具有优化的热膨胀和/或热传递系数的热扩散器制造技术

本发明专利技术公开了涉及热扩散器的方法、系统和装置，所述热扩散器待耦合到具有热源热膨胀系数(HS CTE)的热源，所述热扩散器包括具有高膨胀轴的各向异性材料。所述热扩散器还包括待耦合到所述热源的表面，其中所述各向异性材料的所述高膨胀轴倾斜于所述热扩散器的所述表面，并且其中所述各向异性材料的所述高膨胀轴以围绕所述热扩散器的第一轴的第一旋转角度取向，其中所述第一旋转角度被选择为优化所述热扩散器的第一CTE与所述HS CTE的匹配。

Thermal diffuser with optimized thermal expansion and / or heat transfer coefficient

The invention discloses a method, a system and a device for the heat diffuser to be coupled to a heat source with a thermal expansion coefficient (HS CTE) of a heat source, and the heat diffuser includes an anisotropic material with a high expansion shaft. The heat diffuser also includes a surface to be coupled to the heat source, in which the high expansion axis of the anisotropic material is inclined to the surface of the heat diffuser, and the high expansion axis of the anisotropic material is orientations around the first rotation angle of the first axis of the heat diffuser, in which said, the high expansion axis of the anisotropic material is orientations around the first rotation angle of the first axis of the heat diffuser. The first rotation angle is selected to optimize the matching between the first CTE of the thermal diffuser and the HS CTE.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有优化的热膨胀和/或热传递系数的热扩散器相关专利申请的交叉引用本申请要求2015年8月17日提交的美国临时专利申请：62/205,853的权益，该美国临时专利申请以引用方式并入本文以用于所有目的。
一般来讲，本专利技术所公开的技术的领域是半导体封装。更具体地，所公开的技术涉及使封装中所用的材料的热膨胀系数与热源的热膨胀系数匹配。
技术介绍
半导体设备易碎，并且通常组装在封装中以保护设备免于因热和机械应力、腐蚀、污染等而损坏。半导体封装通常包括热耗散部件，诸如热耗散层、热扩散器和/或散热器。激光二极管是一种半导体设备。在基于砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)的激光器封装中，GaAs和InP上生长的激光器粘结到CTE匹配的底座以耗散热量。这些底座通常由氮化铝(AlN)和/或氧化铍(BeO)制成。然而，这些材料与碳化硅(SiC)、铜(Cu)、立方氮化硼(c-BN)、石墨、石墨烯、石墨烯复合材料、碳纳米管、碳纳米管复合材料、金刚石和包封的热解石墨相比具有较差的热导率。使用上述较高热导率的材料具有明显的性能优势；然而，CTE失配的底座可导致半导体设备的可靠性受损。为了利用诸如SiC、Cu、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：具有热源热膨胀系数(HS CTE)的热扩散器，所述热扩散器包括具有高膨胀轴的各向异性材料；待耦合到热源的所述热扩散器的表面，其中所述各向异性材料的所述高膨胀轴倾斜于所述热扩散器的所述表面，并且其中所述各向异性材料的所述高膨胀轴以围绕所述热扩散器的第一轴的第一旋转角度取向，其中所述第一旋转角度被选择为优化所述热扩散器的第一CTE与所述HS CTE的匹配。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.17 US 62/205,8531.一种装置，包括：具有热源热膨胀系数(HSCTE)的热扩散器，所述热扩散器包括具有高膨胀轴的各向异性材料；待耦合到热源的所述热扩散器的表面，其中所述各向异性材料的所述高膨胀轴倾斜于所述热扩散器的所述表面，并且其中所述各向异性材料的所述高膨胀轴以围绕所述热扩散器的第一轴的第一旋转角度取向，其中所述第一旋转角度被选择为优化所述热扩散器的第一CTE与所述HSCTE的匹配。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述各向异性材料的所述高膨胀轴以围绕所述热扩散器的第二轴的第二旋转角度取向，其中所述第二旋转角度被选择为优化所述热扩散器的所述第一CTE与所述HSCTE的匹配。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述各向异性材料在所述热扩散器内取向，使得所述高膨胀轴围绕所述热扩散器的第三轴被旋转经过第三旋转角度，其中所述第三旋转角度被选择为优化所述热扩散器的所述第一CTE与所述HSCTE的匹配。4.根据权利要求3所述的装置，其中所述第一旋转角度、所述第二旋转角度或所述第三旋转角度或它们的组合优化所述热扩散器的热导率，这从属于优化所述热扩散器的所述第一CTE与所述HSCTE的匹配。5.根据权利要求4所述的装置，其中所述第一旋转角度、所述第二旋转角度或所述第三旋转角度或它们的组合优化所述热扩散器的所述第一CTE或第二CTE与沿着所述热源的第一HS轴的第一CTE或沿着所述热源的第二HS轴的第二CTE或它们的组合中的相应一者的匹配。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一旋转角度、所述第二旋转角度或所述第三旋转角度或它们的组合优化所述热扩散器的热导率，这从属于匹配沿着所述热源的第一HS轴的第一CTE或沿着所述热源的第二HS轴的第二CTE或它们的组合。7.根据权利要求1所述的装置，其中基于所述各向异性材料的取向，所述热扩散器为基本上各向同性的。8.根据权利要求1所述的装置，其中所述各向异性材料包括碳化硅(SiC)、铜(Cu)、立方氮化硼(c-BN)、石墨、石墨烯、石墨烯复合材料、碳纳米管、碳纳米管复合材料、金刚石和热解石墨中的至少一者。9.根据权利要求1所述的装置，其中所述热扩散器在表面处耦合到所述热源，并且在与所述热源相反的表面处耦合到散热器。10.一种系统，包括：具有线性热膨胀系数(CTE)的热源；待耦合到所述热源的包括各向异性材料的热扩散器，其中所述各向异性材料包括：第一轴，所述第一轴具有沿着所述第一轴的第一热膨胀系数(CTE)，其中所述第一CTE为所述各向异性材料中的最高CTE；第二轴，所述第二轴具有沿着所述第二轴的第二CTE，其中所述第二轴与所述第一轴正交并且其中所述第一CTE与所述第二CTE不同；以及第三轴，所述第三轴具有沿着所述第三轴的第三CTE，其中所述第三轴与所述第二轴和所述第一轴正交；以及与所述热源接触的所述热扩散器的表面，所述表面在倾斜于所述第一轴的平面中取向，所述热扩散器具有：与所述斜面正交的第四轴，所述第四轴具有沿着所述第四轴的第四CTE；所述斜面中的第五轴，所述第五轴具有沿着所述第五轴的第五CTE；以及所述斜面中的第六轴，所述第六轴具有沿着所述第六轴的第六CTE；其中所述各向异性材料在所述热扩散器内取向，使得所述第一轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·桑德斯，M·坎斯卡，
申请(专利权)人：恩耐公司，
类型：发明
国别省市：美国,US