[发明专利]一种大尺寸金刚石散热片及其制备方法

说明书

本发明公开一种大尺寸金刚石散热片的制备方法，其包括以下步骤：取CVD金刚石片进行磨削抛光；采用飞秒激光对磨削抛光后的CVD金刚石片进行切割，切割后的CVD金刚石片的边缘直线度为0.1um、精度为0.5um以下，切割后的CVD金刚石片形状能够彼此配合连接成片；将切割后的CVD金刚石片拼接成片。本发明为了克服现有技术中缺乏低成本的大型金刚石散热片的缺陷，提供了一种大尺寸金刚石散热片的制备方法，本发明的制备方法成本低但能够获得大型的金刚石散热片，满足性能日益提升的电子元件的热管理需求。

技术领域

本发明涉及散热材料制备技术领域，具体涉及一种大尺寸金刚石散热片及其制备方法。

背景技术

在如今科学技术的高速发展下，各种大功率的电子产品出现在人们的日常生活之中。电子产品的性能越高，热管理就越困难。因为，随着半导体元器件功率密度不断提高，热通量会越来越大，有些甚至高达数十千瓦每平方厘米，是太阳表面热通量的5倍。随着终端产品对轻薄化和高效化的要求提升，半导体的发展方向已不仅仅是提升性能而已，发热量和散热量表现也成半导体设计中相当重要的因素。

散热片是用于电器中的为发热电子元件散热的部件。传统散热片多由铝合金、黄铜或青铜做成板状、片状、多片状等。金刚石材料具有已知最高的热导率(1300-2400W/(m·K))、刚度和硬度，同时在较大波长范围内具有高光学传输特性、低膨胀系数和低密度属性。这些特性使得金刚石成为能够显著降低热阻的热管理应用材料。目前，化学气相沉积(CVD)法金刚石已经实现商业化，并有不同等级热导率可供选择。CVD金刚石还具有完全各向同性特征，强化各方向上的热量扩散，散热性能远优于传统材料。目前，用于大功率晶体管、大功率分立二极管等用的散热元件是用CVD金刚石膜经激光切割成所需尺寸，并磨光后厚度为0.2～1.0mm的薄片制成，具有很好的热扩散和热传导性，是一个市场潜力非常大的应用领域。

但受限于传统CVD技术，现有CVD金刚石尺寸多在100mm²以下，且生成尺寸越大生长难度越大，成本越高，所需要的时间也越长，生长出的金刚石表面质量越差。另一方面，金刚石硬度高强度大，对后续研磨抛光带来困难。因此，现有散热片通常是将CVD金刚石片作为小型散热片用。针对大型金刚石散热片的低成本制备研究不足。

发明内容

本发明为了克服现有技术中缺乏低成本的大型金刚石散热片的缺陷，提供了一种大尺寸金刚石散热片的制备方法，本发明的制备方法成本低但能够获得大型的金刚石散热片，满足性能日益提升的电子元件的热管理需求，有巨大的经济价值及前景。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大尺寸金刚石散热片，其采用以下制备方法制成，所述制备方法包括以下步骤：

磨削抛光步骤：取CVD金刚石片进行磨削抛光；

飞秒激光切割步骤：采用飞秒激光对磨削抛光后的CVD金刚石片进行切割，切割后的CVD金刚石片的边缘直线度为0.1um、精度为0.5um以下，切割后的CVD金刚石片形状能够彼此配合连接成片；

拼接步骤：将切割后的CVD金刚石片拼接成片。

现有的CVD金刚石散热片，在生长模具上生长成型后便直接使用，但由于每次生长能够成型的尺寸有限，直接生长成型的CVD金刚石散热片的尺寸较小，难以满足大尺寸的使用需求；另一方面，直接生长成型的CVD金刚石散热片形状已经固定，对于需要不同形状的散热片，只能选用不同的生长模具生长。而本申请提供了将小尺寸的CVD金刚石散热片变为大尺寸的制备方法，而且可以根据使用需要的形状切割成型后拼接成所需的大尺寸金刚石散热片。发明人经研究发现，将小尺寸的CVD金刚石散热片飞秒激光切割成边缘的直线度为0.1um、精度达到0.5um时，便能够保障拼接后的大片金刚石散热片散热效果优异，真正发挥大片散热的作用。

进一步的，磨削抛光后的CVD金刚石片的厚度为0.1～2.0mm。