專利名稱：熱界面材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種熱界面材料及其制備方法，特別是關(guān)于一種熱阻小、熱傳導(dǎo)性能優(yōu)的熱界面材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體器件集成工藝快速發(fā)展，半導(dǎo)體器件的集成化程度愈來(lái)愈高，而器件體積卻變得愈來(lái)愈小，其散熱成為一個(gè)愈來(lái)愈重要的問(wèn)題，其對(duì)散熱的要求也愈來(lái)愈高。為了滿足這些需要，各種散熱方式被大量運(yùn)用，如利用風(fēng)扇散熱、水冷輔助散熱和熱管散熱等方式，并取得一定散熱效果，但由于散熱器與半導(dǎo)體集成器件的接觸界面并不平整，一般相互接觸只有不到2％的面積，沒(méi)有理想的接觸界面，從根本上極大地影響了半導(dǎo)體器件向散熱器進(jìn)行熱傳遞的效果，因此在散熱器與半導(dǎo)體器件的接觸界面間增加一導(dǎo)熱系數(shù)較高的熱界面材料來(lái)增加界面的接觸程度就顯得十分必要。
請(qǐng)參閱圖1，一種現(xiàn)有技術(shù)的熱界面材料10是在高分子材料基體11中直接添加一些具有優(yōu)異熱傳導(dǎo)性質(zhì)的填充劑粉體12，如石墨、氮化硼、氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、碳化硅、銀等等。然而填充劑粉體12彼此之間被高分子材料基體11間隔，因此熱界面材料10的熱阻較大，熱量傳遞途徑未能連續(xù)，熱量無(wú)法尋一連續(xù)路徑傳遞，因此熱界面材料10的熱傳導(dǎo)性能沒(méi)有預(yù)期中理想。
有鑒于此，提供一種熱阻較小，熱傳導(dǎo)性能優(yōu)的熱界面材料及其制備方法實(shí)為必要。

發(fā)明內(nèi)容以下，將以實(shí)施例說(shuō)明一種熱界面材料，以及一種熱界面材料制備方法。
一種熱界面材料，其包括一基體以及分散于所述基體中的多個(gè)填充劑粉體，所述多個(gè)填充劑粉體在基體中相互接觸而構(gòu)成一連續(xù)的導(dǎo)熱網(wǎng)路。
及一熱界面材料制備方法，該方法包括下列步驟固定多個(gè)填充劑粉體，使所述多個(gè)填充劑粉體相互接觸；將液態(tài)基體材料注入并滲入至所述多個(gè)填充劑粉體的間隙中形成復(fù)合材料；將所述復(fù)合材料進(jìn)行熱硬化，形成熱界面材料。
另，該熱界面材料另外一種制備方法，該方法包括以下步驟將多個(gè)填充劑粉體放入空腔中；將液態(tài)基體材料注入并滲入至所述多個(gè)填充劑粉體的間隙中；對(duì)填充劑粉體施加壓力，使所述多個(gè)填充劑粉體相互接觸，使多余的所述液態(tài)基體材料滲出，形成復(fù)合材料；將所述復(fù)合材料進(jìn)行熱硬化，形成熱界面材料。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例的熱界面材料因填充劑粉體在基體中相互接觸而構(gòu)成一連續(xù)的導(dǎo)熱網(wǎng)路，使熱量傳遞途徑連續(xù)，避免現(xiàn)有技術(shù)向基體材料中直接添加填充劑粉體，使填充劑粉體彼此之間被高分子材料隔開(kāi)而形成較大的熱阻，熱傳導(dǎo)性能不理想的情況，本實(shí)施例的熱界面材料具有熱阻小，熱傳導(dǎo)性能優(yōu)的優(yōu)點(diǎn)。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)熱界面材料示意圖。
圖2是本發(fā)明熱界面材料示意圖。
圖3是本發(fā)明熱界面材料制備方法的流程圖。
圖4是本發(fā)明熱界面材料另一制備方法的流程圖。
