CN106463483A - 散热结构及其合成方法 - Google Patents

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Abstract

由本发明提供散热结构及其合成方法。所述方法包括：提供金属箔片(210)；在所述金属箔片(210)的第一表面(212)上形成沉积衬底(220)，其中所述沉积衬底(220)包括安置于所述金属箔片(210)上的阻挡层(220)及安置于所述阻挡层(220)上的催化剂层(224)，以使得防止所述催化剂层(224)中的催化剂扩散到所述金属箔片(210)中；及在形成于所述第一表面(212)上的所述沉积衬底(220)上合成碳纳米管阵列(132)。由本发明提供的方法可增加散热结构中的CNT的密度。

Description

散热结构及其合成方法
技术领域
本发明大体上涉及热管理，及确切地说，涉及散热结构及其合成方法。
背景技术
随着关于信息及通信技术(ICT)的通信数据的增加，大规模集成电路(LSI)芯片的功率消耗随着温度一起大大增加，这将引起对LSI芯片本身的损伤。因此，从功率装置的热移除变得在ICT中相当必要。安置在LSI芯片与散热器之间的热界面材料(TIM)为用于热移除的关键组件。按照惯例，将焊料用作TIM，其具有大约50W/(m·K)的热导率。随着LSI芯片的功率的增加，需要具有更佳热导率的TIM。高度导热的碳纳米管(CNT)为下一代TIM的有前途的候选。
使用CNT作为TIM的一个实例为垂直对准的CNT阵列。在现有技术中，将包含生长在金属箔片的两侧上的CNT阵列的五层结构用作CNT TIM，其中将五层结构布置成CNT阵列/催化剂层/金属箔片/催化剂层/CNT阵列。可在应用物理快报第90卷093513(2007)中找到关于常规CNT TIM的其它信息，所述应用物理快报第90卷093513(2007)以引用的方式并入本文中。
通过以下参数确定CNT TIM的热导率：CNT本身的热导率、CNT的密度及材料之间的接触电阻，其中CNT的密度为相当重要的参数。需要较高密度的CNT，从而达成CNT TIM的较高热导率。然而，本发明人发现在五层结构的常规状况下，催化剂层中的催化剂容易由于在CNT的生长过程期间扩散到金属箔片中而失活。CNT无法从失活的催化剂生长，这又导致CNT密度的降低。
发明内容
本发明提供散热结构及其合成方法，其旨在增加散热结构中的CNT的密度。
在第一方面中，提供一种用于合成散热结构的方法，其包含：提供金属箔片；在所述金属箔片的第一表面上形成沉积衬底，其中所述沉积衬底包含安置于所述金属箔片上的阻挡层及安置于所述阻挡层上的催化剂层，以使得防止所述催化剂层中的催化剂扩散到所述金属箔片中；及在形成于所述第一表面上的所述沉积衬底上合成碳纳米管阵列。
根据第一方面，在第一可能实施方案中，所述方法进一步包含：在所述金属箔片的第二表面上形成所述沉积衬底，其中所述第二表面与所述金属箔片的所述第一表面相反；及在形成于所述第二表面上的所述沉积衬底上合成碳纳米管阵列。
根据第一方面或第一方面的第一可能实施方案，在第二可能实施方案中，沉积衬底进一步包含安置在所述阻挡层与所述催化剂层之间的支撑层，以使得所述催化剂层中的所述催化剂的反应性得以改进。
根据第一方面或第一方面的第一或第二可能实施方案，在第三可能实施方案中，所述沉积衬底是由溅镀或电子束沉积法形成。
根据第一方面的第一到第三可能实施方案中的任一者，在第四可能实施方案中，沉积衬底中的阻挡层具有高于2000℃的熔化温度。
根据第一方面的第一到第四可能实施方案中的任一者，在第五可能实施方案中，沉积衬底中的阻挡层含有钽(Ta)、钽氮化物及钌(Ru)中的至少一种材料。
根据第一方面的第一到第五可能实施方案中的任一者，在第六可能实施方案中，沉积衬底中的阻挡层的厚度的范围为5nm到50nm。
根据第一方面的第二可能实施方案，在第七可能实施方案中，沉积衬底中的支撑层含有氮化钛(TiN)及氮氧化钛铝(Ti-Al-O-N)中的至少一种材料。
