專利名稱：熱傳導(dǎo)裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱傳導(dǎo)裝置及其制造方法，尤其涉及一種可容易控制鉆石顆粒在金屬基質(zhì)中的排列性的熱傳導(dǎo)裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
長期以來，電子產(chǎn)品的散熱問題一直是影響其運作性能的關(guān)鍵，更牽涉到電子產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展走向。以計算機(jī)產(chǎn)品為例，其電路板上的芯片通常搭載有大量的晶體管，而在計算機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計趨勢走向輕薄化及高運算能力的需求下，將有更多的晶體管被局限在有限的狹小空間內(nèi)，使得由電子元件所產(chǎn)生的熱能難以排除。另以最近迅速發(fā)展用于照明光源的發(fā)光二極管而言，其轉(zhuǎn)換成光能的同時也將產(chǎn)生大量的熱能，在熱能無法有效移除的狀況下，將使得發(fā)光二極管的壽命大幅降低，因此，散熱能力的高低將影響高功能發(fā)光二極管的技術(shù)開發(fā)。有鑒于以上問題，已有許多散熱片的相關(guān)技術(shù)被提出，以解決電子產(chǎn)品的散熱問題，其中，就材料的選擇上而言，由于鉆石材料具備高熱傳導(dǎo)系數(shù)與低熱膨脹系數(shù)等優(yōu)點， 故尤以包含鉆石材料的散熱片屬相關(guān)業(yè)者的開發(fā)重點。此種熱傳導(dǎo)裝置如美國專利第US 6，987，318號，揭示一種具有熱傳導(dǎo)梯度的鉆石復(fù)合物散熱片及其制法，其散熱片是由鉆石顆粒與包覆該鉆石顆粒的焊料合金所組成，通過鉆石濃度或顆粒的變化而在該散熱片中產(chǎn)生一熱傳導(dǎo)梯度，由于僅須于靠近熱源的區(qū)域提供高熱傳導(dǎo)性，故可減少鉆石顆粒的用量， 而關(guān)于其制造方法，先將不同顆粒大小的鉆石顆粒依序堆疊在模具中，再加入間隙材料，使得間隙材料填充于鉆石顆粒之間，然后以燒結(jié)、滲透或電沉積等方式使得間隙材料與鉆石顆?？梢詿Y(jié)為一體。另如美國專利公開第US 2005/0189647號，揭示一種碳復(fù)合物散熱器及其相關(guān)方法，在鋁金屬基質(zhì)中散布鉆石顆粒及石墨，通過添加石墨可提升該散熱器的熱傳導(dǎo)性的等向性。關(guān)于其制造方法，先將一石墨層置于模具中，再于該石墨層上堆疊一鉆石顆粒層，該鉆石顆粒層由黏結(jié)劑連結(jié)鉆石顆粒所形成，于連續(xù)堆疊該石墨層及該鉆石顆粒層后，再將熔融的鋁或鋁合金倒入模具中，其固結(jié)后即得到該散熱器。于以上先前技術(shù)中，以美國專利第US 6，987，318號而言，由于鉆石顆粒為先堆疊為立體結(jié)構(gòu)而放置于模具內(nèi)成型，在填入間隙材料的同時，將會推擠鉆石顆粒而影響鉆石顆粒在空間中的排列，故不易控制鉆石顆粒最終的排列方式，成型后散熱片的熱性質(zhì)將偏離原先預(yù)期的效果，另外，由于間隙材料與鉆石顆粒之間本身即具有一定程度的熱膨脹系數(shù)的差異，也將造成制作大體積散熱片的困難度。而關(guān)于美國專利公開第US 2005/0189647 號，則因為也須先將該石墨層與該鉆石顆粒層堆疊成立體結(jié)構(gòu)，因此具有相同的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的，在于解決現(xiàn)有熱傳導(dǎo)裝置的制造方法中，不易控制鉆石顆粒排列且難以控制適當(dāng)熱膨脹系數(shù)、熱傳導(dǎo)率和制作大尺寸熱傳導(dǎo)裝置的問題。
