一種熱界面材料及其制備方法、導(dǎo)熱片和散熱系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種熱界面材料及其制備方法、導(dǎo)熱片和散熱系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電子設(shè)備中芯片等發(fā)熱元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量通常需借助散熱器件實(shí)現(xiàn)熱量向外部的擴(kuò)散。從微觀角度看，發(fā)熱元件與散熱器件之間的接觸界面都存在很多的凹凸不平，需使用熱界面材料(Thermal Interface Materials，TIM)填充發(fā)熱元件與散熱器件的接觸界面，降低接觸熱阻。隨著電子設(shè)備的微型化、輕量化和高密度化的發(fā)展。
[0003]目前，業(yè)界導(dǎo)熱效果比較好的熱界面材料是通過在鋯金屬箔的兩個(gè)表面生長(zhǎng)碳納米管陣列而形成的。但由于該熱界面材料內(nèi)鋯金屬箔的界面熱阻較大，所以導(dǎo)致該熱界面材料的導(dǎo)熱性能相對(duì)較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N熱界面材料及其制備方法、導(dǎo)熱片和散熱系統(tǒng)，降低了熱界面材料的界面熱阻，提高了熱界面材料的導(dǎo)熱性能。
[0005]第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種熱界面材料，包括鋯金屬箔和碳納米管陣列，所述鋯金屬箔具有第一表面以及與所述第一表面相對(duì)的第二表面，所述碳納米管陣列中碳納米管分布在所述第一表面和所述第二表面，所述鋯金屬箔的第一表面和第二表面包括裸露的鋯金屬。
[0006]本申請(qǐng)實(shí)施例中，由于鋯金屬箔的第一表面和第二表面包括裸露的鋯金屬，降低了熱界面材料的界面熱阻，提高了熱界面材料的導(dǎo)熱性能。
[0007]結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種可能的實(shí)施方式下，所述鋯金屬箔的第一表面和第二表面均為裸露的鋯金屬，在鋯金屬箔兩面均為裸露的鋯金屬時(shí)，進(jìn)一步降低了熱界面材料的界面熱阻，提高了熱界面材料的導(dǎo)熱性能。
[0008]結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，在第一方面的第二種可能的實(shí)施方式下，所述碳納米陣列中碳納米管垂直于所述第一表面和所述第二表面，需要說明的是，此處碳納米陣列中碳納米管垂直于所述第一表面和所述第二表面，實(shí)際生產(chǎn)中，并不存在絕對(duì)百分百的碳納米管均垂直于所述第一表面和所述第二表面，可以理解為，滿足本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)中誤差百分比，即認(rèn)為碳納米陣列中碳納米管垂直于所述第一表面和所述第二表面，此時(shí)，碳納米管陣列中的碳納米管密度即相對(duì)均勻，不會(huì)碳納米管方向均偏向某一邊而造成密度差異。
[0009]結(jié)合第一方面、第一方面的第一種可能的實(shí)施方式或第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，在第一方面的第三種可能的實(shí)施方式下，所述碳納米管陣列中相鄰兩個(gè)碳納米管之間的空隙中填充有樹脂，例如可以是硅樹脂。由于熱界面材料界面熱阻主要是由于界面處金屬基材表面的金屬氧化物和碳納米管之間的空氣導(dǎo)致的，而且，即使是高密度的碳納米管陣列，在碳納米管之間依然存在空氣，因此，為了降低熱界面材料的界面熱阻，可以采用更高熱導(dǎo)率的材料替代碳納米管之間的空氣填充。
[0010]結(jié)合第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，在第一方面的第四種可能的實(shí)施方式下，所述樹脂的熱導(dǎo)率大于0.lW/m.k，可以保證熱界面材料的導(dǎo)熱性能。
[0011]結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能的實(shí)施方式至第一方面的第四種可能的實(shí)施方式中任一種可能的實(shí)施方式，在第一方面的第五種可能的實(shí)施方式下，所述碳納米管陣列中納米管分布在所述第一表面的碳納米管陣列的密度與分布在所述第二表面的碳納米管陣列的密度相等。
[0012]由于所述碳納米管陣列中碳納米管均勻分布在鋯金屬箔的第一表面和第二表面，從而使得在使用本實(shí)施例中熱界面材料時(shí)，熱界面材料和散熱器界面之間可以實(shí)現(xiàn)更好的接觸，提尚導(dǎo)熱性能。
