[发明专利]喂料、微流道热沉及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种喂料、微流道热沉及其制备方法和应用，属于芯片散热的技术领域。包括：对金刚石颗粒进行表面处理，将金刚石颗粒表面清洗干净；将镀覆元素镀覆在金刚石颗粒的表面形成表面镀覆层得到镀层金刚石颗粒；将镀层金刚石颗粒与金属颗粒混合均匀得到混料，将混料置于混炼设备中进行混炼；混炼时，按照预定添加方式于混炼设备中加入粘结剂，并混合均匀；造粒制备得到喂料；制备出来的喂料应用于微流道热沉。本发明采用超声辅助粉末注射成形技术，突破了传统粉末注射容易产生气孔、中空和裂纹等缺陷等问题，通过注射过程中的超声振动，可消除缺陷，确保注射坯料的密实性和均匀性；通过扩散连接实现了复杂异形微流道热沉的制造。

技术领域

本发明属于芯片散热的技术领域，特别是涉及一种喂料、微流道热沉及其制备方法和应用。

背景技术

芯片级电子设备向着功能一体化、尺寸小型化、结构紧凑化、高功率密度方向发展，热流密度大幅度增加，特别是核心芯片的热流密度由传统的200-300 W/cm²向着1000W/cm²发展。超高的热流密度使得芯片的热控问题凸显，其使用寿命及可靠性呈指数型降低，高效散热成为芯片的“卡脖子”问题。

金刚石基喂料具有较高的导热系数(500W/m·K)，是传统热沉材料的2-3倍，低的热膨胀系数(与新型核心芯片非常匹配)，是最佳新型热沉材料之一；相对于传统流道，异形微通道结构由于具有低热传导阻力、高传热系数和大比表面积等优点，换热量高3个数量及以上，可实现芯片的热量快速传输，降低芯片温度，解决超高热流密度散热问题。因此，采用高导热材料制造基板、封装壳体、热沉一体化的新热沉，并在内部布置封闭的异形散热微流道可有效解决芯片的超高热流密度散热问题。但是如何实现低成本、高效率、高散热性能的制造面临难题。

发明内容

本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供了喂料、微流道热沉及其制备方法和应用。

本发明采用以下技术方案：一种喂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、对金刚石颗粒进行表面处理，将金刚石颗粒表面清洗干净；

步骤二、于金刚石颗粒的表面镀覆表面，采用镀覆层得到镀层金刚石颗粒；包括真空微蒸镀法、磁控溅射法和盐浴法等。

步骤三、将镀层金刚石颗粒与金属颗粒混合均匀得到混料，将混料置于混炼设备中进行混炼；混炼时，按照预定添加方式于混炼设备中加入粘结剂，并混合均匀；造粒制备得到喂料。

通过采用上述技术方案，步骤一是为了使金刚石表面干净无污染；同时，为了提高其镀覆碳化物与其表面的结合力，还得对金刚石进行表面敏化、活化和粗化等镀覆工艺中以实现碳化物能其表面结合紧密；步骤二的目的是在金刚石颗粒表面镀覆纳米级到微米级的镀层，解决金刚石与铜、铝等金属元素界面润湿性差、结合强度低等问题，保证金刚石基喂料的高导热性能和可调的线膨胀系数。

在进一步的实施例中，步骤一中的表面处理包括：酸洗、碱洗、煮沸、表面清洗、筛选中的一个或者多个工序，每个工序处理时间为5-30min。根据实际使用工况进行灵活的调整，以满足不同产品的需求，提高材料的界面吸附性和洁净度。

在进一步的实施例中，步骤二中的表面镀覆包括：真空微蒸镀法、磁控溅射法和盐浴法中的其中一个或多个工序；所述步骤二还包括：镀层金刚石颗粒的碳化处理。

在进一步的实施例中，

所述镀覆元素包括：W、Mo、Cr、Ti、Si、B、或WCx、MoCx、TiC、SiC、B₄C中的至少一种；

所述金属颗粒包括：金属粉或者合金粉；其中，金属粉选自Cu或Al中的至少一种；合金粉选自CuCr、AlTi或CuTi中的至少一种；

所述粘结剂包括：聚丙烯、聚乙烯、石蜡、硬脂酸或聚甲醛中的一种或几种；所述金刚石颗粒粒径为50-300目数根据不同的产品选择不同的粒径，能满足不同厚度、不同导热系数的要求。