專利名稱：熱界面材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種熱界面材料，特別涉及一種具有碳納米管材料的熱界面材料及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著集成電路的密集化及微型化程度越來越高，電子元件變得更小并且以更高速度運(yùn)行，使其對(duì)散熱的要求越來越高。因此，為盡快將熱量從熱源散發(fā)出去，在電子元件表面安裝一散熱裝置成為業(yè)內(nèi)普遍的做法，其利用散熱裝置材料的高熱傳導(dǎo)性能，將熱量迅速向外部散發(fā)，但是，散熱裝置與熱源表面的接觸經(jīng)常存在一定間隙，使散熱裝置與熱源表面未能緊密接觸，成為散熱裝置散熱的一大缺陷。針對(duì)散熱裝置與熱源表面的接觸問題，業(yè)內(nèi)應(yīng)對(duì)辦法一般是在電子元件與散熱裝置之間添加一熱界面材料。通常即導(dǎo)熱膠，利用導(dǎo)熱膠的可壓縮性和高導(dǎo)熱性能使電子元件產(chǎn)生的熱量迅速傳到散熱裝置，然后再通過散熱裝置把熱量散發(fā)出去。該方法還可在導(dǎo)熱膠內(nèi)添加高導(dǎo)熱性材料以增加導(dǎo)熱效果。
現(xiàn)有技術(shù)揭示一種低溫軟化導(dǎo)熱膠材組合物，其通過在導(dǎo)熱膠材中添加氧化鋁、氧化鋅、氮化鋁，氮化硼、石墨、金屬粉或納米粘土等導(dǎo)熱劑，以增加導(dǎo)熱效果。但是，當(dāng)電子元件產(chǎn)生熱量而達(dá)到高溫時(shí)，導(dǎo)熱膠與電子元件表面所發(fā)生熱變形并不一致，這將直接導(dǎo)致導(dǎo)熱膠與電子元件的接觸面積降低，從而妨礙其散熱效果。而且，這些材料存在一個(gè)普片缺陷是整個(gè)材料的導(dǎo)熱系數(shù)比較小，典型值在1W/mK，這已經(jīng)越來越不適應(yīng)當(dāng)前半導(dǎo)體集成化程度的提高而對(duì)散熱的需求。
目前，許多熱界面材料采用碳納米管作為增強(qiáng)其導(dǎo)熱性能的填充材料，因?yàn)樘技{米管在軸向具有極高導(dǎo)熱性能，根據(jù)理論計(jì)算，一個(gè)單壁碳納米管在室溫下具有高達(dá)6600W/mK的導(dǎo)熱系數(shù)，一些實(shí)驗(yàn)也表明單個(gè)離散的多壁碳納米管在室溫下具有約3000W/mK的導(dǎo)熱系數(shù)。然而，如僅僅將碳納米管雜亂無序地填充在導(dǎo)熱基體中，勢必會(huì)造成許多碳納米管的交疊，這種碳納米管交疊導(dǎo)致碳納米管導(dǎo)熱通道的交疊，并引起整體熱阻提升。因而，碳納米管陣列很自然被人們引入到熱界面材料中，利用碳納米管在軸向的極高導(dǎo)熱性能，通過將有序排列的碳納米管陣列置于熱界面之間，以降低界面間熱阻。如現(xiàn)有技術(shù)揭示一種包含碳納米管陣列的熱界面材料，其將碳納米管陣列填充在硅膠中，以提高熱界面材料的導(dǎo)熱性能。然而，該熱界面材料中碳納米管對(duì)界面熱阻降低貢獻(xiàn)不足，且封裝時(shí)仍需較大附加壓力。
有鑒于此，提供一種即使在封裝壓力低時(shí)，也能獲得界面熱阻小，導(dǎo)熱效率高的熱界面材料實(shí)為必要。

發(fā)明內(nèi)容以下，將以實(shí)施例說明一種即使在封裝壓力低時(shí)，也能獲得界面熱阻小，導(dǎo)熱效率高的熱界面材料。
以及通過實(shí)施例說明一種熱界面材料的制造方法。
為實(shí)現(xiàn)上述內(nèi)容，提供一種熱界面材料，其包括一基體以及分散在基體中的多個(gè)碳納米管，所述基體包括一第一表面和相對(duì)于第一表面的第二表面，所述多個(gè)碳納米管分別從基體的第一表面延伸至第二表面，且從至少一表面伸出，所述伸出表面形成有相變材料層，所述多個(gè)碳納米管的伸出部彈性彎曲在相變材料層中。
