一种开放式全金刚石散热结构的制备方法技术

一种开放式全金刚石散热结构的制备方法，属于半导体器件散热领域。通过精密机加工以实现钼板的通孔结构。接着对高质量自支撑金刚石厚板进行激光切割而得到与钼板孔形相匹配的金刚石棒，并将其填充至钼板的通孔中。随后对填充金刚石棒的钼板上下表面分别进行金刚石生长，直至实现表面金刚石全覆盖并具有一定厚度。最终通过去除钼板而获得开放式全金刚石结构，以实现高热流密度、强热流冲击、宇航空间环境等极端条件下的有效热排散。本发明专利技术采用直流电弧等离子体喷射CVD技术制备出面积大、生长速度快、厚板均匀致密，质量优异的金刚石厚板，从而能够形成不同形状的金刚石棒，以满足不同尺寸及形状要求的开放式全金刚石散热结构的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种开放式全金刚石散热结构的制备方法
本专利技术属于高热流密度电子器件散热领域，特别是提供了一种开放式全金刚石散热结构的制备方法。特点是通过精密机加工以实现钼板的通孔结构。通过对高质量自支撑金刚石厚板进行激光切割而得到与钼板孔形相匹配的金刚石棒，并将其填充至钼板孔中。随后对填充金刚石棒的钼板上下面分别进行金刚石生长，直至实现表面金刚石全覆盖并具有一定厚度。最终通过去除钼板而获得开放式全金刚石散热结构，以实现大功率、高热流、空间环境等极端条件下的有效热排散。技术背景在金刚石诸多优异的物理化学性能之中，最为突出的特性之一就是其晶格声子的高振动频率(40×1012Hz)，这使得金刚石具有极高的热导率(在室温下几乎是铜的5倍)。这种极佳的热导率，连同其低的比热容和低密度，使得金刚石具有着无以伦比的热扩散系数。金刚石这种特殊的热扩散率可用于各种应用，尤其是目前急需解决的大功率电子设备的热扩散问题。从技术上讲，金刚石因其优异的导热性和高电阻率而成为热扩散材料的最佳候选材料。其能够迅速将热量从“热集中点”传播到冷却介质，从而防止因局部过热而造成材料的性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开放式全金刚石散热结构的制备方法，其特征在于通过精密机加工以实现钼板的通孔结构；通过高质量自支撑金刚石厚板进行激光切割而得到与钼板孔径相匹配的金刚石棒，并将其填充至钼板孔中；随后对填充金刚石棒的钼板上下面分别进行金刚石再生长，直至实现表面金刚石全覆盖；最终通过去除钼板而获得开放式全金刚石散热结构。/n

【技术特征摘要】
20210127 CN 20211010817011.一种开放式全金刚石散热结构的制备方法，其特征在于通过精密机加工以实现钼板的通孔结构；通过高质量自支撑金刚石厚板进行激光切割而得到与钼板孔径相匹配的金刚石棒，并将其填充至钼板孔中；随后对填充金刚石棒的钼板上下面分别进行金刚石再生长，直至实现表面金刚石全覆盖；最终通过去除钼板而获得开放式全金刚石散热结构。


2.如权利要求1所述开放式全金刚石散热结构的制备方法，其特征在于具体包括以下步骤：
步骤1：钼板的精密加工钻孔；
基于设计需要，对经过抛光处理的钼板进行不同孔径或不同孔距的精密钻孔加工，得到所需尺寸的通孔；
步骤2：金刚石棒的制备及填充；
通过激光切割技术将经过研磨抛光的直流电弧等离子喷射CVD金刚石超厚板切分得到尺寸与钼板孔形大小相一致的金刚石棒，并将金刚石棒依次填充至钼板的通孔中，以保证钼板上下表面呈现出水平一致；
步骤3：填充金刚石棒的钼板上下表面的预处理；
将填充有金刚石棒的钼板经过研磨抛光，添加金刚石纳米粉溶液进行双面抛光，表面粗糙度低至10nm-500nm，使钼板及金刚石棒两端表面具有相同表面粗糙度及可附着纳米金刚石粉的表面凹凸；最后采用丙酮及乙醇超声清洗去除可能残留的纳米粉末及抛光盘碎屑；
步骤4：钼板上表面的预处理及金刚石生长；
在填充有金刚石棒的钼板上表面涂抹纳米金刚石粉末溶液，并静置于烘箱中加热去除溶液中的水分；将填充金刚石棒的钼板作为金刚石生长的基材，置于直流电弧等离子体喷射CVD装置中，实现金刚石全覆盖并保持金刚石生长至一定厚度；
步骤5：生长金刚石后钼板上表面金刚石层的研磨抛光；
将长有金刚石膜层的钼板上表面经过研磨后置于金刚石抛光盘上，添加金刚石纳米粉溶液进行研磨抛光，使表面粗糙度低至10nm-500nm；
步骤6：钼板下表面的预处理及金刚石生长；
在钼板下表面朝上生长金刚石前将长有金刚石膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑宇亭，李成明，李世谕，魏俊俊，刘金龙，陈良贤，安康，欧阳晓平，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11