散热装置的制备方法

专利名称：散热装置的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种散热装置的制备方法，尤其涉及一种采用碳纳米管的散热装置的制备方法。
背景技术：
随着信息产业迅速发展，电子装置内部所设置的发热元件(如CPU等)的数据处理能力越来越强。然而，伴随发热元件运算速度的提升，其产生的热量也大幅度增加。为将所产生的热量迅速排出，使发热元件能在正常工作温度下运行，以确保数据处理、储存及传输的质量，通常在该发热元件的表面设置一散热装置，该散热装置的基体多采用铜材质或铝材质制作(铜导热系数为402W/mK，铝导热系数为237W/mK)而成。但是，由于散热装置与发热元件的接触面并不平整，一般相互接触面积不到2％，其从根本上影响发热元件向散热装置传递热量的效果。所以，通过增加一导热系数较高的热界面材料在散热装置与发热元件之间可用以增加其接触程度，从而改善发热元件与散热装置间的热传递效果。
碳纳米管是目前最具潜力的热界面材料之一。碳纳米管是1991年由日本科学家饭岛澄男教授发现的，其是一种由石墨层卷成的中空管状物，具有优异的轴向导热性，导热系数可达20000W/mK。将碳纳米管作为热界面材料应用于发热元件与散热装置之间，可大大提高发热元件与散热装置间的热量传递效果，从而提高该散热装置的散热性能。
现有技术中，为获得较高散热效率的散热装置，一般是在铜基或铝基散热装置基体上直接生长一碳纳米管阵列。该种散热装置的形成方法包括步骤将铁、钴或镍催化剂沉积于散热装置基体的一表面；再通过化学气相沉积法在该催化剂上生长出碳纳米管阵列以获取一散热装置。然而，由于散热装置基体易氧化，在生长碳纳米管之前，该散热装置基体难免会暴露于空气中，这样会在碳纳米管生长面形成一层导热性较差的氧化物层，该氧化物层的接触热阻较大，使得生长出的碳纳米管与散热装置基体的热接触较差，其不利于热量的传递，进而使得该种散热装置的散热效率较低。
有鉴于此，有必要提供一种散热装置的制备方法，其可提供散热效率较佳的散热装置。

发明内容以下将以实施例说明一种散热装置的制备方法，其可提供散热效率较佳的散热装置。
一种散热装置的制备方法，其包括步骤提供一散热装置基体，其具有一表面；对该散热装置基体进行钝化处理，以便在该表面上形成一钝化层；在无氧环境中去除该表面上的钝化层；在无氧环境中于该表面上形成一催化剂层；采用化学气相沉积法在该催化剂层上生长碳纳米管，进而获取一散热装置。
与现有技术相比，所述散热装置的制备方法，通过将散热装置基体进行钝化处理，并在无氧环境中去除该散热装置一表面上的钝化层且在该表面上形成催化剂层以生长碳纳米管，其可有效防止该表面被氧化形成一导热性较差的氧化物层，从而使碳纳米管与散热装置基体具有较佳的热接触，接触热阻较小，进而使所制备的散热装置具有较佳的散热效率。

