顆粒分散于聚合物基體以形成復(fù)合材料，如石墨、氮化硼、氧化硅、氧化鋁、銀或其它金屬等。此種材料導(dǎo)熱性能取決于聚合物基體的性質(zhì)。其中以油脂、相變材料為基體的復(fù)合材料因其使用時(shí)為液態(tài)，能與熱源表面浸潤(rùn)，因此，接觸熱阻較小，而以硅膠或橡膠為基體的復(fù)合材料的接觸熱阻相對(duì)較大。該類材料普遍缺陷是整體材質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)較小，典型值為1瓦/米·開爾文(W/mK)，這已經(jīng)不能適應(yīng)半導(dǎo)體集成化程度提高對(duì)散熱的需求。另外，采用增加聚合物基體的導(dǎo)熱顆粒含量，使得顆粒和顆粒之間盡量相互接觸，可以增加復(fù)合材料整體的導(dǎo)熱系數(shù)，如某些特殊界面材料導(dǎo)熱系數(shù)因此可達(dá)到4-8瓦/米·開爾文(W/mK)，然而，聚合物基體的導(dǎo)熱顆粒含量增加至一定程度時(shí)，會(huì)使聚合物基體失去原本性能，如油脂會(huì)變硬，從而浸潤(rùn)效果變差，橡膠會(huì)變得較硬，從而失去應(yīng)有的柔韌性，這都將使熱界面材料性能大大降低。
現(xiàn)有技術(shù)提供一種散熱器，該散熱器基座和發(fā)熱元件接觸的表面上生長(zhǎng)有碳納米管陣列，以及包覆所述碳納米管的聚合物基體，利用碳納米管的軸向高導(dǎo)熱性能，降低散熱器和發(fā)熱元件之間的接觸熱阻。但是，一般的碳納米管經(jīng)和發(fā)熱元件在壓力下接觸之后，大多會(huì)出現(xiàn)傾倒現(xiàn)象，從而使得碳納米管的軸向高導(dǎo)熱性能不能得到充分利用，從而增大散熱器和發(fā)熱元件間熱阻，影響散熱器的散熱性能。
有鑒于此，提供一種能和熱源良好接觸，具有優(yōu)良導(dǎo)熱效果的散熱器實(shí)為必要。

發(fā)明內(nèi)容以下，將以實(shí)施例說明一種能和熱源良好接觸，具有優(yōu)良導(dǎo)熱效果的散熱器。
以及通過實(shí)施例說明一種散熱器的制造方法。
為實(shí)現(xiàn)上述內(nèi)容，提供一種散熱器，其包括一基座，其具有一第一表面和一與所述第一表面相對(duì)的第二表面；多個(gè)散熱鰭片，所述散熱鰭片從基座第一表面沿遠(yuǎn)離基座的方向延伸，其中所述散熱器進(jìn)一步包括多個(gè)突起，形成在所述基座的第二表面；多個(gè)碳納米管，形成在所述多個(gè)突起之間。
以及，一種散熱器的制造方法，其包括以下步驟提供一散熱器，其包括一基座，其具有一第一表面和一與所述第一表面相對(duì)的第二表面；多個(gè)散熱鰭片，所述多個(gè)散熱鰭片從基座第一表面沿遠(yuǎn)離基座的方向延伸；在所述基座的第二表面形成多個(gè)突起；在所述多個(gè)突起之間形成多個(gè)碳納米管。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)施例提供的散熱器，散熱器基座第二表面具有多個(gè)突起，所述多個(gè)突起可在碳納米管稍有變形時(shí)，直接和發(fā)熱元件接觸，提供一支撐力，從而可避免碳納米管過度變形導(dǎo)致其傾倒，充分發(fā)揮碳納米管的良好軸向?qū)嵝阅堋?br>
圖1是本發(fā)明實(shí)施例所提供的散熱器示意圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例所提供的散熱器II處放大示意圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例所提供的散熱器的制造流程圖。
圖4(A)是本發(fā)明實(shí)施例的散熱器制造方法中在散熱器表面形成多個(gè)突起示意圖。
圖4(B)是本發(fā)明實(shí)施例的散熱器制造方法中在散熱器表面沉積催化劑示意圖。
圖4(C)是本發(fā)明實(shí)施例的散熱器制造方法中在散熱器表面生長(zhǎng)碳納米管示意圖。
圖4(D)是本發(fā)明實(shí)施例的散熱器制造方法中在散熱器表面形成導(dǎo)熱層示意圖。
具體實(shí)施方式請(qǐng)參閱圖1和圖2，為本實(shí)施例提供的散熱器1，其包括一基座10，其具有一第一表面11和一與所述第一表面11相對(duì)的第二表面12；多個(gè)散熱鰭片20，所述多個(gè)散熱鰭片20從基座10第一表面11沿遠(yuǎn)離基座10的方向延伸，其中所述散熱器1進(jìn)一步包括多個(gè)突起30，所述多個(gè)突起30形成在所述基座10的第二表面12；多個(gè)碳納米管40，形成在所述多個(gè)突起30之間。