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為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其步驟包含有(a)將多個鉆石顆粒以一預(yù)設(shè)圖案排列于一平面上以形成一單層鉆石顆粒層；(b)對一金屬材料施以一成型步驟，使該金屬材料形成一包覆該鉆石顆粒的金屬基質(zhì)，由此取得一由該單層鉆石顆粒層埋設(shè)于該金屬基質(zhì)中所形成的復(fù)合體；以及(c)將多個該復(fù)合體相互層疊，并進(jìn)行一加熱步驟使該金屬基質(zhì)間彼此結(jié)合。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其中該步驟(a)是將該鉆石顆粒排列于一模具內(nèi)而形成該單層鉆石顆粒層，且該步驟(a)與步驟(b)之間，還包括(d)將一第一金屬材料置于該模具內(nèi)并覆蓋在該單層鉆石顆粒層的一側(cè)；以及(e)反轉(zhuǎn)該模具，再將一第二金屬材料置于該模具內(nèi)并覆蓋在該單層鉆石顆粒層的另一側(cè)，由此得到包括該第一金屬材料與該第二金屬材料的金屬材料。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其中該步驟(d)與步驟(e)之間，還包括一對該第一金屬材料進(jìn)行預(yù)壓的第一預(yù)壓步驟。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其中該金屬材料為選擇自由銅、鋁、鐵、鈷、 鉻及鎳所組成的群組。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其中該第一金屬材料與該第二金屬材料為金屬粉末。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其中該金屬材料添加有燒結(jié)助劑。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其中該燒結(jié)助劑為選擇自由鈦、鉻及鎳所組成的群組。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其中該步驟(a)是將該鉆石顆粒排列于一第一金屬材料上而得到該單層鉆石顆粒層，且該步驟(a)與步驟(b)之間，還包括(f)將一第二金屬材料置于單層鉆石顆粒層上，由此得到包括該第一金屬材料與該第二金屬材料的金屬材料。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其中該第一金屬材料與該第二金屬材料為金屬粉末或金屬板材。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其中該成型步驟為熱壓法或直接加壓法。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其中進(jìn)行該加熱步驟時，還同時對該復(fù)合體施以一加壓成型手段。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其中先在該復(fù)合體之間形成另一包含該鉆石顆粒的單層鉆石顆粒層，再將該復(fù)合體相互層疊。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其中該鉆石顆粒排列為彼此間水平相隔一
第一間距。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其中該鉆石顆粒排列為彼此相互接觸。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其中該金屬材料具有一大于該單層鉆石顆粒層的厚度。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其中該鉆石顆粒的粒徑介于20至1000 μ m 之間的范圍內(nèi)。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其中該鉆石顆粒相對該金屬基質(zhì)的體積百分比介于20%至70%的范圍內(nèi)。
本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其中該鉆石顆粒相對該金屬基質(zhì)的體積百分比介于30%至50%的范圍內(nèi)。本發(fā)明的另一目的，在于解決現(xiàn)有熱傳導(dǎo)裝置中，因鉆石顆粒的排列性不佳而使得熱性質(zhì)不易控制的問題。為達(dá)到上述另一目的，本發(fā)明另提供一種熱傳導(dǎo)裝置，包含有一金屬基質(zhì)與多個單層鉆石顆粒層，該單層鉆石顆粒層埋設(shè)于該金屬基質(zhì)中，且該單層鉆石顆粒層分別包括多個以一預(yù)設(shè)圖案排列于一平面上的鉆石顆粒。