專利名稱：熱界面材料的結(jié)構(gòu)與其制程方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系有關(guān)于一種熱界面材料結(jié)構(gòu)及其制程方法。該熱界面材料結(jié)構(gòu)系用于芯片與散熱裝置之間，通過一種混合方式的制程方法構(gòu)成一含有可塑性材料及一架狀結(jié)構(gòu)的碳元素并藉此形成熱界面材料結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近來隨著高科技產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，電子零組件朝體積小與高密集度的發(fā)展，其所需的效能越來越高，是故耗電量也大幅增加進(jìn)而產(chǎn)生高溫的廢熱，特別是電子裝置的重心之一「芯片」，由于運(yùn)作時脈的增加，其產(chǎn)生的共振造成高溫所導(dǎo)致的廢熱，若無法適時傳導(dǎo)排除，將會降低芯片的運(yùn)作效能，甚至造成損壞。鑒于此，各式各樣的導(dǎo)熱材料便應(yīng)運(yùn)而生，以期望能達(dá)到提升導(dǎo)熱效率的目的。
從現(xiàn)有技術(shù)來看，應(yīng)用于導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)的材料通常以銅質(zhì)或鋁質(zhì)為當(dāng)前導(dǎo)熱技術(shù)的主流。惟于導(dǎo)熱過程中，導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)需覆蓋于芯片表面，用以吸附芯片運(yùn)作升溫所致的廢熱。上述二材質(zhì)中，盡管銅質(zhì)材料的導(dǎo)熱系數(shù)一般為鋁質(zhì)材料的二倍以上，是為良好的熱導(dǎo)體，但由銅質(zhì)材料所構(gòu)成的導(dǎo)熱元件，例如散熱片，卻無法直接覆蓋于芯片表面，原因在于此種散熱片其表面看似平滑，實(shí)為粗糙不平整，若直接覆蓋于芯片表面，銅制散熱片的粗糙表面無法與芯片的接觸面密合，且會產(chǎn)生微小之間隙空間而難以有效吸附芯片所生的廢熱，造成傳導(dǎo)不均，因此需要一界面填補(bǔ)上述間隙以順利傳導(dǎo)廢熱至散熱片或其他散熱裝置上。此種界面目前多以使用具導(dǎo)熱效果及粘性且以硅為主要成份的散熱膏，或能夠完全密合貼附芯片以鋁質(zhì)材料所形成的散熱貼片作為主流。在此，先就上述二款現(xiàn)有熱界面材料結(jié)構(gòu)及其導(dǎo)熱方式概述于后。
請參閱圖1的散熱貼片與其他元件關(guān)聯(lián)示意圖，其系依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中之一實(shí)施例包含一散熱貼片11、一散熱片12及一芯片13。該散熱貼片11從現(xiàn)有技術(shù)得知系為鋁制材質(zhì)，此散熱貼片11具一上表面111貼附于該散熱片12，相對應(yīng)此散熱貼片11的上表面111而有一下表面112用以黏合該芯片13之一蓋合平面131，使該散熱片12通過該散熱貼片11得以貼附該芯片13之一蓋合平面131上，此為現(xiàn)有技術(shù)的熱界面其一。
接續(xù)請參閱圖2，此圖系散熱膏與其他元件關(guān)聯(lián)示意圖，包含一散熱膏21、如圖1所示之一散熱片12及一芯片13。該散熱膏21從現(xiàn)有技術(shù)得知系以硅為主要成份，具良好的傳導(dǎo)效果及粘性，該散熱膏21系涂布于該芯片13的蓋合平面131，構(gòu)成一薄膜狀態(tài)使該散熱片12通過該散熱膏21得以貼附該芯片13之一蓋合平面131上。是故，上述二款熱界面的導(dǎo)熱反應(yīng)程序為芯片13運(yùn)作造成高溫的廢熱，通過該芯片13的表面131傳遞至該散熱貼片11或該散熱膏21，經(jīng)由該散熱貼片11或該散熱膏21所吸附的廢熱再傳導(dǎo)至該散熱片12發(fā)散以達(dá)成導(dǎo)熱的運(yùn)行模式。
