CN100555611C - 散热器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种散热器的制造方法，其包括以下步骤：提供多个散热鳍片；对所述多个散热鳍片表面进行处理，使其表面带第一电性的电荷；对制备好的多个碳纳米管进行处理，仅使其一端带上和所述第一电性相反的第二电性的电荷；将带电的多个碳纳米管和带电的多个散热鳍片一起置于一液体中，使带电的多个碳纳米管吸附到带电的多个散热鳍片表面上。本发明提供的散热器的制造方法采用静电吸附特性使碳纳米管组装到散热鳍片表面上，能使碳纳米管在散热鳍片表面分布更加均匀，从而获得具有高效散热性能的散热器。
Description
【技术领域】
本发明是关于一种散热器的制造方法，特别涉及一种表面具有碳纳米管的散热器的制造方法。
【背景技术】
近年来，随着半导体器件集成工艺的快速发展，半导体器件的集成化程度越来越高，但是，器件体积变得越来越小，其对散热的需求越来越高，已成为一越来越重要的问题。为满足该需要，风扇散热、水冷辅助散热和热管散热等各种散热方式被广泛运用，并取得了一定的散热效果。
散热器中最重要的两个散热途径是热传导和热对流。热传导指分子间的能量交换。能量较少的分子和能量较多的分子接触后获得能量(通过物理性的直接接触)。如果两者间不存在温差(如一片独立散热片)，则无法实现热传导。热传导是散热片从热源吸取热量的最主要途径。传统的散热器通常会在散热片和热源之间增加一导热系数较高的热界面材料，使热源所产生的热能更有效地被传导到散热片上。但是，想要降低温度，热对流占有很大的影响因素。热对流是指透过物质运动来实现热传递，热能来自于被气体或液体所包围的热源，并且透过分子移动来实现热能传递。在散热器中，热源所产生的热量最终会通过散热鳍片传递到空气中，由流体依靠对流现象带走。目前的散热器多采用风扇通过强迫对流的方式来进行散热。
而散热效果和散热片的表面积即鳍片和空气的接触面积有关，且散热片表面积越大，散热效果就越好。一般散热器在强迫对流和有限空间条件限制下，欲发挥最大散热能力，都想方设法地改进设计，以增大散热面积，目前广泛使用的散热器大多为鳍片式设计，鳍片式散热器使散热器的重量和散热面积都达到了相当理想的状态。
目前市场上的鳍片式散热器主要包括长条形鳍片散热器和圆柱形鳍片散热器。长条形鳍片散热器大部分是压铸成型，即将金属高
温熔融后压入模具铸成铸件的金属成型方法，该方法工艺简单，可根据不同需要将散热片做成多种形状。但是，此类加工方法受到制造工艺的制约，其散热鳍片的密集程度较小，导致其散热面积受到一定限制。圆柱型鳍片散热器由于其散热鳍片呈圆柱状，具有较高的密集程度，因而具有相对较大的散热面积。另外，在圆柱型鳍片周围，因为流体的阻力较小，流体容易流动，也因此容易带走在圆柱上的热量，加强了对流的效果，因此在相同表面积的散热鳍片里，圆柱型鳍片都会比长条型鳍片有着更好的热传效果。但是，圆柱形散热鳍片对制作工艺要求较高，其制作上难度较大，因而成本较高。且其密集程度虽然较长条形散热鳍片大，也受一定的限制，进一步增大只能依靠增大整个散热鳍片体积。
现有技术提供一种散热器的制造方法，该方法是在散热鳍片表面使用化学气相沉积法控制生长碳纳米管阵列。但是，使用化学气相沉积法生长碳纳米管阵列需在散热鳍片表面先沉积一催化剂层，该催化剂层的均匀程度将影响所形成的碳纳米管阵列的均匀程度，而当前的散热器鳍片间距很小，受该较小间距的影响，在散热鳍片表面沉积一均匀催化剂层难度很大，导致很难在散热鳍片表面上生长出均匀的碳纳米管阵列，最终影响散热器的散热效果。
