專利名稱：熱控制器件以及制造這種器件的方法
技術領域：
本發明涉及一種熱控制器件，用于例如在電子設備中的散熱，和制造這種器件的方法。特別地，本發明涉及一種熱控制器件，它具有供電通過能力，可以作為有源元件的直接接口。
電子和電力設備是有能源和熱源的。正如所熟知的，為了提供這種設備的可靠運行，需要保持穩定的操作條件和溫度。因此，用于熱的控制和耗散的有效方法是必須的。典型的是，通過提供靠近并與電子器件或電路板接觸的熱控制器件來做到這一點。在電路中產生的熱被傳遞到熱控制器件中并在其中散出。對于最佳的效率，希望的是熱控制結構具有最高可能的熱導率、有效的外部連接和適當的機械強度。為了在熱要求用途中達到這些目的，某些已知器件把高熱導率材料裝入復合結構中。然而，這些器件通常只能獲得有限的性能，伴隨明顯的熱導率損失，典型的是40％，并增大質量和體積。在EP 0,147,014、EP0,428,458、US 5,296,310、US 4,791,248和EP 0,231,823描述了這種結構的實例。目前最好的熱控制系統具有一般不超過1,000 W/mK的熱導率。
目前的技術在許多用途中沒有提供足夠的熱控制，而同時在電路板的層或面之間提供了有效的電連接。另一個問題是已知熱控制系統的質量和體積相當大。這影響其中引入這種器件的電子系統的總尺寸。在當前和電子工業的一般趨勢是朝著小型化的方向發展的時代，這是非常不利的。
通常使用熱控制系統作為支持混合電子電路的基板。在一種已知的排列中，使用氧化鈹作為散熱器。它在室溫具有約280W/mK的熱導率。其上是一層介電物質，在其上隨后形成金接點，從而能夠連接到其它電路上。這種排列的缺點是氧化鈹是有毒材料，實際上，它是致癌物質并且一般難以加工。此外，介電材料趨于較厚，從而使整個結構體積大。此外，部分由于使用金作為接點材料，所以，整個結構制造昂貴。
本發明的一個目的是提供具有高熱導率但是質量和體積小的熱控制系統。
根據本發明的第一個方面，提供一種熱控制器件，包括在包封材料中包封的各項異性的碳，所述包封材料直接涂敷到碳上并且能改善碳的剛度，優選的是，其中包封材料是聚酰亞胺或環氧樹脂或丙烯酸或聚氨酯或聚酯或任何其它合適的聚合物。
優選的是，各向異性的碳具有鑲嵌結構或者是完全有序的。
優選的是，各向異性的碳是熱化的熱解石墨，具有鑲嵌結構或者完全有序。熱化的熱解石墨在室溫下可以具有1550-1850W/mK的面內熱導率。典型的是，熱化的熱解石墨在垂直方向上具有低的抗張強度值。
各向異性的碳也可以是熱解石墨。熱解石墨可以是“所沉積的形式”或部分有序的形式。熱解石墨的熱導率在一個面內可以在300-420W/mK范圍內。板的抗張強度在垂直面上可以為1.5Ksi。
優選的是，各向異性的碳是板。優選的是，碳板厚度在100-500微米。碳板的厚度可以在200-250微米或250-300微米或300-350微米或350-400微米或400-450微米或450-500微米范圍內。
優選的是，包封碳的材料具有低熱膨脹系數和高降解溫度，如聚酰亞胺，例如Dupont提供的PI 2734(商標)，這里，熱膨脹系數約13ppm/℃，降解溫度約500℃。
涂層的厚度范圍可以從幾微米到數十微米。為了獲得希望的厚度，可以在碳上形成多層涂層。