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置，其中該鉆石顆粒彼此間水平相隔一第一間距。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置，其中該鉆石顆粒于水平方向上彼此相互接觸。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置，其中該單層鉆石顆粒層之間垂直相隔一第二間距。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置，其中該鉆石顆粒的粒徑介于20至1000 μ m之間的范圍內(nèi)。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置，其中該鉆石顆粒相對該金屬基質(zhì)的體積百分比介于 20%至70%的范圍內(nèi)。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置，其中該鉆石顆粒相對該金屬基質(zhì)的體積百分比介于 30%至50%的范圍內(nèi)。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置，其中該金屬基質(zhì)為選擇自由銅、鋁、鐵、鈷、鉻及鎳所組成的群組。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置，其熱傳導(dǎo)系數(shù)介于200W/mk至900W/mk的范圍之間。本發(fā)明所述的熱傳導(dǎo)裝置，其熱膨脹系數(shù)介于2ppm/K至10ppm/K的范圍之間。經(jīng)由以上可知，本發(fā)明熱傳導(dǎo)裝置及其制造方法相比于現(xiàn)有技術(shù)所達(dá)到的有益效果在于一、本發(fā)明是以平面布鉆的方式形成單層鉆石排列，而由二維單層結(jié)構(gòu)組裝為三維多層結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整單層鉆石顆粒層中該鉆石顆粒的排列方式，可預(yù)先控制該復(fù)合體的熱傳導(dǎo)系數(shù)，進(jìn)而使由多個該復(fù)合體所組成的熱傳導(dǎo)裝置，可以依照需求而達(dá)到預(yù)期的熱傳導(dǎo)系數(shù)，例如，使各個該鉆石顆粒具最大面積的一面均朝同一方向，以于該方向達(dá)到較佳的熱傳導(dǎo)系數(shù)；二、同時，也可通過調(diào)整單層鉆石顆粒層中該鉆石顆粒的排列方式，使各個該復(fù)合體可具有相近的熱膨脹系數(shù)，如此一來，在結(jié)合多個該復(fù)合體而由二維單層結(jié)構(gòu)組裝為三維多層結(jié)構(gòu)時，將不會因為該鉆石顆粒與該金屬基質(zhì)之間的熱膨脹系數(shù)差異而限制該熱傳導(dǎo)裝置的成型尺寸，因此，將更容易制作大尺寸的熱傳導(dǎo)裝置；三、此外，可通過改變該復(fù)合體之間的連接方式，使得該熱傳導(dǎo)裝置在結(jié)構(gòu)設(shè)計上具有更高的變化性。


圖1-1至圖1-7為本發(fā)明熱傳導(dǎo)裝置的制造方法第一實施例的步驟流程示意圖；圖2-1至圖2-6為本發(fā)明熱傳導(dǎo)裝置的制造方法第二實施例的步驟流程示意圖；圖3-1至圖3-5為本發(fā)明熱傳導(dǎo)裝置的制造方法第三實施例的步驟流程示意圖；圖4-1至圖4-3為本發(fā)明熱傳導(dǎo)裝置的制造方法第四實施例的步驟流程示意圖。
具體實施例方式有關(guān)本發(fā)明熱傳導(dǎo)裝置及其制造方法的詳細(xì)說明及技術(shù)內(nèi)容，現(xiàn)就配合

如下請先參閱圖1-1至圖1-7，為本發(fā)明熱傳導(dǎo)裝置的制造方法第一實施例的步驟流程示意圖，先將多個鉆石顆粒21以一預(yù)設(shè)圖案排列于一平面X上，而形成一單層鉆石顆粒層20。首先提供一模具，該模具包括一上沖91、一中模92與一下沖93，將該鉆石顆粒21以該預(yù)設(shè)圖案排列于該模具內(nèi)，使該鉆石顆粒21可排列在該平面X上，而得到該單層鉆石顆粒層20，如圖1-1所示。在本實施例中，該鉆石顆粒21排列為彼此間水平相隔一第一間距， 但依照實際設(shè)計需求，該鉆石顆粒21也可排列為其它方式，例如可控制該第一間距為零， 使該鉆石顆粒21彼此接觸而達(dá)最致密的平面排列。此外，該鉆石顆粒21的粒徑介于20至 1000 μ m之間的范圍，而該第一間距與該鉆石顆粒21的粒徑可依照實際設(shè)計需求而進(jìn)行調(diào)離