所述散熱鰭片20可為各種形狀的散熱鰭片，其和基座10可為一體結(jié)構(gòu)，也可通過焊接連接，本實(shí)施例中使用片狀散熱鰭片，且所述基座10和散熱鰭片20為一體結(jié)構(gòu)，其材料可選自鋁、銅或鋁銅合金。所述多個(gè)突起30和基座10的材料相同，其高度為10納米～10微米，所述多個(gè)突起30的形狀可選自金字塔形、圓柱體、環(huán)形體以及網(wǎng)格陣列中的一種或幾種的混合。本實(shí)施例中的突起30形狀為金字塔形。所述多個(gè)碳納米管40基本平行且基本垂直于第二表面12，其高度為10納米～10微米，優(yōu)選地，所述多個(gè)碳納米管40稍高于或等于所述多個(gè)突起30的高度，其可為單壁碳納米管或多壁碳納米管，也可兩者都包含。所述散熱器1可進(jìn)一步包括一包覆所述多個(gè)碳納米管40的導(dǎo)熱層50，優(yōu)選地，所述多個(gè)碳納米管40遠(yuǎn)離散熱器1的一端伸出導(dǎo)熱層50，以便能直接于熱源接觸。所述導(dǎo)熱層50主要由有機(jī)物組成，其內(nèi)可填充一些導(dǎo)熱粉末，所述有機(jī)物可為石臘、硅油等，本實(shí)施例中使用硅油，所述導(dǎo)熱粉末材料可為銀、氧化鋅、氮化硼、銅及氧化鋁等，本實(shí)施例中使用銅粉。
使用時(shí)，該散熱器1的第二表面12可和發(fā)熱元件接觸，所述多個(gè)突起30可在碳納米管40稍有變形時(shí)，直接和發(fā)熱元件表面接觸，提供一支撐力，從而可避免碳納米管40過度變形導(dǎo)致其傾倒，因此可充分發(fā)揮碳納米管的良好軸向?qū)嵝阅堋?br> 請(qǐng)參閱圖1、圖3及圖4，本實(shí)施例提供的散熱器1的制造方法包括以下步驟步驟100提供一散熱器，其包括一基座10，其具有一第一表面11和一與所述第一表面11相對(duì)的第二表面12；多個(gè)散熱鰭片20，所述多個(gè)散熱鰭片20從基座第一表面11沿遠(yuǎn)離基座10的方向延伸。所述散熱鰭片20可為各種形狀的散熱鰭片，其和基座10可為一體結(jié)構(gòu)，也可通過焊接連接，本實(shí)施例中使用片狀散熱鰭片，且所述基座10和散熱鰭片20為一體結(jié)構(gòu)，其材料可選自鋁、銅或鋁銅合金。
步驟200在所述基座10的第二表面12形成多個(gè)突起30。所述多個(gè)突起30和基座10的材質(zhì)相同，其可通過微影蝕刻或納米壓印的方法形成，本實(shí)施例中使用納米壓印方法形成多個(gè)突起30。為提高納米壓印的效果，也可在本步驟實(shí)施前，對(duì)基座10的第二表面12進(jìn)行拋光處理。所述多個(gè)突起30的高度為10納米～10微米，本實(shí)施例中突起30高度約1微米。所述多個(gè)突起30的形狀可選自金字塔形、圓柱體、環(huán)形體以及網(wǎng)格陣列中的一種或幾種的混合。本實(shí)施例中的突起30形狀為金字塔形。
步驟300在所述多個(gè)突起30之間形成多個(gè)碳納米管40。所述多個(gè)碳納米管40的形成方法包括直接生長(zhǎng)，移植以及靜電吸附等，其中直接生長(zhǎng)法包括化學(xué)氣相沉積法、電弧放電法等。本實(shí)施例中使用化學(xué)氣相沉積法，其包括以下步驟首先，沉積催化劑301在所述基座10的第二表面。催化劑301層的厚度為5～30納米，催化劑301層沉積的方法可選用真空熱蒸鍍揮發(fā)法，也可選用電子束蒸發(fā)法。催化劑301的材料可選用鐵、鈷、鎳或其合金，本實(shí)施例中選用鐵作為催化劑301材料，其沉積的厚度為10納米。然后，通入碳源氣，在基座10的第二表面12生長(zhǎng)碳納米管40。具體地，將帶有催化劑301層的散熱器置于空氣中，在300℃下退火，以使催化劑301層氧化、收縮成為納米級(jí)的催化劑301顆粒。待退火完畢，再將分布有催化劑301顆粒的散熱器接觸底面置于反應(yīng)室(圖未示)內(nèi)，通入碳源氣乙炔，利用化學(xué)氣相沉積法，在上述催化劑顆粒上生長(zhǎng)碳納米管40，碳源氣也可選用其它含碳的氣體，如乙烯等。采用上述方法形成的多個(gè)碳納米管40基本平行且基本垂直于第二表面12，其高度為10納米～10微米，優(yōu)選地，所述多個(gè)碳納米管40稍高于或等于所述多個(gè)突起30的高度，其可為單壁碳納米管或多壁碳納米管，也可兩者都包含，所述多個(gè)碳納米管40的生長(zhǎng)高度可通過反應(yīng)時(shí)間來控制，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)生長(zhǎng)出的碳納米管40越高，反應(yīng)時(shí)間越短生長(zhǎng)出的碳納米管40越矮。本實(shí)施例生長(zhǎng)的碳納米管的高度為1微米，為多壁碳納米管。
