[实用新型]一种基于金刚石衬底的多通路散热器结构

说明书

本实用新型公开了一种基于金刚石衬底的多通路散热器结构，包括层叠设置的金刚石衬底和金刚石外延层，所述金刚石衬底与金刚石外延层之间任一相对两侧边缘处设置有两个相互平行的金刚石条，金刚石衬底上、位于两个相互平行的金刚石条之间设置有多个金刚石柱，多个金刚石柱呈相互交错分布，金刚石外延层的表面用于放置待散热对象。本实用新型散热器全部采用金刚石材料制作，使得金刚石内通路不需要通过粘合剂等其它材料对其进行封顶粘合，且通路间互相连通，可以迅速达到热平衡，保障高效的散热效率；且能够长时间在高温、高辐射、强腐蚀等极端环境下工作，从而确保了与其键合的芯片长时间处于安全高效的工作状态。

技术领域

本实用新型属于微机电系统技术领域，具体涉及一种基于金刚石衬底的多通路散热器结构。

背景技术

众所周知，军用电子和光电子技术一直处于现代军事变革的首要位置，随着该技术的不断发展，美欧等发达国家对雷达系统提出SWaP(Size，Weight and Power)的需求，就是在提高雷达功率的同时，进一步减少系统尺寸和重量。但是带来的后果是小体积大功率器件必然使发热量变大，尤其是随着微型芯片在处理复杂信息的同时会产生惊人的热量，热量会削弱芯片的性能，甚至降低其使用寿命，影响芯片安全高效的工作状态。而传统的散热器无法应用在这种高温、高辐射、强腐蚀环境下，因此散热材料和散热方式的选择变得十分重要，新型散热材料的研究和发展成了一个必须和急需的问题。

相对于市面上常见的导热硅脂、石墨、金属等传统散热材料，金刚石有超高的导热率，可以将芯片热量迅速导出。除此之外，金刚石还具有卓越的力学、光学、声学、电学和化学性能，使其在高功率光电器件散热的问题上的明显优于其他材料，尤其适应高温、高辐射以及强腐蚀的恶劣环境。

而多通路散热器结构具有常规散热结构无可比拟的散热效果，尤其是设想以金刚石作为衬底的多通路散热器结构，热量可以高效的从金刚石衬底上传至衬底中多通路冷却液上，并迅速通过冷却液传导出去，是理想的大功率器件散热材料和散热方式。但是由于金刚石具有极高的强度、硬度和刚度，难以用常规的半导体工艺实现其高精度图形化，制作金刚石微结构，尤其是三维金刚石微结构始终是一个技术难题。

有鉴于此，本发明人提出一种基于金刚石衬底的多通路散热器结构，以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于金刚石衬底的多通路散热器结构，该散热器全采用金刚石材料，且通路间互相连通，可以迅速达到热平衡，解决传统散热器不能应用在高温、高辐射、强腐蚀等极端环境下的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的：

一种基于金刚石衬底的多通路散热器结构，包括层叠设置的金刚石衬底和金刚石外延层，所述金刚石衬底与金刚石外延层之间任一相对两侧边缘处设置有两个相互平行的金刚石条，所述金刚石衬底上、位于两个相互平行的金刚石条之间设置有多个金刚石柱，多个所述金刚石柱呈相互交错分布，所述金刚石外延层的表面用于放置待散热对象。

进一步地，所述金刚石衬底为高温高压衬底、自支撑金刚石薄膜、或者CVD金刚石衬底。

进一步地，多个所述金刚石柱的上端均由金刚石外延层封闭，所述金刚石衬底、金刚石外延层及两个平行的金刚石条形成半封闭容腔，所述半封闭容腔空出的相对通道用于流通冷却液。

进一步地，相邻所述金刚石柱间距相同，且每列/行金刚石柱位于相邻列/行金刚石柱位置的垂直平分线上。

进一步地，所述金刚石柱的外径小于1000μm，且相邻所述金刚石柱间距范围为5μm～100μm。

进一步地，所述金刚石柱的高度与相邻金刚石柱间距的比值大于2：1。

进一步地，所述待散热对象为与金刚石外延层键合的半导体芯片或集成电路。