在包封之前，可以通過碳板形成細孔(優選的是200微米直徑)的基質。這些孔在板的包封過程中被填充。其一個優點是減小內部分層的可能性。
根據本發明的第二個方面，提供一種包括熱控制器件的電子系統，其中，包含本發明的第一個方面，在其表面上提供電連接和/或器件。
所述器件可以直接在表面上沉積或者使用(例如)液體膠水薄層粘結。優選的是，所述器件包封在聚酰亞胺或環氧樹脂或丙烯酸或聚氨酯或聚酯或任何其它合適的聚合物中。
優選的是，提供多個電子元件層，每一層通過聚酰亞胺層隔開。典型的是，電連接用薄膜金屬(如鋁)制成。
根據本發明的第三個方面，提供一種制備熱控制器件的方法，包括直接向清潔的碳表面涂敷包封材料的涂層，優選的是聚酰亞胺或環氧樹脂或丙烯酸或聚氨酯或聚酯或任何其它合適的聚合物，所述包封材料可以改善碳的剛度；重復上述步驟直至碳被包封。
該方法可以另外包括固化所述包封材料。
優選的是，所述涂敷步驟包括刷涂、輥涂、浸涂、噴涂、旋涂、印涂或絲網印刷。優選的是，對于有單一組分組成的聚酰亞胺，涂敷涂層的步驟包括刷涂聚酰亞胺或者用輥子涂敷。對于固相涂敷，可以使用鑄件(cast)。這要求使預先聚合的包封材料箔直接貼在清潔表面上。在要求簡單的熱控制器件沒有內孔時，這可能是有用的。優選的是，碳和鑄件在真空和高溫下壓制。
優選的是，涂敷的步驟包括涂敷多層包封材料，如聚酰亞胺或環氧樹脂或丙烯酸或聚氨酯或聚酯或任何合適的聚合物，直至達到希望的厚度。
優選的是，所述方法包括清洗碳的表面，從而產生所述清潔的碳表面。
優選的是，清洗的步驟包括使用在水中使用浮石粉，除去松散的材料，然后干燥。優選的是，干燥的步驟包括通過烘烤碳表面(例如在100℃)1小時來干燥所述的碳，除去水分。
優選的是，清洗的步驟包括通過例如用丙酮漂洗使碳脫脂。
在使用聚酰亞胺時，優選的是，固化步驟包括把碳加熱到150℃(例如1小時)，隨后使板經過150℃30分鐘、250℃30分鐘、最后為300℃30分鐘的溫度循環。
在環氧樹脂的情況下，這可以由單一的成分組成或者由雙組分混合物組成。對于單成分型，可以進行兩步粘合，即先在一定溫度(典型的約為120℃)干燥膠水，除去溶劑并形成固相，然后在一般為180℃的較高溫度加熱，完成聚合過程。在雙組分環氧樹脂的情況下，所述組分的初始混合導致聚合過程開始，然后為了完成該過程，還需要數分鐘和數小時之間的任意時間，這取決于特定的環氧樹脂。
優選的是，所述方法還包括在涂敷包封材料之前，把所述碳鉆至少一個孔。至少一個孔可以用包封材料完全填充。所述孔可以用與玻璃纖維球混合的包封材料填充，每個球一般具有30微米的直徑。該過程可以在使用純聚酰亞胺涂層包封所述板表面之前進行，并且通過防止在板內的初始孔的邊緣附近產生變薄的可能性，可以改善在板表面上的涂層厚度的均勻性。在任一種情況下，一旦包封過程完成，重新鉆出所述的至少一個孔，從而提供與碳核心電絕緣的通孔。
優選的是，把導電材料層涂敷到所述至少一個孔上，產生電連接，從而能通過碳進行電連接。優選的是，所述導電材料是金屬，例如薄膜鋁。另外，確定所述至少一個孔的邊緣可以用包封材料涂敷，其涂敷方式使得保持通過碳的通路，從而避免對包封材料的鉆孔步驟。
所述方法還包括形成通過所述碳的細孔的基質。在所述板被完全包封時，這些孔當然被填充。
根據本發明的第四個方面，提供一種制備電子元件的方法，包括本發明的第三個方面的方法，并且附加在碳的至少一個表面上形成電連接和/或在其上沉積電子器件的步驟。
