處理至少一個碳纖維的方法、碳銅合成物及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了處理至少一個碳纖維的方法、碳銅合成物及其制造方法，該處理至少一個碳纖維的方法可包括：在至少一個碳纖維上電鍍金屬層，其中，金屬層包含金屬，金屬與碳形成公共相并且與銅形成公共相；以及使至少一個碳纖維和金屬層退火。一種用于根據(jù)另一個實施方式處理至少一個碳纖維的方法可包括：在至少一個碳纖維上電鍍第一金屬層，其中，第一金屬層包括金屬，金屬與碳形成公共相并且與鎳形成公共相；在第一金屬層上電鍍第二金屬層，其中，第二金屬層包含鎳；以及使至少一個碳纖維、第一金屬層以及第二金屬層退火。
【專利說明】處理至少一個碳纖維的方法、碳銅合成物及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]各種實施方式總體上涉及一種處理至少一個碳纖維的方法、一種制造碳銅合成物的方法以及一種碳銅合成物。
【背景技術(shù)】
[0002]在操作期間，電子裝置(例如，功率電子裝置)總體上產(chǎn)生熱量。可取地提供合適的散熱器，以驅(qū)散由電子裝置產(chǎn)生的熱量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]一種用于根據(jù)一個實施方式處理至少一個碳纖維的方法可包括:在至少一個碳纖維上電鍍金屬層，其中，所述金屬層包含金屬或由金屬組成，所述金屬與碳形成公共相并且與銅形成公共相；使所述至少一個碳纖維和所述金屬層退火。
[0004]一種用于根據(jù)另一個實施方式處理至少一個碳纖維的方法可包括:在至少一個碳纖維上電鍍第一金屬層，其中，所述第一金屬層包含金屬或由金屬組成，所述金屬與碳形成公共相并且與鎳形成公共相；在所述第一金屬層上電鍍第二金屬層，其中，所述第二金屬層包含鎳或由鎳組成；使所述至少一個碳纖維、所述第一金屬層以及所述第二金屬層退火。
[0005]一種用于根據(jù)另一個實施方式制造碳銅合成物的方法可包括:提供多個碳纖維；在所述多個碳纖維上電鍍金屬層，其中，所述金屬層包含金屬或由金屬組成，所述金屬與碳形成公共相并且與銅形成公共相；使所述多個碳纖維和金屬層退火；在所述金屬層上電鍍銅層。
[0006]一種用于根據(jù)另一個實施方式制造碳銅合成物的方法可包括:提供多個碳纖維；在所述多個碳纖維上電鍍第一金屬層，其中，所述第一金屬層包括金屬或由金屬組成，所述金屬與碳形成公共相并且與鎳形成公共相；在所述第一金屬層上電鍍第二金屬層，其中，所述第二金屬層包含鎳或由鎳組成；使所述多個碳纖維、所述第一金屬層以及所述第二金屬層退火；在所述第二金屬層上電鍍銅層。
[0007]—種用于根據(jù)另一個實施方式制造碳銅合成物的方法可包括:提供碳纖維織物；在所述織物上電鍍第一金屬層，第一金屬層包含鉻或錳或由其組成；在所述第一金屬層上電鍍第二金屬層，第二金屬層包括鎳或由鎳組成；使所述織物、所述第一金屬層以及所述第二金屬層退火；在所述第二金屬層上電鍍銅層。
[0008]一種根據(jù)另一個實施方式的碳銅合成物可包括:多個碳纖維；金屬層，其設(shè)置在所述碳纖維上，所述金屬層包括金屬或由金屬組成，所述金屬與碳形成公共相并且與銅形成公共相；銅層，其設(shè)置在所述金屬層上。
[0009]一種根據(jù)另一個實施方式的碳銅合成物可包括:多個碳纖維；第一金屬層，其設(shè)置在所述碳纖維上，其中，所述第一金屬層包括金屬或由金屬組成，所述金屬與碳形成公共相并且與鎳形成公共相；第二金屬層，其設(shè)置在所述第一金屬層上，其中，所述第二金屬層包括鎳或由鎳組成；銅層，其設(shè)置在所述第二金屬層上?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0010]在圖中，相似的參考標(biāo)號在所有不同的示圖中總體上表示相同的部件。示圖并不一定按比例繪出，而是總體上重點示出各種實施方式的原理。在以下描述中，參照以下示圖，描述各種實施方式，其中:
[0011]圖1A示出了用于根據(jù)一個實施方式處理至少一個碳纖維的方法；
[0012]圖1B示出了用于根據(jù)另一個實施方式處理至少一個碳纖維的方法；
[0013]圖2A示出了用于根據(jù)另一個實施方式制造碳銅合成物的方法；
[0014]圖2B示出了用于根據(jù)另一個實施方式制造碳銅合成物的方法；
[0015]圖3示出了用于根據(jù)另一個實施方式制造碳銅合成物的方法；
[0016]圖4示出了用于根據(jù)另一個實施方式制造碳銅合成物的方法；
[0017]圖5示出了用于根據(jù)另一個實施方式制造碳銅合成物的方法； [0018]圖6示出了用于根據(jù)另一個實施方式制造碳銅合成物的方法；
[0019]圖7A至圖1OB示出了在用于根據(jù)另一個實施方式制造碳銅合成物的方法中的各種處理階段；
[0020]圖11至圖14示出了用于說明各種實施方式的方面的相圖；
[0021]圖15A和圖15B不出了用于說明各種實施方式的方面的電子顯微照片。
【具體實施方式】
[0022]以下參照附圖詳細描述，這些附圖通過例證顯示了可實踐本發(fā)明的具體細節(jié)和實施方式。非常詳細地描述這些實施方式，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明。在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可利用其他實施方式，并且可進行結(jié)構(gòu)、邏輯以及電氣變化。由于一些實施方式可與一個或多個其他實施方式相結(jié)合，以形成新的實施方式，所以各種實施方式并非互相排斥。
[0023]在操作期間，電子裝置(例如，功率電子裝置)總體上產(chǎn)生熱量?？扇〉靥峁┖线m的散熱器，以驅(qū)散由電子裝置產(chǎn)生的熱量。用于功率電子裝置或元件(例如，高功率模塊，例如，IGBT (絕緣柵雙極晶體管)模塊)的散熱器可例如表示電源開關(guān)的脈沖狀熱損耗的中間存儲器，在燈泡的燈絲較冷時，一接通電燈泡，例如，短路狀電流就可造成這種脈沖狀熱損耗。
[0024]散熱器可優(yōu)選地具有以下性能中的一個或多個(例如，全部):導(dǎo)電性，其遠遠高于硅的導(dǎo)電性；導(dǎo)熱性，其至少等于硅的導(dǎo)熱性；比熱，其遠遠高于硅的比熱。
[0025]純銅非常好地滿足上述要求。然而，在銅的熱膨脹系數(shù)(CTE)(CTEcu 乂 16.5^10-?-1)和硅的熱膨脹系數(shù)(CTEsi 乂 2.之間的差值相當(dāng)大，從而難以控制由CTE差值造成的在薄硅片內(nèi)以及在芯片和散熱器之間的硅銅界面處生成的熱應(yīng)力。
[0026]已經(jīng)提出了碳纖維和銅(下面稱為CCu)的合成物，作為可選的散熱材料。雖然CCu的導(dǎo)熱性并不遠遠高于硅的導(dǎo)熱性，但是CCu產(chǎn)生大約^KT6IT1到eqcrir1的cte，與純銅的CTE (16.5+1()-?-1)相比，這更靠近硅的CTE (2.6^10^1 ),因此，將CCu用作散熱材料，可大幅減小熱應(yīng)力和芯片彎曲。而且，CCu可非常好地履行散熱器的其他上述要求。[0027]—種用于制造CCu的傳統(tǒng)方法基于通過銅電鍍短碳纖維，隨后在大約1000°C的溫度下以及在幾十巴的壓力下，在熱壓機內(nèi)燒結(jié)纖維。假設(shè)需要進行燒結(jié)，但該燒結(jié)還不足以在銅和碳纖維之間進行良好的熱耦合。因此，另外使用添加劑，以在熱循環(huán)應(yīng)力期間，實現(xiàn)更好的銅粘附，并且防止銅在碳纖維上滑動。原子尺度的相界線的移動對熱耦合和平均的CTE具有負面影響。