圖5是本發(fā)明熱界面材料制備方法的一示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的熱界面材料及其制備方法作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
請(qǐng)參閱圖2，是本發(fā)明提供的熱界面材料20的示意圖。該熱界面材料20包括一基體21以及分散在該基體21中的多個(gè)填充劑粉體22，該填充劑粉體22在基體21中相互接觸而構(gòu)成一連續(xù)的導(dǎo)熱網(wǎng)路23(圖中未全示)。該基體21材料為硅橡膠、聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、環(huán)氧樹(shù)脂、聚碳酸酯、聚甲醛、聚縮醛等高分子材料中的一種或多種，該填充劑粉體22材料為銀、氧化鋁、氧化鋅、氧化硅、氧化鈦、氮化鋁、氮化硼、碳化硅、碳化鋁、納米碳球中的一種或多種。
請(qǐng)一并參閱圖3與圖5，分別是本發(fā)明的熱界面材料制備方法的流程圖及示意圖。該熱界面材料制備方法包括以下步驟。
步驟101，提供多個(gè)填充劑粉體32，然后用模具1的上模2、下模3及中模4固定填充劑粉體32，并在模具1的第二加熱板7上施加一定壓力，此壓力一般為每平方厘米0.4×105至1.0×105千克力，使填充劑粉體32相互接觸構(gòu)成一連續(xù)的導(dǎo)熱網(wǎng)路。然后使模具1的第一加熱板6及第二加熱板7開(kāi)始加熱，加熱溫度約100至150度，優(yōu)選為120度，預(yù)熱模具1及多個(gè)填充劑粉體32。
步驟102，提供一液態(tài)基體材料31，然后在室溫下將液態(tài)基體材料31由注入孔8注入至填充劑粉體32中。在步驟101中，預(yù)熱模具1及多個(gè)填充劑粉體32的目的是為保持液態(tài)基體材料31在注入過(guò)程中始終保持液態(tài)。然后，靜置一段時(shí)間，在靜置過(guò)程中，模具1的第一加熱板6及第二加熱板7始終處于加熱狀態(tài)，因此，液態(tài)基體材料31始終保持液態(tài)，該液態(tài)基體材料31通過(guò)重力及毛細(xì)作用分別由注入孔8滲入至填充劑粉體32的間隙中，多余的液態(tài)基體材料31則通過(guò)中模4的小孔9滲出至中模4的空腔中，若中模4中液態(tài)基體材料31已滿，則通過(guò)溢流溝5溢出至其它容器中。靜置時(shí)間大約幾十分鐘，一般不用一個(gè)小時(shí)，液態(tài)基體材料31即可充分滲入至填充劑粉體32的間隙中形成復(fù)合材料。
步驟103，停止第一加熱板6及第二加熱板7的加熱作用，將復(fù)合材料進(jìn)行熱硬化，熱硬化后即可形成高導(dǎo)熱的熱界面材料，一般情況下，熱硬化溫度為150至200度，熱硬化時(shí)間為1至6個(gè)小時(shí)即可，優(yōu)選地，熱硬化溫度為180度、熱硬化時(shí)間為3個(gè)小時(shí)效果最佳。
請(qǐng)一并參閱圖4與圖5，分別是本發(fā)明的熱界面材料另一制備方法的流程圖及示意圖。該熱界面材料制備方法包括以下步驟。
步驟201，提供多個(gè)填充劑粉體32，然后放入模具1的下模3及中模4形成的空腔中，然后使模具1的第一加熱板6及第二加熱板7開(kāi)始加熱，加熱溫度約100至150度，優(yōu)選為120度，預(yù)熱模具1及多個(gè)填充劑粉體32。
步驟202，由模具1的注入孔8注入液態(tài)基體材料31至填充劑粉體32中。在步驟201中，預(yù)熱模具1及多個(gè)填充劑粉體32的目的是為保持液態(tài)基體材料31在注入過(guò)程中始終保持液態(tài)。然后，靜置一段時(shí)間，在靜置過(guò)程中，模具1的第一加熱板6及第二加熱板7始終處于加熱狀態(tài)，因此，液態(tài)基體材料31始終能保持液態(tài)，該液態(tài)基體材料31通過(guò)重力及毛細(xì)作用由注入孔8滲入至填充劑粉體32的間隙中，靜置時(shí)間大約幾十分鐘，一般不用一個(gè)小時(shí)，液態(tài)基體材料31即可充分滲入至填充劑粉體32的間隙中。
