[發明專利]熱界面材料,具該熱界面材料的電子裝置及制備方法

有效

• 申請號: 200910107591.1
• 申請日: 2009-06-02
• 公開（公告）號: CN101906288A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 汪友森;姚湲;戴風偉;王繼存;張慧玲
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業(深圳)有限公司
• 主分類號: C09K5/14
• 分類號: C09K5/14;H01L23/373;H01L21/48
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技術領域

本發明涉及一種熱界面材料，具該熱界面材料的電子裝置及該電子裝置的制備方法。

背景技術

近年來，隨著半導體器件集成工藝的快速發展，半導體器件的集成化程度越來越高，器件體積變得越來越小，但是，半導體器件體積的減小也提高了其對散熱的要求。為滿足所述半導體器件對散熱的需要，風扇散熱、水冷輔助散熱及熱管散熱等各種散熱方式被廣泛運用，并取得一定的散熱效果。但因散熱裝置與熱源(半導體集成器件，如CPU)的接觸界面不平整，實際接觸面積一般不到總面積的2％，因此從根本上影響熱源向散熱裝置傳遞熱量的效果。為了增加熱源與散熱裝置兩個界面之間的接觸面積，通常在熱源與散熱裝置之間填加一導熱系數較高的熱界面材料(Thermal?Interface?Materials)，用于填補熱源與散熱裝置接觸時產生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，增加熱源與散熱裝置兩個界面的接觸面積，減少熱傳遞的阻抗，改善熱源與散熱裝置間的熱傳遞效果。

傳統的熱界面材料是通過在如硅膠、橡膠之類的柔性基體中添加一些具有優異導熱性能的導熱顆粒如氧化硅、銀或其他金屬等來形成復合材料。碳納米管沿其軸向方向具有極高的導熱系數，使其成為最具潛力的熱界面材料之一。2004年9月16日申請并于2005年6月2日公開的第2005/0116336A1號美國專利申請公開了一種熱界面材料，該熱界面材料將多個碳納米管均勻分散在一柔性基體中，該多個碳納米管相互搭接在熱源與散熱裝置之間形成多個導熱通道。

碳納米管軸向方向的導熱系數較高，但其徑向方向的導熱系數極低，因此，由所述多個碳納米管形成的導熱通道中，其熱傳遞路徑的長度取決于相互搭接成該一導熱通道的所有碳納米管的軸向長度之和。而所述多個碳納米管在柔性基體中的方向難以控制，該碳納米管軸向方向與熱傳遞方向一致的概率很小，因此，需要較多的碳納米管搭接才能形成一導熱通道，從而造成該熱界面材料的傳熱路徑較長；且，由于碳納米管的尺寸較小，相互搭接的兩個碳納米管之間的熱阻較大，無法有效利用碳納米管的導熱性能。因此，所述熱界面材料的導熱性能還有待進一步提高。

發明內容

有鑒于此，有必要提供一種導熱性能更佳的熱界面材料，具該熱界面材料的電子裝置及該電子裝置的制備方法。

一種熱界面材料，其包括一柔性基體及分布在該柔性基體中的多個復合導熱顆粒。該復合導熱顆粒包括一金屬顆粒及至少一碳納米管復合在該金屬顆粒中。

一種熱界面材料，其包括一柔性基體及分布在該柔性基體中的多個金屬顆粒。至少部分金屬顆粒中每一第一金屬顆粒進一步包括至少一碳納米管復合在該第一金屬顆粒中形成多個復合導熱顆粒。

一種電子裝置，其包括一熱源及一設置于所述熱源表面的熱界面材料。該熱界面材料包括一柔性基體及分布在該柔性基體中的多個第一金屬顆粒。至少部分該第一金屬顆粒中每一第一金屬顆粒進一步包括至少一碳納米管復合在該第一金屬顆粒中形成多個復合導熱顆粒。

一種電子裝置的制備方法，其包括如下步驟：提供一熱界面材料預制體及一熱源，所述熱源具有一使所述熱源不至于過熱損壞的保護溫度，所述熱界面材料預制體包括一柔性基體、填充在所述柔性基體中的多個第二金屬顆粒及多個碳納米管，所述第二金屬顆粒粒徑小于100納米，且該第二金屬顆粒在該粒徑下的熔融溫度小于所述保護溫度；將所述熱界面材料預制體設置在所述熱源表面；加熱所述熱界面材料預制體，使所述第二金屬顆粒熔融團聚；冷卻所述熱界面材料預制體，形成熱界面材料于熱源表面。

與現有技術相比，所述熱界面材料中的碳納米管復合于第一金屬顆粒中形成復合導熱顆粒。由于所述復合導熱顆粒的熱傳遞方向無方向性限制，由所述多個復合導熱顆粒相互搭接而形成的導熱通道，具有較短的熱傳遞路徑；且，由于復合導熱顆粒具有較大的粒徑，相互搭接的復合導熱顆粒之間的熱阻較小。因此，所述熱界面材料有效利用了碳納米管優異的導熱性能，具有較好的導熱性能。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的電子裝置的結構示意圖。

圖2是圖1中熱界面材料微觀結構示意圖。

圖3是本發明制備熱界面材料的熱界面材料預制體的微觀結構示意圖。

圖4是本發明實施例提供的電子裝置的制備方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明實施例的熱界面材料，具該熱界面材料的電子裝置及該電子裝置的制備方法作進一步詳細說明。