優(yōu)選地，在所述相變材料層發(fā)生相變后，所述多個(gè)碳納米管的伸出部發(fā)生回彈而伸出相變材料層表面。
所述多個(gè)碳納米管采用碳納米管陣列。
所述多個(gè)碳納米管介于基體第一表面和第二表面之間的中間段基本平行于熱傳方向。
所述相變材料選自石蠟、聚烯烴、低分子量聚酯、低分子量環(huán)氧樹脂或低分子量丙烯酸，其相變溫度與熱流產(chǎn)生的溫度相對(duì)應(yīng)，通常為20℃～90℃。其厚度范圍為1微米～100微米，優(yōu)選為10微米。
所述基體材料選自硅橡膠、聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、環(huán)氧樹脂、聚碳酸酯、聚甲醛、聚縮醛等高分子材料。
以及，一種熱界面材料的制造方法，其可包括以下步驟提供多個(gè)碳納米管；在所述碳納米管至少一末端形成一保護(hù)層；
向所述形成有保護(hù)層的碳納米管中注入基體溶液，并使其固化；除去保護(hù)層；在所述去除保護(hù)層后所露出的基體表面形成相變材料層，并使所述多個(gè)碳納米管的伸出部彈性彎曲在相變材料層中。
其中，所述多個(gè)碳納米管采用化學(xué)氣相沉積法、等離子輔助化學(xué)氣相沉積法或等離子輔助熱絲化學(xué)氣相沉積法生成。
使所述多個(gè)碳納米管的伸出端部彈性彎曲在相變材料層中可采用加壓、磨拋、磨刮或切削等方法。
其中，所述加壓法包括下列步驟兩平板預(yù)先抹上一層相變材料，再將除去保護(hù)層而形成的包括碳納米管和基體的復(fù)合結(jié)構(gòu)置于兩光滑的平板間；然后將兩平板夾上所述復(fù)合結(jié)構(gòu)，并在兩平板上施加壓力；同時(shí)加熱平板至超過相變材料的相變點(diǎn)；使兩平板在加壓狀態(tài)下冷卻至室溫或30℃以下；撤去壓力，移除兩平板，獲得熱界面材料。
所述磨拋法采用兩種途徑途徑一加工時(shí)，在拋光劑中添加相變材料；磨拋除去保護(hù)層而形成的包括碳納米管和基體的復(fù)合結(jié)構(gòu)，形成熱界面材料；或途徑二先將除去保護(hù)層而形成的包括碳納米管和基體的復(fù)合結(jié)構(gòu)表面覆蓋相變材料層；然后進(jìn)行磨拋加工，形成熱界面材料。
所述磨刮法采用下列步驟先將除去保護(hù)層而形成的包括碳納米管和基體的復(fù)合結(jié)構(gòu)表面覆蓋相變材料層；然后利用外力，使其與一襯底進(jìn)行磨刮，形成熱界面材料。
所述切削法采用下列步驟先將除去保護(hù)層而形成的包括碳納米管和基體的復(fù)合結(jié)構(gòu)包埋在相變材料中；然后控制切片的位置，在所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的表面切割，形成熱界面材料。
所述保護(hù)層包括承載基底和壓敏膠，其中承載基底可直接揭去，壓敏膠采用二甲苯溶解去除；保護(hù)層厚度為0.5毫米。
現(xiàn)有技術(shù)中電子封裝所能施加在熱傳界面上的壓強(qiáng)一般較小，最多為0.5MPa左右，使碳納米管與熱源表面以及散熱裝置表面接觸較為有限。本實(shí)施例提供的熱界面材料在實(shí)際使用時(shí)，相變材料受熱發(fā)生相變而軟化，使得彈性彎曲在相變材料層中的碳納米管末端脫離相變材料層的束縛，并產(chǎn)生回彈而伸出相變材料層表面，但由于相變材料層表面與熱源表面或散熱裝置底面緊密貼靠，使碳納米管末端接觸到熱源表面或散熱裝置底面時(shí)其回彈仍受到壓制，導(dǎo)致碳納米管末端可在熱源表面或散熱裝置底面施加局部壓強(qiáng)，該壓強(qiáng)通常在3MPa以上，可使碳納米管與熱源表面以及散熱裝置表面產(chǎn)生更好的接觸，極大地減小導(dǎo)熱界面間熱阻，使碳納米管成為導(dǎo)熱界面間的定向高導(dǎo)熱通道。此外，在碳納米管末端形成的相變材料，在熱界面材料進(jìn)行熱傳導(dǎo)時(shí)，溫度升高而發(fā)生相變，成為流態(tài)相變材料，能填補(bǔ)熱界面材料中碳納米管、基體和散熱裝置以及熱源所形成的界面之間接觸不緊密而產(chǎn)生的微小空隙，從而進(jìn)一步減小各導(dǎo)熱界面的熱阻，提高熱界面材料的導(dǎo)熱效率。