[0028]可見上述傳統(tǒng)方法的一個缺點在于，預(yù)先制造碳纖維銅部件，僅僅作為燒結(jié)的部件。使用該方法，不能直接在晶片處冷制造合成物。
[0029]可見上述傳統(tǒng)方法的另一個缺點在于，添加劑可能并未完全弄濕碳纖維的表面，在短碳纖維的預(yù)鍍銅期間，將這些添加劑加入銅電解液中，以實現(xiàn)銅在纖維上更好地進行粘附。而且，這些添加劑可對銅的性能具有負面影響。
[0030]可見在本文中所描述的各種實施方式的一個方面在于，可消除或大幅減少上述傳統(tǒng)方法的一個或多個缺點。
[0031]圖1A示出了用于根據(jù)一個實施方式處理至少一個碳纖維的方法100。
[0032]在102中，可在至少一個碳纖維(例如，多個碳纖維，如，具有多個碳纖維的一層，再如，具有多個碳纖維的織物)上電鍍(換言之，通過電鍍進行沉積，或者再換言之，以電解沉積，也稱為電流或電解沉積)金屬層。換言之，至少一個碳纖維可涂有金屬。
[0033]在本文中使用的在“電鍍在......上(electroplated over)”、“)沉積在......上
(deposited over，，、“設(shè)置在......上(disposed over)，，、“形成在......上(formed over)，，、
“配置在……上(arrang ed over)”等表達式中的術(shù)語“over”可理解為包括第一部件(結(jié)構(gòu)、層等)通過直接物理和/或電氣接觸設(shè)置或形成在第二部件(結(jié)構(gòu)、層等)上的情況以及一個或多個部件(結(jié)構(gòu)、層等)可設(shè)置或形成在第一部件(結(jié)構(gòu)、層等)和第二部件(結(jié)構(gòu)、層等)之間的情況。
[0034]根據(jù)一個實施方式，至少一個碳纖維可具有的長度在毫米的范圍內(nèi)，例如，幾毫米。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他(例如，更高的)值。根據(jù)一個或多個實施方式，至少一個碳纖維可包括石墨。
[0035]根據(jù)另一個實施方式，至少一個碳纖維可具有的直徑在從大約I μ m到大約50 μ m的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0036]金屬層可包含金屬或由金屬組成，該金屬與碳形成公共相并且與銅形成公共相。
[0037]在本文中所使用的術(shù)語“相”可理解為表示固態(tài)相。在本文中所使用的術(shù)語“公共相”可理解為表示二進制系統(tǒng)(換言之，兩個元件構(gòu)成的系統(tǒng))的按化學(xué)計量確定的固態(tài)相，如在二進制系統(tǒng)的相應(yīng)相圖中所示。例如，術(shù)語“元件X和元件Y的共同相”可理解為表示在與二進制系統(tǒng)X-Y對應(yīng)的相圖中的任何按化學(xué)計量確定的固態(tài)相。例如，術(shù)語“碳(C)和鉻(Cr)的共同相”可理解為表示在與二進制系統(tǒng)C-Cr對應(yīng)的相圖(例如，見圖11中的相圖1100)中的任何按化學(xué)計量確定的固態(tài)相。
[0038]根據(jù)一個實施方式,金屬可為鉻(Cr)或猛(Mn)。
[0039]根據(jù)另一個實施方式，電鍍金屬層可包括脈沖電鍍或者可由其實現(xiàn)(在本文中也稱為脈沖電鍍、脈沖電流或電流脈沖沉積)。在本文中所使用的術(shù)語“脈沖電鍍”可理解為表示電鍍(電解沉積)技術(shù)，其中，在預(yù)定的持續(xù)時間和/或高度的一個或多個脈沖中可提供電鍍電流。[0040]根據(jù)另一個實施方式，在脈沖電鍍中使用的脈沖頻率可在從大約IOkHz到大約IMHz的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0041]根據(jù)另一個實施方式，在脈沖電鍍中使用的脈沖的脈沖高度可在從大約4V到大約12V的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0042]根據(jù)其他實施方式，通過其他合適的電鍍技術(shù)，可實現(xiàn)電鍍金屬層。
[0043]金屬層可至少部分(例如，完全)涂覆至少一個碳纖維或多個碳纖維。
[0044]根據(jù)另一個實施方式，可沉積金屬層，從而該金屬層的層厚小于至少一個碳纖維的直徑，例如，大幅小于至少一個碳纖維的直徑，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約25%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約15%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約10%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約5%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約1%，例如，其層厚在大約IOnm到大約500nm的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。最小的層厚可例如與金屬層的結(jié)晶種子的尺寸對應(yīng)。
[0045]在104中，至少一個碳纖維和金屬層可退火(換言之，加熱或回火)。至少一個碳纖維和金屬層可同時退火，例如，在單個處理步驟中。
[0046]根據(jù)另一個實施方式，退火溫度可在從大約400°C到大約1000°C的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0047]根據(jù)另一個實施方式，退火時間可在從大約Ih到大約IOh的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0048]使至少一個碳纖維和金屬層退火，可用于形成碳和金屬層的金屬的共同相，例如，在至少一個碳纖維和金屬層之間的界面處。
[0049]根據(jù)另一個實施方式，如在106中所示，可在金屬層上電鍍銅層。在使至少一個碳纖維和金屬層退火之后，可電鍍銅層。使用在本【技術(shù)領(lǐng)域】中同樣眾所周知的任何合適的電鍍技術(shù)，可實現(xiàn)電鍍金屬層。
[0050]金屬層可用作粘合層，以能夠粘合銅層或提高這種粘合性，下面會進一步更詳細地進行描述。
[0051]根據(jù)另一個實施方式，在沉積銅層之后，可使銅層退火，例如，降低到從大約110°C到大約150°C的溫度范圍內(nèi)。退火可例如用于去除(例如，蒸發(fā))可能的電解液殘留物。
[0052]圖1B示出了用于根據(jù)另一個實施方式處理至少一個碳纖維的方法150。
[0053]在152中，可在至少一個碳纖維(例如，多個碳纖維，例如，具有多個碳纖維的一層，例如，具有多個碳纖維的織物)上電鍍(換言之，通過電鍍進行沉積，也稱為電流沉積或電解沉積)第一金屬層。換言之，至少一個碳纖維可涂有金屬。
[0054]根據(jù)一個實施方式，至少一個碳纖維可具有的長度在毫米的范圍內(nèi)，例如，幾毫米。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他(例如，更高的)值。
