CN218679761U - 一种导热高的金刚石膜散热片 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种导热高的金刚石膜散热片，包括底基片，所述底基片上端设有过渡层，所述过渡层上端为金刚石层，所述底基片和过渡层均为C字形结构，且底基片上端两侧均设有限位片，所述限位片固定连接在底基片上，且限位片下端设有L型块，所述L型块设置在底基片相互靠近的内侧两端，整个散热片导热率高，结构稳定，成本低廉，工艺简单，适合推广使用。

Description

一种导热高的金刚石膜散热片

技术领域

本实用新型涉及金刚石膜散热片技术领域，尤其涉及一种导热高的金刚石膜散热片。

背景技术

近年来，随着电子技术的不断发展，电子元器件集成化程度越来越高，运行速度越来越快，因此，发热量也越来越大，微处理器及功率半导体器件在应用过程中常常因为温度过高而无法正常工作，散热问题已成为电子信息产业发展面临的主要技术瓶颈之一，为了能够快速散出电子器件在工作过程中产生的热量，提高器件的稳定性与使用寿命，高导热率和相应的膨胀系数的材料的制备就显得尤为重要；

新型微电子封装材料不仅要有高的热导率，还必须具有与半导体材料相匹配的膨胀系数，如果封装材料与芯片和陶瓷基片的热膨胀系数相差太大，就很容易引起芯片和陶瓷基炸裂或焊点、焊缝开裂；

金刚石具有良好的物理性能，其室温热导率为600-2200W/m·K，热膨胀系数0.8×10^-6/K，并且随着人工合成金刚石技术的不断成熟，生产成本大幅下降，使得人造金刚石在复合材料中的大规模应用成为可能。

授权公告号CN202010705770.1公开了一种铜基金刚石散热片及其制备方法，其通过一层软质材料，一条铜箔、一层金刚石颗粒、再一条铜箔、一层软质材料的层叠方式，将待成型的一片或2片铜基金刚石散热片组装于石墨模具中，来达到高导热率、低膨胀系数，抗压强度和抗拉强度高的特点，但是，该散热片的制备合格率低，成本巨大，而且铜箔过厚会影响散热片金刚石所占比例减少，导致散热片的热导电率过低，铜箔太薄，金刚石会刺穿铜箔，在冷压成坯时发生位移，导致散热片热导率不稳定；其次还存在金属基底与金刚石符合润湿性不好，无法完整、均匀的冶金结合。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足之处，通过在底基片与金刚石层之间设施了过渡层，确保了该金刚石磨散热片的结合度高，而且利用C型结构，解决金刚石层在烧结，安装过程中容易刺穿底基片的技术问题，从而解决热导率不稳定的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种导热高的金刚石膜散热片，包括底基片，所述底基片上端设有过渡层，所述过渡层上端为金刚石层，所述底基片和过渡层均为C字形结构，且底基片上端两侧均设有限位片，所述限位片固定连接在底基片上，且限位片下端设有L型块，所述L型块设置在底基片相互靠近的内侧两端。

作为一种优选，所述底基片的材质为铝粉。

作为一种优选，所述过渡层的材质为Ti，所述过渡层左右两端和下端均为波浪线条状。

作为一种优选，所述底基片放置在真空度10Pa，温度550℃

-610℃中进行金刚石层的烧结，所述金刚石层的材质为金刚石颗粒，且该金刚石颗粒体积分数为60％。

作为一种优选，所述限位片和L型块与金刚石层接触位置也包裹有一层与过渡层相同材质的Ti，且该处包裹的Ti层为平滑状。

作为又一种优选，所述金刚石层将底基片和过渡层围起来的空间进行填满，且金刚石层上端表面有凸起的弧度。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型中通过将底基片设置成铝材质层，铝、铜、银都是导热性能良好的金属材料，基于密度和成本的考虑，铝是金刚石金属体系中金属基体的最佳选择，不仅可以做到成本低廉，还兼具密度较低，热导率高从而提升该金刚石膜散热片的使用性能。

(2)本实用新型中通过设置过渡层Ti，将原本金刚石和铝之间润湿性差，两者直接相结合，以范式力为主，结合力小，稳定性不好，且容易形成空洞，造成界面热阻提高，热导率不高的情况进行改善，有效过渡底基片和金刚石层，确保该散热片稳定性佳，导热高。

综上所述，该散热片具有导热高，成本低廉，制作过程简单，合格率高优点，尤其适用于金刚石膜散热片技术领域。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型整体结构示意图。

图2为本实用新型中底基片、过渡层和金刚石层分布示意图。

图3为本实用新型中限位片的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明。

实施例一

如图1至图3所示，本实用新型提供了一种导热高的金刚石膜散热片，包括底基片1，所述底基片1上端设有过渡层2，所述过渡层2上端为金刚石层3，所述底基片1和过渡层2均为C字形结构，且底基片1上端两侧均设有限位片11，所述限位片11固定连接在底基片1上，且限位片11下端设有L型块12，所述L型块12设置在底基片1相互靠近的内侧两端。