圖1是本技術(shù)方案實(shí)施例中的熱界面材料立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本技術(shù)方案實(shí)施例中的熱界面材料側(cè)視圖。
圖3是本技術(shù)方案實(shí)施例中的熱界面材料的制造方法流程圖。
圖4是本技術(shù)方案實(shí)施例中的熱界面材料應(yīng)用時(shí)界面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
請(qǐng)參閱圖1和圖2，分別為本技術(shù)方案實(shí)施例中的熱界面材料立體圖和側(cè)視圖。熱界面材料10包括一基體2，分散在基體2中的多個(gè)碳納米管1，以及形成在基體2至少一表面的相變材料層3。所述基體2具有一第一表面21和與其相對(duì)的第二表面22，第一表面21的表面積可等于或不等于第二表面22的表面積。
所述基體2可選自一高分子材料，如硅橡膠、聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、環(huán)氧樹脂、聚碳酸酯、聚甲醛、聚縮醛等高分子材料，如采用Sylgard 160，是由道康寧(Dow Corning)生產(chǎn)的Sylgard 160型A、B雙組份硅橡膠，并加入乙酸乙酯作為溶劑。其中，A組份為固化硅樹脂復(fù)合物，如固化環(huán)氧硅樹脂，B組份為親水性的部分聚合膠態(tài)氧化硅，A、B組份與溶劑的體積比為1∶1∶1。
所述多個(gè)碳納米管1可采用碳納米管陣列。多個(gè)碳納米管1分別從基體2的第一表面21延伸至第二表面22。每個(gè)碳納米管1具有一第一末端11及與其相對(duì)的第二末端12，兩末端11、12中至少一末端從第一表面21或第二表面22伸出，本實(shí)施例采用兩末端11、12分別由基體2的第一表面21或第二表面22伸出。多個(gè)碳納米管1的兩末端11、12彈性彎曲在相變材料層3，而介于基體2第一表面21和第二表面22之間的中間段基本平行于熱傳導(dǎo)方向，并均勻分布在基體2中。如第一表面21的表面積與第二表面22的表面積不等或兩者不平行時(shí)，也可采用發(fā)散形式或傾斜形式。另外，兩末端11、12的彎曲形狀可以朝同一側(cè)彎曲，如圖中U形結(jié)構(gòu)，也可相背地彎曲，即為Z形結(jié)構(gòu)，同時(shí)還可采用其他扭曲形狀，如圖2所示。也即，多個(gè)碳納米管1的多個(gè)末端11、12可分別具有不同彎曲形狀，并不限于末端11、12的彎曲形狀整齊排列。
所述相變材料層3形成在第一表面21和/或第二表面22上，并完全或部分覆蓋碳納米管1彎曲的第一末端11和/或第二末端12，完全覆蓋是指末端彎曲完全包埋在相變材料層3中，如圖1所示。部分覆蓋是指末端彎曲局部埋在相變材料層3中，如僅末端的尖端或部分段陷入相變材料層3中，如圖2中較為彎曲的末端所示。本實(shí)施例相變材料層3分別覆蓋在兩表面21、22上，并完全覆蓋伸出基體2的碳納米管1的彎曲末端11、12。但是，碳納米管1的彎曲末端11、12發(fā)生回彈時(shí)，可彈出相變材料層3表面。所述相變材料層3的材料選自石蠟、聚烯烴、低分子量聚酯、低分子量環(huán)氧樹脂或低分子量丙烯酸，相變材料層3的相變溫度與熱流溫度相對(duì)應(yīng)，如電子元件，其通常的熱流溫度范圍為20℃～90℃，此時(shí)，相變材料層3的相變溫度范圍即對(duì)應(yīng)為20℃～90℃，如可采用相變溫度介于52～54℃間的石蠟。