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能够选择性地挠曲的化学气相沉积(CVD)金刚石或其他散热器制造技术

技术编号:33240807 阅读:65 留言:0更新日期:2022-04-27 17:44
一种系统,包括:至少一个构件(108),其构造成生成热能;散热器(100),其构造成从所述至少一个构件去除热能;以及至少一个衬底(110),其构造成从散热器去除热能。散热器包括第一部分(102)和第二部分(104)。散热器的第一部分联接到衬底,并且,散热器的第二部分联接到至少一个构件。散热器的第一部分包括彼此分离的高纵横比结构(106)。高纵横比结构引起散热器的第一部分为能够挠曲的并且能够适应散热器中的材料与衬底中的材料之间的在热膨胀系数中的不匹配。的不匹配。的不匹配。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】能够选择性地挠曲的化学气相沉积(CVD)金刚石或其他散热器


[0001]本公开大体上涉及用于集成电路装置或其他装置的散热器。更具体地,本公开涉及能够选择性地挠曲的化学气相沉积(CVD)金刚石或其他散热器。

技术介绍

[0002]常规地,在电子装置中使用散热器,以从电子装置的构件(诸如,从功率放大器或其他集成电路芯片)去除热能。在高功率系统中,使用化学气相沉积(CVD)来形成的基于金刚石的散热器已用于从集成电路芯片(诸如,从碳化硅(SiC)基氮化镓(GaN)功率放大器或其他高热耗散密度装置)去除热量。这些类型的装置通常要求高度有效并且热膨胀匹配的散热,以便足够地且可靠地管理装置的操作温度。令人遗憾的是,高质量CVD金刚石制造起来典型地相对昂贵,并且具有低的热膨胀系数(CTE),这意味着CVD金刚石不会随着温度升高而膨胀很多。因此,这使得CVD金刚石散热器通常与要求更高的CTE或对成本敏感的封装技术不匹配。

技术实现思路

[0003]本公开提供能够选择性地挠曲的化学气相沉积(CVD)金刚石或其他散热器。
[0004]在第一实施例中,一种设备包括散热器,该散热器包括第一部分和第二部分。散热器的第一部分构造成联接到衬底,并且,散热器的第二部分构造成联接到待冷却的至少一个装置。散热器的第一部分包括彼此分离的高纵横比结构。该高纵横比结构引起散热器的第一部分为能够挠曲的并且能够适应散热器中的材料与衬底中的材料之间的在热膨胀系数中的不匹配。
[0005]在第二实施例中,一种系统包括:至少一个构件,其构造成生成热能;散热器,其构造成从至少一个构件去除热能;以及至少一个衬底,其构造成从散热器去除热能。散热器包括第一部分和第二部分。散热器的第一部分联接到衬底,并且,散热器的第二部分联接到至少一个构件。散热器的第一部分包括彼此分离的高纵横比结构。该高纵横比结构引起散热器的第一部分为能够挠曲的并且能够适应散热器中的材料与衬底中的材料之间的在热膨胀系数中的不匹配。
[0006]在第三实施例中,一种方法包括:获得包括第一部分和第二部分的散热器;使散热器的第一部分附接到衬底;以及使散热器的第二部分附接到待冷却的至少一个装置。散热器的第一部分包括彼此分离的高纵横比结构。高纵横比结构引起散热器的第一部分为能够挠曲的并且能够适应散热器中的材料与衬底中的材料之间的在热膨胀系数中的不匹配。
[0007]对本领域技术人员来说,其他技术特征可容易地从以下的附图、描述以及所附的权利要求书显而易见。
附图说明
[0008]为了更全面地理解本公开,结合附图来参考以下的描述,在附图中:图1示出根据本公开的示例性的能够选择性地挠曲的化学气相沉积(CVD)金刚石或其他散热器;图2示出根据本公开的用于形成能够选择性地挠曲的CVD金刚石或其他散热器的示例性系统;图3示出根据本公开的用于形成能够选择性地挠曲的CVD金刚石或其他散热器的示例性方法;以及图4示出根据本公开的用于使用能够选择性地挠曲的CVD金刚石或其他散热器的示例性方法。
具体实施方式
[0009]下文中所描述的图1至图4和用于在本专利文献中描述本专利技术的原理的各种实施例仅仅是通过说明的方式,并且不应当以任何方式解释成限制本专利技术的范围。本领域技术人员将理解的是,本专利技术的原理可在任何类型的合适地布置的装置或系统中实施。
[0010]如上文中所指出的那样,使用化学气相沉积(CVD)来形成的基于金刚石的散热器能够用于从集成电路芯片(诸如,从碳化硅(SiC)基氮化镓(GaN)功率放大器或其他装置)去除热量。令人遗憾的是,高质量CVD金刚石制造起来典型地相对昂贵,并且具有低的热膨胀系数(CTE),这使得CVD金刚石散热器通常与要求更高的CTE或对成本敏感的某些封装技术不匹配。例如,低成本射频(RF)模块和其他构件通常需要较低成本的散热器,以便控制构件的成本。而且,RF模块和其他构件通常安装于与CVD金刚石相比具有更高的热膨胀系数的铜衬底或其他衬底上,这意味着那些衬底随着温度升高以比CVD金刚石更快的速率膨胀。这可在CVD金刚石散热器与相关联的封装衬底之间的界面处产生需要管理的大量应力。典型地,用于管理热应力的材料由于其较差的热导率而损害金刚石的热益处。
[0011]CVD金刚石制作者已开发了多种材料,试图提供热导率、成本以及CTE之间的折中方案并且找到较低成本的材料(诸如,氧化铍)与纯多晶CVD金刚石之间的“最佳点(sweet spot)”。这些尝试在很大程度上集中于金属/金刚石复合物(诸如,铝

