本发明涉及芯片散热热沉材料技术领域，尤其涉及一种石墨在制备芯片散热热沉材料中的应用。
背景技术：
功率器件核心芯片的热量累计，一直是困扰芯片发展的一个难题，比如通信用波形放大器芯片和半导体激光器芯片，伴随着芯片体积越来越小，注入功率越来越大，比如说在4*2*1mm的芯片体积内，60a*1.5v的功率注入，形成功率密度高、热量集中的现象，影响芯片使用性能及寿命。
现阶段解决这一问题的主要方式为：将芯片粘接或者钎焊焊接在散热热沉材料上，主要采用的热沉材料为砷化镓、紫铜、蓝宝石、氮化铝等材料的热沉衬底，然而，这些材料并不能更好地解决随着芯片注入能量越来越大而带来的热量累积问题，另一方面，现阶段还采用石墨烯来解决芯片的热量累积问题，但是由石墨制备石墨烯工艺复杂且成本昂贵。
因此，有必要进行研究开发，以解决现有散热热沉衬底材料不能解决随着芯片注入能量加大而带来热量累积问题的缺陷。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种石墨在制备芯片散热热沉材料中的应用，采用特定工艺对石墨进行加工处理，使其用于芯片散热热沉衬底材料，解决了现有散热热沉衬底材料不能解决随着芯片注入能量加大而带来热量累积问题的缺陷。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
石墨在制备芯片散热热沉衬底材料中的应用。
进一步地，所述芯片为有源功率芯片。
进一步地，所述石墨的制备工艺如下：
步骤一、真空烧结型材：在真空烧结炉内将石墨碳粉烧结压制成型，所述真空烧结炉烧结压制条件为：真空度≤-75kpa，温度≥2200℃，压力≥600mpa；
步骤二、浸渍：对真空烧结压制成型的石墨型材采用具有粘接性质的填充料和胶料或者金属材料进行浸渍处理，所述浸渍条件为：在惰性气体保护下，温度大于填充料和胶料或者金属材料的熔点温度，压力为280～380kg/cm2；
步骤三、机械加工：将石墨型材通过机械加工的方式加工成所需的形状；
步骤四、粘接面金属化：将机械加工后的石墨型材通过表面镀层金属化工艺对其粘接面进行金属化处理。
进一步地，所述步骤二中，采用紫铜对石墨型材进行浸渍处理。
进一步地，所述芯片充胶封装时，所述石墨的制备工艺省略所述步骤二。
进一步地，所述芯片不需要焊接时，所述石墨的制备工艺省略所述步骤四。
相较于现有技术，本发明采用特定工艺对石墨进行加工处理，使其用于芯片散热热沉衬底材料，石墨的晶体片层结构决定了其在特定方向上的导热系数非常高，热容值非常低，没有热量累积现象，能够将热量快速传导给周围物质，包括空气，且石墨制备工艺简单、成本低廉。
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
本发明提供一种石墨在制备芯片散热热沉材料中的应用，用石墨作为芯片的散热热沉衬底材料，石墨的晶体片层结构决定了其在特定方向上的导热系数非常高，热容值非常低，没有热量累积现象，能够将热量快速传导给周围物质，包括空气，具体地，所述石墨对比现阶段主要散热热沉衬底材料的性能列表如下：
具体地，本发明石墨主要用于注入功率高、体积小、热量集中的芯片散热热沉衬底材料，比如说有源功率芯片，例如通信用波形放大器芯片、半导体激光器芯片、电力系统控制芯片等，另外，本发明石墨也用于有散热需求的特殊场合使用的芯片。
具体地，本发明所述石墨的制备工艺如下：
步骤一、真空烧结型材：在真空烧结炉内将石墨碳粉烧结压制成型，所述石墨碳粉烧结压制成的石墨型材，在热力学宏观性能上表现为各向同性；具体地，所述真空烧结炉烧结压制条件为：真空度≤-75kpa，温度≥2200℃，压力≥600mpa；
步骤二、浸渍：针对石墨型材的易剥离即掉粉的特点，以及石墨碳粉压制形成的微小空隙，为了保证芯片器件的气密性，对石墨型材进行浸渍处理，具体采用具有粘接性质的填充料和胶料或者金属材料对石墨型材进行浸渍处理，在本实施例中，采用金属材料或者合成树脂对石墨型材进行浸渍，优选采用紫铜对石墨型材进行浸渍，浸渍条件为：在惰性气体保护下，温度大于紫铜的熔点温度，压力为280～380kg/cm2；需要说明的是，在不考虑石墨型材掉粉的芯片应用场景下，所述石墨型材无需进行浸渍处理，比如说在芯片充胶封装的情形下，所述石墨型材无需浸渍处理；
步骤三、机械加工：将浸渍后的石墨型材通过机械加工的方式加工成所需的形状，满足不同类型芯片热沉衬底材料的需求；
步骤四、粘接面金属化：将机械加工后的石墨型材通过表面镀层金属化工艺对其粘接面进行金属化处理，在本实施例中，所述表面镀层金属化工艺采用真空高温蒸腾的工艺，所述镀层材料为单元素金属材料，本实施例优选采用黄金作为镀层材料。
需要说明的是，真空高温蒸腾工艺是现有技术，故其具体工艺流程在本实施例中不再赘述，本实施例的技术点是在于以石墨型材为基体材料实施金属镀层工艺，使其粘接面金属化，方便后续钎焊工艺要求。
具体地，所述步骤四中对石墨型材表面镀层金属化是为了满足需要芯片焊接的应用场景，当所述芯片不需要焊接时，可以直接用粘胶将芯片粘接在石墨型材上，即步骤四在所述芯片不需要焊接时可以省略。
本发明石墨在制备芯片散热热沉材料中的应用与现阶段用于芯片散热热沉衬底材料相比，导热系数高、热容值低；另一方面，本发明石墨在制备芯片用热沉材料中的应用与现有前沿技术石墨烯用于芯片散热材料相比，其易加工性及成本优势巨大。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。