所述相變材料層3的厚度范圍為1微米～100微米，優(yōu)選為10微米。當(dāng)相變材料層3在熱界面材料10進(jìn)行熱傳導(dǎo)時(shí)，溫度升高而發(fā)生相變，成為流態(tài)相變材料，能填補(bǔ)熱界面材料的碳納米管1末端11、12和基體2之間的微小空隙，以及其與散熱裝置(圖未示)或熱源(圖未示)形成的界面之間接觸不緊密而產(chǎn)生的微小空隙，從而進(jìn)一步減小各導(dǎo)熱界面的熱阻，繼而降低整個(gè)界面熱阻，提高熱界面材料10的導(dǎo)熱效率。
請(qǐng)參閱圖3，結(jié)合本實(shí)施例來說明本技術(shù)方案提供的熱界面材料的制造方法，其包括以下步驟(a)提供多個(gè)碳納米管1。多個(gè)碳納米管1可為碳納米管陣列，其可采用化學(xué)氣相沉積法在一負(fù)載有催化劑的基底4上生長出，因而，多個(gè)碳納米管1通常載于基底4上，基底4可輕易揭掉，而不影響碳納米管的陣列性，本實(shí)施例保留基底4，只在后面步驟中揭掉。詳細(xì)制備步驟請(qǐng)參考2004年3月24公開第1483668號(hào)中國專利申請(qǐng)，以及范守善等人的Science，1999，283，512-514，“Self-Oriented Regular Arrays of Carbon Nanotubes and Their Field Emissionproperties”一文。
本實(shí)施例采用范守善等人論文中提供的碳納米管陣列生長方法先將硅基底涂覆一約5納米厚度的金屬鐵催化劑層；在300℃溫度下在空氣中進(jìn)行熱處理；然后在700C溫度下，在硅基底上化學(xué)氣相沉積生長碳納米管陣列。
(b)在所述碳納米管至少一末端形成一保護(hù)層。先在一承載基底5上均勻涂抹一層壓敏膠6；然后將壓敏膠6壓在遠(yuǎn)離硅基底4的末端，再將硅基底4輕輕揭掉，即形成一端覆蓋有保護(hù)層(包括承載基底5和壓敏膠6)的碳納米管。本實(shí)施例采用碳納米管兩端均覆蓋有保護(hù)層，因而，在將硅基底4揭掉之后，再重復(fù)本步驟，使硅基底4揭掉后露出的末端也覆蓋保護(hù)層，該保護(hù)層同樣包括壓敏膠6和承載基底5，從而形成兩末端分別覆蓋保護(hù)層的碳納米管1。上述承載基底5可采用聚酯片，壓敏膠6可采用由撫順輕工業(yè)所生產(chǎn)的YM881型壓敏膠，基體2可采用聚合物Sylgard 160。另外，保護(hù)層厚度優(yōu)選為0.05mm。
(c)在所述形成有保護(hù)層的碳納米管間注入基體溶液或熔融液，并使其固化。將經(jīng)過步驟(b)處理的碳納米管1浸入基體溶液或基體熔融液中，然后將其在真空下固化或凝固24小時(shí)，獲得注有基體2的碳納米管1。其中，基體2為高分子化合物，可選自硅橡膠、聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、環(huán)氧樹脂、聚碳酸酯、聚甲醛、聚縮醛等高分子材料。
(d)除去保護(hù)層。保護(hù)層中的承載基底15可直接揭去，然后壓敏膠16可以溶解去除，如采用二甲苯溶解，即露出基體2的第一表面21和與其相對(duì)的第二表面22，而且原來被保護(hù)層所覆蓋的碳納米管2的兩末端11、12也露出，并分別伸出基體21的兩表面21、22。因而，除去保護(hù)層后所形成的是兩末端11、12露出基體表面的碳納米管1和基體2的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
