专利名称：具有对准的碳纳米管的热界面材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及微电子系统的冷却，尤其涉及包含对准的碳纳米管的纳米复合热界面材料的使用。
背景技术：
诸如微处理器的微电子器件产生热。热界面材料用于传导微电子器件中的热量。图1是微处理器和散热组件100的侧视图，示出了热界面材料的各层104、108如何用于将热量从微处理器管芯110传导到散热片102。微处理器和散热组件100包括附着了微处理器管芯110的基片114。微处理器管芯110和集成散热片(IHS)106之间有第一热界面层(TIM1)108，它还通过密封剂层112连接到基片114。TIM1层108通常是诸如铟焊料的材料，具有约80W/mK的体积热导率。
IHS106和散热片102之间有第二热界面层(TIM2)104。当前使用的TIM2层104是硅润滑油材料，其体积热导率小于5W/mK。期望TIM2层104使用户能在没有专门的焊接知识或设备的情况下附着散热片102，或者是可修改的以便能去除和重新附着散热片102。这通常避免了TIM1层108的焊接材料还被用作TIM2层104，虽然TIM1层108中使用的焊料的热导率高于TIM2层104中使用的硅酯材料。
操作中，微处理器管芯110产生热。TIM1层108将该热量从微处理器管芯110传导到IHS106。TIM2层104随后将该热量从IHS106传导到散热片102，后者将热量转移到周围环境并离开微处理器和散热片组件100。
随着现代微处理器已变得更快且能力更强，它们也产生更多的热量。TIM1层108和TIM2层104中当前所使用的热界面材料的热导率不足以将足够多的热量传导离开微处理器管芯110以及传到散热片102。
在附图中作为示例而非限制地示出了本发明的各种实施例，其中相同的标号表示相似的元件，其中图1是微处理器和散热片组件的侧视图，示出了如何将热界面材料的各层用于将热量从微处理器管芯传导到散热片。
图2是改进的微处理器和散热片组件的侧视图，它包含了根据本发明的改进热界面材料的层。
图3a是说明如何制造具有对准碳纳米管的改进热界面材料的流程图。
图3b和3c是在对准之前(图3b)和之后(图3c)的碳纳米管和对准材料的侧视图。
图4是示出当粘土被用作为对准材料时根据本发明实施例如何制造具有对准碳纳米管的改良热界面材料的流程图。
图5是更详细地示出根据一个实施例的如何制备粘土材料的流程图。
图6是示出根据本发明一个实施例的图4的组合材料如何经受剪切力并被分成垫的侧视图。
图7是示出当将液晶树脂用作对准材料时根据本发明实施例的如何制造具有对准碳纳米管的改良热界面材料的流程图。
图8a和8b是示出根据本发明一个实施例的如何将图7的组合材料在膜上形成层随后经受一个场的侧视图。
具体实施例方式
贯穿本说明书，对“一个实施例”或“一实施例”的引用表示联系本发明描述的特点、结构、材料或特征包含在本发明的至少一个实施例中。因此，本说明书中各处短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现不必都涉及本发明的同一实施例。此外，这些特点、结构、材料或特征可以在一个或多个实施例中按任何合适的方式组合。
图2是微处理器和散热片组件200的侧视图，它包括根据本发明一个实施例的改进热界面材料层202、204。该热界面材料包括在传热方向上对准的碳纳米管。因此，该热界面材料是纳米复合热界面材料(NTIM)，并可以具有比先前使用的热界面材料更高的热导率。通过使用热界面材料层202、204，图2的微处理器和散热片组件200可更好地将热量从微处理器管芯110中去除。
微处理器和散热片组件200包括附着了微处理器管芯110的基片114。微处理器管芯110和集成散热片(HIS)106之间有第一热界面层(TIM1)204，它通过密封剂层112连接到基片114。本发明一实施例的TIM1层204包括与一种或多种其它材料组合的碳纳米管。TIM1层204将热量从微处理器110传递到IHS106。在一个实施例中，该热量可以基本在z轴206的方向上传递。为了传热，可对准TIM1层204内的碳纳米管以形成传热方向上的热传导路径，它在所示的实施例中是z轴206的方向。对准碳纳米管以在期望的传热方向上形成热传导路径改进了沿着该方向206的改良热界面材料层204的热导率。改良热界面材料层204的热导率可大于约100W/mK，与现有技术的热界面材料相比它提供了改进的传热性能。
