Теплоотводящий элемент

Изобретение относится к теплоотводящим элементам. Указанный элемент состоит из пластины, выполненной из композитного материала, обладающего высокой теплопроводностью, причем на сторонах пластины нанесены электроизоляционные слои. Электроизоляционные слои покрыты слоями металлов, обладающих высокой теплопроводностью. Заявленное изобретение направлено на улучшения изолирующих свойств, повышение теплопроводности и механической прочности теплоотводящего элемента. 7 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области электроники и предназначено преимущественно для использования в качестве теплоотводящей электроизолирующей подложки при изготовлении полупроводниковых приборов и электронных устройств.

Известен теплоотводящий элемент, выполненный из композиционного материала, состоящего из алмазных зерен, связанных медью и медными сплавами (патент US 5783316, B23K 31/02, публ. 1998 г.). Этот материал обеспечивает теплопроводность выше теплопроводности меди за счет введения в композит алмазных зерен, имеющих теплопроводность более 1000 Вт/м·K. Для повышения адгезии медных сплавов к частицам алмаза последние предварительно покрывают тонким слоем карбидообразующих металлов.

Недостатками известного теплоотводящего элемента являются его относительно высокий удельный вес, обусловленный высоким удельным весом меди, и высокий температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР), также определяемый медью. Последнее приводит к значительной температурной деформации изделия при повышенных температурах. Теплоотводящий элемент, как и чистая медь, недостаточно устойчив к окислению и является электропроводным.

Техническим результатом, который можно получить при осуществлении изобретения, является улучшение изолирующих свойств, повышение теплопроводности и механической прочности теплоотводящего элемента.

Технический результат достигается тем, что теплоотводящий элемент состоит из пластины, выполненной из композиционного материала, обладающего высокой теплопроводностью, с нанесенным с одной или с обеих сторон электроизоляционным слоем, который покрыт слоями металлов, обладающих высокой теплопроводностью.

Пластина может быть выполнена из композиционного материала на основе карбида кремния или композиционного материала, содержащего алмазные зерна в матрице из карбида кремния и кремния.

В качестве электроизоляционного слоя на пластину может быть нанесен слой поликристаллического алмаза или слой нитрида алюминия.

В случае нанесения электроизоляционного слоя с одной стороны пластины другая ее сторона покрыта слоями металлов, обладающих высокой теплопроводностью.

Электроизоляционный слой последовательно металлизируют сначала слоем металла, обеспечивающего адгезию с электроизоляционным слоем, а затем слоем металла или сплава, обеспечивающего надежный контакт и высокую кондуктивную теплопроводность к теплосъемнику, например алюминия, серебра, золота или их сплавов.

В случае нанесения электроизоляционного слоя с одной стороны пластины другая ее сторона покрыта слоями металлов, обладающих высокой теплопроводностью, при этом поверхность другой стороны пластины последовательно металлизируют сначала слоем металла, обеспечивающего адгезию с материалом пластины, а затем слоем металла или сплава, обеспечивающего надежный контакт и высокую кондуктивную теплопроводность к теплосъемнику, например алюминия, серебра, золота или их сплавов.

Теплоотводящий элемент получают следующим способом.

Сначала изготавливают пластину толщиной более 200 мкм из карбида кремния или композиционного материала на его основе с повышенной теплопроводностью и ограниченными изолирующими свойствами, например композиционного карбидосодержащего материала, способ получения которого описан в патенте Российской Федерации №2189367. Нижний предел толщины пластины определяется механической прочностью конструкции, а верхний ~2000 мкм - массогабаритными параметрами электронных устройств. Комплекс положительных свойств: высокие механическая прочность, теплопроводность, а также возможность получения заданной и окончательной формы заготовки, позволяет использовать ее для создания теплоотводящего элемента.

После шлифовки, полировки и очистки поверхности пластины на одну или обе ее стороны методом лазерного ионно-лучевого распыления графита из газовой фазы наносят изолирующий слой поликристаллического алмаза (алмазоподобную пленку) толщиной более 1 мкм, что обеспечивает конструкции заданную статическую электрическую прочность выше 2 кВ без снижения теплопроводности. Толщина алмазоподобного покрытия менее 1 мкм может не гарантировать сплошности покрытия и, соответственно, требуемой электрической прочности. Верхний предел толщины покрытия 5÷10 мкм ограничивается экономической целесообразностью.

