基于图形化碳纳米管阵列的复合型界面散热材料的制备方法与流程

文档序号:12695453阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于图形化碳纳米管阵列的复合型界面散热材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

a.采用硅片作为衬底,在硅片上制备一层催化剂薄膜;

b.将在所述步骤a中得到的催化剂薄膜进行图形化处理,在硅片上得到具有催化剂短柱状阵列的生长衬底;

c.在所述步骤b中得到生长衬底上制备图形化的碳纳米管阵列;

d.将所述步骤c中制备的碳纳米管阵列转移到热释放胶带上,并使生长衬底与碳纳米管阵列分离;

e.将所述步骤d中制备热释放胶带上的碳纳米管阵列进行致密化处理;

f.将框形模具粘在热释放胶带上,使经过所述步骤e致密化处理后的碳纳米管阵列位于框形模具范围内,在模具范围内的碳纳米管阵列中空隙内加入设定质量分数的银胶,在填塞银胶的碳纳米管阵列复合材料层采用设定的固化温度进行固化后,再去除框形模具和热释放胶带,最终得到基于图形化碳纳米管阵列的复合型界面散热材料。

2.根据权利要求1所述基于图形化碳纳米管阵列的复合型界面散热材料的制备方法,其特征在于:在所述步骤a中,在硅片上制备催化剂薄膜的方法是电子束蒸发方法或溅射方法。

3.根据权利要求1所述基于图形化碳纳米管阵列的复合型界面散热材料的制备方法,其特征在于:在所述步骤b中,所述催化剂薄膜的图形化处理方法如下:

使用真空旋转涂层机,在具有催化剂薄膜的硅片上表面旋涂一层正性光刻胶,然后借助于所需图形的光刻掩模板,在光刻机上对硅片进行曝光,接着在显影液里进行显影,而后使用刻蚀溶液对其进行蚀刻,最后洗去催化剂表面的光刻胶,即在硅片上得到具有催化剂短柱状阵列的生长衬底。

4.根据权利要求1所述基于图形化碳纳米管阵列的复合型界面散热材料的制备方法,其特征在于:在所述步骤c中,制备图形化碳纳米管阵列的方法为化学气相沉积法。

5.根据权利要求1所述基于图形化碳纳米管阵列的复合型界面散热材料的制备方法,其特征在于:在所述步骤d中,利用热释放胶带转移碳纳米管阵列的方法如下:

将碳纳米管阵列倒置在设定尺寸的热释放胶带上,然后给予其设定的压力,使碳纳米管阵列与热释放胶带牢固地结合在一起,接着去除碳纳米管阵列的生长衬底,使碳纳米管阵列转移到热释放胶带上。

6.根据权利要求1所述基于图形化碳纳米管阵列的复合型界面散热材料的制备方法,其特征在于:在所述步骤e中,碳纳米管阵列的致密方法如下:

将粘有碳纳米管阵列的热释放胶带的另一面通过双面胶固定在一个玻璃盖板上,使粘有碳纳米管阵列的一侧朝上,然后将其倒置在装有温度达到沸点的丙酮的烧杯内,由于液体毛细现象的存在,丙酮蒸汽上升进入碳纳米管阵列,随着丙酮的挥发,碳纳米管阵列出现从顶部至底部的收缩,使碳纳米管阵列发生致密化。

7.根据权利要求1所述基于图形化碳纳米管阵列的复合型界面散热材料的制备方法,其特征在于:在所述步骤f中,填塞银胶的碳纳米管阵列复合材料层的固化方法如下:

将填塞银胶的碳纳米管阵列复合材料层放入电热恒温鼓风干燥箱中,在至少120℃的固化温度下固化至少2h,最终得到基于图形化碳纳米管阵列的复合型界面散热材料。

8.根据权利要求3所述基于图形化碳纳米管阵列的复合型界面散热材料的制备方法,其特征在于:在所述步骤b中,采用的正性光刻胶时,真空旋转涂层机的转速为4000-5000r/min;使用的光刻机的曝光时间为2.9-3.5s;显影时间为32-40s;使用的蚀刻溶液是质量分数为37%的浓盐酸,在室温下蚀刻1-5s,即在硅片上得到具有催化剂短柱状阵列的生长衬底。

9.根据权利要求8所述基于图形化碳纳米管阵列的复合型界面散热材料的制备方法,其特征在于:在所述步骤b中,采用的正性光刻胶时,真空旋转涂层机的转速为4500r/min;使用的光刻机的曝光时间为3.2s;显影时间为37s;使用的蚀刻溶液是质量分数为37%的浓盐酸,在20℃的室温下蚀刻2s,即在硅片上得到具有催化剂短柱状阵列的生长衬底。

10.根据权利要求4所述基于图形化碳纳米管阵列的复合型界面散热材料的制备方法,其特征在于:在所述步骤c中,制备图形化碳纳米管阵列的方法为低压化学气相沉积法,采用的碳源为乙炔,其他反应气体为氢气和氮气;退火温度为540-570℃;沉积温度为640-700℃;沉积时间为15-40min。

11.根据权利要求10所述基于图形化碳纳米管阵列的复合型界面散热材料的制备方法,其特征在于:在所述步骤c中,制备图形化碳纳米管阵列的方法采用低压化学气相沉积法时,采用的退火温度为550℃;沉积温度为660℃;沉积时间为30min。

12.根据权利要求1~11中任意一项所述基于图形化碳纳米管阵列的复合型界面散热材料的制备方法,其特征在于:在所述步骤a中,硅片采用单晶硅片,单晶硅片的厚度为300-400μm,在单晶硅片上制备一层不大于20nm厚度的金属氧化物层,在金属氧化物层上再制备一层厚度为1-5nm的铁薄膜层,形成催化剂薄膜复合层;

在所述步骤d中所采用的热释放胶带的粘性失效温度不高于在所述步骤f中采用的固化温度;

在所述步骤f中,所采用的银胶的含银质量分数为45-60%。

13.根据权利要求12所述基于图形化碳纳米管阵列的复合型界面散热材料的制备方法,其特征在于:在所述步骤a中,单晶硅片的厚度为350μm,在单晶硅片上制备一层厚度为20nm 的金属氧化物层,在金属氧化物层上再制备一层厚度为1nm的铁薄膜层,形成催化剂薄膜复合层;

在所述步骤d中所采用的热释放胶带的粘性失效温度为120℃;

在所述步骤f中,所采用的银胶的含银质量分数为50%。

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