專利名稱：微型散熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種散熱器，尤其涉及一種微型散熱器。
背景技術(shù)：
由于集成電路芯片工作時(shí)在非常小的空間內(nèi)進(jìn)行運(yùn)算處理，必將產(chǎn)生相當(dāng)多的熱 量，因此所產(chǎn)生的熱量必須通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞缴⒊?，以避免集成電路芯片因過(guò)熱導(dǎo)致運(yùn)算處 理錯(cuò)誤，甚至嚴(yán)重時(shí)造成硬件電路的損毀。因此，封裝中的散熱問(wèn)題就越發(fā)關(guān)鍵。隨著半導(dǎo) 體集成電路不斷改進(jìn)、發(fā)展，其功能不斷提高的同時(shí)，體積不斷減小，密集程度不斷增加，封 裝尺寸也不斷變小。 采用金屬熱沉或者熱管散去微處理器中的熱量，取得了較好的效果。然而現(xiàn)有的 散熱器，如金屬散熱翅片、熱管等，體積較大，容易導(dǎo)致整個(gè)封裝體的體積增大，難以適應(yīng)對(duì) 于要求更小封裝體積場(chǎng)合的需求。因此迫切需要一種封裝體積更小，散熱效率更高的散熱 器。 電流的傳遞通常通過(guò)量子隧道效應(yīng)，對(duì)于傳遞介質(zhì)之間的距離要求較低；而熱量 的傳遞在碳納米管中通常主要通過(guò)聲子傳遞。碳納米管具有較高的熱導(dǎo)率(缺陷較少的碳 納米管的熱導(dǎo)率可望達(dá)到3000W/m. k以上)，現(xiàn)有技術(shù)在生長(zhǎng)片上沉積金屬催化劑(鐵、鈷、 鎳，同時(shí)作為碳納米管生長(zhǎng)的催化劑)生長(zhǎng)出碳納米管陣列，同時(shí)將生長(zhǎng)出的碳納米管用 作熱沉，然而由于碳納米管陣列與金屬催化劑之間結(jié)合的機(jī)械強(qiáng)度較低，因而實(shí)質(zhì)上碳納 米管陣列難以作為散熱器直接應(yīng)用，另一方面，由于較弱的結(jié)合同時(shí)導(dǎo)致較高的接觸熱阻， 使得熱源的熱量難以通過(guò)生長(zhǎng)片傳遞到碳納米管陣列上；現(xiàn)有技術(shù)還運(yùn)用聚合物或者焊劑 將碳納米管固定在襯底上，然而聚合物的熱導(dǎo)率較低，導(dǎo)致界面熱阻較高；焊劑在加熱過(guò)程 中往往容易被碳化而形成一層無(wú)定型碳，大大增加了界面熱阻，從而使得熱源的熱量無(wú)法 傳遞到碳納米管陣列上；碳納米管在于流體換熱時(shí)容易脫離生長(zhǎng)片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種體積小、散熱效率高、界面熱阻小的碳納米管陣列微型散熱器。
本發(fā)明的采用如下技術(shù)方案一種微型散熱器，包括碳納米管陣列層、金屬錨區(qū) 層，與碳納米管垂直的碳納米管陣列端面與金屬錨區(qū)相接觸，在金屬錨區(qū)與碳納米管接觸 的表面設(shè)有與碳納米管陣列端面潤(rùn)濕的金屬浸潤(rùn)層。 上述技術(shù)方案中，金屬浸潤(rùn)層為鈦、鎢、鋁或鉻中的一種；為進(jìn)一步降低金屬浸潤(rùn) 層與碳納米管之間的界面熱阻，所述金屬浸潤(rùn)層與碳納米管之間反應(yīng)形成金屬碳化物。所 述金屬浸潤(rùn)層為鎢，所述金屬碳化物對(duì)應(yīng)為碳化鎢。所述金屬浸潤(rùn)層為鈦，所述金屬碳化物 對(duì)應(yīng)為碳化鈦。所述金屬浸潤(rùn)層的厚度為0. 01-0. 3微米。所述金屬浸潤(rùn)層的厚度0. 05-0. 1 微米。所述金屬錨區(qū)包括鎳層和金層，鎳層的厚度為0. 05微米-0. 3微米，金層厚度為0. 02 微米-0. 4微米，其中鎳層與金屬浸潤(rùn)層鄰接。