本技術(shù)方案提供的散熱器1的制造方法，可進(jìn)一步包括形成一導(dǎo)熱層50包覆所述多個(gè)碳納米管40?？蓪⒁粚?dǎo)熱層50通過直接涂布的方法形成在碳納米管40上。所述導(dǎo)熱層50主要由有機(jī)物組成，其內(nèi)可填充一些導(dǎo)熱粉末，所述有機(jī)物可為石臘、硅油等，本實(shí)施例中使用硅油，所述導(dǎo)熱粉末材料可為銀、氧化鋅、氮化硼、銅及氧化鋁等，本實(shí)施例中使用銅粉。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)施例提供的散熱器，散熱器基座第二表面具有多個(gè)突起，所述多個(gè)突起可在碳納米管稍有變形時(shí)，直接和發(fā)熱元件接觸，提供一支撐力，從而可避免碳納米管過度變形導(dǎo)致其傾倒，充分發(fā)揮碳納米管的良好軸向?qū)嵝阅堋?br> 可以理解的是，對(duì)在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思做出其它各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種散熱器，其包括一基座，其具有一第一表面和一與所述第一表面相對(duì)的第二表面；多個(gè)散熱鰭片，所述多個(gè)散熱鰭片從基座第一表面沿遠(yuǎn)離基座的方向延伸，其特征在于所述散熱器進(jìn)一步包括多個(gè)突起，其形成在所述基座的第二表面；多個(gè)碳納米管，形成在所述多個(gè)突起之間。
2.如權(quán)利要求1所述的散熱器，其特征在于所述多個(gè)突起高度為10納米～10微米。
3.如權(quán)利要求1所述的散熱器，其特征在于所述多個(gè)碳納米管高度為10納米～10微米。
4.如權(quán)利要求1所述的散熱器，其特征在于所述多個(gè)碳納米管彼此基本平行且垂直于第二表面。
5.如權(quán)利要求1所述的散熱器，其特征在于所述多個(gè)碳納米管高于所述多個(gè)突起或和所述多個(gè)突起等高。
6.如權(quán)利要求1所述的散熱器，其特征在于所述散熱器進(jìn)一步包括一包覆所述多個(gè)碳納米管的導(dǎo)熱層。
7.如權(quán)利要求6所述的散熱器，其特征在于所述多個(gè)碳納米管遠(yuǎn)離散熱器的一端伸出所述導(dǎo)熱層。
8.一種散熱器的制造方法，其包括以下步驟提供一散熱器，其包括一基座，其具有一第一表面和一與所述第一表面相對(duì)的第二表面；多個(gè)散熱鰭片，所述多個(gè)散熱鰭片從基座第一表面沿遠(yuǎn)離基座的方向延伸；在所述基座的第二表面形成多個(gè)突起；在所述多個(gè)突起之間形成多個(gè)碳納米管。
9.如權(quán)利要求8所述的散熱器的制造方法，其特征在于所述多個(gè)突起的形成方法選自微影蝕刻或納米壓印。
10.如權(quán)利要求8所述的散熱器的制造方法，其特征在于所述形成的多個(gè)碳納米管彼此基本平行且垂直于第二表面。
11.如權(quán)利要求8所述的散熱器的制造方法，其特征在于所述散熱器的制造方法進(jìn)一步包括形成一導(dǎo)熱層包覆所述多個(gè)碳納米管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種散熱器，該散熱器包括一基座，其具有一第一表面和一與所述第一表面相對(duì)的第二表面；多個(gè)散熱鰭片，所述散熱鰭片從基座第一表面沿遠(yuǎn)離基座的方向延伸；多個(gè)突起，形成在所述基座的第二表面；多個(gè)碳納米管，形成在所述多個(gè)突起之間。本發(fā)明提供的散熱器可避免碳納米管傾倒，能充分發(fā)揮碳納米管良好軸向?qū)嵝阅堋?br> 文檔編號(hào)H01L23/34GK1929118SQ20051003713
公開日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2005年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月5日
發(fā)明者張仁淙 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司