[發(fā)明專利]碳納米管復(fù)合熱界面材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710076044.2
• 申請(qǐng)日: 2007-07-13
• 公開（公告）號(hào): CN101343532A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚湲;劉長(zhǎng)洪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司
• 主分類號(hào): C09K5/14
• 分類號(hào): C09K5/14
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱界面材料的制備方法，尤其涉及一種碳納米管復(fù)合熱界面材料的制備方法。

背景技術(shù)

隨著微電子產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，電子芯片的主頻越來(lái)越高，線寬越來(lái)越窄，導(dǎo)致芯片產(chǎn)生的熱量越來(lái)越大，因此，散熱問(wèn)題逐漸成為束縛芯片性能的一大障礙。研究發(fā)現(xiàn)，散熱元件與芯片之間以及散熱元件之間的界面熱阻是制約散熱模組散熱效率的重要因素。目前，通常采用熱界面材料來(lái)減小界面熱阻，以提高散熱元件的散熱效率。

熱界面材料通常是導(dǎo)熱率相對(duì)較高，而且比較柔軟的材料，用來(lái)填充芯片與散熱元件之間的界面。通常的熱界面材料包括導(dǎo)熱膏和相變片，其組成通常是在有機(jī)基體中混合了高導(dǎo)熱的金屬或者陶瓷材料，從而得到較好的填隙效果和傳熱效果。然而，自從日本科學(xué)家Iijima于1991年發(fā)現(xiàn)碳納米管，請(qǐng)參見“Helical?microtubulesof?graphitic?carbon”，S?Iijima，Nature，vol.354，p56(1991)，由于具備良好機(jī)械、導(dǎo)熱及導(dǎo)電特性等，碳納米管成為制備熱界面復(fù)合材料的優(yōu)選。以碳納米管為填充物得到的熱界面復(fù)合材料，可以顯著增強(qiáng)熱界面復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度及韌性，提高導(dǎo)熱率和導(dǎo)電率。因此，有關(guān)碳納米管復(fù)合材料的技術(shù)成為當(dāng)前納米技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

目前，使用定向排列的碳納米管陣列的復(fù)合熱界面材料是作為熱界面材料的一個(gè)優(yōu)選方案。對(duì)于計(jì)算機(jī)芯片及其散熱模組系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，熱量主要沿著垂直于芯片表面的方向傳播，定向排列的碳納米管可以有效利用其軸向高熱導(dǎo)率，使得相對(duì)較少的碳納米管數(shù)量可以達(dá)到相對(duì)較高的傳熱效率。

現(xiàn)有技術(shù)中，碳納米管復(fù)合熱界面材料的制備方法包括注入法和沉積法。注入法是將熔化的金屬直接注入到碳納米管陣列的空隙中，冷凝后金屬便將碳納米管包裹起來(lái)得到碳納米管復(fù)合熱界面材料。由于碳納米管之間的空氣很難在注入過(guò)程中排出去，因此，這種方法雖然操作簡(jiǎn)單，但是很容易在復(fù)合材料中摻雜很多空氣泡，不利于金屬和碳納米管之間的緊密結(jié)合。

沉積法分物理沉積法和化學(xué)沉積法。物理沉積法是直接將金屬蒸汽或者濺射出來(lái)的金屬顆粒沉積在碳納米管陣列上面，這種方法效率比較低，而且要在真空環(huán)境中進(jìn)行，制作成本高。化學(xué)沉積法一般利用電鍍或者化學(xué)鍍的方法，利用電化學(xué)或者還原反應(yīng)將金屬沉積在碳納米管陣列的空隙中，化學(xué)沉積可靠性高，但必須使用金屬鹽溶液作為電解或者化學(xué)反應(yīng)的對(duì)象，限制了用于復(fù)合的金屬的種類，而且化學(xué)廢液的處理會(huì)帶來(lái)環(huán)保問(wèn)題。

有鑒于此，有必要提供一種操作簡(jiǎn)單、成本低的碳納米管復(fù)合材料的制備方法。

以下，將以實(shí)施例說(shuō)明一種碳納米管復(fù)合熱界面材料的制備方法。

一種碳納米管復(fù)合熱界面材料的制備方法，其包括以下步驟：提供一基底，其上形成有碳納米管陣列；將熔化的第一填充材料填充入碳納米管陣列的空隙中，該第一填充材料為石蠟，凝固第一填充材料與碳納米管陣列得到第一復(fù)合材料；提供一第二填充材料，該第二填充材料為金屬材料，第二填充材料的熔點(diǎn)高于第一填充材料的熔點(diǎn)，將熔化的第二填充材料注入到第一復(fù)合材料的表面，待第一填充材料被熔化的第二填充材料完全熔化，第二填充材料排擠第一填充材料而使得第一填充材料從碳納米管陣列的空隙中流出后，凝固第二填充材料與碳納米管陣列，從而得到由碳納米管與第二填充材料復(fù)合的碳納米管復(fù)合熱界面材料。

本技術(shù)方案的碳納米管復(fù)合熱界面材料制備方法，相對(duì)于現(xiàn)有?技術(shù)來(lái)說(shuō)具有以下優(yōu)點(diǎn)：首先，第一填充材料在填充碳納米管陣列的空隙過(guò)程對(duì)空隙中的空氣進(jìn)行了初步排擠，第二填充材料對(duì)第一填充材料排擠的過(guò)程同時(shí)會(huì)對(duì)殘留的空氣進(jìn)行二次驅(qū)除，因此，最終制得的碳納米管復(fù)合熱界面材料中基本不會(huì)存在氣泡。其次，整個(gè)制備工藝簡(jiǎn)單、成本低，并適合大量制備碳納米管復(fù)合熱界面材料。

圖1～圖5為本技術(shù)方案制備碳納米管復(fù)合熱界面材料的工藝流程示意圖。

圖6為本技術(shù)方案用于制備碳納米管復(fù)合熱界面材料的制備裝置示意圖。

圖7～圖10為利用本技術(shù)方案的制備裝置制備碳納米管復(fù)合熱界面材料的示意圖。

以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本技術(shù)方案的碳納米管復(fù)合熱界面材料的制備方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。