有鉴于此，提供一种不受散热鳍片间距限制，在散热鳍片表面形成均匀碳纳米管的散热器的制造方法实为必要。
【发明内容】
以下，将以实施例说明一种不受散热鳍片间距限制，在散热鳍片表面形成均匀碳纳米管的散热器的制造方法。
为实现上述内容，提供一种散热器的制造方法，其可包括以下步骤：提供多个散热鳍片；对所述多个散热鳍片表面进行处理，使其表面带第一电性的电荷；对制备好的多个碳纳米管进行处理，仅使其一端带上和所述第一电性相反的第二电性的电荷；将带电的多个碳纳米管和带电的多个散热鳍片一起置于一液体中，使带电的多个碳纳米管吸附到带电的多个散热鳍片表面上。
所述对散热鳍片表面进行处理是采用化学物质处理。
所述化学物质含有HCO3 -、HSO3 -、NO3 -或Cl-中的一种或几种。
所述化学物质含有NH4 +。
所述对多个碳纳米管进行处理是将所述碳纳米管一端静置于一聚合电解质溶液中。
在所述多个碳纳米管一端静置于一聚合电解质溶液过程中，对所述聚合电解质溶液加热或进行超声波震荡。
所述聚合电解质溶液为聚四苯乙烯硫酸钠溶液。
所述聚合电解质溶液为聚氯化二烯丙基二甲基铝溶液。
在将带电的多个碳纳米管和带电的多个散热鳍片一起置于一液体过程中，可进一步对所述液体进行加热或进行超声波震荡，所述对液体进行加热的加热温度为40～90℃。
所述液体为水、乙醇、甲醇、***、乙酸中的一种或几种的混合。
所述碳纳米管的长度为0.2～10微米。
所述碳纳米管的直径为0.2～200纳米。
所述吸附到多个散热鳍片表面上的碳纳米管彼此平行且垂直于散热鳍片表面。
现有技术采用化学气相沉积法在散热鳍片表面生长碳纳米管阵列，需在散热鳍片表面先沉积一催化剂层，由于受到散热鳍片间距的影响，难以在散热鳍片表面沉积一均匀催化剂层，导致无法在散热鳍片表面上生长出均匀碳纳米管阵列，从而导致该散热器散热不均匀。和现有技术相比，本实施例提供的散热器的制造方法采用静电吸附特性，分别对散热鳍片和碳纳米管进行处理，使它们带相反的电性，通过静电吸附作用使碳纳米管自动吸附到散热鳍片表面上，从而避免在散热鳍片表面沉积催化剂等物质，消除散热鳍片间距的影响且由于按此法可使多个碳纳米管垂直于散热器鳍片表面，可充分发挥碳纳米管的纵向导热特性。此外，由于处理后的散热鳍片表面带电均匀，从而使得碳纳米管分布均匀，使得散热器的散热更加均匀一致。
【附图说明】
图1是本技术方案实施例所提供的散热器的制造方法流程图。
图2是本技术方案实施例所提供的尚未处理的散热鳍片示意图。
图3是本技术方案实施例所提供的经过处理的散热鳍片示意图。
图4是本技术方案实施例所提供的经过处理的碳纳米管示意图。
图5是本技术方案实施例所提供的表面具有碳纳米管的散热器的示意图。
图6是本技术方案实施例所提供的制备和处理碳纳米管的流程示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本技术方案作进一步详细说明。
请参阅图1，本技术方案提供的散热器的制造方法，包括以下步骤：提供多个散热鳍片；对所述多个散热鳍片表面进行处理，使其表面带第一电性的电荷；对制备好的多个碳纳米管进行处理，使其一端带上和所述第一电性相反的第二电性的电荷；将所述多个碳纳米管和所述多个散热鳍片一起置于一液体中，使碳纳米管吸附到所述多个散热鳍片表面上。下面再结合实施例对本技术方案提供的散热器的制造方法作详细说明，请结合图1并一起参阅图2至图6。