[0055]根據(jù)另一個實施方式，至少一個碳纖維可具有的直徑在從大約I μ m到大約50 μ m的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0056]第一金屬層可包含金屬或由金屬組成，該金屬與碳形成公共相并且與鎳形成公共相。換言之，金屬和碳可形成至少一個公共相，并且鎳和金屬可形成至少一個公共相。第一金屬層的金屬可與鎳不同。
[0057]第一金屬層可至少部分(例如，完全)涂覆至少一個碳纖維或多個碳纖維。[0058]在154中，可在第一金屬層上電鍍第二金屬層，其中，第二金屬層可包含鎳或由鎳組成。第二金屬層可例如為鎳層。
[0059]用作說明地，第一金屬層和第二金屬層可配置為使第一金屬層的金屬和碳可形成公共相，并且第一金屬層的金屬和第二金屬層的金屬可形成公共相。
[0060]根據(jù)一個實施方式，第一金屬層的金屬可為鉻(Cr)或錳(Mn)。
[0061]根據(jù)另一個實施方式，電鍍第一金屬層和/或電鍍第二金屬層可包括脈沖電鍍(在本文中也稱為脈沖電鍍或電流脈沖沉積)或可由其實現(xiàn)。
[0062]根據(jù)另一個實施方式，在脈沖電鍍中使用的脈沖的脈沖頻率可在從大約IOkHz到大約IMHz的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0063]根據(jù)另一個實施方式，在脈沖電鍍中使用的脈沖的脈沖高度可在從大約4V到大約12V的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0064]根據(jù)其他實施方式，通過其他合適的電鍍技術(shù)，可實現(xiàn)電鍍第一金屬層和/或電
鍍第二金屬層。
[0065]根據(jù)另一個實施方式，可沉積第一金屬層和/或第二金屬層，從而這些金屬層的層厚小于碳纖維的直徑，例如，大幅小于碳纖維的直徑，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約25%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約15%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約10%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約5%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約1%，例如，其層厚在大約IOnm到大約500nm的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。最小的層厚可例如與第一和/或第二金屬層的結(jié)晶種子的尺寸對應(yīng)。
[0066]根據(jù)另一個實施方式，第一金屬層和/或第二金屬層可具有相同或基本上相同的層厚。
[0067]在156中，至少一個碳纖維、第一金屬層和第二金屬層可退火。
[0068]根據(jù)一個實施方式，至少一個碳纖維、第一金屬層和第二金屬層可同時退火，例如,在單個處理步驟中。
[0069]根據(jù)另一個實施方式，在電鍍第二金屬層之前，可使至少一個碳纖維和第一金屬層退火。
[0070]根據(jù)另一個實施方式，退火溫度可在從大約400°C到大約1000°C的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0071]根據(jù)另一個實施方式，退火時間可在從大約Ih到大約IOh的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0072]使至少一個碳纖維、第一金屬層和第二金屬層退火，可用于形成碳和第一金屬層的金屬的共同相，例如，在至少一個碳纖維和第一金屬層之間的界面處，并且用于形成第一金屬層的金屬和第二金屬層的金屬的共同相，例如，在第一金屬層和第二金屬層之間的界面處。
[0073]根據(jù)另一個實施方式，如在158中所示，可在第二金屬層上電鍍銅層。在使至少一個碳纖維、第一金屬層和第二金屬層退火之后，可電鍍銅層。使用在本【技術(shù)領(lǐng)域】中同樣眾所周知的任何合適的電鍍技術(shù)，可實現(xiàn)電鍍金屬層。
[0074]第一金屬層和第二金屬層可用作粘合層，以能夠粘合銅層或提高這種粘合性，下面會進一步更詳細地進行描述。
[0075]圖2A示出了用于根據(jù)另一個實施方式制造碳銅合成物的方法200。
[0076]在202中，可提供多個碳纖維(例如，具有多個碳纖維的一層)。碳纖維的數(shù)量總體上可為任意數(shù)。
[0077]根據(jù)一個實施方式，多個碳纖維可配置為織物。換言之，多個碳纖維可設(shè)置為形成織物，在本文中也稱為碳纖維織物。根據(jù)一個或多個實施方式，一個或多個(例如，所有)碳纖維可包括石墨。
[0078]根據(jù)另一個實施方式，至少一個(例如，多個，例如，所有)碳纖維可具有的長度在毫米的范圍內(nèi)，例如，幾毫米。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他(例如，更高的)值。
[0079]根據(jù)另一個實施方式，至少一個(例如，多個，例如，所有)碳纖維可具有的直徑在從大約I μ m到大約50 μ m的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0080]在204中，可在多個碳纖維上電鍍(換言之，通過電鍍進行沉積)金屬層。
[0081]金屬層可包含金屬或由金屬組成，該金屬與碳形成公共相并且與銅形成公共相。
[0082]根據(jù)一個實施方式,金屬可為鉻(Cr)或猛(Mn)。
[0083]根據(jù)另一個實施方式，電鍍金屬層可包括脈沖電鍍(在本文中也稱為脈沖電鍍或電流脈沖沉積)或可由其實現(xiàn)。
[0084]根據(jù)另一個實施方式，在脈沖電鍍中使用的脈沖的脈沖頻率可在從大約IOkHz到大約IMHz的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0085]根據(jù)另一個實施方式，在脈沖電鍍中使用的脈沖的脈沖高度可在從大約4V到大約12V的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0086]根據(jù)其他實施方式，通過其他合適的電鍍技術(shù)，可實現(xiàn)電鍍金屬層。
[0087]金屬層可至少部分(例如，完全)涂覆至少一個(例如，多個，例如，所有)碳纖維。
[0088]根據(jù)另一個實施方式，可沉積金屬層，從而該金屬層的層厚小于碳纖維的直徑，例如，大幅小于碳纖維的直徑，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約25%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約15%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約10%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約5%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約1%，例如，其層厚在大約IOnm到大約500nm的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。最小的層厚可例如與金屬層的結(jié)晶種子的尺寸對應(yīng)。
