专利名称：：一种金刚石颗粒掺杂的热界面材料及其制备方法
技术领域：
：本发明属于微电子材料
技术领域：
，具体为一种金刚石颗粒掺杂的热界面材料及其制备方法。
背景技术：
：随着电子工业中器件的小型化禾哆功能化，电子产品的发热量成了限制其进一步发展的主要因素之一，因而对电子产品的散热要求越来越高。在电子器件运行期间，芯片的^t^M来越高，当MS超过一定极限时^^员坏部分电子器件，4^电子产品停止工作甚至报废。因此，在比较普及的个人电脑或一些工作站、月艮务器中，大多用在芯片上安装热沉，然后采用风冷甚至水冷的方式将热量散发出去。然而在芯片与热沉之间有着好几种不同的接触方式，不同的接触方式也有着不同的热传导效率，从而影响到整个电子器件的散热能力。直掛妾触即将芯片的背面和热沉的背面打磨抛光后机械的结合在一起。此种方法操作简单方便。但由于芯片和热沉是机械结合，其传热性能受到二者表面粗糙度的影响。土真充热界面材料此种方法即在芯片和热沉之间填充热界面材料来提高散热能力。至U目前为止，所采用的热界面材料已包括溶胶、油脂以及各种低熔点的金属或合金。但是，随着微电子芯片功率的不断提高，现有的热界面材料已难以满足芯片的散热需求，目前寻找导热能力更好的热界面材料已成为研究者们关注的重飄究方向。
发明内容本发明的目的在于提供一种导热性能优良的热界面材料及其制备方法，解决现有芯片和热沉间热界面材料已难以满足散热需求等问题。本发明的技术方案是本发明所提供的金刚石颗粒掺杂的热界面材料由颗粒状的金属和金刚石混合制成，金属颗粒尺寸在2080jim之间，其所占的体积分数为2099%(雌范围为50-95%);金刚石颗粒尺寸在580)im，所占的体积分数为卜80%(f雌范围为5-50%)。本发明中，金属颗粒为Sn、Bi、In、Ga等之一种或两种以上复合或合金。本发明提供的金刚石颗粒掺杂的热界面材料的制备方法，通31±粒状的金属和金刚石及有机载体均匀机械混合，制成膏状的复合热界面材料膏体。本发明中，有机载体为防止金属氧化的常规有机载体，主要作用为在使用时去除氧化物。有机载体一般为有机溶液，由聚乙二醇、一縮二乙二醇、液体石蜡等作为溶剂，以及松香、7K杨酸及乙基纤维素等成分作为溶质组成。例如(1)有机载体为100ml的一縮二乙二醇和25g的松香组成的有机溶液；(2)有机载体为100ml的液体石蜡和25g的松香组成的有机溶液；(3)有机载体为100ml的聚乙二醇和25g的松香组成的有机溶液；(4)有机载体为100ml的聚乙二醇、10g的水杨酸和5g的乙基纤维素组成的有机溶液。本发明的设计原理如下金冈l佑是自然界中导热性能最好的材料，同时金属也有着优良的导热性能。在目前的热界面材柳开究中，己经开始研究用金属材料来代替原有的油脂等有机载体。在低熔点合金中添加适量的金刚石材料，制成一种复合材料，其导热性能会由于金刚石的加入而提高。其中，金属起着直t链接芯片和热沉的作用，金刚石起着进一步提高导热能力的作用。本发明的优点在于比目前应用的热界面材料具有有更高的导热性能，最大热导率可以达到95W/m-K。图1为掺杂金刚石的热界面材料的制作流程图。具体实施例方式实施例1:金刚石颗粒掺杂的热界面材料的基体是Sn-58Bi粉体，颗粒尺寸为208(Vm粉体与适量有机载体混合成膏状。其中有机载体为100ml的一縮二乙二醇和25g的松香组成的有机溶液。金刚石颗粒是经商业购买的，颗粒尺寸为60拜。取2.44g膏体禾卩0.33g金刚石颗粒机械混合均匀，制成复合膏体。