本發(fā)明獲得如下技術(shù)效果
1.本發(fā)明因?yàn)樘技{米管具有較小的尺寸從而使得最后散熱器整體的尺寸較??；
碳納米管陣列具有較大的比表面積和高的熱導(dǎo)率使其具有散熱效率高的特點(diǎn)。由 于聲子或者電子為熱載流子在界面處產(chǎn)生較大的散射，該散射隨著界面失配度的增加而增 大，從而導(dǎo)致接觸熱阻變大。本發(fā)明在金屬錨區(qū)與碳納米管陣列的一個(gè)端面的界面上采用 金屬浸潤(rùn)層由于與碳納米管具有很好的潤(rùn)濕性，使得該界面具有較好的匹配性且接觸面積 較大，因而該散熱器具有較低的界面接觸熱阻和良好的導(dǎo)熱性能。金屬錨區(qū)的另一面與熱 源接觸。采用金屬錨區(qū)與金屬浸潤(rùn)層配合使得碳納米管陣列與熱源之間能夠產(chǎn)生更好的熱 接觸，使得接觸熱阻較小，因而熱量更能快速傳導(dǎo)到碳納米管陣列上。然后利用微流體與碳 納米管的換熱作用帶走熱量。 2.本發(fā)明通過(guò)在金屬浸潤(rùn)層與碳納米管之間反應(yīng)形成金屬碳化物，從而使得金屬 浸潤(rùn)層與碳納米管之間具有更好的過(guò)渡晶體結(jié)構(gòu)，與潤(rùn)濕狀態(tài)的金屬浸潤(rùn)層與碳納米管之 間的界面相比，能夠進(jìn)而進(jìn)一步降低聲子和電子等熱載流子的散射，從而進(jìn)一步降低碳納 米管與熱源之間的接觸熱阻。 3.本發(fā)明選用的金屬浸潤(rùn)層包括鈦、鎢、鋁或鉻，它們具有與碳納米管較好的潤(rùn) 濕性，同時(shí)具有與碳納米管反應(yīng)形成碳化物的能力。其中鎢作為金屬浸潤(rùn)層與碳納米管陣 列的潤(rùn)濕效果最好，能夠有效降低熱阻。此外，在反應(yīng)形成碳化物的條件下，形成碳化鎢的 速度較慢，反應(yīng)形成碳化物的厚度最容易控制，不至于因?yàn)樘蓟锏耐耆亩鴮?dǎo)致與金 屬錨區(qū)層脫離引起界面失配，進(jìn)而導(dǎo)致更大的界面熱阻。此外，碳化鎢的導(dǎo)熱系數(shù)最大，為 121W/m. k，而碳化鈦只有31. 8W/m. k，因而相對(duì)于其它金屬碳化物，由材料碳化鴇本身造成 的熱阻也最小。 4.控制金屬浸潤(rùn)層的厚度為0.01-0. 3微米。厚度越大，材料本身造成的熱阻越 高。但是由于沉積金屬時(shí)難以保證厚度均勻，一部分金屬甚至沉積進(jìn)入碳納米管陣列內(nèi)部， 因此沉積厚度如果太小，金屬難以將碳納米管陣列的端部全部覆蓋，不利于利用浸潤(rùn)金屬 降低碳納米管陣列與熱源的接觸熱阻。 5.本發(fā)明利用金屬錨區(qū)對(duì)碳納米管陣列進(jìn)行機(jī)械固定，由于金屬錨區(qū)本身是導(dǎo)熱 率較高的材料，因而造成的熱阻較低。另外，金屬錨區(qū)還與熱源相接觸，因此金屬錨區(qū)的表 面應(yīng)該具有抗氧化的效果。金屬錨區(qū)的金層具有最好的抗氧化的效果，從而避免了使用其 他金屬導(dǎo)致形成氧化物而增加額外的熱阻。此外，在使用低熔點(diǎn)金屬將本發(fā)明的微型散熱 器安裝于熱源表面時(shí)，金的使用可以使得安裝時(shí)避免因使用助焊劑而形成污染。金屬錨區(qū) 與金屬浸潤(rùn)層接觸的含有鎳層，在金層被低熔點(diǎn)金屬如錫合金(譬如錫銀銅合金，牌號(hào)為 SAC305)消耗以后，能夠與低熔點(diǎn)金屬具有較慢的反應(yīng)速度，從而避免因反應(yīng)速度過(guò)快而導(dǎo) 致低熔點(diǎn)金屬?gòu)奶技{米管表面剝離。 6.本發(fā)明散熱器所使用碳納米管及金屬錨區(qū)都是高導(dǎo)熱材料，因而散熱效果較 好。