[0089]在206中，多個碳纖維和金屬層可退火。
[0090]根據(jù)一個實施方式，退火溫度可在從大約400°C到大約1000°C的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0091]根據(jù)另一個實施方式，退火時間可在從大約Ih到大約IOh的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0092]多個碳纖維和金屬層可同時退火，例如，在單個處理步驟中。
[0093]使多個碳纖維和金屬層退火，可用于形成碳纖維的碳和金屬層的金屬的共同相，例如，在碳纖維和金屬層之間的界面處。
[0094]在208中，可在金屬層上電鍍銅層。
[0095]在使多個碳纖維和金屬層退火之后，可電鍍銅層。
[0096]使用在本【技術(shù)領(lǐng)域】中同樣眾所周知的任何合適的電鍍技術(shù)，可實現(xiàn)電鍍金屬層。[0097]金屬層可用作粘合層，以能夠粘合銅層或提高這種粘合性，下面會進一步更詳細地進行描述。
[0098]圖2B示出了用于根據(jù)另一個實施方式制造碳銅合成物的方法250。
[0099]在252中，可提供多個碳纖維(例如，具有多個碳纖維的一層)。碳纖維的數(shù)量總體上可為任意數(shù)。
[0100]根據(jù)一個實施方式，多個碳纖維可配置為織物。換言之，多個碳纖維可設(shè)置為形成織物，在本文中也稱為碳纖維織物。
[0101]根據(jù)另一個實施方式，至少一個(例如，多個，例如，所有)碳纖維可具有的長度在毫米的范圍內(nèi)，例如，幾毫米。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他(例如，更高的)值。
[0102]根據(jù)另一個實施方式，至少一個(例如，多個，例如，所有)碳纖維可具有的直徑在從大約I μ m到大約50 μ m的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0103]在254中，可在多個碳纖維上電鍍第一金屬層。
[0104]第一金屬層可包含金屬或由金屬組成，該金屬與碳形成公共相并且與鎳形成公共相。換言之，金屬和碳可形成至少一個公共相，并且鎳和金屬可形成至少一個公共相。第一金屬層的金屬可與鎳不同。
[0105]第一金屬層可至少部分(例如，完全)涂覆至少一個碳纖維或多個碳纖維。
[0106]在256中，可在第一金屬層上電鍍第二金屬層,其中，第二金屬層可包含鎳或由鎳組成。
[0107]用作說明地，如上所述，第一金屬層和第二金屬層可配置為使第一金屬層的金屬和碳可形成公共相，并且第一金屬層的金屬和鎳可形成公共相。
[0108]根據(jù)一個實施方式,第一金屬層的金屬可為鉻(Cr)或猛(Mn)。
[0109]根據(jù)另一個實施方式，電鍍第一金屬層和/或電鍍第二金屬層可包括脈沖電鍍(在本文中也稱為脈沖電鍍或電流脈沖沉積)或可由其實現(xiàn)。
[0110]根據(jù)另一個實施方式，在脈沖電鍍中使用的脈沖的脈沖頻率可在從大約IOkHz到大約IMHz的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0111]根據(jù)另一個實施方式，在脈沖電鍍中使用的脈沖的脈沖高度可在從大約4V到大約12V的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0112]根據(jù)其他實施方式，通過其他合適的電鍍技術(shù)，可實現(xiàn)電鍍第一金屬層和/或電
鍍第二金屬層。
[0113]根據(jù)另一個實施方式，可沉積第一金屬層和/或第二金屬層，從而這些金屬層的層厚小于碳纖維的直徑，例如，大幅小于碳纖維的直徑，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約25%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約15%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約10%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約5%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約1%，例如，其層厚在大約IOnm到大約500nm的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。最小的層厚可例如與第一和/或第二金屬層的結(jié)晶種子的尺寸對應(yīng)。
[0114]根據(jù)另一個實施方式，第一金屬層和/或第二金屬層可具有相同或基本上相同的層厚。
[0115]在258中，多個碳纖維、第一金屬層和第二金屬層可退火。[0116]根據(jù)一個實施方式，退火溫度可在從大約400°C到大約1000°C的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0117]根據(jù)另一個實施方式，退火時間可在從大約Ih到大約IOh的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0118]根據(jù)另一個實施方式，多個碳纖維、第一金屬層和第二金屬層可同時退火，例如，在單個處理步驟中。
[0119]使多個碳纖維、第一金屬層和第二金屬層退火，可用于形成碳和第一金屬層的金屬的共同相，例如，在碳纖維和第一金屬層之間的界面處，并且用于形成第一金屬層的金屬和第二金屬層的金屬的共同相，例如，在第一金屬層和第二金屬層之間的界面處。
[0120]根據(jù)另一個實施方式，在電鍍第二金屬層之前，可使多個碳纖維和第一金屬層退火。
[0121]在260中,可在第二金屬層上電鍍銅層。在使多個碳纖維、第一金屬層和第二金屬層退火之后，可電鍍銅層。使用在本【技術(shù)領(lǐng)域】中同樣眾所周知的任何合適的電鍍技術(shù)，可實現(xiàn)電鍍銅層。
[0122]根據(jù)另一個實施方式，在第二金屬層上電鍍銅層之前，可活化第二金屬層的表面(例如，遠離第一金屬層的表面)?；罨诙饘賹拥谋砻婵衫绨ㄊ乖摫砻媾c酸(例如，鹽酸，例如，濃鹽酸或其他合適的酸)在較短的時間間隔(例如，大約IOs到大約20s)內(nèi)進行接觸，或者由其實現(xiàn)活化該表面。根據(jù)另一個實施方式，在活化該表面之后，可清潔第二金屬層的表面。清潔表面例如可包括凈化或通過凈化實現(xiàn)清潔。通過活化和/或清潔，例如可去除氧化層(在退火期間，其可形成在第二金屬層的表面上)。
[0123]根據(jù)另一個實施方式，例如，通過電流或通過熱壓，在電鍍銅層之后可能保持在多個碳纖維之間的空隙可裝有銅或與銅連接。
[0124]圖3示出了用于根據(jù)另一個實施方式制造碳銅合成物的方法300。
[0125]在302中，可提供碳纖維織物。該織物可具有多個碳纖維。例如，可根據(jù)在本文中所描述的一個或多個實施方式配置碳纖維。
[0126]在304中，可在織物上(例如，在多個碳纖維中的一個或多個上)電鍍第一金屬層。第一金屬層可包含鉻或錳或由其組成。例如，使用脈沖電鍍，根據(jù)在本文中所描述的一個或多個實施方式可例如電鍍第一金屬層。
[0127]在306中，可在第一金屬層上(例如，在涂有第一金屬的碳纖維上)電鍍第二金屬層。第二金屬層可包含鎳或由其組成。例如，使用脈沖電鍍，根據(jù)在本文中所描述的一個或多個實施方式可例如電鍍第二金屬層。