沉積的步驟可以涉及直接在表面上制造器件，或者與碳表面分開形成所述器件或包含所述器件的薄膜多層電路并把它們固定到該表面上。優選的是，固定步驟包括向器件或電路或碳表面上涂敷膠水，并在室溫和低真空下把器件或電路與所述表面壓在一起。
優選的是，使用薄膜加工技術(例如使用鋁)涂敷電連接。
下面將通過實施例并參考下列附圖描述實施本發明的各種器件和方法，其中
圖1是通過碳板的截面圖；圖2是通過已經用包封材料(如聚酰亞胺或環氧樹脂或丙烯酸或聚氨酯或聚酯或任何其它合適的聚合物)部分涂敷的板的截面圖；圖3是通過已經用包封材料完全包封的板的截面圖；圖4是通過已經鉆孔的碳板的截面圖；圖5與圖4類似，但是所述孔已經用包封材料涂敷；圖6是類似于圖5的截面圖，但是通過包封材料形成這些孔；圖7是類似于圖6的截面圖，其中，所述板已經用金屬覆蓋；圖8是類似于圖7的截面圖，其中，已經在板的兩面腐蝕了相互連接的結構；圖9是通過與圖3所示類似的板的截面圖，其上已經直接制造了多層電路；圖10是類似于圖9的截面，但是在這種情況下，所述多層電路已經使用環氧樹脂固定在碳板表面上；圖11類似于圖10，但是，使用環氧樹脂在已經用聚酰亞胺涂敷的碳板表面上安裝所述多層電路；圖12是通過與圖9類似的結構的截面圖，但是，在所述結構的背面包括一個補償層；圖13是通過與圖11類似的結構的截面圖，但是在背面包括一個補償層；圖14是大碳板的俯視圖，其上是多個加工位置。
圖1表示碳板10。這是典型的熱化的熱解石墨，具有鑲嵌的或完全有序的結構，面內熱導率(用箭頭A表示)為1550-1850W/mK，垂直方向的熱導率(用箭頭B表示)為8-25W/mK，兩個方向都具有低的抗張強度值。這種材料是易碎的，容易破壞，因此難以處理。此外，由于其固有的柔軟度和層狀結構，與這種材料的任何接觸都導致少量該材料轉移到與其接觸的表面上。這在電路中是不利的，其中，任何散落的碎片或小塊導電材料可能導致形成短路。
板10也可以是“所沉積的”或部分有序形式的熱解石墨。這種材料是各向異性的，一般在一個面內的熱導率在300-420W/mK范圍內(在圖1中一般用箭頭A表示)，在垂直方向上的熱導率為3W/mK(在圖1中用箭頭B表示)，每個抗張強度分別為14Ksi和1.5Ksi。
板10的厚度可以在100-500微米范圍內，優選的是200微米，雖然可以具有適合于給定用途的任何厚度。
為了形成具有高熱導率并且足以在其上安裝電子元件的機械強度的熱控制板，板10直接用包封材料涂敷。合適的包封材料包括聚酰亞胺或環氧樹脂或丙烯酸或聚氨酯或聚酯12或者任何其它可以直接涂敷到碳表面上的聚合物，能夠改善板的強度而不明顯降低其熱導率。合適的聚氨酯的一個實例是Dupont(商標)提供的PI 2734。
在涂敷之前，可以形成通過所述板的細孔的基質(未表示出)。孔的直徑一般為200微米。這具有降低內部分層可能性的優點。
為了進行包封過程，板10的表面，首先在水中用浮石粉刷洗，從而除去任何松散的材料。把板10在100℃干燥1小時，并用(例如)丙酮脫脂。然后用刷子向所述板的一個表面上涂敷約8微米的包封材料(例如PI 2734)的涂層，并把所述板在150℃加熱約1小時，使聚酰亞胺部分聚合。這導致板10的一面用聚酰亞胺涂敷，如圖2所示。
