CN110496962A - 一种金刚石散热片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金刚石散热片的制备方法，要解决的是没有将金刚石在电子元件散热上应用的问题。本发明具体步骤如下：步骤一，选择金刚石粉末；步骤二，将金刚石粉末进行真空溅射镀铬膜，得到表面镀覆有铬的金刚石粉末；步骤三，将表面镀覆有铬的金刚石粉末进行真空溅射镀铜膜，得到镀覆铬和铜后的金刚石粉末；步骤四，制作碳槽模；步骤五，将镀覆后的金刚石粉末装入碳槽模中并且压实，得到装有粉末的碳模；步骤六，将多个碳模放在两个碳纸之间形成一个合金块，将合金块放入胚模中，将胚模进行高温高压工艺顶压；步骤七，将顶压后的胚模砸开取出合金块，将合金块抛光即得到成品。本发明的成品适用于要求较高的电子元件上，可以大幅提高电子原件的使用寿命和设备的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及金刚石深度应用领域，具体是一种金刚石散热片的制备方法。
背景技术
自从人造金刚石诞生以来，特别是国内采用六面顶压机高温高压技术制造的金刚石主要应用于磨、削、切等领域，这种应用领域充分发挥了金刚石极高硬度和极高耐磨的特性。
最近几年随着技术和装备的进步、人们利用六面顶压机采用晶种法和长时间工艺可以生产出和天然金刚石（也叫钻石）媲美的人造金刚石、它们被广泛用于钻戒和首饰等行业。另外基于化学相沉积（CVD）的新金刚石生长方法也已经逐渐开展、但由于主要设备和技术仍然被国外垄断，国内开展较慢，这种新方法生长的金刚石逐渐开始开发应用，主要用于光学、电化及电子属性。
但是受到目前人造金刚石晶体形状和单颗粒尺寸太小的影响，人们还没有将人造金刚石在电子原件散热方面开展广泛的应用，人们也在进行相关方面的研究。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种金刚石散热片的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种金刚石散热片的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，选择具有一定粒度的金刚石粉末；
步骤二，将金刚石粉末进行真空溅射镀铬膜，得到表面镀覆有铬的金刚石粉末；
步骤三，将表面镀覆有铬的金刚石粉末进行真空溅射镀铜膜，得到镀覆铬和铜后的金刚石粉末；
步骤四，制作碳槽模；
步骤五，将镀覆后的金刚石粉末装入碳槽模中并且压实，得到碳模；
步骤六，将多个碳模放在两个碳纸之间形成一个合金块，将该合金块放入胚模中，将胚模进行高温高压工艺顶压；
步骤七，将顶压后的胚模砸开取出合金块，将合金块抛光即得到成品。
作为本发明实施例进一步的方案：步骤一中金刚石粉末的粒度为80-200目。
作为本发明实施例进一步的方案：步骤二和步骤三中均采用真空溅射镀膜机进行真空溅射。
作为本发明实施例进一步的方案：步骤二中真空溅射的功率为3.6-4.5KW，真空溅射的时间为60-85分钟，步骤三中真空溅射的功率为6.5-7.2KW，真空溅射的时间为10-13小时。
作为本发明实施例进一步的方案：碳槽模为圆形并且碳槽模的内部设置有方形槽。
作为本发明实施例进一步的方案：碳槽模的外圆直径为35-40mm，方形槽的长度为8mm，方形槽的宽度为5mm，方形槽的厚度为6mm。
作为本发明实施例进一步的方案：步骤六中在压力为65-80MPa、加热功率为5.5-6.8KW和保压时间为5-8分钟的六面顶压机中进行顶压。
与现有技术相比，本发明实施例的有益效果是：
本发明将较小颗粒金刚石并且采用金属为积合剂，制作出高热导率的散热片（热导率为480-520W(M*K)），它的导热性能普遍高于一般如银和铜等金属，而比金刚石本身低很多，这主要是由于金刚石颗粒间有界面热阻造成的；
本发明制备的成品适用于要求较高的电子元件上，比如军工和通讯行业，可以大幅提高电子原件的使用寿命和设备的稳定性，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为金刚石散热片的制备方法中碳槽模的结构示意图。
图2为金刚石散热片的制备方法中胚模的结构示意图。
其中：1-碳槽模，2-胚模，3-碳纸。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种金刚石散热片的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，选择粒度为100目的金刚石粉末；