根据第一方面的第二可能实施方案，在第八可能实施方案中，沉积衬底中的支撑层的厚度的范围为5nm到50nm。
根据第一方面的第二可能实施方案，在第九可能实施方案中，沉积衬底中的催化剂层含有铁(Fe)、钴(Co)及镍(Ni)中的至少一种材料。
根据第一方面的第一到第九可能实施方案中的任一者，在第十可能实施方案中，碳纳米管阵列是由化学气相沉积合成。
根据第一方面的第十可能实施方案，在第十一可能实施方案中，在含有压强为0.01到10托的C2H2的大气中，且在600到800℃的温度下执行化学气相沉积。
根据第一方面的第一到第十一可能实施方案中的任一者，在第十二可能实施方案中，其中碳纳米管阵列的质量密度的范围为0.1g/cm3到1.5g/cm3。
根据第一方面的第一到第十二可能实施方案中的任一者，在第十三可能实施方案中，其中在所述沉积衬底上合成碳纳米管阵列之前，所述方法进一步包含：退火具有所述沉积衬底的所述金属箔片；及在所述沉积衬底上合成碳纳米管阵列包含：在所述经退火沉积衬底上合成碳纳米管阵列。
根据第一方面的第一到第十三可能实施方案中的任一者，在第十四可能实施方案中，所述方法进一步包含：在所述碳纳米管阵列上形成粘合层。
在第二方面中，提供一种散热结构，其包含：金属箔片；安置于所述金属箔片的第一表面上的沉积衬底，其中所述沉积衬底包含安置于所述金属箔片上的阻挡层及安置于所述阻挡层上的催化剂层，以使得防止所述催化剂层中的催化剂扩散到所述金属箔片中；及在安置于所述第一表面上的所述沉积衬底上合成的碳纳米管阵列。
根据第二方面，在第一可能实施方案中，所述散热结构进一步包含：安置于所述金属箔片的第二表面上的所述沉积衬底，其中所述第二表面与所述金属箔片的所述第一表面相反；及在安置于所述第二表面上的所述沉积衬底上合成的碳纳米管阵列。
根据第二方面或第二方面的第一可能实施方案，在第二可能实施方案中，沉积衬底进一步包含安置在所述阻挡层与所述催化剂层之间的支撑层，以使得所述催化剂层中的所述催化剂的反应性得以改进。
根据第二方面或第二方面的第一或第二可能实施方案，在第三可能实施方案中，沉积衬底中的阻挡层具有高于2000℃的熔化温度。
根据第二方面的第一到第三可能实施方案中的任一者，在第四可能实施方案中，沉积衬底中的阻挡层含有钽(Ta)、钽氮化物及钌(Ru)中的至少一种材料。
根据第二方面的第一到第四可能实施方案中的任一者，在第五可能实施方案中，沉积衬底中的阻挡层的厚度的范围为5nm到50nm。
根据第二方面的第二可能实施方案，在第六可能实施方案中，沉积衬底中的支撑层含有氮化钛(TiN)及氮氧化钛铝(Ti-Al-O-N)中的至少一种材料。
根据第二方面的第二可能实施方案，在第七可能实施方案中，沉积衬底中的支撑层的厚度的范围为5nm到50nm。
根据第二方面的第二可能实施方案，在第八可能实施方案中，沉积衬底中的催化剂层含有铁(Fe)、钴(Co)及镍(Ni)中的至少一种材料。
根据第二方面的第一到第八可能实施方案中的任一者，在第九可能实施方案中，碳纳米管阵列的质量密度的范围为0.1g/cm3到1.5g/cm3。
根据第二方面的第一到第九可能实施方案中的任一者，在第十可能实施方案中，所述散热结构进一步包含：安置于所述碳纳米管阵列上的粘合层。
基于本发明的前述技术解决方案，在包括催化剂层及阻挡层的沉积衬底上合成碳纳米管阵列，其中所述阻挡层安置在所述催化剂层与所述金属箔片之间，且可防止所述催化剂层中的催化剂扩散到所述金属箔片中。因此，所述散热结构中的所述CNT的密度增加，且所述散热结构的热导率因此得以改进。
附图说明
为了更明确地说明本发明的实施例中的技术解决方案，下文给出对实施例的描述中所需的随附图式的简短介绍。显而易见，下文描述中的随附图式仅为本发明的一些实例，基于此，其它图式也可由所属领域的一般技术人员在无需付出任何发明性努力的情况下获得。
图1说明常规散热结构；
图2说明由本发明的实施例提供的散热结构；
图3说明由本发明的实施例提供的另一散热结构；