然后在板10的每個面上重復上述步驟，直至其完全被包封并達到希望的厚度，如圖3所示，從而形成熱控制板13。一般來說，在交替的表面上進行這些步驟，以便保持板的平整度。在該階段重要的是保證板的所有面和邊緣被覆蓋。然而，如果出于某種原因必須連接石墨，可以在聚酰亞胺上留下小孔，雖然這些孔在制造合適的連接時會被填充。最后，使板13經過熱循環，使其固化。用PI 2734包封的碳板的熱循環一般包括把板13加熱到150℃30分鐘，200℃30分鐘，250℃30分鐘，300℃30分鐘。如果要求高水平的平整度，那么在固化階段過程中，在低真空下把板表面壓在壓力機內。
采用包封過程以便適合于所要求的熱控制結構的性能要求和幾何形式。例如，如果基板的幾何形式包括內孔和/或復雜的周邊，并要求所有的表面和邊緣被涂敷，優選的是用刷子或輥子把包封材料涂敷到清潔的碳表面上。這使得所有的表面和邊緣按照要求被涂敷。另外，可以使用浸涂、旋涂、噴涂、印涂或絲網印刷等技術涂敷所述基板。然后用于上述相通的方式和順序進行干燥、加熱和任選的低真空加壓步驟。
對于所有的包封材料的加工步驟基本是相同的，但是將會理解，用于產生部分聚合和固化的溫度是變化的。例如，在環氧樹脂的情況下，如果使用G10 FR4型，一旦碳被完全包封，就把其加熱到180℃,1小時使樹脂固化，從而形成熱控制板。如果需要，可以通過重復涂敷樹脂并加熱所述板的步驟添加另外的環氧樹脂層，以形成要求厚度的包封層。
根據另一種使用環氧樹脂的包封技術，例如兩組分環氧樹脂STYCAST(1266型)，可以在室溫下進行所有的熟知加工步驟。這使得產生內應力和基板內部分層的可能性最小。如上所述進行包封之前基板表面的準備。向基板表面涂敷環氧樹脂的技術，例如使用絲網印刷或刷子或輥子，同樣由基板幾何形狀和形式的相同考慮確定。
在室溫加工的情況下，其中固化時間可以在數分鐘和若干小時之間，取決于特定環氧樹脂的性質，包封過程一般具有固化過程的順序。初始的低真空環境促進脫脂，產生無氣泡的涂層。隨后進行低真空和高表面壓力的聯合涂敷。用這種方式，可以為包封的熱控制結構提供高水平的機械平整度。
把板10包封在所述包封材料的任一種中的方法保持所述板的熱導率基本在其涂敷前的水平。例如，在使用熱化的熱解石墨時，所得的熱控制板在室溫下具有一般為1700 W/mK的面內熱導率。將會理解的是，對于較低的溫度，熱導率可能更高。這是有利的。包封碳的方法的另一個優點是熱控制板的平整度在整個板(100毫米×100毫米)上可以保持在正或負5微米，假定原始材料相當平。
使用上述的包封過程，有可能把例如厚200微米的石墨板10包封在聚酰亞胺或環氧樹脂或丙烯酸或聚氨酯或聚酯層中，所述層的厚度范圍為8-30微米，優選的是15微米。這導致熱控制板13具有在208-230微米范圍內的總厚度。以這種材料量包封所述板導致板的抗張強度明顯高于原始碳板的抗張強度，從而使所述板強度足夠高，使其容易處理。在體積的增大和熱導率的損失可以忽略不計的情況下做到了這一點。這是出乎意料的并且是有利的。
