專利名稱：熱界面材料及其制備方法
技術領域：
本發明是關于一種熱界面材料及其制備方法，特別是關于一種熱阻小、熱傳導性能優的熱界面材料及其制備方法。
背景技術：
近年來，隨著半導體器件集成工藝快速發展，半導體器件的集成化程度愈來愈高，而器件體積卻變得愈來愈小，其散熱成為一個愈來愈重要的問題，其對散熱的要求也愈來愈高。為了滿足這些需要，各種散熱方式被大量運用，如利用風扇散熱、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，沒有理想的接觸界面，從根本上極大地影響了半導體器件向散熱器進行熱傳遞的效果，因此在散熱器與半導體器件的接觸界面間增加一導熱系數較高的熱界面材料來增加界面的接觸程度就顯得十分必要。
請參閱圖1，一種現有技術的熱界面材料10是在高分子材料基體11中直接添加一些具有優異熱傳導性質的填充劑粉體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，熱量無法尋一連續路徑傳遞，因此熱界面材料10的熱傳導性能沒有預期中理想。
有鑒于此，提供一種熱阻較小，熱傳導性能優的熱界面材料及其制備方法實為必要。
發明內容以下，將以實施例說明一種熱界面材料，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填充劑粉體，所述多個填充劑粉體在基體中相互接觸而構成一連續的導熱網路。
及一熱界面材料制備方法，該方法包括下列步驟固定多個填充劑粉體，使所述多個填充劑粉體相互接觸；將液態基體材料注入并滲入至所述多個填充劑粉體的間隙中形成復合材料；將所述復合材料進行熱硬化，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填充劑粉體放入空腔中；將液態基體材料注入并滲入至所述多個填充劑粉體的間隙中；對填充劑粉體施加壓力，使所述多個填充劑粉體相互接觸，使多余的所述液態基體材料滲出，形成復合材料；將所述復合材料進行熱硬化，形成熱界面材料。
與現有技術相比，本實施例的熱界面材料因填充劑粉體在基體中相互接觸而構成一連續的導熱網路，使熱量傳遞途徑連續，避免現有技術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而形成較大的熱阻，熱傳導性能不理想的情況，本實施例的熱界面材料具有熱阻小，熱傳導性能優的優點。
圖1是現有技術熱界面材料示意圖。
圖2是本發明熱界面材料示意圖。
圖3是本發明熱界面材料制備方法的流程圖。
圖4是本發明熱界面材料另一制備方法的流程圖。
圖5是本發明熱界面材料制備方法的一示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本發明的熱界面材料及其制備方法作進一步詳細說明。
請參閱圖2，是本發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中的多個填充劑粉體22，該填充劑粉體22在基體21中相互接觸而構成一連續的導熱網路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、環氧樹脂、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。
請一并參閱圖3與圖5，分別是本發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相互接觸構成一連續的導熱網路。然后使模具1的第一加熱板6及第二加熱板7開始加熱，加熱溫度約100至150度，優選為120度，預熱模具1及多個填充劑粉體32。
步驟102，提供一液態基體材料31，然后在室溫下將液態基體材料31由注入孔8注入至填充劑粉體32中。在步驟101中，預熱模具1及多個填充劑粉體32的目的是為保持液態基體材料31在注入過程中始終保持液態。然后，靜置一段時間，在靜置過程中，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，因此，液態基體材料31始終保持液態，該液態基體材料31通過重力及毛細作用分別由注入孔8滲入至填充劑粉體32的間隙中，多余的液態基體材料31則通過中模4的小孔9滲出至中模4的空腔中，若中模4中液態基體材料31已滿，則通過溢流溝5溢出至其它容器中。靜置時間大約幾十分鐘，一般不用一個小時，液態基體材料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，將復合材料進行熱硬化，熱硬化后即可形成高導熱的熱界面材料，一般情況下，熱硬化溫度為150至200度，熱硬化時間為1至6個小時即可，優選地，熱硬化溫度為180度、熱硬化時間為3個小時效果最佳。
請一并參閱圖4與圖5，分別是本發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開始加熱，加熱溫度約100至150度，優選為120度，預熱模具1及多個填充劑粉體32。