[0128]在308中，可使第一金屬層和第二金屬層退火。根據(jù)在本文中所描述的一個或多個實施方式可例如進行退火。
[0129]在310中，可在第二金屬層上電鍍銅層。在使織物和第一和第二金屬層退火之后，可電鍍銅層。使用在本【技術(shù)領(lǐng)域】中同樣眾所周知的任何合適的電鍍技術(shù)，可實現(xiàn)電鍍銅層。
[0130]根據(jù)另一個實施方式，在第二金屬層上電鍍銅層之前，可活化和/或清潔第二金屬層的表面(例如，遠離第一金屬層的表面)。活化第二金屬層的表面可包括去除氧化層(其已經(jīng)在退火期間形成)，并且可例如包括使該表面與酸(例如，鹽酸，例如，濃鹽酸或其他合適的酸)進行接觸或者由其實現(xiàn)活化該表面。在活化該表面之后，可清潔該表面，并且清潔該表面例如可包括凈化或通過凈化實現(xiàn)清潔。
[0131]根據(jù)另一個實施方式，例如，通過電流或通過熱壓，在電鍍銅層之后可能保持在多個碳纖維之間的空隙可裝有銅或與銅連接。
[0132]圖4示出了用于根據(jù)另一個實施方式制造碳銅合成物的方法400。
[0133]在402中，可提供具有多個碳纖維的織物。例如，可根據(jù)在本文中所描述的一個或多個實施方式配置該織物和/或碳纖維。
[0134]在404中，可通過金屬電鍍碳纖維，以形成金屬包覆的碳纖維。可根據(jù)在本文中所描述的一個或多個實施方式進行電鍍。該金屬可選自與碳和銅形成共同相的一組金屬。例如，可根據(jù)在本文中所描述的一個或多個實施方式選擇該金屬。
[0135]在406中，具有金屬包覆的碳纖維的織物可退火。例如，可根據(jù)在本文中所描述的一個或多個實施方式進行退火。
[0136]在408中，可通過銅電鍍金屬包覆的碳纖維。使用在本【技術(shù)領(lǐng)域】中同樣眾所周知的任何合適的電鍍技術(shù)，可實現(xiàn)電鍍銅。根據(jù)一些實施方式，在電鍍銅之前，可通過鎳電鍍金屬包覆的碳纖維。
[0137]圖5示出了用于根據(jù)另一個實施方式制造碳銅合成物的方法500。
[0138]在502中，可提供具有多個碳纖維的織物。例如，可根據(jù)在本文中所描述的一個或多個實施方式配置該織物和/或碳纖維。
[0139]在504中，可通過包括第一金屬層和設(shè)置在第一金屬層上的第二金屬層的層堆棧，電鍍碳纖維，以形成金屬包覆的碳纖維。例如，可根據(jù)在本文中所描述的一個或多個實施方式進行電鍍。第一金屬層可包含第一金屬或可由其制成，并且第二金屬層包含第二金屬或可由其制成。可選擇第一金屬和第二金屬，從而第一金屬與碳形成至少一個公共相，并且第一金屬與第二金屬形成至少一個公共相。例如，可根據(jù)在本文中所描述的一個或多個實施方式選擇第一金屬和/或第二金屬。例如，根據(jù)一個實施方式，第一金屬可為鉻或猛。例如，根據(jù)另一個實施方式，第二金屬可為鎳。
[0140]在506中，可使具有金屬包覆的碳纖維的織物退火。例如，可根據(jù)在本文中所描述的一個或多個實施方式進行退火。
[0141]在508中，可通過銅電鍍金屬包覆的碳纖維。使用在本【技術(shù)領(lǐng)域】中同樣眾所周知的任何合適的電鍍技術(shù)，可實現(xiàn)電鍍銅層。
[0142]圖6示出了用于根據(jù)另一個實施方式制造碳銅合成物的方法。
[0143]在602中，可提供碳纖維織物。例如，碳纖維織物可具有多個碳纖維或由其制成。例如，可根據(jù)在本文中所描述的一個或多個實施方式配置該織物和/或碳纖維。
[0144]在604中，可在碳纖維織物上電鍍第一金屬層。例如，可根據(jù)在本文中所描述的一個或多個實施方式進行電鍍。第一金屬層可包含與碳形成公共相的金屬或由其組成。例如，可根據(jù)在本文中所描述的一個或多個實施方式選擇金屬。例如，根據(jù)一個實施方式，該金屬可為鉻或錳。
[0145]在606中,可在第一金屬層上電鍍第二金屬層。例如,可根據(jù)在本文中所描述的一個或多個實施方式進行電鍍。第二金屬層可包含與第一金屬層的金屬形成公共相的金屬或由其組成。例如，可根據(jù)在本文中所描述的一個或多個實施方式選擇金屬。例如，根據(jù)一個實施方式，該金屬可為鎳。[0146]在608中,可使碳纖維織物、第一金屬層和第二金屬層退火。例如,可根據(jù)在本文中所描述的一個或多個實施方式進行退火。
[0147]在610中，可在第二金屬層上電鍍銅層。使用在本【技術(shù)領(lǐng)域】中同樣眾所周知的任何合適的電鍍技術(shù)，可實現(xiàn)電鍍銅層。
[0148]圖7A到圖1OB示出了在用于根據(jù)另一個實施方式制造碳銅合成物的方法中的各種處理階段。
[0149]圖7A和圖7B示出了可提供多個碳纖維702的平面圖700和剖視圖750 (與圖7A中沿著線7B-7B’的橫截面對應(yīng))。碳纖維702的數(shù)量總體上可為任意數(shù)。碳纖維702例如可設(shè)置成束712,其中，如圖所不,每一束712可具有一個或多個碳纖維702。每束712碳纖維702的數(shù)量總體上可為任意數(shù)，并且對于每束712而言，數(shù)量可相同，或者對于不同束712而言，數(shù)量可不同。
[0150]如圖所示，碳纖維702或碳纖維702的束712可設(shè)置為形成織物701。換言之，根據(jù)一些實施方式，可提供被配置為碳纖維織物701的一層碳纖維702。根據(jù)其他實施方式，可通過不同的方式設(shè)置碳纖維702。根據(jù)一個或多個實施方式，一個或多個(例如，所有)碳纖維702可包括石墨。
[0151 ] 至少一個(例如，多個，例如，所有)碳纖維702例如可具有的長度在毫米的范圍內(nèi)，例如，幾毫米。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他(例如，更高的)值。
[0152]至少一個(例如，多個，例如,所有)碳纖維702例如可具有的直徑在從大約I μ m到大約50 μ m的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0153]圖8A和圖8B示出了可在碳纖維織物701上電鍍第一金屬層703的平面圖800和剖視圖850 (與圖8A中沿著線8B-8B’的橫截面對應(yīng))。在沉積第一金屬層703之前，可選地預(yù)先清潔碳纖維織物701和/或去除其油污。
[0154]第一金屬層703可包含金屬或由金屬組成，該金屬與碳形成公共相，并且與隨后要沉積的鎳形成公共相(見圖9A和圖9B)。
[0155]如圖所示，第一金屬層703可至少部分(例如，完全)涂覆至少一個(例如，多個，例如，所有)碳纖維702。
[0156]例如，通過脈沖電鍍，可實現(xiàn)電鍍第一金屬層703。
[0157]在脈沖電鍍中使用的脈沖的脈沖頻率可例如在從大約IOkHz到大約IMHz的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0158]根據(jù)另一個實施方式，在脈沖電鍍中使用的脈沖的脈沖高度可在從大約4V到大約12V的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0159]根據(jù)其他實施方式，通過其他合適的電鍍技術(shù)，可實現(xiàn)電鍍第一金屬層。