图4说明由本发明的实施例提供的另一散热结构；
图5说明由本发明的实施例提供的另一散热结构；
图6说明由本发明的实施例提供的另一散热结构；
图7说明由图5说明的散热结构的示范性应用情境；
图8说明用于合成由本发明的实施例提供的散热结构的方法；
图9说明用于合成由本发明的实施例提供的散热结构的另一方法；
图10说明用于合成由本发明的实施例提供的散热结构的另一方法；及
图11为由图9所说明的方法合成的散热结构的横截面图。
具体实施方式
下文将结合本发明的实施例中的随附图式给出本发明的实施例的技术解决方案的清晰及完整描述。显而易见，下文描述的实施例仅为本发明的实施例的一部分而非全部。由所属领域的技术人员在无需任何发明性努力的情况下基于本发明的实施例获得的所有其它实施例属于本发明的保护范围内。
图1说明在应用物理快报第90卷093513(2007)中所报告的常规散热结构100的布置。参看图1，散热结构100包含：
Cu箔片110，其中金属箔片110具有两个相反表面112及114；
两个催化剂层122及124，其分别安置于表面112及表面114上；及
两个CNT阵列132及134，其分别沉积于两个催化剂层122及124上。
在散热结构100中，Cu箔片110的厚度为10μm，且催化剂层122及124中的每一者具有三层配置，即，30nm Ti层，其上为10nm Al层，其上为3nm Fe层。通过使用等离子体增强式化学气相沉积(PECVD)来合成CNT阵列132及134。用于PECVD工艺中的气体为H2及CH4，且生长压强及温度分别为10托及900℃。在此高温下，催化剂层122及124中的催化剂纳米颗粒具有扩散到Cu箔片110中的相当大的可能。因为CNT无法在无催化剂纳米颗粒的情况下沉积于某处，所以催化剂层的失活会导致散热结构中的CNT的低密度(大约0.01g/cm3～0.06g/cm3)。
本发明提供散热结构及用于合成所述散热结构的方法，其旨在增加散热结构中的CNT的密度。
应认识到，在本发明中，散热结构可指导热的任何设备或单元，例如裸片、装置、模块或若干裸片、装置、模块的组合，或甚至将热散发到散热片或其类似者的散热器，且对散热结构的特定实施方案并未设限。
参看图2，由本发明的实施例提供散热结构200。散热结构200包含：金属箔片210、安置于金属箔片210的第一表面212上的沉积衬底220及在安置于第一表面212上的沉积衬底220上合成的碳纳米管阵列230。
金属箔片210具有两个相反表面，即，第一表面212及第二表面214，且可具有从10μm到100μm的厚度。金属箔片210可由具有高热导率的任何合适材料组成。举例来说，金属箔片210可由例如Cu、Al或其类似者等金属或由例如铝合金、铜合金或其类似者等金属合金或由金属氧化物或其任何组合组成。本发明并不对金属箔片的特定实施方案设限。
沉积衬底220包含阻挡层222及安置于阻挡层222上的催化剂层224。在此状况下，在将沉积衬底220安置于金属箔片210的第一表面212上时，将阻挡层222安置在催化剂层224与金属箔片210的第一表面212之间。另外，阻挡层222由具有相对高熔化温度的材料组成，且因此可防止催化剂层224扩散到金属箔片210中。
在沉积衬底220的催化剂层224上合成碳纳米管(CNT)阵列230。视情况，CNT阵列230可包含均匀地分散的CNT或CNT束。CNT阵列230中的CNT可为多壁式或单壁式的，且可垂直对准。CNT阵列230中的CNT的长度及直径可通过调整用于合成CNT阵列230的过程中的参数来进行优化，例如CNT阵列230中的CNT可具有从5nm到20nm的直径及从20μm到100μm的长度，但本文中并未设限。
可通过例如热CVD、PECVD、热线CVD(HWCVD)或其类似者等化学气相沉积(CVD)或通过任何其它合适的方法来合成CNT阵列230。本发明并不对用于合成CNT阵列的特定方法及CNT阵列的特定形式设限。
