小型精密CVD金刚石热沉片的制备研究.pdf

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1、·机械制造·沈飞荣，等·小型精密CVD金刚石热沉片的制备研究小型精密CVD金刚石热沉片的制备研究沈飞荣，卢文壮，朱良杰，左敦稳，严欣(1．南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016；2．95874部队)摘要：CVD金刚石具有优异的导热性能，在微电子热沉应用方面有着广阔的应用前景。利用ICP工艺制造了硅模具．利用有限元对CVD系统中硅模具的温度场和流场进行了研究．在硅模具内制备了小型精密CVD金刚石热沉片。试验结果表明模具法能够获得表面品质好、形状和尺寸精度很高的小型金刚石热沉片关键词：CVD金刚石：热沉：硅模具：制备

2、中图分类号：TG174文献标示码：A文章编号：1671-5276(2012)05-0053-03DepositionofMiniaturePrecisionDiamondHeatSinkSHENFei—rong，LUWen—zhuang，ZHULiang-jie，ZUODun—wen，YahXin(1．CollegeofMechanical&ElectricalEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016．China；2．T

3、he95874TroopChina)Abstract：CVDdiamondfilmisanexcellentmaterialforthermalconductivity．Ithasbroadapplicationprospectofheatsinkinmicro—electronicfield．Themouldcopytechniqueisusedtodeposittheminiatureprecisiondiamondheatsinks．ICPetchingprocessesareusedtopreparethesil

4、iconmoulds．ThetemperaturefieldandthegasflowfieldinCVDdepositionsystemareanalyzedbyuseofFluentsimulation．Theminiaturediamondheatsinksaredepositedinsiliconmoulds．Theresultsshowthatfavorablesurfacestructure，highshapeandsizeprecisionheatsinksaregainedbythemouldcopyte

5、chnique．Keywords：CVDdiamond；heatsink；siliconmould；deposition将硅模具全部去除以获得结构完全释放的小型金刚石O引言热沉结构的方法来制造。本文中研究的小型精密的金刚石热沉片的尺寸为45．3minx0．47mmxO．2Elm，尺寸精高性能小型和大功率微电子器件在其热沉材料的热度为±5p,m。为了使金刚石有较高的成核率，首先用导性能、机械强度和化学性方面要求更高。随着高性能电W1．5的金刚石研磨膏研磨10min，然后在0．2m的金子器件的小型化和高密度大功率化发展，性能

6、优越的热沉刚石悬浊液中超声处理30min，最后在丙酮溶液中超声制造成为微电子制造中的关键技术。金刚石具有非常优清洗10rain。沉积CVD金刚石的设备是课题组自行研越的机械和热学性能，被认为是高性能微电子器件最为理制的小型化HFCVD金刚石沉积设备，其原理图如图2想的热沉材料_l_3l。随着CVD金刚石制备技术的发展，所示【8j，CVD金刚石沉积参数为：气体的总流量为CVD金刚石在微电子热沉领域显示出广阔的应用500SCCM，碳源浓度为2％，反应室压强为3kPa，衬底温前景[。度为750℃由于金刚石是难加工材料]，小型精

7、密金刚石热沉片的加工极其困难．严重制约了金刚石热沉片在航空航天等领域的应用。为了实现小型精密的金刚石热沉片的制造．提出一种基于模具法的制造技术，这为CVD金刚石热刚石沉片在航空航天领域应用提供一种新的制造方法。1研究方法(b)cVD金刚石沉积一一热沉片圆圆阿模具法制备小型精密CVD金刚石热沉片主要分为(c)模具刻蚀硅模具制造、CVD金刚石沉积、模具刻蚀三个主要步骤，图1模具法制备CVD金刚石热沉片步骤如图1所示。硅模具采用ICP刻蚀技术制造，CVD金刚石沉积采用热丝CVD方法制造。模具刻蚀采用化学腐蚀基金项目：国家自然科

8、学基金资助项目(No．51075211)；教育部博士点基金项目(No．20113218110018)；南京航空航天大学基金资助项目(No．NP2011016)作者简介：沈飞荣(1986一)，男，浙江人，硕士研究生。MachineBuildingAutomation，J．n2012，41(5)：53～55·53··机械