[发明专利]BN/Ag二维层状复合材料的导热胶的制备方法

说明书

本发明提供一种BN/Ag二维层状复合材料的导热胶的制备方法，采用溶剂剥离方法制备二维层状氮化硼薄膜，通过合理的工艺将制备的纳米银离子负载到氮化硼薄膜上，最后将这种复合物填充到导热胶中。负载了银离子的氮化硼薄膜增强了导热胶的导热效率，所以可以把这种特制的导热胶应用于高热流密度的大功率电子器件中。

技术领域

本发明涉及微电子器件封装中导热胶的制备方法，应用于在高热流密度的大功率电子器件中满足散热技术领域。

背景技术

Morre定律指出，芯片集成电路的集成规模每18个月将翻一番，按照这个速度发展，IC的集成度将迅猛增加，此时有效的器件散热变得尤为的重要，因此广泛应用于芯片散热的导热胶导热性能的研发变得流行起来。而填料的特性又变得相当的关键，差的导热性能，大的密度和局限的可靠性都使导热胶填料的运用受到限制。一般而言，传统的导热胶都是使用高分子聚合物作为基体材料，并且往导热胶中填充大量的具有高导热系数的金属粉末（通常都是银颗粒），为的是能够在室温下获得较高的导热率。近几年，人们发现石墨烯具有很高的导热性，甚至当它与高分子材料混合时依然可以保持这个特性。这是因为石墨烯是一种二维层状材料，它具有很高的表面热扩散能力，当有热量作用于表面时，依靠其自身的热扩散能力，可以将热量很快的扩散出去。作为与石墨烯类似的二维层状材料，二维层状氮化硼的导热系数为石英的十倍，也具有较高的导热性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种BN/Ag二维层状复合材料的导热胶的制备方法，制备出一种新型的导热胶，通过添加自主研发的负载了纳米银颗粒的二维层状氮化硼混合物提高导热胶的导热性能，可以应用于热流密度较高的集成电路芯片表面，解决大功率器件局部高热流热点的散热问题。本发明采用的技术方案是：

BN/Ag二维层状复合材料的导热胶的制备方法，包括下述步骤：

步骤S1，采用液相剥离法制备二维层状氮化硼薄膜；称取一定质量的氮化硼粉末倒入烧杯中，加入有机溶剂异丙醇配成质量体积比为1mg/ml～4mg/ml的溶液，氮化硼粉末与异丙醇的质量体积比为2mg/ml是最优的；超声9～11个小时，取出烧杯静置一到两天，取上清液得到的即为二维层状氮化硼薄膜分散液；在此步骤的工艺过程中，超声的时间一定要控制好，在保证温度15℃～40℃的条件下，10个小时的超声时间是最优的，能获得薄膜直径在300nm左右，厚度在0.6nm左右的二维层状氮化硼薄膜；

步骤S2，通过以硝酸银为基本的反应物得出纳米银颗粒的溶液；此步骤中，将硝酸银乙醇溶液与PVP乙醇溶液相混合得到纳米银颗粒的溶液，硝酸银/PVP摩尔比为0.5～2；其中，硝酸银乙醇溶液的摩尔浓度为0.1mol/L～0.2mol/L；PVP乙醇溶液的摩尔浓度为0.3mol/L。

步骤S3，将纳米银颗粒的溶液加入到二维层状氮化硼薄膜的分散液中，超声加热1.5～3小时得到均匀负载纳米银颗粒的二维层状氮化硼薄膜溶液；在反应后，通过离心、清洗、干燥得到负载纳米银颗粒二维层状氮化硼薄膜。

步骤S4，最后将负载纳米银颗粒二维层状氮化硼薄膜与标准导热胶离心混合得到胶体。

本发明的优点在于：

1）本发明以负载了纳米银颗粒的氮化硼薄膜作为导热胶的填充物，当填充物在导热胶中的百分比达到2.7%时，导热胶的导热效率提高了20%；当百分比例达到7.7%时，导热效率提高了52%；从传热学方面考虑，当填充物的导热率比基底物质大时，其整个混合物的导热率都会增加，氮化硼薄膜的导热率是石英的十倍，当负载了纳米银颗粒后，其导热率还会增加，而且由于纳米银颗粒在薄膜上分布均匀，所以当热量通过一个纳米银颗粒传给氮化硼薄膜时，薄膜会将热量迅速传送到其它的纳米银颗粒，从而使整个二维材料传热效率更高、更快；