(e)在所述去除保護(hù)層后所露出的基體表面形成相變材料層，并使所述多個(gè)碳納米管的伸出末端彈性彎曲在相變材料層中。其中，相變材料可選自石蠟、聚烯烴、低分子量聚酯、低分子量環(huán)氧樹脂或低分子量丙烯酸，其相變溫度與熱流溫度相對(duì)應(yīng)，如電子元件，通常的熱流溫度范圍為20℃～90℃，此時(shí)，相變材料層3的相變溫度范圍對(duì)應(yīng)為20℃～90℃。其厚度范圍為1微米～100微米，優(yōu)選為10微米。此步驟可采用以下四種方法實(shí)現(xiàn)。
方法一加壓法。兩平板預(yù)先抹上一層相變材料，再將經(jīng)過步驟(d)而形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)置于兩光滑的平板間；然后將兩平板夾上復(fù)合結(jié)構(gòu)，并在兩平板上施加壓力；同時(shí)加熱平板至超過相變材料的相變點(diǎn)；再使兩平板在加壓狀態(tài)下冷卻至室溫或30℃以下；撤去壓力，移除兩平板，即形成步驟(e)所示的多個(gè)碳納米管1的伸出末端11、12彎曲在相變材料層3中的最終結(jié)構(gòu)。其中，平板可采用拋光過的銅等金屬。施加壓力采用大于3MPa，施壓時(shí)間為5～10分鐘。相變材料可采用相變點(diǎn)介于52～54℃間的石蠟，加熱至55℃。
方法二磨拋。利用微電子制程技術(shù)中的磨拋機(jī)、化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)(CMP，Chemical Mechanical Planarization)等成熟設(shè)備，將經(jīng)過步驟(d)而形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行磨拋加工也有兩種途徑。途徑1加工時(shí)，在拋光劑中添加相變材料，磨拋經(jīng)過步驟(d)而形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，形成步驟(e)所示的最終結(jié)構(gòu)。途徑2先將經(jīng)過步驟(d)而形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)的兩表面覆蓋相變材料層，然后進(jìn)行磨拋加工。其中拋光劑可采用石英粉等材料。
方法三磨刮。先將經(jīng)過步驟(d)而形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)兩表面覆蓋相變材料層，然后利用外力，使其與一襯底進(jìn)行磨刮，類似蠟筆的使用，即可形成步驟(e)所示的最終結(jié)構(gòu)。磨刮時(shí)，可將經(jīng)過步驟(d)而形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)表面在襯底上磨刮，也可用襯底在該結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行磨刮。其中襯底可采用金屬鋁等。
方法四切削。先將經(jīng)過步驟(d)而形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)包埋在相變材料中，然后用常規(guī)切片法進(jìn)行切片，控制切片的位置，在所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的表面切割，即可形成步驟(e)所示的最終結(jié)構(gòu)。切片時(shí)可采用刀片等工具或使用切片機(jī)。