在許多應用中，熱控制器件夾在兩層印刷電路板之間。因此，能使所述器件兩面之間直接電連接是有利的。為了在目前的情況下達到這一點，在包封之前，例如通過鉆孔在石墨板10中形成帶孔的基質。這表示于圖4中。孔14的每一個的直徑應該大于希望的最終直徑。典型的是，在該階段形成的孔14的直徑至少比希望的直徑大200微米。孔14當然可以以任何希望的布局形成。然后向板10涂敷聚酰亞胺或環氧樹脂或丙烯酸或聚氨酯或聚酯12或任何其它合適的聚合物，以便涂敷其表面并填充孔14，如圖5所示。如果希望，所述的孔實際上可以用包封材料的混合物填充，例如聚酰亞胺和玻璃球。該過程可以在使用純聚酰亞胺包封所述板表面之前進行。通過防止在初始的孔邊緣附近發生變薄的可能性，這改進了在所述板的表面上涂層厚度的均勻性。一旦所述板被完全包封，然后如上所述進行加工，從而提供強性和高熱導的板。
為了提供穿過所述板的電連接，重鉆內部填充的孔14，形成較小直徑(一般為100微米或更大)的孔16，如圖6所示。用這種方法，通過所述板形成了通道，但是石墨10仍然包封在聚酰亞胺或樹脂或丙烯酸或聚氨酯或聚酯12或其它合適的聚合物中，所以是電絕緣的。
然后在所述板的兩側上沉積金屬18，例如鋁，如圖7所示，典型的是使用薄膜鋁加工技術。隨后在所述板的兩側上使用標準技術腐蝕相互連接結構20，如圖8所示。用這種方法，生產了通過包封的碳板具有金屬化孔的板22，所述孔的金屬完全與碳10絕緣。
包封的熱控制板13、22可以用作各種部件的界面。例如，它可以用于陶瓷基板(如氧化鋁、氧化鈹和氮化鋁)或金屬基板(如鈹)的直接熱控制。例如，通過向陶瓷基板的一個表面上涂敷一薄層液體環氧樹脂，把所述基板加熱到125℃使樹脂聚合，然后把所述基板安置在碳板10或熱控制板10、22上，可以達到該目的。然后在180℃進行高壓、低真空加壓，來生產厚度僅為幾個微米的無氣泡界面。為了生產無氣泡界面，另一種方法是用薄層液體環氧樹脂膠水(一般為幾微米厚)涂敷陶瓷或金屬基板，把它安置在各向異性的碳板或熱控制板上，在室溫下，在加壓和低真空的條件下使環氧樹脂聚合使其結合。熱控制板13、22也可以用作使用真空沉積鋁和聚酰亞胺交替層的薄膜多層電路的傳統設計的基板。通常使用薄膜鋁技術，可以把鋁24直接沉積在板13、22的聚酰亞胺或環氧樹脂或丙烯酸或聚氨酯或聚酯上，所以可以沉積厚5微米的層。圖9表示沉積在環氧樹脂層26上的鋁24，環氧樹脂層26又沉積在板10的一個表面上。因為板10的涂敷表面是平整的，所以，用于沉積鋁24的印刷技術的分辨率好。這意味著可以容易地確定細小的圖案。然后通過旋涂或絲網印刷把聚酰亞胺28涂敷在鋁上。所以，聚酰亞胺層28的厚度可以(例如)小到8微米。使用標準的制造技術，然后在合適的位置上通過聚酰亞胺28確定這些孔，使得隨后充填這些孔的金屬層30可以提供到鋁24的電連接。在隨后的金屬層30之間典型的是聚酰亞胺層28。當然，這種工藝可以在板10的對面進行，從而提供具有固有熱控制能力的雙面電部件。
薄膜多層電路也可以在其它基板上制造，例如鋁，然后化學分離。為了產生無氣泡的界面，可以在聚酰亞胺層或環氧樹脂基層31上制造的這些電路或其它傳統設計的多層電路也可以通過下列過程結合到初始的各向異性的碳板上，即向板10涂敷液體環氧樹脂膠水薄層32(典型的是幾微米厚)，把多層電路放在該表面上，使環氧樹脂在室溫下加壓且低真空的條件下聚合。通過向碳板10涂敷環氧樹脂32制備的器件表示于圖10中。在這種情況下，環氧樹脂32同時作為把多層電路固定在板10上的固定劑和包封碳板的材料。相反，圖11表示使用環氧樹脂與已經涂敷(例如)聚酰亞胺36的碳板10表面結合的多層電路。