圖l本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖 圖2本發(fā)明具有反應(yīng)形成的碳化物層的結(jié)構(gòu)示意圖
圖3本發(fā)明碳納米管陣列表面沉積金屬后樣品表面SEM圖
圖4本發(fā)明的反應(yīng)形成碳化物后的XRD圖(小角度衍射，慢掃描)
圖5本發(fā)明所使用的碳納米管陣列樣品SEM圖
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 —種微型散熱器，包括碳納米管陣列層、金屬錨區(qū)層，與碳納米管垂直的碳納米管 陣列端面與金屬錨區(qū)相接觸，在金屬錨區(qū)與碳納米管接觸的表面設(shè)有與碳納米管陣列端面 潤(rùn)濕的金屬浸潤(rùn)層。 上述技術(shù)方案中，金屬浸潤(rùn)層為鈦、鎢或鉻中的一種，這些金屬與碳納米管陣列端 面的潤(rùn)濕性較好。為進(jìn)一步降低金屬浸潤(rùn)層與碳納米管陣列端面之間的界面熱阻，所述金 屬浸潤(rùn)層與碳納米管之間反應(yīng)形成金屬碳化物。碳納米管陣列中碳納米管的縱向平均長(zhǎng)度 為1-200微米，例如可以選取為1微米，10微米，25微米，40微米，50微米，75微米，90微 米，100微米，115微米，120微米，150微米，165微米，170微米，180微米，190微米，195微 米，可以為單壁或者兩壁以上的多壁碳納米管；所述金屬浸潤(rùn)層為鎢，所述金屬碳化物對(duì)應(yīng) 為碳化鎢。所述金屬浸潤(rùn)層為鈦，所述金屬碳化物對(duì)應(yīng)為碳化鈦。所述金屬浸潤(rùn)層的厚度 為0. 01-0. 3微米，例如可以選取為0. 02微米，0. 04微米，0. 05微米，0. 08微米，0. 1微米， 0. 15微米，O. 2微米。所述金屬浸潤(rùn)層的厚度0. 05-0. 1微米。所述金屬錨區(qū)包括鎳層和金 層，鎳層的厚度為O. 05微米-0.3微米，鎳層厚度可以選取為0. OS微米，O. IO微米，O. 15微 米，0. 2微米，0. 25微米，金層厚度為0. 02微米-0. 4微米，例如可以選取為0. 03微米，0. 05 微米，0. 08微米，0. 10微米，0. 15微米，0. 2微米，0. 25微米，0. 3微米，0. 35微米，其中鎳層 與金屬浸潤(rùn)層鄰接。金屬錨區(qū)還包括低熔點(diǎn)金屬，低熔點(diǎn)金屬與金層鄰接。低熔點(diǎn)金屬可以 是錫合金，鉍合金等，低熔點(diǎn)金屬為錫銀銅，例如牌號(hào)為SAC305的合金，可以是Bi58Sn42合 金。在錨區(qū)的各層中，全屬浸潤(rùn)層與金層之間還可以是銅、坦等金屬，厚度為0. 05微米-0. 3 微米。在使用時(shí)，首先，在生長(zhǎng)片上生長(zhǎng)碳納米管陣列，然后在碳納米管自由端面沉積金屬 錨區(qū)，首先沉積與碳納米管陣列端面潤(rùn)濕的金屬，如鈦、鋁、鎢中的一種，然后再沉積其它金 屬層，例如鎳層、金層，鎳層用于與低熔點(diǎn)金屬潤(rùn)濕(低熔點(diǎn)金屬是在將碳納米管安裝于芯 片時(shí)用于連接碳納米管陣列的金屬錨區(qū)與芯片時(shí)使用)，同時(shí)鎳層與低熔點(diǎn)金屬具有較慢 的反應(yīng)速度從而使得界面不至于因潤(rùn)濕層鎳層的消耗盡而分層，而金層用于抗氧化作用， 與低熔點(diǎn)金屬互連時(shí)連接方便。