采用金屬和定向生長碳納米管陣列降低界面熱阻的研究.pdf

1、隨著電子元器件朝著小型化、高頻和多功能方向發(fā)展，芯片的功率密度迅速增加使得單位面積上產(chǎn)生的熱量急劇增加，微電子組裝技術(shù)中的熱管理問題已經(jīng)成為保持器件性能和可靠性的關(guān)鍵問題。在眾多熱管理技術(shù)中，熱界而材料填充在芯片和熱沉的空隙處，極大地減小了熱傳導(dǎo)的阻抗、提高了散熱性能，成為熱管理技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。然而現(xiàn)有熱界面材料主要以聚合物熱界面材料為主，大多存在熱導(dǎo)率低、可靠性差等問題。本文以金屬和垂直生長的碳納米管陣列為對象，研究了影響界面熱

2、阻的因素，并測試了它們的熱導(dǎo)率和熱阻特性，獲得了降低熱界面材料界面熱阻的新方法。
　　首先，對金屬用于熱界面材料的可行性做出了模擬和分析。通過理論和模型相結(jié)合的方法，利用重整化方法對導(dǎo)熱顆粒滲流閾值進行了模擬。模擬結(jié)果指出，滲流閾值為0.6時系統(tǒng)中出現(xiàn)了滲流，其用作熱界面材料時熱導(dǎo)率沒有明顯的下降，因此可以將形成滲流通道的結(jié)構(gòu)用在金屬熱界面材料的界面處，這樣在熱導(dǎo)率沒有明顯下降的情況下可以改善接觸熱阻。
　　其次，利用熱處理

3、和化學(xué)處理方法制備了一種In/Cu/In三層金屬結(jié)構(gòu)熱界面材料。根據(jù)ASTM D-5470標(biāo)準(zhǔn)對其熱性能進行了測試，結(jié)果表明其熱阻為0.277Kcm2/W。對In/Cu/In三層金屬結(jié)構(gòu)中的銅片進行了一系列表面化學(xué)處理后，將該銅片應(yīng)用在以上結(jié)構(gòu)中，測試結(jié)果表明：銅與銦之間的接觸熱阻為0.0839Kcm2/W，與前者相比降低了28％，并采用SEM和EDS對其表面進行了分析。
　　最后，利用LFA447對碳納米管陣列的熱導(dǎo)率進行了測試

4、。研究了利用LFA447測試碳納米管陣列熱導(dǎo)率所要滿足的條件，在碳納米管陣列表面涂敷一層100nm厚度的金屬層后可以采用激光閃光技術(shù)對其熱導(dǎo)率進行測試。碳納米管的等效熱導(dǎo)率在58-79Wm-1K-1，精確度可以控制在2％以內(nèi)。在碳納米管端面濺射 Ti/Ni/Au金屬層后，利用焊料將其轉(zhuǎn)移到另一片同樣制備了Ti/Ni/Au金屬層的硅片上，然后在暴露出來的碳納米管端面濺射同樣的金屬層，便能獲得既具有牢固的化學(xué)鍵合連接又具有熱穩(wěn)定性的薄金屬層