[0160]可沉積第一金屬層703,從而該金屬層的層厚小于碳纖維702的直徑,例如，大幅小于碳纖維702的直徑，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約25%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約15%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約10%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約5%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約1%，例如，其層厚在大約IOnm到大約500nm的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。最小的層厚可例如與第一金屬層703的結(jié)晶種子的尺寸對應(yīng)。
[0161]圖9A和圖9B示出了可在第一金屬層703上電鍍第二金屬層704的平面圖900和剖視圖950 (與圖9A中沿著線9B-9B’的橫截面對應(yīng))。
[0162]第二金屬層704可包含鎳或由鎳組成。如上所述，第二金屬層的鎳可與第一金屬層703的金屬形成公共相。
[0163]如圖所示，第二金屬層704可至少部分(例如，完全)涂覆至少一個(例如，多個，例如，所有)碳纖維702，該碳纖維涂有第一金屬層703。
[0164]例如，通過脈沖電鍍，可實現(xiàn)電鍍第二金屬層704。
[0165]在脈沖電鍍中使用的脈沖的脈沖頻率可例如在從大約IOkHz到大約IMHz的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0166]根據(jù)另一個實施方式，在脈沖電鍍中使用的脈沖的脈沖高度可在從大約4V到大約12V的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0167]根據(jù)其他實施方式，通過其他合適的電鍍技術(shù)，可實現(xiàn)電鍍第二金屬層704。
[0168]可沉積第二金屬層704,從而該金屬層的層厚小于碳纖維702的直徑,例如,大幅小于碳纖維702的直徑，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約25%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約15%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約10%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約5%，例如，其層厚等于或小于碳纖維直徑的大約1%，例如，其層厚在大約IOnm到大約500nm的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。最小的層厚可例如與第二金屬層704的結(jié)晶種子的尺寸對應(yīng)。
[0169]第一金屬層703和第二金屬層704例如可具有相同或基本上相同的層厚?？蛇x地，該層厚可不同。
[0170]可選擇第一金屬層703的金屬，從而第一金屬層703的金屬為(例如,根據(jù)相應(yīng)的相圖)例如通過由退火引起的固態(tài)擴散(換言之，移動和/或輸送固相原子)與碳形成至少一個共同相并且與鎳形成至少一個共同相的金屬。
[0171]第一金屬層的金屬的實例包括鉻或錳(用于第一金屬)，從圖11到14中可見，這些圖分別示出了二進制系統(tǒng)碳-鉻(C-Cr)、碳-錳(C-Mn)、鉻-鎳(Cr-Ni )、錳-鎳(Mn-Ni)的相圖 1100、1200、1300、1400。
[0172]具體而言，從圖11中的相圖1100中可見，碳(C)和鉻(Cr)可形成至少一個共同相。
[0173]而且，從圖12中的相圖1200中可見，碳(C)和錳(Mn)可形成至少一個共同相。
[0174]而且，從圖13中的相圖1300中可見，鉻(Cr)和鎳(Ni)可形成至少一個共同相。
[0175]而且，從圖14中的相圖1400中可見，錳(Mn)和鎳(Ni)可形成至少一個共同相。
[0176]而且，鎳可適當(dāng)?shù)卣澈现零~。
[0177]可選地,第一第二金屬層703、704能夠具有金屬的其他組合。
[0178]用作說明地，第一金屬層703和第二金屬層704可用作粘合層，以能夠粘合隨后要沉積的銅層705或提高這種粘合性(見圖1OA和圖10B)。
[0179]碳纖維織物701 (包括碳纖維702)、第一金屬層703和第二金屬層704可退火，以形成公共相。
[0180]織物701和金屬層703、704可例如退火，以降低到從大約400°C到大約1000°C的溫度范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0181]織物701和金屬層703、704可例如退火，其持續(xù)時間在從大約Ih到大約IOh的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，也能夠具有其他值。
[0182]在沉積第二金屬層704之后,織物701、第一金屬層703和第二金屬層704可同時退火，以形成公共相。換言之，可進行單個退火步驟，以使織物701和金屬層703、704退火。然而，在沉積第二金屬層704之前，也能夠執(zhí)行第一退火步驟，并且在沉積第二金屬層704之后，也能夠執(zhí)行第二退火步驟，以使織物701和金屬層703、704退火。
[0183]使織物701、第一金屬層703和第二金屬層704退火，可用于形成(碳纖維702的)碳和第一金屬層703的金屬(例如,鉻或猛)的共同相,例如,在碳纖維702和第一金屬層703之間的界面處，并且用于形成第一金屬層703的金屬(例如，鉻或錳)和第二金屬層704的金屬的共同相，例如，在第一金屬層703和第二金屬層704之間的界面處。
[0184]根據(jù)另一個實施方式，在使第二金屬層704退火之后，例如，在濃鹽酸(例如，在大約IOs到大約20s的較短時間間隔內(nèi))中可選地活化和/或清潔(例如，凈化)遠離第一金屬層703的第二金屬層704的表面(用作說明地，第二金屬層704的外表面)。
[0185]圖1OA和圖1OB示出了可在第二金屬層704上電鍍銅層705的平面圖1000和剖視圖1050 (與圖1OA中沿著線10B-10B’的橫截面對應(yīng))。使用在本【技術(shù)領(lǐng)域】中同樣眾所周知的任何合適的電鍍技術(shù)，可實現(xiàn)電鍍銅層705。
[0186]根據(jù)另一個實施方式，例如，通過電流或通過熱壓，在電鍍銅層705之后可能保持在多個金屬包覆的碳纖維702之間的空隙可裝有銅或與銅連接。
[0187]圖1OA和圖1OB用作說明地示出了根據(jù)一個實施方式的碳銅合成物。
[0188]碳銅合成物可包括多個碳纖維702。碳纖維702可例如設(shè)置為形成織物701，也稱為碳纖維織物。
[0189]碳銅合成物可進一步包括第一金屬層703。第一金屬層703可設(shè)置在碳纖維702上。第一金屬層703可包含金屬或由金屬組成，該金屬與碳形成公共相并且與鎳形成公共相。
[0190]碳銅合成物可進一步包括第二金屬層704。第二金屬層704可設(shè)置在第一金屬層703上。第二金屬層704可包含鎳或由鎳組成,第一金屬層703的金屬可例如為鉻或猛?？蛇x地，可使用可滿足上述條件的金屬的任何其他組合。
[0191]碳銅合成物可進一步包括銅層705。銅層705可設(shè)置在第二金屬層704上。
