[发明专利]集成电路器件的导热复合材料层及电子器件导热结构封装方法

摘要

本发明公开了一种集成电路器件的导热复合材料层及电子器件导热结构封装方法，采用化学气相沉积或溶剂剥离方法制备单层、双层、少层的氮化硼烯和石墨烯，通过相应的转移技术，先后转移到功率芯片的局部热点上。以氮化硼烯作为电路的绝缘保护层，同时发挥其与石墨烯良好的热传导性能，可以在高热流密度的大功率电子器件中满足散热需求。

主权项

1.一种利用集成电路器件的导热复合材料层的电子器件导热结构封装方法，其特征在于，采用单层或双层的氮化硼烯二维层状材料和石墨烯二维层状材料，以氮化硼烯作为集成电路器件的绝缘保护层，再将采用石墨烯二维层状材料制备的石墨烯层转移到氮化硼烯层的上表面，从而形成集成电路器件的导热复合材料层，采用化学气相沉积法或溶剂剥离法制备集成电路器件的导热复合材料层；采用化学气相沉积法或溶剂剥离法制备集成电路器件的导热复合材料层，当采用化学气相沉积法制备集成电路器件的导热复合材料层时，具体工艺步骤为：(1)在铜箔表面生长氮化硼烯层，形成氮化硼烯/铜箔结合层，然后在氮化硼烯/铜箔结合层上旋涂厚度300nm的聚甲基丙烯酸甲酯作为薄膜支撑层，得到聚甲基丙烯酸甲酯/氮化硼烯/铜箔结构层体系；(2)使用厚度200μm的聚乙烯对苯二酸酯，粘到在所述步骤(1)中制备的聚甲基丙烯酸甲酯/氮化硼烯/铜箔结构层体系上作为辅助框架，形成聚乙烯对苯二酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯/氮化硼烯/铜箔结构层体系；(3)使用摩尔浓度为0.25M的NaOH溶液作为电解液，将直流电源负极连接到在所述步骤(2)中制备的聚乙烯对苯二酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯/氮化硼烯/铜箔结构层体系的铜箔上，同时将直流电源正极连接到另外的铂电极，将直流电源电流升至约1A，电解反应30s后将铜箔从聚乙烯对苯二酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯/氮化硼烯/铜箔结构层体系上剥离，得到聚乙烯对苯二酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯/氮化硼烯结构层；(4)将在所述步骤(3)中制备的聚乙烯对苯二酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯/氮化硼烯结构层转移到目标芯片上，使氮化硼烯层与目标芯片直接结合，再去掉辅助框架聚乙烯对苯二酸酯，在目标芯片上形成聚甲基丙烯酸甲酯/氮化硼烯结合层；(5)对在所述步骤(4)中制备的聚甲基丙烯酸甲酯/氮化硼烯结合层，用丙酮去除聚甲基丙烯酸甲酯，即目标芯片上得到裸露的氮化硼烯层；(6)用石墨烯代替氮化硼烯，依次重复所述步骤(1)—(3)，得到聚乙烯对苯二酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯/石墨烯结构层，再将聚乙烯对苯二酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯/石墨烯结构层转移到在所述步骤(5)中制备的标芯片上的氮化硼烯层上，使石墨烯层直接与氮化硼烯层结合，形成聚乙烯对苯二酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯/石墨烯/氮化硼烯结构层体系，再采用与所述步骤(4)相同的方法去掉辅助框架，得到聚甲基丙烯酸甲酯/石墨烯/氮化硼烯复合结构层，最后采用与所述步骤(5)相同的方法去除聚甲基丙烯酸甲酯，最终在目标芯片上得到石墨烯和氮化硼烯的复合材料层；当采用溶剂剥离法制备集成电路器件的导热复合材料层时，具体工艺步骤为：a.用丙酮清洗溶剂剥离法得到的氮化硼纳米片，去除剥离时残留的有机溶剂；b.将在所述步骤a中制备的氮化硼纳米片清洗后，放入设定量的乙醇中，并添加设定比例的聚乙烯吡咯烷酮形成混合液，再对混合液超声分散30分钟，得到氮化硼烯分散液；c.将在所述步骤b中制备的氮化硼烯分散液旋涂到目标芯片的热点上，然后在60℃下干燥，在目标芯片上形成氮化硼烯层；d.用石墨烯代替氮化硼烯，依次重复所述步骤a和步骤b，得到石墨烯分散液；然后在所述步骤c中制备的目标芯片的氮化硼烯层表面上旋涂石墨烯分散液，再采用所述步骤c相同的干燥方法，最终在功率芯片上得到石墨烯和氮化硼烯的复合材料层。