IHS106和散热片102之间有第二热界面层(TIM2)202。在图2所示的实施例中，TIM2层202也包括与一种或多种其它材料组合的碳纳米管。TIM2层202将热量从IHS106传递到散热片102。在一个实施例中，该热量基本在z轴206的方向上传递。为传递该热量，可对准TIM2层202内的碳纳米管以形成传热方向上的热传递路径，它在所示实施例中是z轴206的方向。如同TIM1层204一样，对准TIM2层202中的碳纳米管以在期望的传热方向上形成热传导路径可改善沿着方向206的改良热界面材料层202的热导率。如同TIM1层204一样，具有对准的碳纳米管的改良热界面材料层202的热导率可大于约100W/mK，提供了改进的传热性能。
如图2的以上讨论所示，微处理器管芯110可以是热源。第一改良热界面材料层204可以基本沿着z轴206将微处理器管芯110产生的热量传递到IHS106。IHS106可以是受热器，用于接收从热源(微处理器管芯110)传导出来的热量。随后，该热量基本沿着z轴206行进，从IHS106通过第二改良热界面材料层202到达散热片102，它将热量传到周围环境并离开微处理器和散热片组件200。采用TIM2层202，IHS106可用作热源，且散热片102可用作受热器。通过对准热界面材料层202、204中的碳纳米管以形成传热方向(在这种情况下沿着z轴206)上的热传导路径，可以实现大于约100W/mK的改良热导率。
虽然图2的微处理器和散热片组件200已被描述为具有包含对准的碳纳米管的热界面层202、204，但这不是必要条件。可以使用仅在热界面层202、204之一中具有在传热方向上对准的碳纳米管以改善该层热导率的NTIM。微处理器和散热片组件200以外的应用也可利用一层或多层热界面材料。这种应用包括在诸如管芯110的热源和诸如散热片102、蒸气腔、热管或其它受热器或除热器的受热器或除热器之间。在这种应用中，具有对准的碳纳米管的改良热界面材料可用作热界面材料，用于从不同类型的热源到不同类型的受热器的改进的传热。
图3a是说明一实施例中如何制造具有对准的碳纳米管的改良热界面材料的流程图300。碳纳米管可与一种对准材料组合(302)以获得组合材料。对准材料帮助在传热的方向上对准改良热界面材料内的碳纳米管。纳米管和对准材料也可与一种或多种其它材料组合(302)以获得组合材料。这些其它材料可以是基质材料或填充材料，或者是其它材料。在一个实施例中，碳纳米管占组合材料的大于约5重量％，尽管在一些实施例中使用达到约25重量％的碳纳米管，且再一些实施例使用更大量的碳纳米管。一般，碳纳米管的量越大就获得越高的热导率。在一些实施例中，所使用的碳纳米管具有大于约10nm的平均长度。在另一实施例中，所使用的碳纳米管具有大于约100nm的平均长度。一般，碳纳米管的平均长度越长，一旦将碳纳米管对准，就会获得更好的热传导路径。在各种实施例中，使用具有单壁或多壁的纳米管。在一些实施例中，用表面改性来处理碳纳米管以改善NTIM材料中的润湿和/或分散，或者用于其它用途。
随后对准碳纳米管(304)。这可以通过对准对准材料来进行。对准材料具有可对准结构。当对准对准材料内的可对准结构时，它们使得碳纳米管也变得对准。在各种实施例中，使用不同的对准材料，且使对准材料对准碳纳米管的方法基于所使用的对准材料而不同。通过使用对准材料，使得碳纳米管的对准更容易，这允许形成对于更多应用来说更廉价、更实用的具有对准的碳纳米管的热界面材料。
图3b和3c是在对准之前(图3b)和之后(图3c)包括碳纳米管和对准材料的组合材料的实施例的侧视图。图3b和3c示出了对准碳纳米管如何能改善组合材料的热导率。在图3b和3c所示的示例中，期望将热量沿着z轴206从组合材料的底部传导到其顶部。注意，在其它应用中，可以期望在不同的方向上传导热量，因此可以不同地对准碳纳米管。一般，沿着碳纳米管本身出现通过组合材料的大部分热传导。由对准的碳纳米管形成的路径可提供更高的热导率，其中热量可以沿着该路径从材料的一侧行进到另一侧。
图3b示出了具有未对准的碳纳米管306的未对准的组合材料308。未对准的纳米管306，在材料308内具有基本随机的取向。只存在未对准碳纳米管306形成的很少的路径能使热量沿着z轴206从材料底部行进到顶部。因此，图3b的未对准材料308的热导率相对较低。