例如首先在碳納米管陣列表面沉積100納米的鈦，然后依 次沉積200納米的鎳和200納米的金，其中金作為與其它金屬連接的抗氧化層。將上述碳 納米管散熱器放置在真空或氮?dú)饣蛘邭錃獗Ｗo(hù)的爐中加熱到900攝氏度，保溫5小時(shí)?；?者，將上述碳納米管散熱器放置在微波中加熱，微波的功率為500W，頻率為6GHz，處理時(shí)間 為400秒，均可對(duì)上述碳納米管散熱器進(jìn)行熱處理形成所述的碳化物。微波處理處理碳納 米管可達(dá)到1000攝氏度以上左右的高溫，在處理時(shí)可明顯觀察到弦目的亮色。處理后用X 射線對(duì)其表面進(jìn)行小角度衍射分析，結(jié)果表明生成了碳化物(碳化鈦，碳化鎢，碳化鋁)。附 圖所示的樣品的XRD衍射圖譜，表明有碳化鈦晶體結(jié)構(gòu)的形成。碳化鈦的形成使得碳納米 管陣列和金屬錨區(qū)之間過(guò)渡區(qū)形成了過(guò)渡晶體結(jié)構(gòu)(碳化鈦晶體)，因而相對(duì)于空隙，界面 導(dǎo)熱的聲子散射得到了極大的降低，從而界面熱阻得到了大大的降低。
實(shí)施例2
—種微型散熱器，包括碳納米管陣列、金屬浸潤(rùn)層和金屬錨區(qū)，金屬浸潤(rùn)層處于碳 納米管陣列的端面與金屬錨區(qū)之間，金屬浸潤(rùn)層與碳納米管陣列浸潤(rùn)接觸，金屬浸潤(rùn)層與 金屬錨區(qū)之間通過(guò)化學(xué)鍵連接。上述技術(shù)方案中，碳納米管陣列中碳納米管的平均長(zhǎng)度為 150微米，金屬浸潤(rùn)層為鉻，厚度為100nm，金屬錨區(qū)貼近鈦的為鎳層，厚度為200nm，然后為 金層，厚度為200nm。在使用時(shí)，在生長(zhǎng)片上生長(zhǎng)碳納米管陣列，然后在碳納米管自由端沉積 金屬，首先沉積100納米的鈦，然后依次沉積200納米的鎳和200納米的金，其中金作為與 其它金屬連接的抗氧化層。然后將上述碳納米管散熱器放置在真空、氮?dú)饣蛘邭錃獗Ｗo(hù)的 爐中加熱到1000攝氏度，保溫5小時(shí)。或?qū)⑸鲜鎏技{米管散熱器放置在微波中加熱，微波 的功率為500W，頻率為6GHz，處理時(shí)間為200妙，可對(duì)上述碳納米管散熱器進(jìn)行熱處理形成 所述的碳化物。微波處理處理碳納米管可達(dá)iooo攝氏度以上左右的高溫，在處理時(shí)可明顯 觀察到高亮色。如此完成熱處理。 在應(yīng)用上述碳納米管散熱器時(shí)，可將上述碳納米管散熱器通過(guò)低熔點(diǎn)金屬， SnAgCu合金、BiSn合金，這里選用SAC305，將其焊接到硅芯片的表面，其中硅表面可以沉積 鈦、鎳、金用以形成與硅芯片連接。
實(shí)施例2 —種微型散熱器，包括碳納米管陣列、金屬浸潤(rùn)層和金屬錨區(qū)，金屬浸潤(rùn)層處于碳 納米管陣列的端面與金屬錨區(qū)之間，金屬浸潤(rùn)層與碳納米管陣列浸潤(rùn)接觸，金屬浸潤(rùn)層與 金屬錨區(qū)之間通過(guò)化學(xué)鍵連接。 上述技術(shù)方案中，碳納米管陣列中碳納米管的平均長(zhǎng)度為50微米，金屬浸潤(rùn)層為 鈦，厚度為100nm，金屬錨區(qū)貼近鈦的為鎳層，厚度為200nm，然后為金層，厚度為200nm。