惟上述現(xiàn)有技術(shù)所述的熱界面仍有所局限，鋁質(zhì)材料形成的散熱貼片所構(gòu)成的熱界面，受限于鋁材質(zhì)有限的導(dǎo)熱系數(shù)，加以芯片快速演進(jìn)所產(chǎn)生的高溫傳導(dǎo)而遭遇瓶頸。而以硅為主要成份形成的散熱膏所構(gòu)成的熱界面則有使用時限，需定期汰換，否則在長期高溫環(huán)境下，易生質(zhì)變產(chǎn)生硬固甚至變成粉末而不再具有傳導(dǎo)功能。因此需要一具高導(dǎo)熱系數(shù)的材料應(yīng)用于熱界面以傳導(dǎo)廢熱。
其中，眾所周知的鉆石，為現(xiàn)有已知材料中硬度最高、傳熱最快、光折射范圍廣等特性，長久以來因為鉆石優(yōu)越的特性，所以一直是工程上重要的材料之一。同時，鉆石導(dǎo)熱系數(shù)在常溫下為銅的五倍，在高溫時由于鉆石的熱膨脹系數(shù)小。因此，它的導(dǎo)熱效能在高溫時更能顯現(xiàn)。而鉆石此一導(dǎo)熱佳的特性更廣為一般民眾用于判斷鉆石的真?zhèn)巍２⑶以诂F(xiàn)有技術(shù)中，已發(fā)展出許多不同的技術(shù)與制程，其中利用碳?xì)浠衔镏苯臃纸獾姆椒ㄗ顬槌Ｒ?，如微波等離子體化學(xué)氣相沉積法(Microwave Plasma enhance Chemical VaporDeposition，MPCVD)、熱燈絲化學(xué)氣相沉積法(Hot Filament CVD，HFCVD)，即可鍍制多晶鉆石膜，其多晶鉆石膜的特性亦保有和天然單晶鉆石相同的特性。

發(fā)明內(nèi)容有鑒于現(xiàn)有所述對于芯片的廢熱傳導(dǎo)上效率增進(jìn)的問題，為因應(yīng)芯片趨向小體積、高集密度、高效能的發(fā)展亟欲有所提升，本發(fā)明遂提供一種熱界面材料結(jié)構(gòu)應(yīng)用貼附芯片表面并與散熱片具連結(jié)關(guān)系，以順利傳導(dǎo)因芯片運(yùn)作所產(chǎn)生的高溫造成的廢熱至散熱片并提升導(dǎo)熱效率。此外，本發(fā)明所提供的熱界面材料結(jié)構(gòu)并不限定使用在芯片與散熱片之間的廢熱傳導(dǎo)，亦可包含應(yīng)用于其他有關(guān)導(dǎo)熱器件裝置。
本發(fā)明所提供之一種熱界面材料結(jié)構(gòu)系用于一芯片與一散熱片之一緩沖界面，系結(jié)合一可塑性材料及一架狀結(jié)構(gòu)的碳元素，且該可塑性材料為銅膠體或鋁膠體或樹脂或其他高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬膠體。另，該架狀結(jié)構(gòu)的碳元素為鉆石，且該架狀結(jié)構(gòu)的碳元素用于包覆金屬膠體及樹脂表面或摻入金屬膠體及樹脂材料中。
為使貴審查委員對本發(fā)明的實(shí)施及達(dá)成方式有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識，下文謹(jǐn)提供較佳的實(shí)施例及相關(guān)圖式以為輔佐，并以文字說明的配合描述如后。

圖1系為現(xiàn)有技術(shù)中的散熱貼片與其他元件關(guān)聯(lián)示意圖；圖2系為現(xiàn)有技術(shù)中的散熱膏與其他元件關(guān)聯(lián)示意圖；圖3系本發(fā)明一實(shí)施例的混合方式形成一含可塑性材料及一架狀結(jié)構(gòu)的碳元素的熱界面材料結(jié)構(gòu)的半成品示意圖；圖4系本發(fā)明一實(shí)施例的熱界面材料結(jié)構(gòu)的片狀成形示意圖；以及圖5系本發(fā)明一實(shí)施例的熱界面材料結(jié)構(gòu)制程方式流程圖。
具體實(shí)施方式