图3c示出了在根据图3a对准了组合材料(304)之后对准的组合材料312的一实施例。碳纳米管良好地传导热量。如上所述，对准材料可包括使得碳纳米管在对准该对准材料时变得对准的结构。在组合材料的对准(304)之后，对准的碳纳米管310提供路径314、316、318，热量可以沿着这些路径从对准材料312的底部行进到顶部。这些路径314、316、318可以大大地改善材料的热导率。
通过对准(304)材料可能形成的一种类型的路径是直路径314。在直路径314中，碳纳米管310基本沿着z轴206完全对准，且一个或多个纳米管接触以形成直接从对准材料312的底部到对准材料312的顶部的直路径314。该直路径314提供了传递热量的直接的、完整的、短路径，提供了很高的热导率。
通过对准(304)材料形成的另一种路径是弯曲路径316。碳纳米管未沿z轴206完美地对准，但仍相互接触使得形成从对准材料312的底部到对准材料312的顶部的完全的弯曲路径316。弯曲路径316不像直路径314那样短，因此热导率不如沿直路径那样高。但是，沿该弯曲路径316流动的热量可由对准的碳纳米管310传导，因此具有这种弯曲路径的材料的热导率仍相当高。
通过对准(304)材料形成的第三种路径是具有一个或多个间隙320的弯曲路径。在这种有间隙的弯曲路径318中，在由碳纳米管传导时热量不能一路上从对准材料312的下表面行进到对准材料312的上表面。但是，对准材料312中的这种有间隙的弯曲路径318中的间隙320会小于未对准材料308中存在的间隙，使得具有这种有间隙的弯曲路径318的材料的热导率仍高于未对准材料308中的。在材料的对准304后，也可存在有间隙的直路径。较长的碳纳米管减少了一路上跨对准材料所需的纳米管数，因此较长的纳米管可减少纳米管之间的间隙数并提升对准材料312的热导率。
图4是示出根据一实施例在将粘土用作对准材料时如何制造具有对准碳纳米管的热界面材料的流程图400。制备粘土(402)供在改良热界面材料中使用。在一些实施例中，所使用的粘土可以是单个片晶(platelet)颗粒的结块，它们像卡一样紧密地堆叠在一起进入称作类晶团聚体的域。在一个实施例中，粘土的个别片晶颗粒通常具有小于约2nm的厚度且直径通常在约10nm到约3000nm的范围之内。可以选择粘土以使粘土片晶的直径近似于碳纳米管的长度。本发明的一些实施例中使用的粘土是可膨胀的自由流动粉末，其阳离子交换能力从约0.3到约3.0毫当量每克粘土材料(meq/g)。一些实施例使用可膨胀自由流动粉末，其阳离子交换能力从约0.90meq/g到约1.5meq/g。
在一些实施例中，可以通过使可膨胀分层粘土与一种或多种有机阳离子(在一些实施例中是铵化合物)反应来实现粘土的制备(402)，引起部分或完全的阳离子交换。可以使用许多方法来实现。
图5是更详细地示出如何根据一个实施例可以制备(402)粘土材料的流程图500。将粘土分散(502)入温度约50摄氏度到约80摄氏度的热水。随后，将单独或溶解于水或酒精的有机阳离子盐添加(504)到粘土中。接着，将盐和粘土混合(506)一时间周期，该时间周期对于有机阳离子来说足以交换粘土各层之间的通道中存在的多数金属阳离子。这使得粘土与将与其组合的诸如聚合物的某些基质材料更相容。其它方法也可用于提升相容性以替代阳离子交换。随后，离析(508)粘土，这可以通过过滤、离心分离、喷雾干燥和其它方法或这些方法的组合来实现。随后，通常通过诸如打磨、研磨、磨碎、锤磨、喷射研磨和其它方法或这些方法的组合的方法将粘土的颗粒大小减小(510)到小于100微米的平均大小。任选地，可以对该粘土执行(512)进一步的处理。这些处理可以包括有助于剥落组合入粘土的NTIM材料的处理，以改善粘土组合入的NTIM材料的聚酰胺粘土界面的强度，和/或其它处理。这种处理的一个示例是添入水溶或不水溶聚合物、有机试剂或单体、硅烷化合物、金属或金属有机化合物和/或其它合适的材料或它们的组合。
