[发明专利]碳纳米管复合热界面材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热界面材料的制备方法，尤其涉及一种碳纳米管复合热界面材料的制备方法。

背景技术

在半导体集成电路的封装领域，随着半导体集成电路不断改进、发展，其功能不断提高的同时体积不断减小，密集程度不断增加，封装尺寸亦不断变小。由于集成电路芯片工作时在非常小的空间内进行运算处理，必将产生相当多的热量，因此所产生的热量必须通过适当的方式散出，以避免集成电路芯片因过热导致运算处理错误，甚至严重时造成硬件电路的损毁。因此，封装中的散热问题就越发关键。

通常，在半导体集成电路封装中的集成散热片(Integrated Heat Spreader，IHS)与集成电路芯片(DIE)之间一般设置一热界面材料用于散热。然而，这种应用热界面材料的半导体集成电路封装受到热界面材料本身热传导能力的制约。随着目前集成电路规模越来越大，很多导热材料已经达不到产品需求。为改善热界面材料的性能，提高其热传导系数，各种材料被广泛试验。

现有技术中设置于集成散热片和集成电路芯片之间的热界面材料通常采用高热传导的金属材料或基于碳纳米管的复合材料。当采用高热传导的金属材料时，由于金属材料和半导体材料的集成电路芯片之间的热膨胀系数匹配不佳，在热胀冷缩的作用下，长期使用往往会导致封装面拱曲，甚至破裂。

基于碳纳米管的热界面材料通常将碳纳米管阵列与聚合物或低熔点金属基体材料复合形成热界面材料(请参见Huang H.，Liu C.H.，Wu Y.et al.. Adv.Mater.，Vol 17，p1652(2005))，该碳纳米管于基体材料中均匀分布有序排列，能够避免由于碳纳米管的无序排列而影响热界面材料的导热性，同时，碳纳米管阵列基本垂直于并延伸出热界面材料的接触表面，故可确保碳纳米管能直接与集成电路芯片或散热器件相接触，且使所述热界面材料具有较短的导热通道。但是，由于聚合物基体材料的导热性能不佳，因此，将碳纳米管与聚合物基体混合形成的热界面材料不能充分发挥碳纳米管的导热性能。而金属的热导率很高，故由碳纳米管与低熔点金属复合形成的热界面材料具有较高的热导率，成为碳纳米管复合热界面材料发展的一个重要方向。

现有技术中将碳纳米管阵列与低熔点金属复合制备复合热界面材料的方法通常采用沉积方法，如物理气相沉积或化学气相沉积。该方法通常需提供一真空容器，在该真空容器底部放置一蒸发源，蒸发源材料为低熔点金属，该蒸发源可通过一加热装置加热；将碳纳米管阵列连同基底固定设置于蒸发源上方并间隔一定距离，其中碳纳米管阵列正对蒸发源设置；通过加热装置加热蒸发源使其熔融后蒸发或升华形成金属蒸汽，金属蒸汽遇到冷的碳纳米管阵列后，在碳纳米管阵列表面凝聚，其中，部分金属填充到碳纳米管阵列中的间隙内，形成碳纳米管复合热界面材料。但是，由于上述方法须将低熔点金属加热至气相，而低熔点金属如铟、镓等的熔点较低，但沸点却很高，如铟的熔点约为157℃，沸点为2000℃；镓的熔点约为28℃，沸点为2403℃。故上述沉积方法的能耗较大，成本较高。

因此，有必要提供一种碳纳米管复合热界面材料的制备方法，该方法只需将低熔点金属加热至液相。

发明内容

一种碳纳米管复合热界面材料的制备方法，其包括以下步骤：提供一碳纳米管阵列形成于一基底；将低熔点金属通过一输送装置置于所述碳纳米管阵列上方；以及加热所述低熔点金属及碳纳米管阵列，使所述低熔点金属熔化后与所述碳纳米管阵列复合，从而得到碳纳米管复合热界面材料。

与现有技术相比较，所述的碳纳米管复合热界面材料的制备方法只需将低熔点金属加热至液相，从而能够降低能耗，节约成本。

附图说明

图1是本技术方案实施例碳纳米管复合热界面材料的制备方法的流程图。

图2是本技术方案实施例碳纳米管复合热界面材料的制备装置示意图。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本技术方案实施例碳纳米管复合热界面材料的制备方法。

请参阅图1，本技术方案实施例提供一种碳纳米管复合热界面材料的制备方法，主要包括以下几个步骤：

步骤一：提供一碳纳米管阵列，该碳纳米管阵列垂直地从一基底表面向外延伸，优选地，该阵列为超顺排碳纳米管阵列。