步驟202，由模具1的注入孔8注入液態基體材料31至填充劑粉體32中。在步驟201中，預熱模具1及多個填充劑粉體32的目的是為保持液態基體材料31在注入過程中始終保持液態。然后，靜置一段時間，在靜置過程中，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，因此，液態基體材料31始終能保持液態，該液態基體材料31通過重力及毛細作用由注入孔8滲入至填充劑粉體32的間隙中，靜置時間大約幾十分鐘，一般不用一個小時，液態基體材料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，將液態基體材料31及多個填充劑粉體32夾于模具1的上模2、下模3及中模4形成的空腔中，使多個填充劑粉體32相互接觸構成一連續的導熱網路，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，形成復合材料。若中模4中的液態基體材料31已滿，則通過溢流溝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，將復合材料進行熱硬化，熱硬化后即可形成高導熱的熱界面材料，一般情況下，熱硬化溫度為150至200度，熱硬化時間為1至6個小時即可，優選地，熱硬化溫度為180度、熱硬化時間為3個小時效果最佳。
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一步添加納米碳球，優選為納米碳球。
該液態基體材料31為硅橡膠、聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、環氧樹脂、聚碳酸酯、聚甲醛、聚縮醛等高分子材料中的一種或多種。
與現有技術相比，本發明的熱界面材料因填充劑粉體32于基體材料31中相互接觸而構成一連續的導熱網路，使熱量傳遞途徑連續，避免現有技術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，致使熱傳導性能不理想的情況。因此，本發明的熱界面材料具有熱阻小，熱傳導性能優的優點。
另外，本領域技術人員還可以在本發明精神內做其它變化，當然，這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的范圍內。
權利要求
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填充劑粉體，其特征在于所述多個填充劑粉體在該基體中相互接觸而構成一連續的導熱網路。
2.如權利要求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、環氧樹脂、聚碳酸酯、聚甲醛、聚縮醛中的一種或多種。
3.如權利要求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填充劑粉體，使所述多個填充劑粉體相互接觸；將液態基體材料注入并滲入至所述多個填充劑粉體的間隙中形成復合材料；將所述復合材料進行熱硬化，形成熱界面材料。
7.如權利要求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、環氧樹脂、聚碳酸酯、聚甲醛、聚縮醛中的一種或多種。
9.如權利要求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一步添加納米碳球。
12.如權利要求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間為1至6個小時。
14.如權利要求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，熱硬化時間為3個小時最佳。
15.一種熱界面材料制備方法，其包括以下步驟將多個填充劑粉體放入一空腔中；將液態基體材料注入并滲入至所述多個填充劑粉體的間隙中；對填充劑粉體施加壓力，使所述多個填充劑粉體相互接觸，使多余的所述液態基體材料滲出，形成復合材料；將所述復合材料進行熱硬化，形成熱界面材料。
16.如權利要求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、環氧樹脂、聚碳酸酯、聚甲醛、聚縮醛中的一種或多種。
17.如權利要求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一步添加納米碳球。
20.如權利要求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間為1至6個小時。
22.如權利要求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，熱硬化時間為3個小時最佳。
全文摘要
本發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成一連續的導熱網路。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；將液態基體材料注入至填充劑粉體的間隙中形成復合材料；將復合材料進行熱硬化，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成一連續的導熱網路，使熱量傳遞途徑連續，因此，本發明的熱界面材料具有熱阻小，熱傳導性能優的優點。
文檔編號C09K5/14GK1927987SQ20051003712
公開日2007年3月14日 申請日期2005年9月6日 優先權日2005年9月6日
發明者顏士杰 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司