返回图4，随后，可以将碳纳米管与所制备的粘土组合(404)。也可将粘土和碳纳米管与一个或更多其它材料组合(404)。与之组合的碳纳米管和其它材料形成组合材料。在本发明的一个实施例中，粘土占组合材料的小于约25重量％。在另一实施例中，粘土占组合材料的小于约5重量％，且在又一实施例中，粘土占组合材料的小于约2重量％。可以使用足够的粘土以提供足够的片晶和类晶团聚体结构，以便在对准粘土材料时对准碳纳米管。改良的热界面材料中所使用的粘土可以是天然粘土、合成粘土、改性的页硅酸盐或者其它粘土或粘土混合物。天然粘土包括蒙脱石粘土，诸如蒙脱石、皂石、锂蒙脱石、云母、蛭石、膨润土、绿脱石、贝得石、铬岭石、码伽迪特(magadite)、水羟硅钠石及其它。合成粘土包括合成云母、合成皂石、合成锂蒙脱石及其它。改性的页硅酸盐粘土包括氟化的蒙脱石、氟化的云母及其它。
在一些实施例中，可将较宽种类的基质材料中的一种或多种与碳纳米管和所制备的粘土组合(404)以形成组合材料。例如，可针对其良好的润湿性能和/或其与碳纳米管的较低界面阻力来选择基质材料。这些基质材料可包括诸如聚硅氧烷、环氧树脂、聚酯和烯烃的聚合物，诸如铟、锡及其合金的焊料，聚合物—焊料混合物，或者其它基质材料。烯烃树脂是有用的，因为它们具有良好的润湿性和与碳纳米管的较低界面阻力。本发明的一些实施例中可以使用的烯烃树脂的一些示例包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和石蜡。其它基质材料也可用于提供附加的期望属性。
在一些实施例中，也可将热传导或其它填充材料与碳纳米管和所制备的粘土组合以形成组合材料。通过改善沿着具有间隙的碳纳米管路径的传热，热传导填料可帮助改善组合的对准材料的热导率。导热填料可改善间隙320的热导率一些实施例中使用的这些填料包括诸如氧化铝、氮化硼、氮化铝及其它的陶瓷，诸如铝、铜、银及其它的金属，诸如铟及其它的焊料，以及其它填充材料。
在组合404后，可将粘土分散于组合材料中，使得大部分粘土作为单个的片晶颗粒、小类晶团聚体和类晶团聚体的小聚集体存在，在一个实施例中具有小于约20nm的高度尺寸，这意味着在粘土厚度约2nm的实施例中大部分粘土作为具有小于约15个堆叠片晶的片晶或类晶团聚体存在。在一些实施例中，期望具有更多数量的粘土的单个片晶颗粒和更少的类晶团聚体或类晶团聚体的聚集体。
随后，使组合材料受到(406)剪切力。该剪切力对准粘土内的结构，诸如片晶、类晶团聚体和类晶团聚体的聚集体。当它们对准时，片晶、类晶团聚体和类晶团聚体的聚集体使得碳纳米管也对准，从而该NTIM具有改善的热导率。可使用许多方法使组合材料受剪切(406)，包括模制组合材料、挤出组合材料和其它方法。在一些实施例中，已受剪切(406)的NTIM材料随后被分成(408)适用于期望应用的选定厚度的垫。接着，这些垫可在较宽种类的装置中用以传热。例如，垫可用作以上参考图2描述的TIM1和TIM2层202、204。具有对准的碳纳米管的垫可用作TIM2层202，因为NTIM垫允许散热片102被去除和替换，并允许用户在没有专门的焊接知识或设备的情况下附着散热片102。因此，NTIM材料适合于用作TIM2层202且其热导率多倍于当前用作TIM2层104的硅酯材料的热导率。
在本发明的一个实施例中，制备(402)10克的硅石粘土。随后，通过将材料在双轨道混合器中以80摄氏度的温度混合三个小时，将该粘土与30克的单壁碳纳米管以及60克的阿尔法烯烃树脂基质材料组合(404)。随后，通过将组合材料挤出成直径约1英寸的一股材料，使该组合材料受到(406)剪切力。随后，将该股材料408分成约0.25毫米厚的垫。接着，这些垫被测试和查明以具有大于约100W/mK的热导率。
图6是示出根据本发明一个实施例的图4的组合材料如何受到(406)剪切力并被分成(408)垫的侧视图。组合的未对准材料602被放入挤出器604。该挤出器604随后挤出一股对准材料606。在其它实施例中，可把未组合材料放入挤出器604，它组合(602)并挤出(604)该材料。因为挤出过程向材料施加了剪切力，所以该股材料被对准。该剪切力使粘土的各种可对准结构对准，它们是片晶、类晶团聚体和类晶团聚体的聚集体。这些可对准结构的对准反过来引起碳纳米管的对准。如图6所示，对准材料606的对准沿着z轴206。为了按更可用的形式形成对准材料606，挤出一股材料被置入切片器608，它将该股材料切片成适合在期望应用中使用的选定高度的对准垫610。注意“高度”是沿着z轴206的，以使这种情况下的“高度”在图6中从左向右进行测量。随后，这些垫例如可用作图2的TIM1和/或TIM2层204、202之一或两者，或者应用于其它应用中。
