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。本人在論文寫作中參考其他個人或集體已經(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?jiān)谝陨侠ㄌ杻?nèi)填寫課題或課題組負(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)率高近一個數(shù)量級，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碳納米管森林，后者由于實(shí)現(xiàn)了納米管的對準(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在芯片或熱沉上，另一懸空端必須通過壓力或者其他粘合劑與對應(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，通過流體自組裝在芯片和熱沉之間生長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程中，納米管兩端與芯片和熱沉同時形成了連接，因此毋需另外的粘結(jié)工藝，同時納米管也形成了垂直芯片和熱沉表面的垂直對準(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。第二章我們對碳納米管陣列的流體自組裝方法進(jìn)行了研究。通過一系列實(shí)驗(yàn)和S E M 表征，證明在聚電解質(zhì)修飾過的具有一定寬度的溝道內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)碳納米管兩端同時連接溝道側(cè)壁，通過拉曼信號測試表征了納米管的排列方向，結(jié)