步骤100：提供多个散热鳍片10，如图2所示。其中该散热鳍片10可为任何形状的散热鳍片，其既可为平板形散热鳍片也可为弯曲形散热鳍片，或该散热鳍片既有平板段也有弯曲段，且该散热鳍片还可进一步包括一底座11。
步骤200：对所述散热鳍片10表面进行处理，使其表面带第一电性的电荷。该处理方法可为化学方法或物理方法，优选地，使用化学方法处理即通过化学物质处理，使散热鳍片10表面带电，一般通过该方法处理的散热鳍片10表面带电都比较均匀。可通过使用不同化学物质处理散热鳍片10表面，使散热鳍片10表面带正电或负电。欲使散热鳍片10表面带正电，则所使用的化学物质应具有阳离子，如NH4 +等，欲使散热鳍片表面带负电，则所使用的化学物质应具有阴离子，例如HCO3 -、HSO3 -、NO3 -或Cl-等中的一种或几种。本实施例使用的化学物质为盐酸，从而使散热鳍片10表面带负电，如图3所示。
步骤300：对制备好的多个碳纳米管进行处理，使其一端带上和所述第一电性相反的第二电性的电荷。目前制备碳纳米管的方法主要有电弧放电法、激光消熔法以及化学气相沉积法。前两种方法一般用来生长粉末状的碳纳米管，很难生长出碳纳米管阵列或控制碳纳米管生长方向，而化学气相沉积法可以很容易地控制碳纳米管生长方向。因此，在本实施例中，优选地，使用化学气相沉积法生长碳纳米管，而使多个碳纳米管一端带电可采用高分子润湿技术。
本实施例中，步骤300进一步包括以下步骤，如图6所示，首先，使用化学气相沉积法在一硅基板32上垂直生长一碳纳米管30阵列。此碳纳米管30阵列可通过控制化学气相沉积反应的条件得到单壁碳纳米管阵列、双壁碳纳米管阵列、多壁碳纳米管阵列或上述碳纳米管混合阵列。并可通过反应时间控制碳纳米管30阵列长度为0.2～10微米，由催化剂31厚度等反应参数控制碳纳米管30阵列的管径为0.2～200纳米。本实施例生长的碳纳米管30阵列为单壁碳纳米管阵列，碳纳米管30长度为1微米，管径为2纳米。
然后，利用高分子润湿技术，使碳纳米管30一端缠绕上高分子，相关技术内容可参阅文献Chemical Physics Letters，2001，Vol.342，265-271，“Reversible water-solubilization of single-walled carbonnanotube by polymer wrapping”。其具体实施方式包括：控制碳纳米管30阵列一端浸入聚合电解质溶液33中，使碳纳米管30阵列一端和聚合电解质分子34自组装，即使聚合电解质分子34缠绕在碳纳米管30阵列一端，从而使碳纳米管30阵列一端带电。所述碳纳米管30阵列置于聚合电解质溶液33中时间为1至24小时，本实施例中为12小时。若要提高自组装速度，可加热聚合电解质溶液33或对其施以超声波震荡。聚合电解质可依官能基种类不同，分别带负电或正电，带负电的聚合电解质可为聚四苯乙烯硫酸钠，带正电的聚合电解质可为聚氯化二烯苯基二甲基铝。本实施例使用的聚合电解质溶液33为聚氯化二烯苯基二甲基铝溶液，聚合电解质分子34为聚氯化二烯苯基二甲基铝分子，从而使碳纳米管一端带正电，如图4所示。
将带电的多个碳纳米管30从溶液中取出，即完成对碳纳米管30处理使其带电的步骤。
