mba論文橋式連接的高熱導(dǎo)率碳納米管陣列熱界面材料的制備和表征pdf

1、廈門大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)F ，獨(dú)立完成的研究成果。本人在論文寫(xiě)作中參考其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，均在文中以適當(dāng)方式明確標(biāo)明，并符合法律規(guī)范和《廈門大學(xué)研究生學(xué)術(shù)活動(dòng)規(guī)范( 試行) 》。另外，該學(xué)位論文為( 羈為 ) 課題( 組)的研究成果，獲得( 昌飭 ) 課題( 組) 經(jīng)費(fèi)或?qū)嶒?yàn)室的資助，在極鈉槲榴擻礱實(shí)驗(yàn)室完成。( 請(qǐng)?jiān)谝陨侠ㄌ?hào)內(nèi)填寫(xiě)課題或課題組負(fù)責(zé)人或?qū)嶒?yàn)室名稱，未有此項(xiàng)聲明內(nèi)容的，可以

2、不作特別聲明。)聲明人( 簽名) ：粲弓等瀘哆年6 月驢日摘要隨著特征尺寸的不斷縮小和性能的不斷提高．微電子芯片越來(lái)越高的功率密度使得微電子封裝的熱管理面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。相對(duì)于熱沉和襯底，具有較低熱導(dǎo)率的熱界面材料成為制約芯片散熱的瓶頸，也使高性能的熱界面材料研究成為微電子封裝領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。另外，由于化合物半導(dǎo)體，柔性和有機(jī)半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，對(duì)能夠在較低工藝溫度下使用的高性能熱界面材料的需求尤為迫切。碳納米管在軸向上具有很高的熱導(dǎo)率，比銅

3、等導(dǎo)熱性金屬的熱導(dǎo)率高近一個(gè)數(shù)量級(jí)，是一種理想的熱傳導(dǎo)材料。目前將碳納米管用做熱界面材料的方式主要包括：將碳納米管填充到聚合物或生長(zhǎng)碳納米管森林，后者由于實(shí)現(xiàn)了納米管的對(duì)準(zhǔn)排列，可以實(shí)現(xiàn)更高的熱導(dǎo)率。但是直到目前為止，納米管森林只能一端生長(zhǎng)在芯片或熱沉上，另一懸空端必須通過(guò)壓力或者其他粘合劑與對(duì)應(yīng)的熱沉或芯片連接，而這些連接方法使聲子的傳輸變得更加復(fù)雜，明顯降低了導(dǎo)熱性能，增加了封裝工藝的難度。本文提出了一種新的將對(duì)準(zhǔn)排列的納米管用作熱

4、界面材料的方法，即將芯片貼在熱沉上以后，通過(guò)流體自組裝在芯片和熱沉之間生長(zhǎng)垂直排列的碳納米管陣列作為熱界面材料，我們稱之為橋式連接的碳納米管陣列。由于在納米管橋式連接的過(guò)程中，納米管兩端與芯片和熱沉同時(shí)形成了連接，因此毋需另外的粘結(jié)工藝，同時(shí)納米管也形成了垂直芯片和熱沉表面的垂直對(duì)準(zhǔn)排列，可以充分利用納米管軸向的高熱導(dǎo)率。本文研究了這種方法的工藝可行性，并對(duì)橋式連接的納米管陣列的剪切強(qiáng)度和熱阻進(jìn)行了表征。此外，本文通過(guò)工藝參數(shù)的優(yōu)化逐漸

5、降低熱阻，優(yōu)化結(jié)果證明了這種熱界面材料在l o o 。c 時(shí)的熱阻約為4 ．5m m 2 K ／W ，這一數(shù)值優(yōu)于目前商用的熱界面材料，并且工藝步驟和工藝溫度與通用的導(dǎo)熱脂相似，能夠廣泛用于微電子、光電子、傳感器等各種器件的封裝。第二章我們對(duì)碳納米管陣列的流體自組裝方法進(jìn)行了研究。通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)和S E M 表征，證明在聚電解質(zhì)修飾過(guò)的具有一定寬度的溝道內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)碳納米管兩端同時(shí)連接溝道側(cè)壁，通過(guò)拉曼信號(hào)測(cè)試表征了納米管的排列方向，結(jié)