請參閱圖3，此圖系使用一混合方式形成一含可塑性材料及一架狀結(jié)構(gòu)的碳元素的熱界面材料結(jié)構(gòu)的半成品示意圖，其系依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例包含一混合槽31、一混合攪拌結(jié)構(gòu)32。該混合槽31為一氣密式構(gòu)造具一第一入口311、一第二入口312及一出口313。該混合攪拌結(jié)構(gòu)32設(shè)置于該混合槽31內(nèi)。其制程為先行制備可塑性材料。首先于該第一入口311施以高壓灌入樹脂以進(jìn)入該混合槽31內(nèi)，該樹脂系具耐高溫及高導(dǎo)熱系數(shù)例如使用聚亞醯胺樹脂及環(huán)氧樹脂等材質(zhì)，待樹脂進(jìn)入該混合槽31的同時，啟動混合攪拌結(jié)構(gòu)32以攪拌樹脂，再于該第二入口312高壓輸送其他材料以進(jìn)入該混合槽31，其他材料可使用以銅質(zhì)材料所構(gòu)成的銅微粒、以鋁質(zhì)材料所構(gòu)成的鋁微粒、以其他金屬材料所構(gòu)成的金屬微粒等、或僅由樹脂構(gòu)成一可塑性材料。前述關(guān)于樹脂流入該混合槽31時即啟動混合攪拌結(jié)構(gòu)32，在于讓稍后由該第二入口312的其他金屬材料微粒，得以通過該混合攪拌結(jié)構(gòu)32勻稱攪拌滲入樹脂內(nèi)，使得銅微粒結(jié)合樹脂通過攪拌形成銅膠體材質(zhì)，鋁微粒結(jié)合樹脂通過攪拌形成鋁膠體材質(zhì)，其他金屬微粒結(jié)合樹脂通過攪拌形成其他金屬膠體材質(zhì)，經(jīng)由上開程序進(jìn)而獲得一可塑性材料。在獲得一可塑性材料的后仍需維持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，再于該第二入口312以高壓灌入以鉆石微粒作為架狀結(jié)構(gòu)的碳元素，通過該混合攪拌結(jié)構(gòu)32的攪拌以混合該可塑性材料及該鉆石微粒，進(jìn)而使該鉆石微粒得以均勻滲入于該可塑性材料中，以達(dá)成混合方式的制程并獲得一熱界面材料結(jié)構(gòu)的半成品。
接續(xù)請參閱圖4，該圖系一熱界面材料結(jié)構(gòu)之一片狀成型示意圖，此方式系包含一滾壓裝置41、一水平式烤箱42及復(fù)數(shù)個可調(diào)整裁切工具裝置43。經(jīng)由以上圖3所述的混合方式制程獲得一熱界面材料結(jié)構(gòu)的半成品經(jīng)由該混合槽31的出口313將熱界面材料結(jié)構(gòu)的半成品澆入該滾壓裝置41，該滾壓裝置41需于裝置表面經(jīng)過防沾黏處理預(yù)防熱界面材料結(jié)構(gòu)的半成品于滾壓時產(chǎn)生黏結(jié)受阻影響滾壓進(jìn)程，再通過該滾壓裝置41將該熱界面材料結(jié)構(gòu)的半成品壓制成扁平狀，受滾壓成形為扁平狀的該熱界面材料結(jié)構(gòu)的半成品再置入一水平式烤箱42烘烤熟化形成硬固的半成品，該半成品再經(jīng)由復(fù)數(shù)個可調(diào)整裁切工具裝置43按需求或所需蓋合于芯片的平面大小切割，藉以獲得片狀的熱界面材料結(jié)構(gòu)并構(gòu)成如圖1所述的該散熱貼片11。
是故，上述制備程序可通過一流程概述于后，接續(xù)請參閱圖5的熱界面材料結(jié)構(gòu)制程方式流程圖。S51先行制備如圖3所述方式的可塑性材料，該可塑性材料系為銅膠體或鋁膠體或樹脂或其他金屬膠體材質(zhì)，該銅膠體或鋁膠體或其他金屬膠體系將銅微?；蜾X微?；蚱渌饘傥⒘＝?jīng)攪拌浸入樹脂，通過上述程序形成膠體狀構(gòu)造進(jìn)而獲得一可塑性材料。S52同時，將以一鉆石微粒作為架狀結(jié)構(gòu)的碳元素也投入如圖3所述的該混合槽31，S53經(jīng)由該混合槽31內(nèi)的該混合攪拌結(jié)構(gòu)32充份攪拌以混合該可塑性材料及該鉆石微粒進(jìn)而使該鉆石微粒得以均勻滲入于該可塑性材料中，形成一熱界面材料結(jié)構(gòu)的半成品。S54再將該熱界面材料結(jié)構(gòu)的半成品置入如圖4所述的滾壓裝置41并通過圖4所述的成形方式獲得完整的熱界面材料結(jié)構(gòu)。
最終通過上述實(shí)施例，本發(fā)明的熱界面材料結(jié)構(gòu)及制備方法，其結(jié)合一可塑性材料及一架狀結(jié)構(gòu)的碳元素，得以改良現(xiàn)有技術(shù)存在于芯片與散熱片之間的緩沖界面因材質(zhì)不耐高溫導(dǎo)致熱傳導(dǎo)效能不振的問題。