iF. ο請參閱圖1-2，將一第一金屬材料10覆蓋在該單層鉆石顆粒層20的一側(cè)，并利用該上沖91對該第一金屬材料10進(jìn)行一第一預(yù)壓步驟，再將該模具反轉(zhuǎn)，并將該下沖93移開，如圖1-3所示。接下來，將一第二金屬材料30置于該單層鉆石顆粒層20的另一側(cè)，得到包括該第一金屬材料10與該第二金屬材料30的金屬材料40，如圖1-4所示。本實施例中，該第一金屬材料10與該第二金屬材料30同樣為金屬粉末，為選用相同的材料，其可為銅、鋁、鐵、鈷、鉻或鎳的純金屬或合金。接著，對該金屬材料40進(jìn)行一成型步驟，該成型步驟可為一熱壓法或是一直接加壓法，而該熱壓法可以是于真空下進(jìn)行、放電電漿燒結(jié)(Spark Plasma Sintering，簡稱 SPS)或是在特定氣氛下進(jìn)行等方式，并配合模具加壓或直接以荷重施加于該金屬材料40 上，且在進(jìn)行該成型步驟前，可先使用該上沖91或該下沖92對該金屬材料40進(jìn)行一第二預(yù)壓步驟。在本實施例中，該成型步驟是使用放電電漿燒結(jié)工藝，而溫度略低于該金屬材料 40的熔點。請參閱圖1-5，于進(jìn)行該成型步驟后，該金屬材料40將形成一包覆該鉆石顆粒 21的金屬基質(zhì)50，由此取得一由該單層鉆石顆粒層20埋設(shè)于該金屬基質(zhì)50中所形成的復(fù)合體60，而該鉆石顆粒21維持在該平面X。在本實施例中，該金屬材料40的厚度大于該單層鉆石顆粒層20，以使得形成該金屬基質(zhì)50后，該鉆石顆粒21不致露出該金屬基質(zhì)50。請再參閱圖1-6，得到該復(fù)合體60后，再將多個該復(fù)合體60相互層疊，在本實施例中，是以該復(fù)合體60疊置于另一復(fù)合體60的頂面作為舉例說明，然于實際制造上并不限于此，也可為更多數(shù)量的該復(fù)合體60相互層疊；或者，該復(fù)合體60之間也可由側(cè)面相連接。 最后，再進(jìn)行一加熱步驟，使該金屬基質(zhì)50間彼此結(jié)合，而于進(jìn)行該加熱步驟的同時，也可對該復(fù)合體60施以一加壓成型手段。該加熱步驟可于真空下進(jìn)行、于特定氣氛下進(jìn)行或是放電電漿燒結(jié)等方式，本實施例中，該加熱步驟同樣使用放電電漿燒結(jié)，且溫度略低于該金屬基質(zhì)50的熔點。如圖1-7所示，進(jìn)行該加熱步驟后，將得到一包括有該金屬基質(zhì)50與多個該單層鉆石顆粒層20的熱傳導(dǎo)裝置70，該單層鉆石顆粒層20埋設(shè)于該金屬基質(zhì)50中，該鉆石顆粒21將以該預(yù)設(shè)圖案排列于該平面X且彼此間水平相隔該第一間距，另外，該單層鉆石顆粒層20之間垂直相隔一第二間距。其中，該熱傳導(dǎo)裝置70的熱傳導(dǎo)系數(shù)介于200W/mk至900W/mk的范圍之間，且熱膨脹系數(shù)可控制在2ppm/K至10ppm/K的范圍內(nèi)。本發(fā)明中，該鉆石顆粒21相對該金屬基質(zhì)50的體積百分比介于20%至70%的范圍內(nèi)，且較佳地介于30% 至50%的范圍內(nèi)。以本實施例而言，該第一金屬材料10與該第二金屬材料30均選擇為銅，而該成型步驟及該加熱步驟所使用的是放電電漿燒結(jié)工藝，溫度約為900°C至1050°C之間，而壓力則是設(shè)定在IOMI^a至40MI^之間的范圍內(nèi)，此外，該金屬材料40可添加一燒結(jié)助劑，以幫助其結(jié)合，該燒結(jié)助劑可為鈦、鉻、鎳或其混合物。然而，本發(fā)明并不限于此，如加熱溫度、升溫速率、持溫時間、氣氛種類及壓力等工藝參數(shù)或是燒結(jié)助劑的種類，是依照實際上該金屬材料40的材料選用，以及該鉆石顆粒21的數(shù)量、排列方式及晶形等因素而決定。請繼續(xù)參閱圖2-1至圖2-6，為本發(fā)明熱傳導(dǎo)裝置的制造方法第二實施例的步驟流程示意圖，其中，首先將該第一金屬材料10置于該模具中，該第一金屬材料10同樣為一金屬粉末。然后，將該鉆石顆粒21以該預(yù)設(shè)圖案排列于該第一金屬材料10上，并使該鉆石顆粒21之間相隔該第一間距，而于該第一金屬材料10上形成如圖2-2所示的該單層鉆石顆粒層20。