[0192]用作說明地，圖1OA和圖1OB示出了包括設(shè)置在一層碳纖維702和銅層705之間的粘合層堆棧703/704的碳銅合成物，該層堆棧703/704包括設(shè)置在彼此上的兩個粘合層(換言之，在碳和銅之間建立或提高粘合性的層)，即，第一金屬層703和第二金屬層704。
[0193]根據(jù)一些實施方式，碳銅合成物可包括僅僅一個金屬層，作為設(shè)置在碳纖維702和銅層705之間的粘合層。在這種情況下，金屬層可包含金屬或由其組成，該金屬可與碳形成公共相并且與銅形成公共相，例如，鉻或錳。
[0194]在本文中所述的碳銅合成物可例如用作散熱器，用于電子裝置，例如，功率電子裝置或元件(例如，高功率模塊)。為此，碳銅合成物可連接至電子裝置，例如，連接至電子裝置的襯底。
[0195]在下文中，描述了各種實施方式的各方面和潛在影響。
[0196]根據(jù)各種實施方式，一個或多個碳纖維可通過電解涂有金屬，該金屬(根據(jù)相應(yīng)的相圖)與碳形成至少一個公共相并且與銅形成至少一個公共相，并且隨后退火，以在碳-金屬界面形成碳-金屬相。金屬層可解說性地用作粘合劑或粘合層，用于隨后要沉積的銅層(換言之，用作能夠粘合銅層或提高該粘合性的層)。
[0197]根據(jù)各種實施方式，一個或多個碳纖維可通過電解涂有金屬層堆棧，該金屬層堆棧包括與碳形成至少一個公共相的第一金屬(例如，鉻或錳)以及與第一金屬形成至少一個公共相的第二金屬(例如，鎳)，并且隨后退火，以在碳纖維和第一金屬之間的界面處形成碳-金屬相并且在第一金屬和第二金屬之間的界面處形成金屬-金屬相。金屬層堆?？山庹f性地用作粘合層堆棧，用于要與碳纖維耦合的銅層(換言之，用作能夠在碳纖維上粘合銅層或提高該粘合性的層堆棧)。
[0198]根據(jù)各種實施方式，可在一個或多個碳纖維(例如，碳纖維織物)上電鍍至少一個金屬層，以用作粘合層或粘合劑，從而提高要在纖維上電鍍的銅層的粘合性。至少一個金屬層可包含至少一個金屬或由其組成(例如，鉻或錳)，該金屬與碳和銅形成至少一個公共相。
[0199]根據(jù)各種實施方式，在金屬包覆的碳纖維上，S卩，在涂有粘合層的碳纖維上，可電鍍銅層，從而形成碳銅合成物。碳銅合成物可例如用作散熱材料。
[0200]因此，根據(jù)各種實施方式，根據(jù)碳銅合成物，可提供散熱材料或散熱器，例如，用于功率電子裝置或功率電子元件，例如，高功率模塊(例如，IGBT (絕緣柵雙極晶體管)模塊)。
[0201]包括碳纖維和銅的碳銅合成物可具有熱膨脹系數(shù)(CTE)，與純銅的CTE相比，其更靠近硅的CTE。因此，在用作散熱材料時，該碳銅合成物可大幅減小熱應(yīng)力和芯片彎曲。
[0202]可見各種實施方式的一個方面在于，碳纖維可具有能夠直接在晶片處冷制造碳銅合成物的表面。
[0203]可見各種實施方式的另一個方面在于，提供方法，通過這些方法，碳纖維和銅(CCu)的合成物可適合于適應(yīng)多個溫度循環(huán)。
[0204]可見各種實施方式的另一個方面在于，可消除或大幅減少用于制造CCu合成物的上述傳統(tǒng)方法的一個或多個缺點。
[0205]例如，與在傳統(tǒng)方法中一樣，不需要燒結(jié)工藝，以制造CCu合成物。因此，能夠直接在晶片處冷制造CCu合成物。而且，在銅電解液內(nèi)不需要任何添加劑，以提高銅的粘合性。
[0206]可見各種實施方式的另一個方面在于，可提供可適合于熱循環(huán)的CCu合成物，例如，可抵抗多個溫度循環(huán)而不或者基本上不退化的CCu合成物。
[0207]根據(jù)各種實施方式，在碳纖維上提供至少一個粘合劑。通過金屬的電流涂覆，可實現(xiàn)粘合劑，該金屬與碳形成至少一個公共相，以及與隨后沉積的銅形成至少一個公共相。
[0208]金屬的實例包括例如鉻和錳，通過水溶液電解，可比較容易地沉積這些金屬。
[0209]根據(jù)一些實施方式，在沉積第一金屬層(鉻或錳層)之后，鎳層可作為額外的(第二)中間層進行沉積，第一金屬層與鉻和錳形成公共相。
[0210]根據(jù)各種實施方式，通過溫度處理(退火)，可在碳和第一金屬之間形成公共相。根據(jù)一些實施方式，在具有第二金屬(鎳)時，可進行退火。
[0211]根據(jù)一些實施方式，例如，通過使氧化金屬層與酸(例如，濃鹽酸)進行接觸，可去除在退火期間在第二金屬層(鎳層)的表面上可能生成的氧化層，從而活化表面，用于隨后進行電解銅電鍍。
[0212]根據(jù)一些實施方式，碳纖維可具有雙預(yù)涂，包括第一電流沉積的金屬層(例如，鉻或錳層)和在第一金屬層上沉積的第二電流沉積的金屬層(鎳層)。[0213]根據(jù)一些實施方式，使用電流脈沖沉積，可在碳纖維上沉積一個或多個金屬層。由于隨著在要沉積的金屬的開始物種(即，電解液)和最終狀態(tài)(即，金屬薄膜)之間的化學(xué)勢的差異的增大，結(jié)晶種子變小，所以通過電流脈沖沉積，可實現(xiàn)非常薄的和/或均勻的涂覆。例如，通過電流脈沖沉積，可實現(xiàn)減小到大約種子大小的層厚。
[0214]圖15A和圖15B示出了兩個電子顯微照片，其闡述了鎳在硅上進行電流脈沖沉積的種子形成，其中，圖15B為圖15A的一部分的放大圖。作為一個實例，該顯微照片用于闡述脈沖電流的脈沖高度和/或脈沖寬度可影響金屬涂層的種子的尺寸、密度和/或?qū)雍竦姆绞健＿@些示圖顯示了通過電流脈沖沉積可實現(xiàn)非常薄的層厚。
[0215]減小金屬涂層卿，一個或多個粘合層)的厚度，可提高碳銅合成物的導(dǎo)熱性和/或?qū)щ娦浴?br> [0216]根據(jù)一些實施方式，可提供粘合層堆棧，用于對碳纖維-銅合成物材料進行冷電解制造，其中，通過在水溶液內(nèi)進行電解沉積(例如，電流脈沖沉積)，在(例如，預(yù)先清潔的并且去除油污的)碳纖維織物上，沉積第一金屬，例如，鉻或錳(或與碳和鎳形成公共相的任何其他材料)，并且其中，隨后，在第一金屬上(也通過電解沉積，例如，電流脈沖沉積)沉積鎳。粘合金屬可比碳纖維的直徑薄得多。隨后，具有金屬粘合層堆棧的碳纖維織物可退火(換言之，加熱或回火)。隨后，可在較短的時間間隔內(nèi)在濃鹽酸內(nèi)活化鎳表面，并且凈化該表面。隨后，通過電解沉積，可沉積銅。例如，通過電流或通過熱壓，可能剩余的空隙可與銅連接。
[0217]一種用于根據(jù)另一個實施方式制造碳銅合成物的方法可包括:提供第一層，所述第一層具有多個碳纖維或者由其制成；在第一層上電鍍金屬層，所述金屬層包含金屬或由金屬組成，所述金屬與碳形成公共相并且與銅形成公共相；至少使第一層和金屬層退火；在所述金屬層上電鍍第二層，所述第二層包含銅或由銅組成。
[0218]一種用于根據(jù)另一個實施方式制造碳銅合成物的方法可包括:提供第一層，所述第一層具有多個碳纖維或者由其制成；在第一層上電鍍第一金屬層，所述第一金屬層包含第一金屬或由第一金屬組成，并且在所述第一金屬層上電鍍第二金屬層，所述第二金屬層包含第二金屬或由第二金屬組成，其中，選擇第一金屬和第二金屬，從而第一金屬與碳形成公共相，并且第一金屬和第二金屬形成公共相；使第一層、第一金屬層以及第二金屬層退火；在第二金屬層上電鍍第二層，所述第二層包含銅或由銅組成。
[0219]一種用于根據(jù)另一個實施方式制造碳銅合成物的方法可包括:提供具有多個碳纖維的織物；在所述織物上電鍍至少一個金屬層，所述至少一個金屬層包含金屬或由其組成，所述金屬與碳形成至少一個公共相并且與銅形成至少一個公共相；使所述織物和所述至少一個金屬層退火；在所述至少一個金屬層上電鍍銅層。
[0220]一種根據(jù)另一個實施方式的碳銅合成物可包括:第一層，所述第一層包含多個碳纖維或者由其組成；金屬層，其設(shè)置在所述第一層上，所述金屬層包含金屬或由金屬組成，所述金屬與碳形成公共相并且與銅形成公共相；第二層，其設(shè)置在所述金屬層上，所述第二層包含銅或由其組成。