在 使用時(shí)，首先，在生長(zhǎng)片上生長(zhǎng)碳納米管陣列，然后在碳納米管自由端沉積金屬，首先沉積 100納米的鈦，然后依次沉積200納米的鎳和200納米的金，其中金作為與其它金屬連接的 抗氧化層。 然后將上述微型散熱器放置在真空或氮?dú)饣蛘邭錃獗Ｗo(hù)的爐中加熱到900攝氏 度，保溫5小時(shí)?；蛘?，將上述碳納米管散熱器放置在微波中加熱，微波的功率為500W，頻 率為6GHz，處理時(shí)間為200妙，均可對(duì)上述碳納米管散熱器進(jìn)行熱處理形成所述的碳化物。 還可選用微波處理處理碳納米管可達(dá)到IOOO攝氏度以上左右的高溫，在處理時(shí)可明顯觀 察到高亮色。如此完成熱處理。 在應(yīng)用上述碳納米管散熱器時(shí)，可將上述微型熱器通過(guò)低熔點(diǎn)金屬，SnAgCu合金、 BiSn合金，這里選用SAC305，將其焊接到硅芯片的表面，其中硅表面可以沉積鈦、鎳、金用 以形成與硅芯片連接。
實(shí)施例3 —種微型散熱器，包括碳納米管陣列、金屬浸潤(rùn)層和金屬錨區(qū)，金屬浸潤(rùn)層處于碳 納米管陣列的端面與金屬錨區(qū)之間，金屬浸潤(rùn)層與碳納米管陣列浸潤(rùn)接觸，金屬浸潤(rùn)層與 金屬錨區(qū)之間通過(guò)化學(xué)鍵連接。 上述技術(shù)方案中，碳納米管陣列中碳納米管的平均長(zhǎng)度為20微米，金屬浸潤(rùn)層為 鎢，厚度為100nm，金屬錨區(qū)貼近鈦的為鎳層，厚度為200nm，然后為金層，厚度為200nm。在 使用時(shí)，首先，在生長(zhǎng)片上生長(zhǎng)碳納米管陣列，然后在碳納米管自由端沉積金屬，首先沉積 100納米的鈦，然后依次沉積200納米的鎳和200納米的金，其中金作為與其它金屬連接的抗氧化層。 然后將上述碳納米管散熱器放置在真空或氮?dú)饣蛘邭錃獗Ｗo(hù)的爐中加熱到900 攝氏度，保溫5小時(shí)。或者，將上述碳納米管散熱器放置在微波中加熱，微波的功率為500W， 頻率為6GHz，處理時(shí)間為200妙，均可對(duì)上述碳納米管散熱器進(jìn)行熱處理形成所述的碳化 物。還可選用微波處理處理碳納米管可達(dá)到IOOO攝氏度以上左右的高溫，在處理時(shí)可明顯 觀察到高亮色。如此完成熱處理。 在應(yīng)用上述碳納米管散熱器時(shí)，可將上述碳納米管散熱器通過(guò)低熔點(diǎn)金屬， SnAgCu合金、BiSn合金，這里選用SAC305，將其焊接到通的表面，其中銅表面需要用助焊
劑，以清除氧化物。
實(shí)施例4
碳納米管陣列樣品制備 本發(fā)明碳納米管陣列為單壁、雙壁或者多壁碳納米管陣列中的一種或多種。所述 碳納米管陣列可用化學(xué)氣相沉積法，具體包括以下步驟首先提供一個(gè)平整的襯底，該襯底 可選用P型或N型硅襯底，或選用形成有氧化層的硅襯底，本實(shí)施例選用1平方厘米硅襯 底；然后，在襯底表面均勻形成一層催化劑層，催化劑材料可選用鐵、鈷、鎳或其任意組合的 合金之一 ；再將上述形成有催化劑層的襯底在700-900攝氏度的空氣中退火30-90分鐘； 將處理過(guò)的襯底置于反應(yīng)爐中，在保護(hù)氣體環(huán)境下加熱到500-740攝氏度，然后通入碳源 氣體反應(yīng)約5-30分鐘，生長(zhǎng)得到碳納米管陣列，其高度為1-200微米。其長(zhǎng)度的大小可通 過(guò)反應(yīng)時(shí)間控制的長(zhǎng)短來(lái)控制。該碳納米管陣列中的碳納米管彼此通過(guò)范德華力緊密接觸 形成陣列。