[0013]結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能的實(shí)施方式至第一方面的第五種可能的實(shí)施方式中任一種可能的實(shí)施方式，在第一方面的第六種可能的實(shí)施方式下，所述熱界面材料中碳納米管的質(zhì)量密度為0.16?0.5g/cm3，
[0014]熱界面材料中碳納米管的質(zhì)量密度高，則熱界面材料的導(dǎo)熱效果更好，本申請(qǐng)中由于熱界面材料中碳納米管的質(zhì)量密度達(dá)到0.16?0.5g/cm3，這個(gè)密度可以達(dá)到常規(guī)生長(zhǎng)工藝生產(chǎn)的熱界面材料中碳納米管的質(zhì)量密度的10倍左右，極大的提升了熱界面材料的導(dǎo)熱性能。
[0015]結(jié)合第一方面或第一種可能的實(shí)施方式至第六種可能的實(shí)施方式中任一種可能的實(shí)施方式，在第七種可能的實(shí)施方式下，所述碳納米管陣列中相鄰兩個(gè)碳納米管之間的空隙在10?lOOnm，碳納米管之間這個(gè)空隙越小，使得碳納米管的密度更大，導(dǎo)熱效果更好，更小間隙的碳納米管生長(zhǎng)困難，有的甚至無法生長(zhǎng)，碳納米管陣列中相鄰兩個(gè)碳納米管之間的空隙在10?lOOnm，既保證了碳納米管陣列的導(dǎo)熱效果，又不會(huì)增加碳納米管陣列生長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)的難度。
[0016]結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能的實(shí)施方式至第一方面的第七種可能的實(shí)施方式中任一種可能的實(shí)施方式，在第一方面的第八種可能的實(shí)施方式下，所述鋯金屬箔厚度為10?ΙΟΟμπι。由于本申請(qǐng)中碳納米管的高密度，因此鋯金屬箔需要有一定厚度保證，不然即使均勻分布，可能也容易造成鋯金屬箔變形，所以所述鋯金屬箔厚度可以為10?10um0
[0017]結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能的實(shí)施方式或第一方面的第八種可能的實(shí)施方式中任一種可能的實(shí)施方式，在第一方面的第九種可能的實(shí)施方式下，所述碳納米管可以為多壁碳納米管，直徑可以為10?20nm，長(zhǎng)度可以為30?ΙΟΟμπι。
[0018]第二方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種熱界面材料的制備方法，包括:
[0019]在鋯金屬箔的兩個(gè)表面生長(zhǎng)碳納米管，以在所述鋯金屬箔的兩個(gè)表面均形成碳納米管陣列；
[0020]在所述鋯金屬箔的兩個(gè)表面均形成所述碳納米管陣列之后，對(duì)所述鋯金屬箔的兩個(gè)表面進(jìn)行還原反應(yīng)，以得到所述熱界面材料，所述熱界面材料中鋯金屬箔的兩個(gè)表面包括裸露的錯(cuò)金屬。
[0021]由于在所述鋯金屬箔的兩個(gè)表面均形成所述碳納米管陣列之后，對(duì)所述鋯金屬箔的兩個(gè)表面進(jìn)行還原反應(yīng)，使得得到的界面材料中鋯金屬箔的兩個(gè)表面包括裸露的鋯金屬，降低了熱界面材料的界面熱阻，提高了熱界面材料的導(dǎo)熱性能。
[0022]結(jié)合第二方面，在第一方面的第一種可能的實(shí)施方式下，所述熱界面材料中鋯金屬箔的兩個(gè)表面均為裸露的鋯金屬，在鋯金屬箔兩面均為裸露的鋯金屬時(shí)，進(jìn)一步降低了熱界面材料的界面熱阻，提高了熱界面材料的導(dǎo)熱性能。
[0023]結(jié)合第二方面或第二方面的第一種可能的實(shí)施方式，在第二方面的第二種可能的實(shí)施方式下，所述對(duì)所述鋯金屬箔的兩個(gè)表面進(jìn)行還原反應(yīng)，包括:
[0024]將兩個(gè)表面生長(zhǎng)有所述碳納米管陣列的鋯金屬箔放在出氣氛中進(jìn)行退火還原處理
[0025]由于H2可以的與鋯金屬箔表面氧化物中的O原子進(jìn)行還原反應(yīng)，生成H2O,還原效果好，可以有效降低了熱界面材料的界面熱阻。
[0026]結(jié)合第二方面的第二種可能的實(shí)施方式，在第二方面的第三種可能的實(shí)施方式下，發(fā)明人經(jīng)過實(shí)際測(cè)試論證，在所述出氣氛中進(jìn)行退火還原處理過程中，H2流量為5?100SCCM，氣壓為0.005?0.5MPa，退火處理溫度為350?650°C，退火處理時(shí)間為5?30min時(shí)，H2與鋯金屬箔表面氧化物中的O原子進(jìn)行還原反應(yīng)的效果最佳。
[0027]結(jié)合第二方面或第二方面的第一種可能的實(shí)施方式至第二方面的的