[發明專利]一種界面導熱片及其制備方法、散熱系統

有效

• 申請號: 201310288650.6
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103367275A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 徐焰;趙仁哲;李松林
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H01L23/373
• 分類號: H01L23/373
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

技術領域

本發明實施例涉及一種界面導熱片及其制備方法、散熱系統。

背景技術

電子設備中芯片等發熱元件工作時產生的熱量通常需借助散熱器件實現熱量向外部的擴散。從微觀角度看，發熱元件與散熱器件之間的接觸界面都存在很多的凹凸不平，需使用界面導熱材料（Thermal?Interface?Materials，TIM）填充發熱元件與散熱器件的接觸界面，降低接觸熱阻。隨著電子設備的微型化、輕量化和高密度化的發展。

現有界面導熱材料，比如導熱硅脂、相變導熱材料，導熱系數通常不超過6w/mk，無法滿足高功率密度器件比如大功率場效應晶體管的散熱要求。針對這種高功率密度器件的散熱，通用工藝為使用錫基焊料將高功率密度器件與散熱組件焊接在一起，也可使用導電導熱銀膠（Henkel?CF3350）。CF3350導電銀膠的導熱系數約7w/mk，體積電阻率約2×10-⁴Ω·cm，可歸類于高導熱系數的導熱膠。導電導熱銀膠在應用中可能會溢出導致短路，在應用環境中易腐蝕或者出現銀遷移，長期可靠性較差。錫基焊料通常為錫鉛共晶、錫銀銅無鉛合金的錫膏，具有金屬合金獨有的高導電、高導熱特性，但實現焊接需對散熱部件進行高成本的金屬化鍍層處理，且在高溫下加熱完成焊接過程。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種界面導熱片，克服了現有技術中界面導熱材料不能同時滿足具有良好的導熱性能和易于工業化安裝的問題。

第一方面，本發明實施例提供了一種界面導熱片，包括基材和碳納米線，所述基材具有第一表面及相對于所述第一表面的第二表面，所述基材的所述第一表面和所述第二表面均設置有所述碳納米線，所述碳納米線呈陣列排布，其中，所述基材包括柔性復合金屬薄膜，或者所述基材的材質包括柔性石墨和焊料合金中的至少一種，所述柔性復合金屬薄膜為表面涂覆有鎳、銀或金的柔性金屬薄膜。

優選地，所述碳納米線垂直于所述基材的第一表面和第二表面中的至少一表面。

優選地，所述碳納米線為納米碳纖維和多壁碳納米管中的至少一種。

優選地，所述納米碳纖維的直徑為50nm～200nm。

優選地，所述多壁碳納米管的直徑為1nm～50nm。

優選地，所述柔性金屬薄膜為銅箔、鋁箔、鎳箔、銅合金片和不銹鋼片中的一種。

優選地，所述柔性復合金屬薄膜的厚度為10～200μm。

優選地，所述柔性石墨為高定向熱解石墨。

優選地，所述柔性石墨的厚度為10～200μm。

更優選地，設置在所述基材的第一表面和第二表面中的至少一表面上的納米碳材料長度為20～125μm。

優選地，所述焊料合金為銦基合金或鎵基合金。

優選地，所述焊料合金制成的基材的厚度為10～50μm。

優選地，設置在所述基材第一表面上納米碳材料長度為0.5～10μm，設置在所述基材第二表面上納米碳材料長度為50～150μm。

更優選地，還包括有蒸鍍層或濺射層，所述蒸鍍層或濺射層位于所述基材的所述第二表面的一側，位于所述第二表面的所述納米碳米線穿設在所述蒸鍍層或濺射層內，并且所述第二表面的所述納米碳米線的至少一部分穿過所述蒸鍍層或濺射層，突出于所述蒸鍍層或濺射層之外，所述納米碳米線突出于所述蒸鍍層或濺射層之外的部分的長度為0.5～10μm。進一步優選地，傳設于所述蒸鍍層或濺射層內的碳納米線的橫截面積總和為所述基材第二表面面積的50%～99%。

第二方面，本發明實施例提供了一種界面導熱片的制備方法，包括如下步驟：

將所述基材通過夾具固定在反應室中，在保護性氣體氣氛下將反應室加熱至700～1200℃，通入碳源氣體，恒溫保持反應2～20分鐘；所述基材為柔性復合金屬薄膜或柔性石墨，所述基材具有第一表面及相對于第一表面的第二表面，所述基材的第一表面和第二表面均負載催化劑，所述柔性復合金屬薄膜為表面涂覆有鎳、銀或金的柔性金屬薄膜；

反應完成后，在保護性氣體氣氛下冷卻至室溫，制得第一表面和第二表面均生長有具有納米碳材料的基材，即制得界面導熱片，所述納米碳材料為呈陣列排布的碳納米線。

優選地，所述催化劑為粒徑為50nm～200nm的顆粒。

優選地，在保護性氣體氣氛下將反應室加熱至700～900℃，通入碳源氣體，恒溫保持反應3～10分鐘。

第三方面，本發明實施例提供了一種界面導熱片的制備方法，包括如下步驟：