根据由本发明提供的散热结构，在包括催化剂层及阻挡层的沉积衬底上合成碳纳米管阵列，其中阻挡层安置在催化剂层与金属箔片之间，且可防止催化剂层中的催化剂扩散到金属箔片中。因此，散热结构中的CNT的密度增加，且散热结构的热导率因此得以改进。
视情况，沉积衬底220中的催化剂层224含有铁(Fe)、钴(Co)及镍(Ni)中的至少一种材料。作为一个替代方案，催化剂层224还可含有以上所提到的元素的任何组合的合金，或含有Al、Ti及Mo中的至少一者作为共催化剂。本发明并未对催化剂层的组成设限。
沉积衬底220中的催化剂层224可具有单层配置或多层配置。举例来说，催化剂层224具有Fe/Al、Fe/Co、Fe/Co/Al等多层配置。
在本发明的一些方面中，沉积衬底220中的阻挡层222具有高于2000℃的熔化温度。
在本发明的一些方面中，沉积衬底220中的阻挡层222含有钽(Ta)、钽氮化物及钌(Ru)中的至少一种材料。
钽氮化物可为TaNx，其中0<x≤1。阻挡层222还可含有其它材料，且本发明并未对阻挡层的组成设限。
视情况，沉积衬底220中的阻挡层222的厚度的范围可为5nm到50nm，但阻挡层222的厚度也可为其它值，且本文中并未设限。
在本发明的一些方面中，如图3中所示，沉积衬底220进一步包含安置在阻挡层222与催化剂层224之间的支撑层226，以使得催化剂层224中的催化剂的反应性得以改进。
支撑层226可具有同催化剂层224的适度相互作用，以使得散热结构中的催化剂既不处于连续薄膜的状态，也不处于稀疏地分散的大颗粒的状态，而是处于密集地分散的小颗粒的状态。因此，催化剂层224中的催化剂纳米颗粒的反应性可得以改进。在本发明中，支撑层226可包含能够改进催化剂层224中的催化剂的反应性的任何合适材料，以便进一步增加合成的散热结构中的CNT的密度。
在本发明的一些方面中，沉积衬底220中的支撑层226含有氮化钛(TiN)及氮氧化钛铝(Ti-Al-O-N)中的至少一种材料。在氮氧化钛铝中，成分的比率可根据实际要求来调整。举例来说，氮氧化钛铝中的元素的比率除了钛之外皆为零，且在此状况下，支撑层226由钛组成。通常，氮氧化钛铝可具有相对高的熔化温度，且为导热的。但本文中并未设限。本发明并未对支撑层226的组成设限。
在本发明的一些方面中，沉积衬底220中的支撑层226的厚度的范围为5nm到50nm，但支撑层226的厚度也可为其它值，且本文中并未设限。
在本发明的一些方面中，散热结构200可具有在第一表面及第二表面上的对称布置。因此，参看图4及图5，散热结构200进一步包含：
安置于金属箔片210的第二表面214上的沉积衬底220，其中第二表面214与金属箔片210的第一表面212相反；及
在安置于第二表面214上的沉积衬底220上合成的碳纳米管阵列230。
在此状况下，散热结构200的总长度的范围可为100μm到150μm。散热结构可具有在第一表面212及第二表面214上的对称配置，且因此，安置于第二表面214上的沉积结构可具有与安置于第一表面212上的沉积结构相同的配置，即，安置于第二表面214上的沉积结构可包含阻挡层及安置于阻挡层上的催化剂层，或进一步在其间具有支撑层。
同样，在安置于第二表面214上的沉积衬底220上合成的CNT阵列230可具有与在安置于第一表面212上的沉积衬底220上合成的阵列类似的布置，且本文中将不详细地描述。视情况，碳纳米管阵列230的质量密度的范围为0.1g/cm3到1.5g/cm3。
应认识到，在本发明中，在散热结构200包含仅在第一表面及第二表面中的一个表面上的沉积衬底220配置时，术语“沉积衬底”仅指由散热结构所包含的沉积衬底220；及在散热结构200包含在上下文中以其它方式所指定的在第一表面及第二表面两者上的沉积衬底220配置时，术语“沉积衬底”是指安置于第二表面214及第一表面212两者上的沉积衬底220。术语“阻挡层”、“支撑层”、“催化剂层”及“CNT阵列”也是如此。
如图6中所示，在本发明的一些方面中，散热结构200进一步包含：安置于碳纳米管阵列230上的粘合层240。