在用上述方法的任一種制造的混合電路結構中，溫度的變化可能引起結構成分層長度的變化。包封的板的長度變化不同于形成結合多層混合電路結構的材料的長度變化。這種作用降低總的表面平整度，這在一些用途中是不利的。然而，已經發現，通過在承載混合電路的熱控制板的反面上沉積包封材料的補償層，可以在一定的溫度范圍內保持最佳平整度。該補償層應該與形成多層混合電路結構材料層具有相同的材料和相同的厚度。用這種方法，板的每個面具有近似相同的熱膨脹系數，并且板的總平整度基本不變。
通過在板上建立附加的包封材料層直至達到要求的厚度，或者通過與上述類似的方法在板的表面上粘結一層材料，可以設置補償層。作為一個實例，圖12表示圖9的結構，其上已經沉積了厚度大致與圖10的層28的組合厚度相同的聚酰亞胺補償層37，假定在這種情況下，混合電路結構的厚度以聚酰亞胺層28為主。作為另一個實例，圖13表示圖11的結構，其上已經粘結了聚酰亞胺補償層37，其厚度大致與圖11的結構的層28和31的組合厚度相同。同樣，這里假設混合電路的結構以層28和31為主。
為了向復合結構提供附加強度和/或防止邊緣被沖擊或分層，各向異性的碳板可以插在周圍的薄框架內，所述薄框架優選的是用與所述結構具有相同熱膨脹系數的材料制成，例如，碳纖維。用這種方法，提供可以在上述的室溫過程中涂敷并結合到多層電路上的單一平整表面。
可以用各種方法制造包括(例如)多層電路和熱控制板的混合電路器件。在一種技術中，從一個大碳板上制造多個這種器件。圖14表示這樣的板38，其上是六個加工位置40。每個加工位置涂敷例如聚酰亞胺，其上可以直接沉積多層電路或者使用環氧樹脂膠水固定多層電路。一旦完成每個位置上的加工，把板38切成六個分離的器件。然后，如上所述加工碳板的未涂敷表面，以確保碳的完全包封和熱控制板的形成。這種特定技術的一個優點是避免了碳板38的邊緣產生的問題。
這些過程使得在與傳統制造的多層電路結合之后，可以保持初始熱控制結構的熱導率和質量輕的性質。
如上所述，在要求較高熱導率的某些已知用途中，已經使用了其上形成介電層的氧化鈹基板，金接點沉積在介電層上。然而，使用其中實施本發明的熱控制器件的混合電路電子器件提供明顯更高的熱導率，并且成本明顯降低。此外，因為所涉及的材料不是有害的，這種器件的制造問題較少。
上述方法使得可以在高熱導率、質量輕的石墨板或芯上制造具有高元件密度的電子組件，在其相反的兩面之間具有專用化的電連接。不使用有害物質就可以做到這一點。
使用熱化熱解石墨的熱控制板具有最佳的面內熱導率，典型的是室溫下為1550-1850W/mK，同時具有質量輕并且容易處理的結構。此外，所述基板可以容易地用作其它電路之間的界面。此外，在包封之前，可以使用任何幾何形狀的碳，所以對于每個特定用途，可以定做熱控制器件。這是有利的，因為它意味著不會明顯限制該方法的應用。
在用于冷卻電子系統的熱控制結構的使用中，通常使用熱脂作為界面。可以設想，其中實施本發明的熱控制器件可以用來代替所述的脂，可以理解，在這種用途中所用的器件應該較薄。
熟練的技術人員將會理解，所公開的布置可以進行多種變化而不離開本發明。因此，通過實施例進行了上述幾個實施方案的描述，但是沒有限制的目的。此外，熟練的技術人員將會清楚，可以進行微小的改進而對上述概念沒有明顯的改變。