本實施例中，可使用一膠膜固定該鉆石顆粒21，該膠膜可為聚醋酸乙烯酯 (Polyvinyl acetate，簡稱 PVA 或 PVAC)、聚乙二醇(Polyethylene glycol，簡稱 PEG)或其它等效材料。請參閱圖2-3，將該第二金屬材料30置于該單層鉆石顆粒層20上，得到包括該第一金屬材料10與該第二金屬材料30的金屬材料40，該第二金屬材料30同樣為一金屬粉末，選用相同的材料，且該第一金屬材料10與該第二金屬材料30可為銅、鋁、鐵、鈷、鉻或鎳的純金屬或合金，且較佳地均為銅。接下來進(jìn)行該成型步驟，令該金屬材料40燒結(jié)成該金屬基質(zhì)50，然后，再移除該模具后即得到該復(fù)合體60，如圖2-4所示。請再參閱圖2-5，接著將多個該復(fù)合體60相互層疊，并進(jìn)行該加熱步驟，即得到如圖2-6所示的該熱傳導(dǎo)裝置70。本實施例中，該成型步驟與該加熱步驟同樣使用放電電漿燒結(jié)工藝，且溫度也略低于該金屬材料40的熔點，此外， 該金屬材料40同樣可添加該燒結(jié)助劑，該燒結(jié)助劑可為鈦、鉻、鎳或其混合物。在本實施例中，該第二金屬材料30的厚度大于該單層鉆石顆粒層20，以使得形成該金屬基質(zhì)50后，該鉆石顆粒21不致露出該金屬基質(zhì)50。請繼續(xù)參閱圖3-1至圖3-5，為本發(fā)明熱傳導(dǎo)裝置的制造方法第三實施例的步驟流程示意圖，其中，該第一金屬材料10與該第二金屬材料30均選用一金屬板材，其可為銅、 鋁、鐵、鈷、鉻或鎳的純金屬或合金，而較佳地均為銅。首先提供該第一金屬材料10，接著在該第一金屬材料10上形成該單層鉆石顆粒層20，將該鉆石顆粒21排列于該第一金屬材料 10上，使該鉆石顆粒21可排列在該平面X上，其中，該鉆石顆粒21是以一預(yù)設(shè)圖案進(jìn)行排列，在本實施例中，該鉆石顆粒21排列為彼此接觸，如圖3-2所示。接著，請參閱圖3-3，將該第二金屬材料30覆蓋于該單層鉆石顆粒層20上，由此得到包括該第一金屬材料10與該第二金屬材料30的金屬材料40，如圖3-4所示。于本實施例中，該第一金屬材料10與該第二金屬材料30選用同樣的材料，其較佳地均為銅。然后， 對該金屬材料40施以該成型步驟，如圖3-5所示，于進(jìn)行該成型步驟后，金屬材料40將形成該金屬基質(zhì)50，即取得一由該單層鉆石顆粒層20埋設(shè)于該金屬基質(zhì)50中所形成的復(fù)合體60，而該鉆石顆粒21維持在該平面X上。然后，再如圖1-6至圖1-7所示，將多個該復(fù)合體60相互層疊，并進(jìn)行該加熱步驟，使該金屬基質(zhì)50間彼此結(jié)合，于進(jìn)行該加熱步驟時，也可對該復(fù)合體60施以一加壓成型手段。在本實施例中，該成型步驟與該加熱步驟均使用放電電漿燒結(jié)工藝，且溫度也略低于該金屬材料40的熔點。請繼續(xù)參閱圖4-1至圖4-3，為本發(fā)明熱傳導(dǎo)裝置的制造方法第四實施例的步驟流程示意圖，其中，先于該復(fù)合體60之間形成另一包含該鉆石顆粒21的單層鉆石顆粒層 20，再將該復(fù)合體60相互層疊。如圖4-1所示，在取得該復(fù)合體60后，先將該鉆石顆粒21 以該預(yù)設(shè)圖案排列在該復(fù)合體60的上表面，以于其上形成該單層鉆石顆粒層20，接著，如圖4-2所示將另一復(fù)合體60疊置于該單層鉆石顆粒層20上，再進(jìn)行該加熱步驟，得到如圖 4-3所示的該熱傳導(dǎo)裝置70。綜上所述，本發(fā)明熱傳導(dǎo)裝置及其制造方法主要是利用平面布鉆的方式形成單層鉆石排列，并再從二維單層結(jié)構(gòu)組裝為三維多層結(jié)構(gòu)，由于在單層鉆石顆粒層中的鉆石顆粒，無論是排列方式、體積或其間距均較容易控制，因此，通過預(yù)先于單層鉆石顆粒層針對以上參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，再將多個含有單層鉆石顆粒層的復(fù)合體相互堆疊結(jié)合，可以更精確地控制該熱傳導(dǎo)裝置的熱傳導(dǎo)系數(shù)，以根據(jù)需求達(dá)到最佳化的熱傳導(dǎo)性能。例如，可以將呈六八面體的該鉆石顆粒，使其具有最大面積的一面朝同一方向(如熱源方向)，由此使該熱傳導(dǎo)裝置在該方向的熱熱傳導(dǎo)系數(shù)可較高。