步骤400：将带电的多个碳纳米管和带电的多个散热鳍片一起置于一液体中，使带电的多个碳纳米管吸附到带电的多个散热鳍片表面上。本步骤中，首先将自组装完成的碳纳米管30阵列小心刮下，使其和硅基板32上的催化剂31分离，然后将碳纳米管30阵列予以适当研磨以分散，接着和带电的多个散热鳍片10共同放置于一液体中，则碳纳米管30带有正电荷一端即会因静电吸附的特性，自动垂直吸附在带有负电荷的散热鳍片10上，得到散热器1，如图5所示。所述液体可为水、乙醇、甲醇、***、乙酸等的一种或几种的混合，本实施例中使用纯水。若要提高散热鳍片10和碳纳米管30的吸附速度，可加热所述液体或对其进行超声波震荡，优选地，所述加热液体时，加热温度为40℃～90℃。本实施例中，对所述液体进行了加热，加热温度为60℃。经过上述步骤，由于散热鳍片表面带电基本均匀以及微观粒子能被静电吸附的特性，所述多个碳纳米管30即彼此基本平行且垂直于多个散热鳍片10的表面，且相互间距基本相同。
本实施例提供的散热器的制造方法，分别对散热鳍片和碳纳米管进行处理，使它们带相反电性，利用静电吸附使碳纳米管自动吸附到散热鳍片表面上。本实施例避免了在散热鳍片表面沉积催化剂等物质，从而不受散热鳍片间距的影响，且由于碳纳米管垂直于散热器鳍片表面，使得碳纳米管的纵向导热特性得到最大限度发挥，此外，由于散热鳍片表面带电均匀从而使得碳纳米管分布均匀，使得散热更加一致。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思做出其它各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (14)
1.一种散热器的制造方法，其包括以下步骤：提供多个散热鳍片；对所述多个散热鳍片表面进行处理，使其表面带第一电性的电荷；对制备好的多个碳纳米管进行处理，仅使其一端带上和所述第一电性相反的第二电性的电荷；将带电的多个碳纳米管和带电的多个散热鳍片一起置于一液体中，使带电的多个碳纳米管吸附到带电的多个散热鳍片表面上。
2.如权利要求1所述的散热器的制造方法，其特征在于：所述对散热鳍片表面进行处理是采用化学物质处理。
3.如权利要求2所述的散热器的制造方法，其特征在于：所述化学物质含有HCO3 -、HSO3 -、NO3 -或Cl-中的一种或几种。
4.如权利要求2所述的散热器的制造方法，其特征在于：所述化学物质含有NH4 +。
5.如权利要求1所述的散热器的制造方法，其特征在于：所述对制备好的碳纳米管进行处理是将所述碳纳米管一端静置于一聚合电解质溶液中。
6.如权利要求5所述的散热器的制造方法，其特征在于：在所述碳纳米管一端静置于一聚合电解质溶液过程中对所述聚合电解质溶液加热或进行超声波震荡。
7.如权利要求5所述的散热器的制造方法，其特征在于：所述聚合电解质溶液为聚四苯乙烯硫酸钠溶液。
8.如权利要求5所述的散热器的制造方法，其特征在于：所述聚合电解质溶液为聚氯化二烯苯基二甲基铝溶液。
9.如权利要求1所述的散热器的制造方法，其特征在于：在所述将带电的多个碳纳米管和带电的多个散热鳍片一起置于一液体过程中，对所述液体进行加热或进行超声波震荡。
10.如权利要求9所述的散热器的制造方法，其特征在于：所述对液体进行加热的加热温度为40～90℃。
11.如权利要求1所述的散热器的制造方法，其特征在于：所述液体为水、乙醇、甲醇、***、乙酸中的一种或几种的混合。
12.如权利要求1所述的散热器的制造方法，其特征在于：所述碳纳米管的长度为0.2～10微米。
13.如权利要求1所述的散热器的制造方法，其特征在于：所述碳纳米管的直径为0.2～200纳米。
14.如权利要求1所述的散热器的制造方法，其特征在于：所述吸附到多个散热鳍片表面上的碳纳米管彼此平行且垂直于散热鳍片表面。
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