[发明专利]热界面材料及其制造方法

说明书

本公开涉及热界面材料及其制造方法。一种热界面材料，所述热界面材料用于形成在第一传热表面和相对的第二传热表面之间适应的层以在它们之间提供热通道，所述热界面材料包括：构成热界面材料的10重量％或更少的基质材料；和分散在所述基质材料中并构成所述热界面材料的至少80重量％的填料，所述填料包括：标称尺寸在1微米至100微米的范围内的第一材料的颗粒，所述第一材料构成所述热界面材料的至少40重量％；和标称尺寸为1,000nm或更小的金刚石颗粒，所述金刚石颗粒构成所述热界面材料的0.5重量％至5重量％。

技术领域

本公开涉及热界面材料及其组合物。

背景技术

热界面材料(TIM)是一类用于帮助机械配合表面(例如半导体器件和散热器)之间进行热传导的化合物。通常，TIM是插入两个组件之间以增强它们之间的热耦合的任何材料。

TIM的一个示例是热油脂，热油脂是电子行业中常用的一类化合物。通常，热油脂用于在两个组件之间提供未固化的薄层，其中油脂的粘度允许其在使用过程中保持原位。理想情况下，热油脂填充界面中的间隙或空间，以增加传热和/或散热。

TIM的另一个示例是热胶粘剂。通常，热胶粘剂被固化，并在固化后为两个组件之间的结合提供一定的机械强度。TIM的其他示例包括热间隙填料、导热垫和热胶带。

发明内容

包含金刚石颗粒和其他固体填料的混合热界面材料(TIM)可以实现高导热率，例如6W/(m·K)或更高。固体颗粒被设计成具有工程化的粒度分布，以提供高堆积密度，同时所述金刚石颗粒足够小，可以避免在配合表面上的明显刮擦。此外，金刚石的加载可以小于10重量％，这可以使热界面材料更具成本效益。

一般而言，在第一方面，本发明的特征在于一种热界面材料，所述热界面材料用于形成在第一传热表面和相对的第二传热表面之间适应的层以在它们之间提供热通道，该热界面材料包括：构成热界面材料的10重量％或更少的基质材料；分散在所述基质材料中并构成所述热界面材料的至少80重量％的填料，所述填料包括：标称尺寸在1微米至100微米的范围内的第一材料的颗粒，所述第一材料构成所述热界面材料的至少40重量％；和标称尺寸为1,000nm或更小的金刚石颗粒，所述金刚石颗粒构成所述热界面材料的0.5重量％至5重量％。

热界面材料的实施方式可以包括以下特征和/或其他方面的特征中的一个或多个。例如，热界面材料的导热率可为6W/(m·K)或更高，例如在6W/(m·K)至10W/(m·K)的范围内。

热界面材料可以包含挥发性烃材料，该挥发性烃材料构成热界面材料的10重量％或更少。挥发性烃材料可以是异链烷烃。

第一材料可以是金属、金属氧化物、金属氮化物或碳化物。第一材料可以选自由铝、银、金、氮化铝、碳化硅、氧化铝、氧化锌和立方氮化硼组成的组。填料可以包含不同于第一材料的第二材料的颗粒。第二材料可以是金属、金属氧化物、金属氮化物或碳化物。第二材料可以选自由铝、银、金、氮化铝、碳化硅、氧化铝、氧化锌和立方氮化硼组成的组。第二材料的颗粒的标称尺寸可以在0.1微米至20微米的范围内。第二材料的颗粒的标称大小可以小于第一材料的颗粒的标称大小。第二材料的颗粒的标称大小大于金刚石颗粒的标称大小(例如，更大20％或更多、更大50％或更多、更大100％或更多、更大200％或更多)。

金属氧化物的颗粒可以具有大于金刚石颗粒并且小于第一材料的颗粒的标称尺寸。

金刚石颗粒的标称尺寸可为500nm或更小。例如，金刚石颗粒的标称尺寸可以在10nm至500nm的范围内。

一般而言，在另一方面，本发明的特征在于一种系统，所述系统包括：集成电路器件；散热器；在集成电路器件的表面和散热器的表面之间形成界面的热界面材料的层。

该系统的实施方式可以包括以下特征和/或其他方面的特征中的一个或多个。例如，界面可以具有对应于第一材料的颗粒的标称尺寸的厚度。集成电路器件可以是数据处理单元。