權利要求
1．一種熱控制器件，包括包封在包封材料中的各向異性的碳，所述包封材料直接涂敷在各向異性的碳上并改善碳的剛度，優選的是，其中，所述包封材料是聚酰亞胺或環氧樹脂或丙烯酸或聚氨酯或聚酯或任何其它合適的聚合物。
2．一種根據權利要求1的熱控制器件，其中，所述各向異性的碳具有鑲嵌結構或完全有序。
3．一種根據權利要求1或2的熱控制器件，其中，所述各向異性的碳是熱化的熱解石墨。
4．一種根據權利要求3的熱控制器件，其中，所述熱化的熱解石墨的面內熱導率在室溫下在1550-1850W/mK范圍內。
5．一種根據權利要求3或4的熱控制器件，其中，所述熱化的熱解石墨在垂直方向具有低抗張強度值。
6．一種根據權利要求1的熱控制器件，其中，所述各向異性的碳是熱解石墨。
7．一種根據權利要求6的熱控制器件，其中，所述熱解石墨是“所沉積狀態的”或部分有序的形式。
8．一種根據權利要求6或7的熱控制器件，其中，所述熱解石墨的熱導率在一個面內在300-420W/mK范圍內。
9．一種根據權利要求6-9的任一項的熱控制器件，其中，所述碳的抗張強度在正交面內為1.5Ksi。
10．一種根據前面的權利要求的任一項的熱控制器件，其中，所述各向異性的碳是一種板。
11．一種根據權利要求10的熱控制器件，其中，所述碳板的厚度在100-500微米范圍內，優選的是200-250微米或250-300微米或300-350微米或350-400微米或400-450微米或450-500微米。
12．一種根據前面的權利要求的任一項的熱控制器件，其中，所述包封碳的材料具有低的熱膨脹系數和高的降解溫度。
13．一種根據前面的權利要求的任一項的熱控制器件，其中，所述包封層的厚度在幾微米到幾十微米之間。
14．一種根據前面的權利要求的任一項的熱控制器件，其中，多層包封材料沉積在碳上，以便達到要求的厚度。
15．一種根據前面的權利要求的任一項的熱控制器件，其中，通過所述碳形成細孔的基質，優選的是每個孔具有200微米的直徑。
16．一種根據權利要求15的熱控制器件，其中，所述孔在所述板的包封過程中被填充。
17．一種包括根據前面的權利要求的任一項的熱控制器件的電子系統，在其表面上提供電連接和/或器件。
18．一種根據權利要求17的電子系統，其中，所述器件直接沉積在熱控制器件表面上，或者使用液體膠水薄層粘結在熱控制器件表面上。
19．一種根據權利要求17或18的電子系統，其中，所述器件包封在聚酰亞胺或環氧樹脂或丙烯酸或聚氨酯或聚酯或任何其它合適的聚合物中。
20．一種根據權利要求17-19的任一項的電子系統，其中，提供多個電子元件層。
21．一種根據權利要求20的電子系統，其中，每個電子元件層用包封材料層隔開，優選的是聚酰亞胺。
22．一種根據權利要求17-21的任一項的電子系統，其中，所述電連接用薄膜金屬，優選的是鋁制成。
23．一種制造熱控制器件的方法，包括直接向清潔的碳表面涂敷包封材料涂層，優選的是聚酰亞胺或環氧樹脂或丙烯酸或聚氨酯或聚酯或任何其它合適的聚合物，重復上述步驟直至所述碳被包封。
24．一種根據權利要求23的方法，還包括使所述包封材料固化。
25．一種根據權利要求23或24的方法，其中，所述涂敷步驟包括刷涂、輥涂、浸涂、噴涂、旋涂、印涂或絲網印刷。