步驟203，在模具1的第二加熱板7上施加一定壓力，此壓力一般為每平方厘米0.4×105至1.0×105千克力，將液態(tài)基體材料31及多個(gè)填充劑粉體32夾于模具1的上模2、下模3及中模4形成的空腔中，使多個(gè)填充劑粉體32相互接觸構(gòu)成一連續(xù)的導(dǎo)熱網(wǎng)路，多余的填充劑粉體材料31將由中模4的小孔9滲出至中模4的空腔中，形成復(fù)合材料。若中模4中的液態(tài)基體材料31已滿，則通過(guò)溢流溝5溢出至其它容器中。
步驟204，停止第一加熱板6及第二加熱板7的加熱作用，將復(fù)合材料進(jìn)行熱硬化，熱硬化后即可形成高導(dǎo)熱的熱界面材料，一般情況下，熱硬化溫度為150至200度，熱硬化時(shí)間為1至6個(gè)小時(shí)即可，優(yōu)選地，熱硬化溫度為180度、熱硬化時(shí)間為3個(gè)小時(shí)效果最佳。
該填充劑粉體32材料為銀、氧化鋁、氧化鋅、氧化硅、氧化鈦、氮化鋁、氮化硼、碳化硅、碳化鋁等中的一種或多種，也可在上述填充劑粉體中進(jìn)一步添加納米碳球，優(yōu)選為納米碳球。
該液態(tài)基體材料31為硅橡膠、聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、環(huán)氧樹(shù)脂、聚碳酸酯、聚甲醛、聚縮醛等高分子材料中的一種或多種。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的熱界面材料因填充劑粉體32于基體材料31中相互接觸而構(gòu)成一連續(xù)的導(dǎo)熱網(wǎng)路，使熱量傳遞途徑連續(xù)，避免現(xiàn)有技術(shù)向基體材料中直接添加填充劑粉體，使填充劑粉體彼此之間間隔基體材料而形成較大的熱阻，致使熱傳導(dǎo)性能不理想的情況。因此，本發(fā)明的熱界面材料具有熱阻小，熱傳導(dǎo)性能優(yōu)的優(yōu)點(diǎn)。
另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種熱界面材料，包括一基體以及分散在該基體中的多個(gè)填充劑粉體，其特征在于所述多個(gè)填充劑粉體在該基體中相互接觸而構(gòu)成一連續(xù)的導(dǎo)熱網(wǎng)路。
2.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為硅橡膠、聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、環(huán)氧樹(shù)脂、聚碳酸酯、聚甲醛、聚縮醛中的一種或多種。
3.如權(quán)利要求1所述的熱界面材料，其特征在于所述填充劑粉體材料為納米碳球。
4.如權(quán)利要求1所述的熱界面材料，其特征在于所述填充劑粉體材料為銀、氧化鋁、氧化鋅、氧化硅、氧化鈦、氮化鋁、氮化硼、碳化硅、碳化鋁中的一種或多種。
5.如權(quán)利要求4所述的熱界面材料，其特征在于所述填充劑粉體可進(jìn)一步添加納米碳球。
6.一種熱界面材料制備方法，其包括以下步驟固定多個(gè)填充劑粉體，使所述多個(gè)填充劑粉體相互接觸；將液態(tài)基體材料注入并滲入至所述多個(gè)填充劑粉體的間隙中形成復(fù)合材料；將所述復(fù)合材料進(jìn)行熱硬化，形成熱界面材料。
7.如權(quán)利要求6所述的熱界面材料制備方法，其特征在于所述填充劑粉體是用模具固定。
8.如權(quán)利要求6所述的熱界面材料制備方法，其特征在于所述基體材料為硅橡膠、聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、環(huán)氧樹(shù)脂、聚碳酸酯、聚甲醛、聚縮醛中的一種或多種。