图7是示出在将液晶树脂用作对准材料时如何根据本发明实施例制造具有对准碳纳米管的改良热界面材料的流程图700。将碳纳米管与液晶树脂组合(702)。在本发明的一个实施例中，液晶树脂占组合材料的大于约20重量％，且组合材料可包括碳纳米管和液晶树脂。在其它实施例中，液晶树脂占组合材料的约15重量％或以上。液晶树脂包括可对准结构。可用使用许多不同的液晶树脂，包括棒状液晶树脂，其中棒是可对准结构。在一些实施例中，使用熔点小于约200摄氏度和/或可溶于溶剂或稀释剂的液晶树脂。此外，液晶树脂可以用诸如环氧树脂、乙烯基、羟基或其它单元的可聚合单元功能化，以允许组合液晶树脂的固化。
在一些实施例中，可将一个或多个基质材料与碳纳米管和液晶树脂组合(702)，以获得组合材料。这种其它基质材料可包括诸如聚硅氧烷、环氧树脂、聚酯和烯烃的聚合物，诸如铟、锡及其合金的焊料，聚合物-焊料混合物，以及其它基质材料中的一种或多种。其它基质材料也可用于提供附加的期望属性。
在一些实施例中，可将导热或其它填充材料与碳纳米管和液晶树脂组合(702)，以获得组合材料。导热填料可通过改善沿着具有间隙的碳纳米管路径的传热来帮助改善组合的对准材料的热导率。传导填料可改善间隙320的热导率。一些实施例中使用的这种填料包括诸如氧化铝、氮化硼、氮化铝等的陶瓷，诸如铝、铜、银及其它的金属，诸如铟及其它的焊料，以及其它填充材料。也可以对组合材料进行其它处理。
随后，组合材料在诸如Mylar或其它薄膜或可释放衬底(release liner)的膜上形成层(704)。该膜支承组合材料并使组合材料的处理和加工更容易。形成层704可通过在膜上浇注组合材料、将组合材料印制于膜上或者通过其它方法而进行。随后，可以在组合材料上将第二膜或可释放衬底形成层，使得材料的两侧都由膜盖满。将溶剂或稀释剂与材料组合702可使材料在膜上形成层704更容易。
随后，组合材料经受(706)某种场的作用。该场对准液晶树脂。在各种实施例中，磁场、电场、电磁场或其它场都可用于对准液晶树脂。液晶树脂中的诸如棒状结构的可对准结构反过来使得碳纳米管也对准，从而获得具有改良热导率的NTIM。选择场的定向，以使碳纳米管在期望的方向上对准。该场还直接作用于碳纳米管上以帮助对准这些碳纳米管。但是，与尝试直接通过场对准碳纳米管而没有对准材料相比，通过包含液晶树脂的对准材料，可以用更小的场强引起碳纳米管的对准。将溶剂或稀释剂与材料组合(702)可使材料的对准更容易。注意诸如通过挤出施加的并参考以上粘土作为对准材料的实施例所描述的剪切力也可用于对准其中液晶树脂是对准材料的组合材料，以代替所述场或附加于所述场。
任选地，可固化(708)组合和对准的材料。在一些实施例中，固化708发生于对准碳纳米管之后，而在其它实施例中，在组合材料经受706磁场时，固化708发生于对准过程期间。固化材料可在以后使用期间保持该碳纳米管对准。
随后，将NTIM材料分成(710)垫以供使用。通常，在将垫作为热界面材料应用时，诸如在图2所示的示例中将TIM2层202施加于IHS106上时，去除膜，尽管它也可以在不同的时间被去除。随后，可以将这些垫用于较宽种类的传热装置中。例如，垫可用作以上参考图2描述的TIM1和TIM2层202、204。具有对准碳纳米管的垫可用作TIM2层202，因为NTIM垫允许将散热片102去除和替换。因此，NTIM材料适合于用作TIM2层202且其热导率多倍于当前用作TIM2层104的硅酯材料的热导率。
在本发明的一个实施例中，通过将它们添加到轨道混合器中加热到约80摄氏度并以50rpm混合约1个小时来组合(702)软化点为59摄氏度的30克的阿尔法烯烃树脂、30克的单壁碳纳米管、40克的2，2’-二甲基芪(Tm＝83摄氏度)和100克的甲苯。随后，使混合物在约80摄氏度下两次通过3-滚轧机。随后，通过浇注在40微米厚的Mylar膜上将组合材料形成层(704)。随后，具有组合材料的膜经受(706)约0.3特斯拉的磁场约30分钟，以提供碳纳米管的期望的对准方向。随后，通过在约100摄氏度下使其变干而固化(708)具有组合材料的膜，同时仍受到(706)磁场作用。将膜分成(710)垫。从垫上去除(712)膜，它们随后被测试并查明以具有约100W/mK的热导率。