26．一種根據權利要求25的方法，其中，對于由單一成分組成的聚酰亞胺，涂敷步驟包括刷涂聚酰亞胺或者使用輥子涂敷。
27．一種根據權利要求23或24的方法，其中，對于固相涂敷，使用鑄件。
28．一種根據權利要求27的方法，其中，所述碳和鑄件在真空中在高溫下壓在一起。
29．一種根據權利要求23-28的任一項的方法，其中，涂敷多層包封材料直至達到要求的厚度。
30．一種根據權利要求23-29的任一項的方法，包括清洗所述碳的表面，從而產生所述清潔碳表面。
31．一種根據權利要求30的方法，其中，清洗的步驟包括使用浮石粉末在水中除去松散的材料，然后干燥。
32．一種根據權利要求31的方法，其中，所述干燥步驟包括通過烘烤碳表面除去水分來干燥所述碳。
33．一種根據權利要求32的方法，其中，所述干燥步驟包括在100℃烘烤所述碳1小時。
34．一種根據權利要求30-33的任一項的方法，其中，所述清洗步驟包括使碳脫脂，優選的是用丙酮漂洗。
35．一種根據權利要求23-34的任一項的方法，其中，在使用聚酰亞胺時，固化步驟包括把碳加熱到大約150℃，優選的是1小時，然后使所述板經過下列溫度循環，即150℃30分鐘，250℃30分鐘，最后為300℃30分鐘。
36．一種根據權利要求23-35的任一項的方法，其中，還包括在涂敷包封材料之前，把所述碳鉆至少一個孔。
37．一種根據權利要求36的方法，其中，所述至少一個孔用包封材料填充。
38．一種根據權利要求37的方法，其中，所述孔用與玻璃纖維球混合的包封材料填充，每個球典型的直徑為30微米。
39．一種根據權利要求36-38的方法，其中，鉆開所填充的孔，從而提供與碳電絕緣的通道。
40．一種根據權利要求39的方法，其中，向所述至少一個通道涂敷一個導電材料層，產生電連接，從而能夠通過所述碳進行電連接。
41．一種根據權利要求40的方法，其中，所述導電材料是金屬，優選的是薄膜鋁。
42．一種根據權利要求36的方法，其中，用包封材料涂敷確定所述至少一個孔的邊緣，使其保持通過所述碳的通道。
43．一種根據權利要求23-42的任一項的方法，還涉及形成通過所述板的細孔的基質。
44．一種制備電子元件的方法，包括根據權利要求23-43的任一項的方法，另外還包括在所述碳的至少一個表面上形成電連接和/或在其上沉積電子器件的步驟。
45．一種根據權利要求44的方法，其中，所述沉積步驟可以包括直接在所述表面上制造所述器件，或者與所述碳表面分開形成所述器件或含有所述器件的薄膜多層電路，然后再將其固定在所述表面上。
46．一種根據權利要求45的方法，其中，所述固定步驟涉及把環氧樹脂膠水涂敷到所述器件或電路或碳表面上，在室溫和低真空下把所述器件或電路與所述表面壓在一起。
47．一種根據權利要求44-46的任一項的方法，其中，使用薄膜加工技術，優選的是使用鋁實現所述電連接。
全文摘要
一種熱控制器件(13),包含包封在包封材料(12)中的改善所述碳強度的各向異性的碳(10)。所述包封材料可以是聚酰亞胺或環氧樹脂或丙烯酸或聚氨酯或聚酯(12)或任何其它合適的聚合物。
文檔編號H05K3/46GK1313023SQ9980943
公開日2001年9月12日 申請日期1999年7月8日 優先權日1998年7月8日
發明者A·甘迪, R·德歐利維拉, A·A·卡特爾 申請人:歐洲原子能研究組織, 瑪麗皇后和威斯特-弗爾德學院