實(shí)施例中，碳源氣體可以選用乙炔、乙烯、甲烷等探親化合物，優(yōu)選乙炔，保護(hù)氣 體為氮?dú)饣蚨栊詺怏w，本實(shí)施例優(yōu)選的保護(hù)氣體為氬氣。 使用掃描電鏡對(duì)所述碳納米管陣列進(jìn)行表征，多壁碳納米管的長(zhǎng)度約40微米，適 合本發(fā)明使用的范圍在1-200微米。該長(zhǎng)度能夠使得散熱器具有較小的體積，同時(shí)具有較 大的表面積。 PECVD制備碳納米管方法具體如下 PECVD系統(tǒng)等離子源(DC、射頻、DC輔助的熱絲、微波和電感耦合的等離子反應(yīng) 器)，匹配的網(wǎng)絡(luò)、其他能量耦合成分、質(zhì)量流量控制器和一個(gè)或多個(gè)真空泵。
首先在硅基底上濺射7nm厚的鎳層作為催化劑，將基片放入反應(yīng)器，將系統(tǒng)抽真 空至10—STorr或更低壓力除去雜質(zhì)和水蒸汽；將基片加熱到預(yù)定溫度(900°C )，通入碳源 (碳?xì)浠衔?，通過(guò)節(jié)流閥分別設(shè)置氣體流速和反應(yīng)室壓力(l-20Torr);施加能量使其耦 合產(chǎn)生等離子體流(以DC等離子體反應(yīng)器為例，DC等離子體反應(yīng)器由接地腔中的一對(duì)電 極構(gòu)成，其中一個(gè)電極接地，另一個(gè)電極與電源相連。在陰極上施加負(fù)的直流偏壓擊穿進(jìn)料 氣體，發(fā)生輝光放電并產(chǎn)生電子、正離子和負(fù)離子、原子及自由基。其中電子溫度1 10eV 范圍內(nèi)，離子溫度約為0. 5eV ;電極間隙d由壓強(qiáng)和給定的偏壓決定)，并用氬氣清洗，待反 應(yīng)器熱卻至30(TC以下后取出基片。 碳納米管生長(zhǎng)機(jī)理高反應(yīng)活性的基團(tuán)和碳?xì)浠衔镝尫牌渲械臍洌嗔巡糠?碳鍵，在催化劑粒子表面聚集從而形成碳納米管結(jié)構(gòu)。碳?xì)浠衔镌诘入x子體的作用下碳 蒸氣中存在有大量的碳原子簇(C2 C8)碎片和環(huán)狀碳原子簇。在納米管的生長(zhǎng)過(guò)程中， 這種環(huán)狀的碳原子簇的起始構(gòu)形決定了最終將形成的碳納米管的結(jié)構(gòu)。為了形成柱面，單環(huán)的碳原子數(shù)目必須是偶數(shù)。如果起始單環(huán)的碳原子數(shù)目為奇數(shù)，則形成的是圓錐面，其中 部分形成多面體碳微?；蚓哂泻艽笾睆降奶技{米管。在隨后的碳納米管的形成過(guò)程中，首 先是碳原子簇聚合到某一環(huán)狀碳原子簇上，生成兩端具有懸空(不飽和)鍵且鍵角近似為 120°的短的單層管。最后，通過(guò)碳原子簇的聚集迅速生成多層碳納米管，此時(shí)的碳納米管 的表面具有弱的共振效應(yīng)。在碳納米管的生長(zhǎng)過(guò)程中，當(dāng)具有層狀結(jié)構(gòu)的碳納米管網(wǎng)絡(luò)中 的六元環(huán)發(fā)生變形而形成五元環(huán)時(shí)，就在碳納米管的一端形成了帽形的封閉端。最后，在高 溫條件下，最終所形成的碳納米管如果發(fā)生整體變形，將形成具有更穩(wěn)定的類(lèi)似于洋蔥的 晶體微粒。 在應(yīng)用上述碳納米管散熱器時(shí)，可將上述微型熱器通過(guò)低熔點(diǎn)金屬，SnAgCu合金、 BiSn合金，這里選用SAC305，將其焊接到硅芯片的表面，其中硅表面可以沉積鈦、鎳、金用 于硅芯片連接。
權(quán)利要求