粘合层安置于碳纳米管阵列上以便达成良好热及电接触。可将粘合层240制备为金属片，且粘合层240具有从10μm到20μm的厚度。作为一个替代方案，焊料可充当粘合层240，但本文中并未设限。
作为一个替代方案，散热结构200可在第一表面上具有不同于金属箔片的第二表面上的布置的布置。举例来说，安置于第一表面上的沉积衬底220及安置于第二表面上的沉积衬底220中的仅一者包含支撑层，或安置于第二表面上的沉积衬底220中的阻挡层及催化剂层中的至少一者具有不同于第一表面上的组件或配置的组件或配置，或其类似者。本文中并未设限。
根据由本发明提供的散热结构，在包括催化剂层及阻挡层的沉积衬底上合成碳纳米管阵列，其中阻挡层安置在催化剂层与金属箔片之间，且可防止催化剂层中的催化剂扩散到金属箔片中。因此，散热结构中的CNT的密度增加，且散热结构的热导率因此得以改进。
图7说明散热结构200的示范性应用情境。参看图7，散热系统300包含散热结构310、热源320及散热片330，其中散热结构310安置在热源320与散热片330之间，且热耦合到热源320及散热片330两者。
图7采用由图4说明的散热结构200作为实例，但散热结构310可为由图2到图6中的任一者说明的散热结构200。
热源320可为在操作时产生热的结构或仅为具有较高温度的本体，例如PCB中的装置或其类似者，且本文中并未由本发明设限。
下文给出关于用于合成由本发明提供的散热结构的方法的介绍。现在参看图8，描绘用于合成散热结构的方法400的执行流程。
S410，提供金属箔片。
金属箔片可由具有高热导率的任何合适材料组成。举例来说，金属箔片可由例如Cu、Al或其类似者等金属或由例如铝合金、铜合金或其类似者等金属合金或由金属氧化物或其任何组合组成。并未对本发明中的金属箔片的特定实施方案设限。
S420，在金属箔片的第一表面上形成沉积衬底，其中沉积衬底包括安置于金属箔片上的阻挡层及安置于阻挡层上的催化剂层，以使得防止催化剂层中的催化剂扩散到金属箔片中。
沉积衬底中的阻挡层安置于金属箔片的第一表面上，且沉积衬底中的催化剂层安置于沉积衬底的阻挡层上。在此状况下，阻挡层安置在催化剂层与金属箔片的第一表面之间。另外，阻挡层由具有相对高熔化温度的材料组成，且因此可防止催化剂层扩散到金属箔片中。
S430，在形成于第一表面上的沉积衬底上合成碳纳米管阵列。
可通过例如热CVD、PECVD、热线CVD(HWCVD)或其类似者等化学气相沉积(CVD)或通过任何其它合适的方法来合成碳纳米管(CNT)阵列。本发明并不对用于合成CNT阵列的特定方法设限。
根据用于合成散热结构的方法，在包括催化剂层及阻挡层的沉积衬底上合成碳纳米管阵列，其中阻挡层安置在催化剂层与金属箔片之间，且可防止催化剂层中的催化剂扩散到金属箔片中。因此，散热结构中的CNT的密度增加，且散热结构的热导率因此得以改进。
视情况，如图9中所示，方法400进一步包括：
S440，在金属箔片的第二表面上形成沉积衬底，其中第二表面与金属箔片的第一表面相反；及
S450，在形成于第二表面上的沉积衬底上合成碳纳米管阵列。
在方法400中，第二表面上的沉积衬底可通过使用与第一表面上的沉积衬底相同的方法来形成，且因此，形成于第二表面上的沉积衬底可具有与形成于第一表面上的沉积衬底相同的配置；此外，S440可与S420同时执行，且S450可与S430同时执行，以使得在同一时间在金属箔片的两侧上合成CNT阵列，但本文中并未设限。
作为一个替代方案，沉积衬底进一步包含安置在阻挡层与催化剂层之间的支撑层，以使得催化剂层中的催化剂的反应性得以改进。
如果沉积衬底形成于第一表面及第二表面两者上，如以其它方式所指定，那么术语“沉积衬底”可指形成于第一表面及第二表面两者上的沉积衬底。术语“沉积衬底中的阻挡层”、“沉积衬底中的支撑层”、“沉积衬底中的催化剂层”及“CNT阵列”也是如此。
视情况，通过溅镀或电子束沉积法来形成沉积衬底。也可通过其它方法来形成沉积衬底，且本文中并未设限。
在本发明的一些方面中，沉积衬底中的阻挡层具有高于2000℃的熔化温度。