进一步，所述底基片1的材质为铝粉，所述铝粉中包括粗粉和细粉，所述粗粉和细粉的质量配比为3:1，铝粉表面包覆有一层致密的氧化物薄膜，而细粉相对于粗粉具有更大的表面积，因而在底基片1制作过程中有更多的氧化膜需要通过等离子放电消除，因次采用粗细颗粒搭配时，粗粉的氧化膜易于破裂，形成液相，同时细粉填充在粗粉与金刚石粉末的空隙当中，使得混合粉末的孔隙率降低，有利于固体颗粒重新排列并扩散均匀化，形成刚性固体，使得该金刚石膜散热片性质更加稳定。

进一步，如图2所示，所述过渡层2的材质为Ti，所述过渡层2左右两端和下端均为波浪线条状，在金刚石颗粒与铝之间设置过渡层，该物质既要与金刚石具有较强亲和力，又要与基体铝结合牢固，在金刚石表面镀覆Ti，可以将铝对金刚石的润湿转化为对金属Ti的润湿，有效改善界面结合状况，降低界面热阻。

进一步，所述底基片1放置在真空度10Pa，温度550℃-610℃中进行金刚石层3的烧结，所述金刚石层3的材质为金刚石颗粒，且该金刚石颗粒体积分数为60％，金刚石的热稳定性与气氛环境，处理温度有很大的关系，因此温度在550℃-610℃不易发生表面氧化，真空度10Pa不易发生石墨化，不会造成对热导率不利的影响。

进一步，所述限位片11和L型块12与金刚石层3接触位置也包裹有一层与过渡层2相同材质的Ti，且该处包裹的Ti层为平滑状，限位片11与L型块12的位置设置较为微小，采用波浪状对工艺技术手段有较高的要求，而且这个限位片11的设置主要是确保金刚石层3的正常位置设置，所以采用平滑状是在节省工艺成本的同时，不影响金刚石与铝的结合，也不会影响其导热效果，并且具备定位作用。

更进一步，如图3所示，所述金刚石层3将底基片1和过渡层2围起来的空间进行填满，且金刚石层3上端表面有凸起的弧度，金刚石层3一定的凸起可以有利于后续工作氛围中散热效果更佳，相对于金刚石散热片的平面状而言，凸起的弧度占用体积较大，但是与空气接触面积也更大，散热效果更佳。

工作过程：首先将底基片1放置在真空度10Pa，温度550℃-610℃中，然后将过渡层2与底基片1进行烧结固定，最后将金刚石层3在过渡层2上进行连接固定，烧结过程中控制温度，然后确保限位片11与金刚石层3进行固定限位连接，最后将金刚石层3表面进行打磨，凸起一定的弧度，确保散热片的散热效果；

值得说明的是，该金刚石膜散热片通过过渡层2的过渡，金刚石与铝的结合更加稳定，从而使得导热率更高，而且利用铝作为基片，成本大大减少，会做工艺难度降低，有利于整个金刚石膜散热片的推广使用。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“前后”、“左右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对实用新型的限制。

当然在本技术方案中，本领域的技术人员应当理解的是，术语“一”应理解为“至少一个”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型的技术提示下可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种导热高的金刚石膜散热片，其特征在于：包括底基片(1)，所述底基片(1)上端设有过渡层(2)，所述过渡层(2)上端为金刚石层(3)，所述底基片(1)和过渡层(2)均为C字形结构，且底基片(1)上端两侧均设有限位片(11)，所述限位片(11)固定连接在底基片(1)上，且限位片(11)下端设有L型块(12)，所述L型块(12)设置在底基片(1)相互靠近的内侧两端。

2.根据权利要求1所述的一种导热高的金刚石膜散热片，其特征在于，所述底基片(1)的材质为铝粉。

3.根据权利要求1所述的一种导热高的金刚石膜散热片，其特征在于，所述过渡层(2)的材质为Ti，所述过渡层(2)左右两端和下端均为波浪线条状。

4.根据权利要求1所述的一种导热高的金刚石膜散热片，其特征在于，所述底基片(1)放置在真空度10Pa，温度550℃-610℃中进行金刚石层(3)的烧结，所述金刚石层(3)的材质为金刚石颗粒，且该金刚石颗粒体积分数为60％。

5.根据权利要求1所述的一种导热高的金刚石膜散热片，其特征在于，所述限位片(11)和L型块(12)与金刚石层(3)接触位置也包裹有一层与过渡层(2)相同材质的Ti，且该处包裹的Ti层为平滑状。

6.根据权利要求1所述的一种导热高的金刚石膜散热片，其特征在于，所述金刚石层(3)将底基片(1)和过渡层(2)围起来的空间进行填满，且金刚石层(3)上端表面有凸起的弧度。

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