一種微型散熱器，其特征在于，包括碳納米管陣列層(4)、金屬錨區(qū)層(1)，與碳納米管垂直的碳納米管陣列(4)端面與金屬錨區(qū)(1)相接觸，在金屬錨區(qū)與碳納米管接觸的表面設(shè)有與碳納米管陣列(4)端面潤(rùn)濕的金屬浸潤(rùn)層(2)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型散熱器，其特征在于金屬錨區(qū)的另外一個(gè)表面為金層(5)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型散熱器，其特征在于，碳納米管陣列碳納米管的長(zhǎng)度為 1-200微米，碳納米管為多壁碳納米管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的微型散熱器，其特征在于，所述金屬浸潤(rùn)層與碳納米 管陣列之間反應(yīng)形成金屬碳化物(3)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型散熱器，其特征在于，所述金屬浸潤(rùn)層為鈦、鎢、鋁或鉻 中的一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型散熱器，其特征在于，所述金屬浸潤(rùn)層為鎢，所述金屬碳 化物對(duì)應(yīng)為碳化鎢。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型散熱器，其特征在于，所述金屬浸潤(rùn)層為鈦，所述金屬碳 化物對(duì)應(yīng)為碳化鈦。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型散熱器，其特征在于，所述金屬浸潤(rùn)層的厚度為 0.01-0. 3微米。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型散熱器，其特征在于，所述金屬浸潤(rùn)層的厚度0. 05-0. 1 微米。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微型散熱器，其特征在于，所述金屬錨區(qū)還包括鎳層和 金層，鎳層的厚度為0. 05微米-0. 3微米，金層厚度為0. 02微米-0. 4微米，其中鎳層與金 屬浸潤(rùn)層鄰接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種微型散熱器，包括碳納米管陣列層、金屬錨區(qū)層，與碳納米管垂直的碳納米管陣列端面與金屬錨區(qū)相接觸，在金屬錨區(qū)與碳納米管接觸的表面設(shè)有與碳納米管陣列端面潤(rùn)濕的金屬浸潤(rùn)層。所述金屬浸潤(rùn)層與碳納米管陣列之間反應(yīng)形成金屬碳化物。本發(fā)明通過(guò)在金屬浸潤(rùn)層與碳納米管之間反應(yīng)形成金屬碳化物，從而使得金屬浸潤(rùn)層與碳納米管之間具有更好的過(guò)渡晶體結(jié)構(gòu)，與潤(rùn)濕狀態(tài)的金屬浸潤(rùn)層與碳納米管之間的界面相比，能夠進(jìn)而進(jìn)一步降低聲子和電子等熱載流子的散射，從而進(jìn)一步降低碳納米管與熱源之間的接觸熱阻。
文檔編號(hào)H01L23/367GK101764108SQ20091026339
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者尚金堂, 張迪, 徐超, 陳波寅, 黃慶安 申請(qǐng)人:東南大學(xué)