在本发明的一些方面中，沉积衬底中的阻挡层含有钽(Ta)、钽氮化物及钌(Ru)中的至少一种材料。
在本发明的一些方面中，沉积衬底中的阻挡层的厚度的范围为5nm到50nm。
在本发明的一些方面中，沉积衬底中的支撑层含有氮化钛(TiN)及氮氧化钛铝(Ti-Al-O-N)中的至少一种材料。
在本发明的一些方面中，沉积衬底中的支撑层的厚度的范围为5nm到50nm。
在本发明的一些方面中，沉积衬底中的催化剂层含有铁(Fe)、钴(Co)及镍(Ni)中的至少一种材料。
在本发明的一些方面中，通过化学气相沉积来合成碳纳米管阵列。
CVD过程可根据实际要求在各种条件下执行。通常，可在含有C2H2的大气中执行CVD过程，且大气可进一步含有H2。CVD过程的温度可根据对于待合成的CNT阵列的要求而调整。通常，更密集的CNT可在600℃下生长，而更高的CNT可在800℃下生长；且较为密集且高的CNT可在大约700℃下生长。C2H2的压强可根据温度而改变。举例来说，C2H2的压强可在600℃下大约为0.03到0.3托，在700℃下为0.1到1托，且在800℃下为0.3到3托，但本发明并未对CVD过程的条件设限。
视情况，在含有压强为0.01到10托的C2H2的大气中，且在600到800℃的温度下执行化学气相沉积。
作为一个替代方案，也可在分压为2托的H2及分压为0.2托的C2H2的大气中，且在大约700℃的温度下执行CVD过程。在一些方面中，可进行CVD过程达20分钟，但CVD过程的持续时间也可为其它值。
在本发明的一些方面中，碳纳米管阵列的质量密度的范围为0.1g/cm3到1.5g/cm3。这约为如图1中所示的常规状况(0.01g/cm3～0.06g/cm3)的10倍高。
CNT阵列中的CNT可为多壁式或单壁式的，且可具有从5nm到20nm的直径及从20μm到100μm的长度。
在本发明的一些方面中，在S430之前，方法400进一步包括：退火具有形成于第一表面上的沉积衬底的金属箔片；及因此在形成于第一表面上的沉积衬底上合成碳纳米管阵列的S430包括：在形成于第一表面上的经退火沉积衬底上合成碳纳米管阵列。
同样，在S450之前，方法400进一步包括：退火具有形成于第二表面上的沉积衬底的金属箔片；及因此在形成于第二表面上的沉积衬底上合成碳纳米管阵列的S450包括：在形成于第二表面上的经退火沉积衬底上合成碳纳米管阵列。
在本发明中，具有形成于第一表面上及第二表面上的沉积衬底的金属箔片的退火可在S430及S450之前同时执行，但本文中并未设限。
视情况，在H2大气中，且在600到800℃的温度下执行退火。
退火过程可用以减少倾向于在传送到CVD腔室期间氧化的在催化剂层中的催化剂纳米颗粒。退火过程的条件可根据实际要求而调整。举例来说，相对较低的温度适于避免形成催化剂及金属箔片的合金，而相对较高的温度适于有效地减少催化剂。作为实例，在退火过程中，H2气体可为100SCCM(在STP下的立方厘米/分钟)，且可进行退火过程达3分钟，但本文中并未设限。
在本发明的一些方面中，方法400进一步包含在碳纳米管阵列上形成粘合层的步骤。
可将粘合层240制备为金属片，且粘合层240具有从10μm到20μm的厚度。焊料可充当粘合层240，以便达成良好热及电接触。
作为实例，如图10中所示，方法400用以合成具有九层配置的散热结构。首先，分别将两个沉积衬底沉积于Cu箔片(厚度为20μm)的两个相反表面上，其中两个沉积衬底中的每一者含有由Ta组成的阻挡层(厚度为10nm)、安置于阻挡层上的由TiN组成的支撑层(厚度为15nm)及安置于支撑层上的由Fe组成的催化剂层(厚度为2nm)。接着，在两个沉积衬底上通过热CVD而生长CNT阵列。图11显示通过方法400合成的示范性散热结构的横截面扫描电子显微镜(SEM)图像，其中CNT阵列包含具有0.26g/cm3的密度的多壁CNT，且散热结构的总高度大约为93μm。