[0221]根據(jù)各種實施方式，一種用于制造碳銅合成物的方法可包括:提供碳纖維織物；在碳纖維織物層上電鍍第一金屬層，所述第一金屬層包含金屬或由金屬組成，所述金屬與碳(例如，鉻或錳)形成公共相；在所述第一金屬層上電鍍第二金屬層，所述第二金屬層包含鎳或由鎳組成；使碳纖維織物、第一金屬層和第二金屬層退火；在第二金屬層上電鍍銅層。
[0222]根據(jù)各種實施方式，一種用于制造碳銅合成物的方法可包括:提供具有多個碳纖維的織物；通過至少一個金屬電鍍碳纖維，以形成金屬包覆的碳纖維，所述至少一個金屬選自與碳形成至少一個公共相并且與銅形成至少一個公共相的一組金屬；使具有金屬包覆的碳纖維的織物退火；通過銅電鍍金屬包覆的碳纖維。
[0223]根據(jù)各種實施方式，一種用于制造碳銅合成物的方法可包括:提供具有多個碳纖維的織物；通過包括第一金屬層和設(shè)置在第一金屬層上的第二金屬層的層堆棧，電鍍碳纖維，以形成金屬包覆的碳纖維，第一金屬層包含第一金屬或由其制成，并且第二金屬層包含第二金屬或由其制成，其中，選擇第一金屬和第二金屬，從而第一金屬與碳形成公共相并且與第二金屬形成公共相；使具有金屬包覆的碳纖維的織物退火；通過銅電鍍金屬包覆的碳纖維。
[0224]雖然已經(jīng)特別參照【具體實施方式】顯示和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解的是，在不背離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可在其內(nèi)進行形式和細節(jié)上的各種變化。因此，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求表示，并且因此，旨在包括在權(quán)利要求的等同的意義和范圍內(nèi)發(fā)生的所有變化。
【權(quán)利要求】
1.一種用于處理至少一個碳纖維的方法，包括: 在至少一個碳纖維上電鍍金屬層，其中，所述金屬層包含金屬，所述金屬與碳形成公共相并且與銅形成公共相； 使所述至少一個碳纖維和所述金屬層退火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其中，所述金屬為鉻或錳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其中，電鍍所述金屬層包括脈沖電鍍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 在所述金屬層上電鍍銅層。
5.一種用于處理至少一個碳纖維的方法，包括: 在至少一個碳纖維上電鍍第一金屬層，其中，所述第一金屬層包含金屬，所述金屬與碳形成公共相并且與鎳形成公共相； 在所述第一金屬層上電鍍第二金屬層，其中，所述第二金屬層包含鎳； 使所述至少一個碳纖維、所述第一金屬層以及所述第二金屬層退火。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法， 其中，所述金屬為鉻或錳。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法， 其中，電鍍所述第一金屬層和電鍍所述第二金屬層中的至少一個包括脈沖電鍍。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括在使所述第二金屬層退火之后的活化所述第二金屬層的表面和清潔所述第二金屬層的表面中的至少一個。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括: 在所述第二金屬層上電鍍銅層。
10.一種用于制造碳銅合成物的方法，包括: 提供多個碳纖維； 在所述多個碳纖維上電鍍金屬層，其中，所述金屬層包含金屬，所述金屬與碳形成公共相并且與銅形成公共相； 使所述多個碳纖維和所述金屬層退火； 在所述金屬層上電鍍銅層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法， 其中，所述金屬為鉻或錳。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法， 其中，電鍍所述金屬層包括脈沖電鍍。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法， 其中，所述多個碳纖維由織物構(gòu)成。
14.一種用于制造碳銅合成物的方法，包括: 提供多個碳纖維； 在所述多個碳纖維上電鍍第一金屬層，其中，所述第一金屬層包括金屬，所述金屬與碳形成公共相并且與鎳形成公共相；在所述第一金屬層上電鍍第二金屬層，其中，所述第二金屬層包括鎳； 使所述多個碳纖維、所述第一金屬層以及所述第二金屬層退火； 在所述第二金屬層上電鍍銅層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法， 其中，所述第一金屬為鉻或錳。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法， 其中，電鍍所述第一金屬層和電鍍所述第二金屬層中的至少一個包括脈沖電鍍。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括在所述第二金屬層上電鍍所述銅層之前的活化所述第二金屬層的表面和清潔所述第二金屬層的表面中的至少一個。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法， 其中，所述多個碳纖維由織物構(gòu)成。
19.一種用于制造碳銅合成物的方法，所述方法包括: 提供碳纖維織物； 將第一金屬層電鍍到所述織物上，所述第一金屬層包括鉻或錳； 將第二金屬層電鍍到所述第一金屬層上，所述第二金屬層包括鎳； 使所述織物、所述第一金屬層和所述第二金屬層退火； 將銅層電鍍到所述第二金屬層上。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法， 其中，電鍍所述第一金屬層和第二金屬層中的至少一個包括脈沖電鍍。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括在將所述銅層電鍍到所述第二金屬層上之前的活化所述第二金屬層的表面和清潔所述第二金屬層的表面中的至少一個。
22.—種碳銅合成物,包括: 多個碳纖維； 設(shè)置在所述碳纖維上的金屬層，所述金屬層包括金屬，所述金屬與碳形成公共相并且與銅形成公共相； 設(shè)置在所述金屬層上的銅層。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的碳銅合成物， 其中，所述金屬為鉻或錳。
24.—種碳銅合成物,包括: 多個碳纖維； 設(shè)置在所述碳纖維上的第一金屬層，其中，所述第一金屬層包括金屬，所述金屬與碳形成公共相并且與鎳形成公共相； 設(shè)置在所述第一金屬層上的第二金屬層，其中，所述第二金屬層包括鎳； 設(shè)置在所述第二金屬層上的銅層。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的碳銅合成物，其中，所述第一金屬為鉻或錳。
【文檔編號】D06M101/40GK103628308SQ201310369933
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月22日
【發(fā)明者】弗里德里克·克勒納 申請人:英飛凌科技股份有限公司