После этого на слой поликристаллического алмазного покрытия и на непокрытую поверхность пластины из карбида кремния (если пластина покрыта слоем поликристаллического алмаза с одной стороны) наносят слой металла, обеспечивающего адгезию с поликристаллическим алмазным покрытием, например, хрома, молибдена или вольфрама, используя любые известные методы: гальванический, напыление, нанесение пасты.

Затем проводится операция «вжигание» металлизации в атмосфере азота при температуре 200÷700°C.

При необходимости наносят дополнительные слои металлов: никеля или титана и алюминия, серебра или золота (или их сплавов), для обеспечения надежного контакта и кондуктивной теплопроводности от электронного компонента к поверхности теплосъемника.

Изготовление теплоотводящего элемента, содержащего в качестве электроизоляционного слоя нитрид алюминия, проводится аналогично описанному выше способу. На первом этапе изготавливают пластину из композиционного материала на основе карбида кремния или композиционного материала, содержащего алмазные зерна в матрице из карбида кремния и кремния. После шлифовки, полировки и очистки поверхности пластины на одну или обе ее стороны из газовой фазы, например, методом эпитаксиального наращивания при температуре выше 700°C разложением металлоорганического соединения алюминия в среде аммиака наносят слой нитрида алюминия толщиной более 5-10 мкм, что обеспечивает конструкции электрическую прочность выше 2 кВ без снижения теплопроводности, верхний предел толщины слоя нитрида алюминия определяется технологичностью конструкции.

Далее на слой нитрида алюминия и на непокрытую поверхность пластины из карбида кремния (если пластина покрыта слоем нитрида алюминия с одной стороны) наносят слой металла, обеспечивающего адгезию с нитридом алюминия покрытием, например, хрома, молибдена или вольфрама, используя любые известные методы: гальванический, напыление, нанесение пасты.

Затем проводится операция «вжигание» металлизации в атмосфере азота при температуре 200÷700°C.

При необходимости наносят дополнительные слои металлов: никеля или титана и алюминия, серебра или золота (или их сплавов), для обеспечения надежного контакта и кондуктивной теплопроводности от электронного компонента к поверхности теплосъемника.

1. Считываемый компьютером носитель информации, содержащий записанные на нем выполняемые компьютером инструкции для выполнения способа загрузки операционной системы, при этом упомянутый носитель содержит:
инструкции для запуска выполнения загрузчика операционной системы, выполненного с возможностью загружать операционную систему;
инструкции для проверки достоверности цифровой подписи упомянутого загрузчика операционной системы во время выполнения этого загрузчика операционной системы;
инструкции для обнуления по меньшей мере части системной памяти;
инструкции для передачи системного ключа упомянутому загрузчику операционной системы в ответ на подтверждение достоверности упомянутого загрузчика, таким образом позволяя упомянутому загрузчику загружать операционную систему.

2. Считываемый компьютером носитель информации по п.1, в котором способ дополнительно содержит:
выполнение программы входа в систему, которая разрешает доступ к упомянутому системному ключу.

3. Считываемый компьютером носитель информации по п.2, в котором упомянутая программа входа в систему дополнительно содержит инструкции для проверки достоверности мандатов, и выполнения доступа к системному ключу в ответ на прием достоверных мандатов.

4. Считываемый компьютером носитель информации по п.1, в котором системный ключ используется для расшифровки зашифрованного раздела операционной системы.

5. Считываемый компьютером носитель информации по п.1, в котором инструкции для загрузки загрузчика операционной системы выполняются после выполнения инструкций по загрузке:
базовой системы ввода-вывода;
ПЗУ опций;
главного блока начальной загрузки; и
загрузочного сектора.

6. Считываемый компьютером носитель информации по п.5, в котором инструкции по проверке достоверности цифровой подписи загрузчика операционной системы выполняются после того, как выполнена часть упомянутого загрузчика операционной системы.

7. Считываемый компьютером носитель информации по п.6, в котором инструкции по проверке достоверности цифровой подписи загрузчика операционной системы выполняются после того, как вся или большая часть всей операционной системы стартовала, или после того, как некоторое число частей стартовало, причем каждая из упомянутых частей содержит среду, для которой некоторая степень изоляции от других частей поддерживается гипервизором.