請(qǐng)參閱圖4，為本實(shí)施例中的熱界面材料10應(yīng)用時(shí)界面結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例的熱界面材料10可用于電子元件與散熱裝置之間，作為該熱傳遞界面間的導(dǎo)熱媒介。如圖所示，實(shí)際使用時(shí)，熱界面材料10位于電子元件7與散熱裝置8之間。熱界面材料10在熱傳遞過程中受熱后，相變材料層3發(fā)生相變而軟化，使得彎曲的碳納米管1兩末端11、12脫離相變材料的束縛，并利用自身的高彈性產(chǎn)生回彈而伸出相變材料層3表面，但由于相變材料層3表面與電子元件7表面71及散熱裝置8底面81緊密貼靠，使碳納米管1末端11、12接觸到電子元件7表面71及散熱裝置8底面81時(shí)其回彈仍受到壓制，導(dǎo)致碳納米管末端11、12在電子元件7表面71及散熱裝置8底面81施加局部壓強(qiáng)，該壓強(qiáng)通常在3MPa以上，而現(xiàn)有電子封裝中所能施加的壓力較小，最多為0.5MPa左右。因而，熱界面材料10中的碳納米管1能和表面81、71產(chǎn)生更好的接觸，極大地減小導(dǎo)熱界面間熱阻，使碳納米管1成為導(dǎo)熱界面間的定向高導(dǎo)熱通道。
如上所述，本實(shí)施例提供的熱界面材料在實(shí)際使用時(shí)，可在熱傳界面產(chǎn)生較大壓強(qiáng)，適合于低壓力要求的電子封裝產(chǎn)品；同時(shí)，該壓強(qiáng)可使碳納米管末端在熱傳界面產(chǎn)生更好的接觸，以降低界面熱阻，使碳納米管成為導(dǎo)熱界面間的定向高導(dǎo)熱通道。此外，在基體表面形成有相變材料，能填補(bǔ)熱界面材料的碳納米管和基體之間的微小空隙，以及其與散熱裝置或熱源形成的界面之間接觸不緊密而產(chǎn)生的微小空隙，從而進(jìn)一步減小各導(dǎo)熱界面的熱阻。因而，通過以上效應(yīng)，在電子封裝壓力低，甚至無壓力封裝時(shí)，仍可獲得界面熱阻小，導(dǎo)熱效率高的熱界面材料。
權(quán)利要求
1.一種熱界面材料，其包括一基體以及分散在基體中的多個(gè)碳納米管，所述基體包括一第一表面和相對(duì)于第一表面的第二表面，所述多個(gè)碳納米管分別從基體的第一表面延伸至第二表面，其特征在于所述多個(gè)碳納米管從至少一表面伸出，所述多個(gè)碳納米管伸出的表面形成有相變材料層，所述多個(gè)碳納米管的伸出部彈性彎曲在相變材料層中。
2.如權(quán)利要求1所述的熱界面材料，其特征在于在所述相變材料層發(fā)生相變后，所述多個(gè)碳納米管的伸出部發(fā)生回彈而伸出相變材料層表面。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熱界面材料，其特征在于所述多個(gè)碳納米管采用碳納米管陣列。
4.如權(quán)利要求3所述的熱界面材料，其特征在于所述多個(gè)碳納米管介于基體第一表面和第二表面之間的中間段基本平行于熱傳方向。
5.如權(quán)利要求1或2所述的熱界面材料，其特征在于所述相變材料選自石蠟、聚烯烴、低分子量聚酯、低分子量環(huán)氧樹脂或低分子量丙烯酸。
6.如權(quán)利要求5所述的熱界面材料，其特征在于所述相變材料的相變溫度與熱流產(chǎn)生的溫度相對(duì)應(yīng)。
7.如權(quán)利要求6所述的熱界面材料，其特征在于所述相變材料的相變溫度范圍為20℃～90℃。
8.如權(quán)利要求5所述的熱界面材料，其特征在于所述相變材料層的厚度范圍為1微米～100微米。
9.如權(quán)利要求8所述的熱界面材料，其特征在于所述相變材料層的厚度為10微米。
10.如權(quán)利要求1所述的熱界面材料，其特征在于所述基體材料選自硅橡膠、聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、環(huán)氧樹脂、聚碳酸酯、聚甲醛、聚縮醛等高分子材料。
11.一種熱界面材料的制造方法，其包括以下步驟提供多個(gè)碳納米管；在所述多個(gè)碳納米管至少一末端形成一保護(hù)層；向所述形成有保護(hù)層的碳納米管中注入基體溶液，并使其固化；除去保護(hù)層；在所述去除保護(hù)層后所露出的基體表面形成相變材料層，并使所述多個(gè)碳納米管的伸出部彈性彎曲在相變材料層中。