应注意，关于方法400的上文描述仅为示范性的，而非限制本发明。根据实际要求，可使用不同方法来合成CNT阵列，或可在CVD过程中改变气体、温度及压强中的至少一个参数。另外，通过方法400合成的散热结构可对应于由图2到图7中的任一者描绘的散热结构200，且可参考关于散热结构200的描述以获得关于通过方法400合成的散热结构的其它信息。
根据用于合成散热结构的方法，在包括催化剂层及阻挡层的沉积衬底上合成碳纳米管阵列，其中阻挡层安置在催化剂层与金属箔片之间，且可防止催化剂层中的催化剂扩散到金属箔片中。因此，散热结构中的CNT的密度增加，且散热结构的热导率因此得以改进。
应了解，词“示范性”在本文中用以意指充当实例、例子或说明。本文中描述为“示范性”的任何方面或设计未必应解释为比其它方面或设计优选或有利。而是，词示范性的用途既定为以具体方式来呈现概念。如本发明中所使用，术语“及/或”既定意指包括性的“及/或”。也就是说，除非以其它方式指定，或从上下文显而易见，“X包含A及/或B”既定意指任何自然包括性排列，即，X可为A，或X可为B，或X可为A及B。
在方法步骤或过程的一般上下文中描述各种实施例，所述方法步骤或过程可在一个实施例中由计算机程序产品实施，体现在计算机可读存储器中，所述计算机可读存储器包含由联网环境中的计算机执行的计算机可执行指令，例如程序代码。计算机可读存储器可包含可移动及非可移动存储装置，包含(但不限于)只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、压缩光盘(CD)、数字通用光盘(DVD)等。通常，程序模块可包含执行特定任务或实施特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。计算机可执行指令、相关联的数据结构及程序模块表示用于执行本文中所揭示的方法的步骤的程序代码的实例。此些可执行指令或相关联的数据结构的特定序列表示用于实施在此些步骤或过程中描述的功能的对应动作的实例。各种实施例可包含计算机可读媒体，所述计算机可读媒体包含计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由处理器执行时致使设备执行本文中所描述的方法及处理器。
本发明的实施例可以软件、硬件、应用逻辑或其组合来实施。软件、应用逻辑及/或硬件可驻存在用户装置或例如内容服务器或控制器等控制器上。在示范性实施例中，在各种常规计算机可读媒体中的任一者上维持应用逻辑、软件或指令集。在本发明的上下文中，术语“计算机可读媒体”可为可能含有、存储、传达、传播或输送供或结合例如计算机等指令执行系统、设备或装置使用的指令的任何媒体或构件。
最后，应注意先前实施例仅用以说明本发明的技术解决方案而不是限制本发明。尽管通过参看先前实施例来详细说明本发明，但所属领域的技术人员应理解仍可对先前相应实施例中所揭示的技术解决方案作出修改，或可对其技术特性中的一部分作出等效更改；且此些修改或更改并未使对应技术解决方案的性质偏离本发明的相应实施例的技术解决方案的精神及范围。

Claims (26)

1.一种用于合成散热结构的方法，其包括：
提供金属箔片；
在所述金属箔片的第一表面上形成沉积衬底，其中所述沉积衬底包括安置于所述金属箔片上的阻挡层及安置于所述阻挡层上的催化剂层，以使得防止所述催化剂层中的催化剂扩散到所述金属箔片中；及
在形成于所述第一表面上的所述沉积衬底上合成碳纳米管阵列。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
在所述金属箔片的第二表面上形成所述沉积衬底，其中所述第二表面与所述金属箔片的所述第一表面相反；及