8. Считываемый компьютером носитель информации по п.1, в котором инструкции для первой операционной системы выполнены с возможностью выполнения в первом разделе и инструкции для второй операционной системы выполнены с возможностью выполнения во втором разделе.

9. Считываемый компьютером носитель информации по п.8, в котором гипервизор выполнен с возможностью управлять первым и вторым разделами.

10. Считываемый компьютером носитель информации по п.1, в котором упомянутый загрузчик является одним из: целой операционной системой или целым экземпляром операционной системы.

11. Система для выполнения начальной загрузки операционной системы при обстоятельствах, которые обеспечивают гарантию относительной надежности начальной загрузки, причем упомянутая система содержит:
системное аппаратное обеспечение, включающее в себя системную память,
блок проверки достоверности, который выполнен с возможностью проверять достоверность цифровой подписи загрузчика операционной системы, сконфигурированного загружать операционную систему, причем упомянутая проверка достоверности выполняется во время выполнения загрузчика операционной системы в упомянутом системном аппаратном обеспечении, и передавать системный ключ загрузчику операционной системы в ответ на подтверждение достоверности упомянутого загрузчика, таким образом позволяя упомянутому загрузчику загружать операционную систему.

12. Система по п.11, в которой упомянутый блок проверки достоверности выполнен с возможностью проверять достоверность цифровой подписи загрузчика операционной системы после того, как по меньшей мере часть загрузчика операционной системы выполнена, но прежде, чем загрузчик операционной системы инициализировал ядро или драйвер устройства.

13. Система по п.11, в которой загрузчик операционной системы выполнен с возможностью загружать первую операционную систему, которая работает в одном разделе, и загружать вторую операционную систему, которая работает во втором разделе.

14. Система по п.13, в которой первая операционная система и вторая операционная система управляются гипервизором.

15. Способ загрузки операционной системы, содержащий этапы, на которых:
выполняют базовую систему ввода-вывода, ПЗУ опций, главный блок начальной загрузки и загрузочный сектор;
запускают загрузчик операционной системы;
проверяют достоверность упомянутого загрузчика операционной системы во время выполнения загрузчика операционной системы;
обеспечивают достоверность состояния машины, на которой упомянутый загрузчик операционной системы выполняется, посредством обнуления по меньшей мере части системной памяти;
если упомянутый загрузчик операционной системы, и упомянутое состояние упомянутой машины определены как достоверные, то позволяют упомянутому загрузчику операционной системы загрузить операционную систему.

16. Способ по п.15, в котором ключ, который является необходимым для корректного выполнения по меньшей мере одной функции под управлением упомянутой операционной системы, изолирован для блока проверки достоверности, который выполняет упомянутые действия по проверке достоверности загрузчика операционной системы и проверки достоверности состояния машины, и при этом способ дополнительно включает этап, на котором:
если загрузчик операционной системы и состояние машины являются достоверными, то разблокируют упомянутый ключ и предоставляют упомянутый ключ упомянутому загрузчику операционной системы.

17. Способ по п.15, дополнительно содержащий этап, на котором:
после того, как упомянутая операционная система была загружена, выполняют программу входа в систему, которая разрешает доступ к упомянутому ключу.

18. Способ по п.15, в котором упомянутая программа входа в систему или позволяет или не позволяет компонентам упомянутой операционной системы использовать упомянутый ключ в зависимости от того, завершил ли успешно пользователь процедуру аутентификации.

19. Способ по п.15, в котором упомянутые действия по проверке достоверности упомянутого загрузчика операционной системы и по проверке достоверности упомянутого состояния машины выполняются после того, как упомянутый загрузчик операционной системы выполнил по меньшей мере одно действие.

20. Способ по п.19, в котором упомянутые действия по проверке достоверности упомянутого загрузчика операционной системы и по проверке достоверности упомянутого состояния машины выполняются в момент времени перед тем, как сброс состояния машины будет препятствовать загрузчику функционировать корректно для загрузки упомянутой операционной системы.

21. Способ по п.15, в котором упомянутая машина является физической машиной.

22. Способ по п.15, в котором упомянутая машина является виртуальной машиной.