金刚石材料、铜

金刚石材料和银

金刚石材料以及其他更奇特的金刚石复合物)上。而且,已提出通过在制作期间使CVD金刚石的质量发生变化而在散热器的厚度上对热导率进行“分级”的方法,以便优化性能和成本。然而,这些尝试尚未表现出对CTE进行分级的能力,并且因此持续生产具有低CTE的CVD金刚石。
[0012]本公开提供用于在高功率应用或其他应用中使用的多种能够选择性地挠曲的金刚石散热器或其他散热器,其中,散热器实现定制的能够挠曲性、高超的热性能以及低成本的组合。如在下文中更详细地描述的那样,在一些实施例中,制作或以其他方式获得掺杂有硼的CVD金刚石材料或其他金刚石材料(诸如,晶圆),并且,在金刚石材料的一个主表面中形成机械地能够挠曲的柱结构或其他高纵横比结构。这些高纵横比结构的存在使得金刚石材料的该表面为高度能够挠曲的,因此,该表面能够联结到具有更高的CTE的另一个结构(诸如,铜或其他衬底)。因为金刚石材料的该表面由于存在高纵横比结构而是能够挠曲的,所以该表面能够适应金刚石材料和铜或其他衬底以不同速率发生的膨胀和收缩。因此,金
刚石材料的该表面能够减小由于金刚石材料和铜或其他衬底的由它们的CTE不匹配引起的不同的膨胀和收缩而另外提高的应力。
[0013]金刚石材料的其他主表面可保持未经蚀刻或以其他方式为实心的。这允许诸如在联接到硅(Si)、碳化硅或(一个或多个)装置的其他(一个或多个)衬底时,在金刚石材料附接到一个或多个低CTE集成电路芯片或待冷却的其他装置的区域中,该表面维持较高的刚度和较高的热导率。因此,全致密高传导率金刚石被放置得最接近待冷却的(一个或多个)装置(此处最需要该材料),而具有高纵横比结构的能够挠曲表面位于相反侧上(在该相反侧上,需要解决CTE的不匹配)。
[0014]在一些实例中,使用掺杂有硼的金刚石材料有助于控制或降低成本,因为,掺杂有硼的CVD金刚石能够比甚至最低等级的纯CVD金刚石明显更快地生长,并且能够基本上更易于蚀刻。所注意到的是,如果散热器的多个实例形成于同一晶圆上,则该晶圆能够被切割或以其他方式被处理,以在制作之后使散热器分离,这还能够使制造操作简化并且增加制造产量。
[0015]这些途径能够取决于实施方式而提供多种益处或优点。例如,使用这些途径中的一个来形成的散热器提供高超的热性能,因为掺杂有硼的金刚石或其他金刚石材料的热导率非常高,诸如在800W/本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设备,包括:散热器,其包括第一部分和第二部分,所述散热器的第一部分的构造成联接到衬底,所述散热器的第二部分构造成联接到待冷却的至少一个装置;其中,所述散热器的第一部分包括彼此分离的高纵横比结构,所述高纵横比结构引起所述散热器的第一部分为能够挠曲的并且能够适应所述散热器中的材料与所述衬底中的材料之间的在热膨胀系数中的不匹配。2.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述散热器的每个部分包括化学气相沉积(CVD)金刚石。3.根据权利要求2所述的设备,其特征在于,所述散热器的第一部分中的CVD金刚石被掺杂。4.根据权利要求3所述的设备,其特征在于,所述散热器的第一部分中的CVD金刚石中的掺杂具有梯度。5.根据权利要求4所述的设备,其特征在于,所述散热器的第一部分中的CVD金刚石中的掺杂沿着所述散热器的与所述衬底相邻的外表面最多,并且随着移动远离所述外表面而减少。6.根据权利要求3所述的设备,其特征在于,所述散热器的第一部分中的CVD金刚石掺杂有硼。7.根据权利要求2所述的设备,其特征在于,所述CVD金刚石包括CVD多晶金刚石。8. 根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述设备进一步包括下者中的至少一者:所述散热器的第一部分的外表面上的第一热界面材料;以及所述散热器的第二部分的外表面上的第二热界面材料。9.一种系统,包括:至少一个构件,其构造成生成热能;散热器,其构造成从所述至少一个构件去除热能;以及至少一个衬底,其构造成从所述散热器去除热能;其中,所述散热器包括第一部分和第二部分,所述散热器的第一部分联接到所述衬底,所述散热器的第二部分联接到所述至少一个构件;以及其中,所述散热器的第一部分包括彼此分离的高纵横比结构,所述高纵横比结构引起所述散热器的第一部分为能够挠曲的并且能够适应所述散热器中的材料与所述衬底中的材料之间的在...

【专利技术属性】
技术研发人员:D
申请(专利权)人:雷神公司
类型:发明
国别省市:

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