图8a和8b是示出根据本发明一个实施例的如何将图7的组合材料在膜上形成层(704)并随后经受(706)某种场作用的侧视图。如图8a所示，组合的未对准材料808通过挤出器802在膜804上形成层(704)。组合材料808的厚度可选择为适合于将使用对准材料的应用。在该示例中，碳纳米管将沿其对准的z轴206基本垂直于膜804的平面。膜804上的组合材料808随后经受(706)某种场810的作用，如图8b所示。该场810使组合材料808中的液晶树脂对准，它反过来使得碳纳米管对准。
为说明和描述的目的而给出了本发明实施例的以上描述。这不是穷尽性的或者将本发明限制于所揭示的精确形式。相关领域的熟练技术人员可以理解，根据以上教导，许多修改和变型都是可能的。本领域的熟练技术人员将认识到图中所示的各种组件的各种等效组合、定位和替换。因此，本发明的范围旨在由所附权利要求书而非该详细描述加以限定。
权利要求
1.一种方法，包括至少组合碳纳米管和对准材料以获得组合材料；以及使所述对准材料对准所述碳纳米管。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述对准材料对准所述碳纳米管包括向所述组合材料施加剪切力。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述对准材料对准所述碳纳米管包括向所述组合材料施加某种场。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述场包括电场、磁场或电磁场中的至少一个。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所获得的组合材料包含大于5重量％的碳纳米管。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将基质材料和碳纳米管与对准材料组合以获得所述组合材料。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基质材料包括聚硅氧烷聚合物、环氧聚合物、烯烃聚合物、铟焊料或锡焊料中的至少一个。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将填充材料和碳纳米管与对准材料组合以获得所述组合材料。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述填充材料是导热材料，它包括氧化铝、氮化硼、氮化铝、铝、铜、银或铟焊料中的至少一种。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对准材料包括粘土材料。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括制备所述粘土材料，其中制备所述粘土材料包括将粘土材料分散于温度从约50摄氏度到约80摄氏度的热水中；将阳离子盐添加到在热水中分散的所述粘土中；混合所述阳离子盐和粘土；离析所述粘土；以及将粘土颗粒大小减小到小于约100微米的平均大小。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括将阿尔法烯烃树脂基质材料和碳纳米管与所制备的粘土组合以获得所述组合材料，所述组合材料具有约30重量％的碳纳米管，约10重量％的制备粘土，和约60重量％的阿尔法烯烃树脂基质材料；其中使得所述制备的粘土对准材料对准所述碳纳米管包括挤出所述组合材料；以及将所述挤出的组合材料分成选定大小的垫。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述粘土材料包括可膨胀自由流动粉末，它具有从约0.3到约3.0毫当量每克粘土材料的阳离子交换能力。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述粘土材料包括平均厚度小于约2纳米且平均直径从约10纳米到约3000纳米的片晶颗粒。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对准材料包括液晶树脂材料。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括使所述组合材料在膜上形成层；以及在使得所述对准材料对准所述碳纳米管后固化所述组合材料。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，至少将碳纳米管和对准材料组合以获得组合材料包括组合阿尔法烯烃树脂、碳纳米管、二甲基芪和甲苯，所述组合材料具有约15重量％的阿尔法烯烃树脂、约15重量％的碳纳米管、约20重量％的二甲基芪以及约50重量％甲苯；以及使得所述对准材料对准所述碳纳米管包括向形成层的组合材料施加约0.3特斯拉的磁场。