12.如權(quán)利要求11所述的熱界面材料的制造方法，其特征在于多個(gè)碳納米管采用化學(xué)氣相沉積法、等離子輔助化學(xué)氣相沉積法或等離子輔助熱絲化學(xué)氣相沉積法制得。
13.如權(quán)利要求11所述的熱界面材料的制造方法，其特征在于所述多個(gè)碳納米管的伸出端部彈性彎曲在相變材料層中采用加壓、磨拋、磨刮或切削的方法形成。
14.如權(quán)利要求13所述的熱界面材料的制造方法，其特征在于所述加壓法包括下列步驟兩平板預(yù)先抹上一層相變材料，再將除去保護(hù)層而形成的包括碳納米管和基體的復(fù)合結(jié)構(gòu)置于兩光滑的平板間；然后將兩平板夾上所述復(fù)合結(jié)構(gòu)，并在兩平板上施加壓力；同時(shí)加熱平板至超過相變材料的相變點(diǎn)；使兩平板在加壓狀態(tài)下冷卻至室溫或30℃以下；撤去壓力，移除兩平板，獲得熱界面材料。
15.如權(quán)利要求13所述的熱界面材料的制造方法，其特征在于所述磨拋法采用兩種途徑途徑一加工時(shí)，在拋光劑中添加相變材料；磨拋除去保護(hù)層而形成的包括碳納米管和基體的復(fù)合結(jié)構(gòu)，形成熱界面材料；或途徑二先將除去保護(hù)層而形成的包括碳納米管和基體的復(fù)合結(jié)構(gòu)表面覆蓋相變材料層；然后進(jìn)行磨拋加工，形成熱界面材料。
16.如權(quán)利要求13所述的熱界面材料的制造方法，其特征在于所述磨刮法采用下列步驟先將除去保護(hù)層而形成的包括碳納米管和基體的復(fù)合結(jié)構(gòu)表面覆蓋相變材料層；然后利用外力，使其與一襯底進(jìn)行磨刮，形成熱界面材料。
17.如權(quán)利要求13所述的熱界面材料的制造方法，其特征在于所述切削法采用下列步驟先將除去保護(hù)層而形成的包括碳納米管和基體的復(fù)合結(jié)構(gòu)包埋在相變材料中；然后控制切片的位置，在所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的表面切割，形成熱界面材料。
18.如權(quán)利要求11至17任一項(xiàng)所述的熱界面材料的制造方法，其特征在于所述保護(hù)層包括承載基底和壓敏膠，所述保護(hù)層中承載基底直接揭去，壓敏膠采用二甲苯溶解去除。
19.如權(quán)利要求18所述的熱界面材料的制造方法，其特征在于所述保護(hù)層厚度為0.05毫米。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱界面材料，其包括一基體以及分散在基體中的多個(gè)碳納米管，所述基體包括一第一表面和相對(duì)于第一表面的第二表面，所述多個(gè)碳納米管分別從基體的第一表面延伸至第二表面，且多個(gè)碳納米管從至少一表面伸出，所述碳納米管伸出的表面形成有相變材料層，該伸出部彈性彎曲在相變材料層中。本發(fā)明還提供上述熱界面材料的制造方法。本發(fā)明所提供的熱界面材料中多個(gè)碳納米管至少一末端彈性彎曲在相變材料中，其使用時(shí)產(chǎn)生回彈，可以在與其接觸的表面間施加局部壓強(qiáng)，提供更好的熱界面接觸，以降低熱阻。因而，即使在低封裝壓力時(shí)，也能獲得界面熱阻小，導(dǎo)熱效率高的熱界面材料。
文檔編號(hào)C09K5/02GK1846983SQ20051003423
公開日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2005年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月14日
發(fā)明者黃華, 劉長洪, 范守善 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司