9.如權(quán)利要求6所述的熱界面材料制備方法，其特征在于所述填充劑粉體材料為納米碳球。
10.如權(quán)利要求6所述的熱界面材料制備方法，其特征在于所述填充劑粉體材料為銀、氧化鋁、氧化鋅、氧化硅、氧化鈦、氮化鋁、氮化硼、碳化硅、碳化鋁中的一種或多種。
11.如權(quán)利要求10所述的熱界面材料制備方法，其特征在于所述填充劑粉體可進(jìn)一步添加納米碳球。
12.如權(quán)利要求6所述的熱界面材料制備方法，其特征在于所述熱硬化溫度為150至200度。
13.如權(quán)利要求6所述的熱界面材料制備方法，其特征在于所述熱硬化時(shí)間為1至6個(gè)小時(shí)。
14.如權(quán)利要求6所述的熱界面材料制備方法，其特征在于所述熱硬化溫度為180度，熱硬化時(shí)間為3個(gè)小時(shí)最佳。
15.一種熱界面材料制備方法，其包括以下步驟將多個(gè)填充劑粉體放入一空腔中；將液態(tài)基體材料注入并滲入至所述多個(gè)填充劑粉體的間隙中；對(duì)填充劑粉體施加壓力，使所述多個(gè)填充劑粉體相互接觸，使多余的所述液態(tài)基體材料滲出，形成復(fù)合材料；將所述復(fù)合材料進(jìn)行熱硬化，形成熱界面材料。
16.如權(quán)利要求15所述的熱界面材料制備方法，其特征在于所述基體材料為硅橡膠、聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、環(huán)氧樹(shù)脂、聚碳酸酯、聚甲醛、聚縮醛中的一種或多種。
17.如權(quán)利要求15所述的熱界面材料制備方法，其特征在于所述填充劑粉體材料為納米碳球。
18.如權(quán)利要求15所述的熱界面材料制備方法，其特征在于所述填充劑粉體材料為銀、氧化鋁、氧化鋅、氧化硅、氧化鈦、氮化鋁、氮化硼、碳化硅、碳化鋁中的一種或多種。
19.如權(quán)利要求18所述的熱界面材料制備方法，其特征在于所述填充劑粉體可進(jìn)一步添加納米碳球。
20.如權(quán)利要求15所述的熱界面材料制備方法，其特征在于所述熱硬化溫度為150至200度。
21.如權(quán)利要求15所述的熱界面材料制備方法，其特征在于所述熱硬化時(shí)間為1至6個(gè)小時(shí)。
22.如權(quán)利要求15所述的熱界面材料制備方法，其特征在于所述熱硬化溫度為180度，熱硬化時(shí)間為3個(gè)小時(shí)最佳。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱界面材料及其制備方法。該熱界面材料包括一基體以及分散在該基體中的填充劑粉體，該填充劑粉體在基體中相互接觸而構(gòu)成一連續(xù)的導(dǎo)熱網(wǎng)路。該熱界面材料制備方法包括下列步驟固定填充劑粉體，使填充劑粉體相互接觸；將液態(tài)基體材料注入至填充劑粉體的間隙中形成復(fù)合材料；將復(fù)合材料進(jìn)行熱硬化，形成熱界面材料。用上述方法制備的熱界面材料因填充劑粉體在基體中構(gòu)成一連續(xù)的導(dǎo)熱網(wǎng)路，使熱量傳遞途徑連續(xù)，因此，本發(fā)明的熱界面材料具有熱阻小，熱傳導(dǎo)性能優(yōu)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C09K5/14GK1927987SQ20051003712
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2005年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月6日
發(fā)明者顏士杰 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司