18.一种装置，包括热源；受热器，用于从所述热源接收热量；以及纳米复合热界面材料，用于将热量从所述热源传递到所述受热器，所述纳米复合热界面材料包括对准的碳纳米管；以及包括可对准结构的对准材料，当对准所述结构时所述对准材料用于对准所述碳纳米管。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述对准材料包括粘土，所述可对准结构包括片晶、类晶团聚体和类晶团聚体的聚集体，且所述纳米复合热界面材料还包括聚合物基质材料。
20.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述对准材料包括液晶树脂。
21.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述热源包括微处理器管芯且所述受热器包括集成的散热片。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，还包括除热器；以及第二纳米复合热界面材料，用于将热量从所述集成的散热片传递到所述除热器，所述第二纳米复合热界面材料包括对准的碳纳米管；以及包括可对准结构的对准材料，在对准所述结构时所述对准材料用于对准所述碳纳米管。
23.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述热源包括集成的散热片且所述受热器是除热器。
24.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述除热器包括散热片、蒸气腔或热管中的至少一个。
25.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述热源包括微处理器管芯且所述受热器包括除热器。
26.如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述除热器包括散热片、蒸气腔或热管中的至少一个。
27.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述热源包括集成电路。
28.一种热界面材料，包括对准的碳纳米管；以及包括可对准结构的对准材料，当对准所述结构时所述对准材料用于对准所述碳纳米管。
29.如权利要求28所述的热界面材料，其特征在于，所述纳米复合热界面材料包含大于5重量％的碳纳米管。
30.如权利要求29所述的热界面材料，其特征在于，所述纳米复合热界面材料包含达25重量％的碳纳米管。
31.如权利要求28所述的热界面材料，其特征在于，所述碳纳米管具有大于约10nm的平均长度。
32.如权利要求28所述的热界面材料，其特征在于，所述碳纳米管具有大于约100nm的平均长度。
33.如权利要求28所述的热界面材料，其特征在于，所述对准材料包括包含可对准的片晶结构的粘土材料，且所述热界面材料还包括基质材料。
34.如权利要求33所述的热界面材料，其特征在于，所述粘土材料占所述热界面材料的小于25重量％。
35.如权利要求34所述的热界面材料，其特征在于，所述粘土材料占所述纳米复合热界面材料的小于5重量％。
36.如权利要求28所述的热界面材料，其特征在于，所述对准材料包括液晶树脂材料。
全文摘要
本发明的实施例提供了热界面材料。在一个实施例中，将碳纳米管与对准材料组合。对准所述对准材料，它使得碳纳米管对准并有效地传导热量。例如，对准材料可以是粘土材料或液晶材料。
文档编号H01L23/373GK1853268SQ200480027143
公开日2006年10月25日 申请日期2004年9月23日 优先权日2003年9月24日
发明者小J·马塔雅巴斯 申请人:英特尔公司