步骤二，将金刚石粉末放入真空溅射镀膜机内，采用金属铬板作为靶材，真空溅射的功率为3.6KW，真空溅射的时间为60分钟，得到表面均匀镀覆有铬的金刚石粉末，铬增重的质量分数为5.5‰；
步骤三，将真空溅射镀膜机清理干净并且将靶材替换为铜板，将表面镀覆有铬的金刚石粉末再次放入真空溅射镀膜机中，真空溅射的功率为6.7KW，真空溅射的时间为10小时，得到镀覆后的金刚石粉末，铜增重的质量分数为30％；
步骤四，制作碳槽模1，碳槽模1为圆形并且碳槽模的内部设置有方形槽，碳槽模1的外圆直径为35mm，方形槽的长度为8mm，方形槽的宽度为5mm，方形槽的厚度为6mm，方形槽的深度为3.5mm；
步骤五，将镀覆后的金刚石粉末装入碳槽模1中并且用四柱压机压实，得到碳模；
步骤六，将4个碳模放在两个碳纸3之间形成一个合金块，将该合金块放入胚模2中，将胚模2在压力为65MPa、加热功率为5.5KW和保压时间为5分钟的六面顶压机中进行顶压；
步骤七，将顶压后的胚模2砸开取出合金块，将合金块抛光至厚度为3.3mm，如需要再用激光切割所用的形状和安装孔，即得到成品。该成品热导率为508W(M*K)。
实施例2
一种金刚石散热片的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，选择粒度为120目的金刚石粉末；
步骤二，将金刚石粉末进行真空溅射镀铬膜，真空溅射的功率为4.5KW，真空溅射的时间为85分钟，得到表面镀覆有铬的金刚石粉末；
步骤三，将表面镀覆有铬的金刚石粉末进行真空溅射镀铜膜，真空溅射的功率为7.2KW，真空溅射的时间为13小时，得到镀覆后的金刚石粉末，铜增重的质量分数为40％；
步骤四，制作碳槽模1，碳槽模1为圆形并且碳槽模1的内部设置有方形槽，碳槽模1的外圆直径为38.5mm，方形槽的长度为12mm，方形槽的宽度为8mm，方形槽的厚度为7mm；
步骤五，将镀覆后的金刚石粉末装入碳槽模1中并且压实，得到碳模；
步骤六，将6个碳模放在两个碳纸3之间形成一个合金块，将该合金块放入胚模2中，将胚模2在压力为80MPa、加热功率为6.8KW和保压时间为8分钟的六面顶压机中进行顶压；
步骤七，将顶压后的胚模2砸开取出合金块，将合金块抛光即得到成品。该成品热导率为504W(M*K)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种金刚石散热片的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，选择一定粒度范围的金刚石粉末；
步骤二，将金刚石粉末进行真空溅射镀铬膜，得到表面镀覆有铬的金刚石粉末；
步骤三，将表面镀覆有铬的金刚石粉末进行真空溅射镀铜膜，得到镀覆铬和铜后的金刚石粉末；
步骤四，制作碳槽模（1）；
步骤五，将镀覆后的金刚石粉末装入碳槽模（1）中并且压实，得到碳模；
步骤六，将多个碳模放在两个碳纸（3）之间形成一个合金块，将该合金块放入胚模（2）中，将胚模（2）进行高温高压工艺顶压；
步骤七，将顶压后的胚模（2）砸开取出合金块，将合金块抛光即得到成品。
2.根据权利要求1所述的金刚石散热片的制备方法，其特征在于，所述步骤一中金刚石粉末的粒度为80-200目。
3.根据权利要求1所述的金刚石散热片的制备方法，其特征在于，所述步骤二和步骤三中均采用真空溅射镀膜机进行真空溅射。
4.根据权利要求1或3所述的金刚石散热片的制备方法，其特征在于，所述步骤二中真空溅射的功率为3.6-4.5KW，真空溅射的时间为60-85分钟，步骤三中真空溅射的功率为6.5-7.2KW，真空溅射的时间为10-13小时。
5.根据权利要求1所述的金刚石散热片的制备方法，其特征在于，所述碳槽模（1）为圆形并且碳槽模（1）的内部设置有方形槽。
6.根据权利要求5所述的金刚石散热片的制备方法，其特征在于，所述碳槽模（1）的外圆直径为35-40mm，方形槽的长度为8mm，方形槽的宽度为5mm，方形槽的厚度为6mm。
7.根据权利要求1所述的金刚石散热片的制备方法，其特征在于，所述步骤六中在压力为65-80MPa、加热功率为5.5-6.8KW和保压时间为5-8分钟的六面顶压机中进行顶压。
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