權(quán)利要求
1.一種熱界面材料結(jié)構(gòu)系用于一芯片與一散熱片間之一緩沖界面，該熱界面材料結(jié)構(gòu)的特征在于該熱界面材料系使該散熱片貼合該芯片之一蓋合平面上，且該熱界面材料系結(jié)合一可塑性材料及一架狀結(jié)構(gòu)的碳元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱界面材料，其特征在于，該熱界面材料結(jié)構(gòu)系為一膏狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱界面材料，其特征在于，該熱界面材料結(jié)構(gòu)系為一片狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱界面材料，其特征在于，該可塑性材料系為一銅膠體材質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱界面材料，其特征在于，該可塑性材料系為一鋁膠體材質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱界面材料，其特征在于，該可塑性材料系為一樹脂材質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱界面材料，其特征在于，該可塑性材料系為一金屬膠體材質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱界面材料，其特征在于，該架狀結(jié)構(gòu)的碳元素系為鉆石。
9.一種熱界面材料結(jié)構(gòu)制程方法，包含利用一混合方式形成一含可塑性材料及一架狀結(jié)構(gòu)的碳元素之一熱界面材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱界面材料結(jié)構(gòu)制程方法，其特征在于，更包含提供一銅膠體作為該可塑性材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱界面材料結(jié)構(gòu)制程方法，其特征在于，更包含提供一鋁膠體作為該可塑性材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱界面材料結(jié)構(gòu)制程方法，其特征在于，更包含提供一樹脂作為該可塑性材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱界面材料結(jié)構(gòu)制程方法，其特征在于，更包含提供一金屬膠體作為該可塑性材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱界面材料結(jié)構(gòu)制程方法，其特征在于，更包含提供鉆石作為該架狀結(jié)構(gòu)的碳元素。
全文摘要
本發(fā)明系揭露一熱界面材料結(jié)構(gòu)及制程方法，此熱界面材料結(jié)構(gòu)系用于芯片與散熱片的緩沖界面，將芯片運(yùn)作升溫所產(chǎn)生的廢熱通過該熱界面?zhèn)鲗?dǎo)至散熱片，此熱界面材料結(jié)構(gòu)系結(jié)合一可塑性材料及一架狀結(jié)構(gòu)的碳元素，此熱界面材料結(jié)構(gòu)的制程方法系包含利用一混合方式構(gòu)成一含有可塑性材料及一架狀結(jié)構(gòu)的碳元素。此架狀結(jié)構(gòu)的碳元素具高導(dǎo)熱系數(shù)的特性以提高傳導(dǎo)效果且該架狀結(jié)構(gòu)的碳元素可以是直接摻雜于金屬及樹脂材質(zhì)之中。
文檔編號C09K5/00GK1845318SQ200510064898
公開日2006年10月11日 申請日期2005年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月7日
發(fā)明者黃明漢, 鄭裕強(qiáng), 陳兆逸, 郭欣隴, 李秉蔚, 蕭惟中, 李秉峰 申請人:神基科技股份有限公司