图1是本发明实施例所提供的一散热装置基体的示意图。
图2是本发明实施例在散热装置基体表面形成有一钝化层的示意图。
图3是本发明实施例去除该散热装置基体一表面上的钝化层的散热装置基体的示意图。
图4是本发明实施例在该散热装置基体一表面上形成有一催化剂层的示意图。
图5是本发明实施例在催化剂层上生长有一碳纳米管阵列的散热装置的示意图。
具体实施方式下面将结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。
请参见图1至图5，本实施例所提供散热装置的制备方法包括以下步骤请参见图1，提供一散热装置基体10，其具有一表面16。该散热装置基体10可选用铜基材质及铝基材质制成。该散热装置基体10可包括一基座12，及若干在该基座12一表面上形成并向外延伸的散热鳍片14，该基座12的一表面可位于表面16的一侧或相对面，本实施例中，该表面与表面16相对。本实施例中，该若干散热鳍片14与该基座12一体成型。当然，该若干散热鳍片14可通过冲压或焊接方式形成于基座12上。另外，该散热装置基体10也可是一无散热鳍片的散热块。
请参见图2，对散热装置基体10进行钝化处理，以便在其一表面16上形成一钝化层20。具体步骤可为将散热装置基体10完全浸入0.2克/升铬酸及0.2克/升磷酸的混合溶液中，在60～90摄氏度(℃)温度条件下浸泡10～30秒，使散热装置基体10表面形成一钝化层20。当然，也可紧对该表面16进行钝化处理以便在其上形成一钝化层20。本步骤的钝化处理，可有效防止散热装置基体10在空气中被氧化。
请参见图3，在无氧环境中去除该表面16上的钝化层20。具体步骤可为将该散热装置基体10置于一真空腔体中，在惰性气体环境下，蚀刻去除该表面16上的钝化层20。所述蚀刻的方法可选用反应离子蚀刻、电浆蚀刻或湿法蚀刻等方法。所述惰性气体可为氦气、氖气或氩气等。本步骤在真空腔体无氧环境中进行，可防止该表面16被氧化。
请参见图4，在无氧环境中于该表面16上形成一催化剂层30。其中，该催化剂层30可采用蒸镀法或溅镀法形成，本实施例中采用溅镀法。所述催化剂层30的材质可选用镍、铁、钴及其合金，本实施例中选用铁。该催化剂层30形成的温度优选为30℃及以下，时间为2～4分钟。所形成催化剂层30的厚度为20～50纳米。
请参见图5，采用化学气相沉积法在该催化剂层30上生长碳纳米管。具体步骤可为首先，将带有催化剂层30的散热装置基体10置于反应室中，向反应室内通入保护气体并加热至一碳纳米管生长温度。其中，该保护气体可为氩气、氦气等惰性气体或氮气，本实施例中选用氩气。该碳纳米管生长温度通常为500～700℃。然后，向反应室内通入碳源气进行化学气相沉积生长碳纳米管，从催化剂层30上生长出碳纳米管阵列40；进而可获得一散热装置60。其中，碳源气为碳氢化合物，包括乙炔、乙烯等，本实施例中选用乙炔。优选的，所生长的碳纳米管阵列基本垂直于该表面16。
当然，本实施例所提供散热装置60的制备方法可进一步包括在所生长的碳纳米管阵列40的碳纳米管之间填入导热粉体。该导热粉体可选用银、氧化锌、氮化硼、氧化铝及其混合物。该导热粉体具有良好的导热特性，其可有利于散热装置散热效率的提升。
另外，可以理解，也可在基体10的其它表面或散热鳍片14的表面上采用上述方法生长碳纳米管，以增加该散热装置60的散热效果。
本实施例通过将散热装置60的基体10进行钝化处理，并在无氧环境中去除该基体的一表面16上的钝化层，且在该表面16上形成催化剂层30以生长碳纳米管，其可有效防止该表面16被氧化而形成一导热性较差的氧化物层，从而使生长的碳纳米管阵列40与散热装置基体10具有较佳的热接触，接触热阻较小，进而使所制备的散热装置60具有较佳散热效率。并且，进一步在碳纳米管阵列40的碳纳米管之间填充导热粉体，其更有利于提高散热装置的散热效率。
权利要求
1.一种散热装置的制备方法，包括以下步骤提供一散热装置基体，其具有一表面；对该散热装置基体进行钝化处理，以便在该表面上形成一钝化层；在无氧环境中去除该表面上的钝化层；在无氧环境中在该表面上形成一催化剂层；采用化学气相沉积法在该催化剂层上生长碳纳米管，进而获取一散热装置。
2.如权利要求1所述散热装置的制备方法，其特征在于，该散热装置基体的材质选自铜基及铝基材质。
3.如权利要求1所述散热装置的制备方法，其特征在于，该散热装置基体包括一基座，及若干在该基座的一表面上形成并向外延伸的散热鳍片。
4.如权利要求1所述散热装置的制备方法，其特征在于，该散热装置基体为一散热块。
5.如权利要求1所述散热装置的制备方法，其特征在于，所述钝化处理包括步骤将散热装置基体置于铬酸与磷酸的混合溶液中，在60～90摄氏度温度条件下浸泡10～30秒。
6.如权利要求1所述散热装置的制备方法，其特征在于，所述钝化层的去除方法选自反应离子蚀刻、电浆蚀刻及湿法蚀刻法。
7.如权利要求1所述散热装置的制备方法，其特征在于，所述催化剂层的形成方法选自蒸镀法及溅镀法。
8.如权利要求1所述散热装置的制备方法，其特征在于，所述催化剂层的材质选自铁、钴、镍及其合金。
9.如权利要求1所述散热装置的制备方法，其特征在于，所述催化剂层的厚度范围为20～50奈米。
10.如权利要求1所述散热装置的制备方法，其特征在于，进一步包括步骤在碳纳米管之间填入导热粉体。
11.如权利要求11所述散热装置的制备方法，其特征在于，所述导热粉体选自银、氧化锌、氮化硼、氧化铝及其混合物。
全文摘要
本发明提供一种散热装置的制备方法，其包括步骤提供一散热装置基体，该散热装置基体具有一表面；对该散热装置基体进行钝化处理，以便在该散热装置基体的一表面上形成一钝化层；在无氧环境中去除该表面上的钝化层；在无氧环境中于该表面上形成一催化剂层；采用化学气相沉积法在该催化剂层上生长碳纳米管，进而获取一散热装置。本发明通过将散热装置基体进行钝化处理，并在无氧环境中去除该散热装置一表面上的钝化层且在该表面上形成催化剂层以生长碳纳米管，其可有效防止该表面被氧化形成一导热性较差的氧化物层，从而使碳纳米管与散热装置基体具有较佳的热接触，接触热阻较小，进而使所制备的散热装置具有较佳的散热效率。
文档编号H01L23/373GK1971890SQ20051010180
公开日2007年5月30日 申请日期2005年11月26日 优先权日2005年11月26日
发明者颜士杰 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司