在复合膏体中，金刚石占体积百分比为20%，其余为(混合好的)Sn-58Bi(膏状物)。实施例2:金刚石颗粒掺杂的热界面材料的基体是Sn-58Bi粉体，颗粒尺寸为20~80)_im粉体与适量有机载体混合成膏状。其中有机载体为100ml的一縮二乙二醇和25g的松香组成的有机溶液。金刚石颗粒是经商业购买的，颗粒尺寸为14pm。取2.44g膏体和0.17g金刚石颗粒机械混合均匀，制成复合膏体。在复合膏体中，金冈U石占体积百分比为10%,其余为(混合好的)Sn-58Bi(膏状物)。实施例3:金刚石颗粒掺杂的热界面材料的基体是In-49.1Sn粉体，颗粒尺寸为20~80pm粉体与适量有机载体混合成膏状。其中有机载体为100ml的一縮二乙二醇和25g的松香组成的有机溶液。金刚石颗粒是经商业购买的，颗粒尺寸为14,。取2.44g膏体和0.21g金刚石颗粒机械混合均匀，制成复合膏体。在复合膏体中，金刚石占体积百分比为10%，其余为(混合好的)In-49.1Sn(膏状物)。实施例4:金刚石颗粒掺杂的热界面材料的基体是In-49.1Sn粉体，颗粒尺寸为20-80,粉体适量有机载体混合成膏状。其中有机载体为100ml的一縮二乙二醇和25g的松香组成的有机溶液。金刚石颗粒是经商4k购买的，颗粒尺寸为14jim。取2.44g膏体和0.1g金刚石颗粒机械混合均匀，制成复合膏体。在复合膏体中，金刚石占体积百分比为5%，其余为(混合好的)In-49.1Sn(膏状物)。掺杂金刚石的热界面材料的热导率M如表1所示表l<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>目前正在使用导热材料中，油脂的热导率为3-5W/nvK，凝胶3-4W/m-K，相变材料0.5-5W/m'K，相变金属合金为30-50W/m'K，焊料30-50W/m'K。由表1可以看出经过适当掺杂金刚石的合金有着比现有导热材料有着高得多的热导本发明金属颗粒为Sn、Bi、In、Ga之一种或两禾中以上复合或合金，与金刚石颗粒按一定比例复合，均可作为热界面材料，满足散热需求。权利要求1.金刚石颗粒掺杂的热界面材料，其特征在于由颗粒状金属和金刚石颗粒制成，金属颗粒尺寸在20～80μm之间，体积分数为20～99％；金刚石颗粒尺寸在5～80μm，体积分数为1～80％。2.按照权利要求1所述的金刚石颗粒掺杂的热界面材料，其特征在于金属颗粒为Sn、Bi、In、Ga之一种或两禾中以上复合或合金。3.按照权利要求1所述的金刚石颗粒掺杂的热界面材料的制备方法，其特征在于将颗粒状的金属和金刚石及有机载体均匀机械混合，制成膏状的复合热界面材料。全文摘要本发明属于微电子材料
技术领域：
，具体为一种金刚石颗粒掺杂的热界面材料及其制备方法，解决现有芯片和热沉间热界面材料已难以满足散热需求等问题。本发明所提供的材料由Sn、Bi、In、Ga等金属颗粒和金刚石颗粒混合制成，Sn、Bi、In等金属颗粒尺寸在20～80μm之间，其占有的体积分数为20～99％。金刚石颗粒尺寸在5～80μm，占有的体积分数为1～80％。通过上述颗粒状的金属和金刚石、有机载体均匀机械混合，制成用于连接发热元器件与散热器件的复合热界面材料。文档编号C09K5/00GK101338181SQ200710011959公开日2009年1月7日申请日期2007年7月4日优先权日2007年7月4日发明者尚建库,杨启亮,郭建军,郭敬东,陈新贵申请人:中国科学院金属研究所