除外，更可以通過調(diào)整各個該復(fù)合體的熱膨脹系數(shù)，而降低該復(fù)合體之間的熱膨脹系數(shù)差異，此將可使得該復(fù)合體能夠更容易地接合，以制作大尺寸的熱傳導(dǎo)裝置，且可依照設(shè)計需求改變該復(fù)合體間的接合方式，而使得該熱傳導(dǎo)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計更具彈性。以上已將本發(fā)明做一詳細(xì)說明，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，不能限定本發(fā)明實施的范圍。即凡依本發(fā)明所作的均等變化與修飾等，均應(yīng)仍屬本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其特征在于步驟包含有(a)將多個鉆石顆粒以一預(yù)設(shè)圖案排列于一平面(X)上以形成一單層鉆石顆粒層 (20)；(b)對一金屬材料GO)施以一成型步驟，使該金屬材料GO)形成一包覆該鉆石顆粒 (21)的金屬基質(zhì)(50)，由此取得一由該單層鉆石顆粒層00)埋設(shè)于該金屬基質(zhì)(50)中所形成的復(fù)合體(60)；以及(c)將多個該復(fù)合體(60)相互層疊，并進(jìn)行一加熱步驟使該金屬基質(zhì)(50)間彼此結(jié)I=I O
2.如權(quán)利要求1所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其特征在于該步驟(a)是將該鉆石顆粒排列于一模具內(nèi)而形成該單層鉆石顆粒層(20)，且該步驟(a)與步驟(b)之間，還包括(d)將一第一金屬材料(10)置于該模具內(nèi)并覆蓋在該單層鉆石顆粒層00)的一側(cè)；以及(e)反轉(zhuǎn)該模具，再將一第二金屬材料(30)置于該模具內(nèi)并覆蓋在該單層鉆石顆粒層 (20)的另一側(cè)，由此得到包括該第一金屬材料(10)與該第二金屬材料(30)的金屬材料 00)。
3.如權(quán)利要求2所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其特征在于該步驟(d)與步驟(e)之間，還包括一對該第一金屬材料(10)進(jìn)行預(yù)壓的第一預(yù)壓步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其特征在于該金屬材料GO)為選擇自由銅、鋁、鐵、鈷、鉻及鎳所組成的群組。
5.如權(quán)利要求2所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其特征在于該第一金屬材料(10)與該第二金屬材料(30)為金屬粉末。
6.如權(quán)利要求1所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其特征在于該金屬材料GO)添加有燒結(jié)助劑。
7.如權(quán)利要求6所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其特征在于該燒結(jié)助劑為選擇自由鈦、鉻及鎳所組成的群組。
8.如權(quán)利要求1所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其特征在于該步驟(a)是將該鉆石顆粒排列于一第一金屬材料(10)上而得到該單層鉆石顆粒層(20)，且該步驟(a)與步驟(b)之間，還包括(f)將一第二金屬材料(30)置于單層鉆石顆粒層00)上，由此得到包括該第一金屬材料(10)與該第二金屬材料(30)的金屬材料00)。
9.如權(quán)利要求8所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其特征在于該第一金屬材料(10)與該第二金屬材料(30)為金屬粉末或金屬板材。
10.如權(quán)利要求1所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其特征在于該成型步驟為熱壓法或直接加壓法。
11.如權(quán)利要求1所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其特征在于進(jìn)行該加熱步驟時，還同時對該復(fù)合體(60)施以一加壓成型手段。