在形成于所述第二表面上的所述沉积衬底上合成碳纳米管阵列。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述沉积衬底进一步包括安置在所述阻挡层与所述催化剂层之间的支撑层，以使得所述催化剂层中的所述催化剂的反应性得以改进。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其中所述沉积衬底是由溅镀或电子束沉积法形成。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中所述沉积衬底中的所述阻挡层具有高于2000℃的熔化温度。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其中所述沉积衬底中的所述阻挡层含有钽(Ta)、钽氮化物及钌(Ru)中的至少一种材料。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中所述沉积衬底中的所述阻挡层的厚度的范围为5nm到50nm。
8.根据权利要求3所述的方法，其中所述沉积衬底中的所述支撑层含有氮化钛(TiN)及氮氧化钛铝(Ti-Al-O-N)中的至少一种材料。
9.根据权利要求3所述的方法，其中所述沉积衬底中的所述支撑层的厚度的范围为5nm到50nm。
10.根据权利要求3所述的方法，其中所述沉积衬底中的所述催化剂层含有铁(Fe)、钴(Co)及镍(Ni)中的至少一种材料。
11.根据权利要求1到10中任一项所述的方法，其中所述碳纳米管阵列是由化学气相沉积合成。
12.根据权利要求11所述的方法，其中在含有压强为0.01到10托的C2H2的大气中，且在600到800℃的温度下执行所述化学气相沉积。
13.根据权利要求1到12中任一项所述的方法，其中所述碳纳米管阵列的质量密度的范围为0.1g/cm3到1.5g/cm3。
14.根据权利要求1到13中任一项所述的方法，其中在所述在所述沉积衬底上合成碳纳米管阵列之前，所述方法进一步包括：
退火具有所述沉积衬底的所述金属箔片；及
所述在所述沉积衬底上合成碳纳米管阵列包括：
在所述经退火沉积衬底上合成碳纳米管阵列。
15.根据权利要求1到14中任一项所述的方法，其进一步包括：
在所述碳纳米管阵列上形成粘合层。
16.一种散热结构，其包括：
金属箔片；
安置于所述金属箔片的第一表面上的沉积衬底，其中所述沉积衬底包括安置于所述金属箔片上的阻挡层及安置于所述阻挡层上的催化剂层，以使得防止所述催化剂层中的催化剂扩散到所述金属箔片中；及
在安置于所述第一表面上的所述沉积衬底上合成的碳纳米管阵列。
17.根据权利要求1所述的散热结构，其进一步包括：
安置于所述金属箔片的第二表面上的所述沉积衬底，其中所述第二表面与所述金属箔片的所述第一表面相反；及
在安置于所述第二表面上的所述沉积衬底上合成的碳纳米管阵列。
18.根据权利要求16或17所述的散热结构，其中所述沉积衬底进一步包括安置在所述阻挡层与所述催化剂层之间的支撑层，以使得所述催化剂层中的所述催化剂的反应性得以改进。
19.根据权利要求16到18中任一项所述的散热结构，其中所述沉积衬底中的所述阻挡层具有高于2000℃的熔化温度。
20.根据权利要求16到19中任一项所述的散热结构，其中所述沉积衬底中的所述阻挡层含有钽(Ta)、钽氮化物及钌(Ru)中的至少一种材料。
21.根据权利要求16到20中任一项所述的散热结构，其中所述沉积衬底中的所述阻挡层的厚度的范围为5nm到50nm。
22.根据权利要求18所述的散热结构，其中所述沉积衬底中的所述支撑层含有氮化钛(TiN)及氮氧化钛铝(Ti-Al-O-N)中的至少一种材料。
23.根据权利要求18所述的散热结构，其中所述沉积衬底中的所述支撑层的厚度的范围为5nm到50nm。
24.根据权利要求18所述的散热结构，其中所述沉积衬底中的所述催化剂层含有铁(Fe)、钴(Co)及镍(Ni)中的至少一种材料。
25.根据权利要求16到24中任一项所述的散热结构，其中所述碳纳米管阵列的质量密度的范围为0.1g/cm3到1.5g/cm3。
26.根据权利要求16到25中任一项所述的散热结构，其进一步包括：
安置于所述碳纳米管阵列上的粘合层。
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