12.如權(quán)利要求1所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其特征在于先在該復(fù)合體(60)之間形成另一包含該鉆石顆粒的單層鉆石顆粒層(20)，再將該復(fù)合體(60)相互層疊。
13.如權(quán)利要求1所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其特征在于該鉆石顆粒排列為彼此間水平相隔一第一間距。
14.如權(quán)利要求1所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其特征在于該鉆石顆粒排列為彼此相互接觸。
15.如權(quán)利要求1所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其特征在于該金屬材料GO)具有一大于該單層鉆石顆粒層00)的厚度。
16.如權(quán)利要求1所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其特征在于該鉆石顆粒的粒徑介于20至1000 μ m之間的范圍內(nèi)。
17.如權(quán)利要求1所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其特征在于該鉆石顆粒相對該金屬基質(zhì)(50)的體積百分比介于20%至70%的范圍內(nèi)。
18.如權(quán)利要求17所述的熱傳導(dǎo)裝置的制造方法，其特征在于該鉆石顆粒相對該金屬基質(zhì)(50)的體積百分比介于30%至50%的范圍內(nèi)。
19.一種熱傳導(dǎo)裝置，其特征在于包含有 一金屬基質(zhì)(50)；以及多個單層鉆石顆粒層(20)，埋設(shè)于該金屬基質(zhì)(50)中，該單層鉆石顆粒層00)分別包括多個以一預(yù)設(shè)圖案排列于一平面⑴上的鉆石顆粒01)。
20.如權(quán)利要求19所述的熱傳導(dǎo)裝置，其特征在于該鉆石顆粒彼此間水平相隔一第一間距。
21.如權(quán)利要求19所述的熱傳導(dǎo)裝置，其特征在于該鉆石顆粒于水平方向上彼此相互接觸。
22.如權(quán)利要求19所述的熱傳導(dǎo)裝置，其特征在于該單層鉆石顆粒層00)之間垂直相隔一第二間距。
23.如權(quán)利要求19所述的熱傳導(dǎo)裝置，其特征在于該鉆石顆粒的粒徑介于20至 1000 μ m之間的范圍內(nèi)。
24.如權(quán)利要求19所述的熱傳導(dǎo)裝置，其特征在于該鉆石顆粒相對該金屬基質(zhì) (50)的體積百分比介于20%至70%的范圍內(nèi)。
25.如權(quán)利要求M所述的熱傳導(dǎo)裝置，其特征在于該鉆石顆粒相對該金屬基質(zhì) (50)的體積百分比介于30%至50%的范圍內(nèi)。
26.如權(quán)利要求19所述的熱傳導(dǎo)裝置，其特征在于該金屬基質(zhì)(50)為選擇自由銅、鋁、 鐵、鈷、鉻及鎳所組成的群組。
27.如權(quán)利要求19所述的熱傳導(dǎo)裝置，其特征在于熱傳導(dǎo)系數(shù)介于200W/mk至900W/ mk的范圍之間。
28.如權(quán)利要求19所述的熱傳導(dǎo)裝置，其特征在于熱膨脹系數(shù)介于2ppm/K至10ppm/K 的范圍之間。
全文摘要
一種熱傳導(dǎo)裝置及其制造方法，先將多個鉆石顆粒以一預(yù)設(shè)圖案排列在一平面上而形成一單層鉆石顆粒層，再利用一成型步驟使一金屬材料形成一包覆該鉆石顆粒的金屬基質(zhì)，由此取得一由該單層鉆石顆粒層埋設(shè)于該金屬基質(zhì)中所形成的復(fù)合體，接下來，再將多個該復(fù)合體相互層疊，并進(jìn)行一加熱步驟，使該金屬基質(zhì)間彼此結(jié)合，得到該熱傳導(dǎo)裝置。由于該熱傳導(dǎo)裝置是以平面布鉆的方式形成單層鉆石排列，且為由二維單層結(jié)構(gòu)組裝為三維多層的元件，通過控制該鉆石顆粒的排列，該熱傳導(dǎo)裝置可有優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性質(zhì)。
文檔編號H01L21/48GK102569225SQ201010599659
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者宋健民, 林弘正, 林逸樵, 洪興, 胡紹中 申請人:錸鉆科技股份有限公司