一种界面导热材料的制备方法
阅读说明：本技术 一种界面导热材料的制备方法 (Preparation method of interface heat conduction material ) 是由 华菲 于 2021-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种界面导热材料的制备方法,在导热基体的一侧依次设置含镍层和导热层A,在需散热器件的一侧依次设置含镍层和导热层B,将导热层A和导热层B进行焊接；所述导热层A和B分别包括锡、锡合金、铟、铟合金、银、银合金、铜和铜合金中的1种或至少2种的组合；所述导热层A和B各自的设置方式包括物理气相沉积、电镀或化学气相沉积中的1种或至少2种的组合。本发明提供的技术方案通过预先在导热基体和需散热器件的含镍层上设置一层导热层然后进行焊接,通过预先设置的方式使得导热层和含镍层进行预结合,进而形成预结合层,使得导热材料的传热可靠性显著提高。(The invention relates to a preparation method of an interface heat conduction material, wherein a nickel-containing layer and a heat conduction layer A are sequentially arranged on one side of a heat conduction substrate, a nickel-containing layer and a heat conduction layer B are sequentially arranged on one side of a device needing heat dissipation, and the heat conduction layer A and the heat conduction layer B are welded; the heat conduction layers A and B respectively comprise 1 or at least 2 combinations of tin, tin alloy, indium alloy, silver alloy, copper and copper alloy; the heat conduction layers A and B are respectively arranged in a mode of 1 or a combination of at least 2 of physical vapor deposition, electroplating or chemical vapor deposition. According to the technical scheme provided by the invention, the heat conduction layer is arranged on the heat conduction substrate and the nickel-containing layer of the device to be radiated in advance and then welded, and the heat conduction layer and the nickel-containing layer are combined in advance in a preset mode to form the pre-combined layer, so that the heat conduction reliability of the heat conduction material is obviously improved.)
技术领域
本发明涉及导热材料领域，具体涉及一种界面导热材料的制备方法。
背景技术
目前，电子器件产生的热需要通过界面导热材料传到散热盖。界面导热材料的导热能力决定了电子器件产生的热是否可以有效的散热。铟、锡等金属由于具有较高的导热系数，因此常被用来作为界面导热材料。
当前主要采用Au作为润湿层，然而采用Au时在焊接位置形成的AuIn2化合物层的结构不稳定，在对由其封装得到组件进行可靠性测试的过程中经常发生散热盖与铟层界面处的AuIn2化合物发生断裂。
如CN110648987A公开了一种界面导热材料层及其用途，所述界面导热材料层中包括铟层及位于其一侧的散热盖，所述散热盖的表面含有镍层，所述镍层与所述铟层连接，本发明所述界面导热材料层中散热盖表面的镍层与所述铟层连接，形成具有较高结构稳定性的Ni-In化合物层，从而解决了传统界面导热材料层采用Au作为润湿层，与铟层焊接形成的AuIn2化合物层易断裂的问题，提高了由其组装得到的组件的可靠性。
又如CN104593655A公开了一种改善铟导热界面材料的方法，旨在解决高密度、超大规模集成电路的散热问题，属于导热界面材料技术领域，所述改善铟导热界面材料的方法主要体现在熔炼过程中往纯铟中添加50-3000ppm的镓。通过该方法所获得的导热界面材料具有无毒无害、高导热性、高柔韧性、易于安装并具可拆性的优点，本发明所获得的导热界面材料表面洁净度达到90％以上，含氧量在25ppm以下。
然而现有技术中采用铟作为介质时，仍存在传热可靠性不高的问题。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于通过一种界面导热材料的制备方法，该方法通过预先在导热基体和需散热器件的表面含镍层上设置一层导热层然后焊接进行，解决目前存在的传热可靠性不高的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种界面导热材料的制备方法，所述制备方法包括：
在导热基体的一侧依次设置含镍层和导热层A，在需散热器件的一侧依次设置含镍层和导热层B，将导热层A和导热层B进行焊接；
所述导热层A包括锡、锡合金、铟、铟合金、银、银合金、铜和铜合金中的1种或至少2种的组合；
所述导热层B包括锡、锡合金、铟、铟合金、银、银合金、铜和铜合金中的1种或至少2种的组合
所述导热层A的设置方式包括物理气相沉积、电镀或化学气相沉积中的1种或至少2种的组合；所述导热层B的设置方式包括物理气相沉积、电镀或化学气相沉积中的1种或至少2种的组合。
本发明提供的技术方案通过预先在导热基体和需散热器件的含镍层上设置一层导热层然后进行焊接，通过预先设置的方式使得导热层和含镍层进行预结合，进而形成预结合层，使得最后形成的界面导热材料的传热效果稳定，导热可靠性显著提高。并且该方法成本较低。
优选的，本发明中导热基体为均热器，需散热器件为半导体芯片。
优选的，本发明中导热基体为散热器，需散热器件为半导体芯片。
优选的，本发明中导热基体为散热器，需散热器件为均热器。
优选的，导热层A的设置方式为电镀，导热层B的设置方式为溅射。
本发明中，所述含镍层可以是纯镍层，或者含镍的合金层，如镍钒合金等。
作为本发明优选的技术方案，所述导热层A的厚度为0.5-500μm，例如可以是0.5μm、1μm、5μm、10μm、50μm、100μm、200μm、300μm、400μm或500μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述导热层B的厚度为0.5-500μm，例如可以是0.5μm、1μm、5μm、10μm、50μm、100μm、200μm、300μm、400μm或500μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述导热层A的厚度为50-500μm，例如可以是50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、120μm、140μm、160μm、180μm、200μm、220μm、240μm、260μm、280μm、300μm、320μm、340μm、360μm、380μm、400μm、420μm、440μm、460μm、480μm或500μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述导热层B的厚度为50-500μm，例如可以是50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、120μm、140μm、160μm、180μm、200μm、220μm、240μm、260μm、280μm、300μm、320μm、340μm、360μm、380μm、400μm、420μm、440μm、460μm、480μm或500μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述导热层A和导热层B的材料相同。导热层A和导热层B材料相同使得焊接更加简单方便，且当所述导热层A和所述导热层B材料相同时，导热层A和导热层B焊接后形成的界面导热材料的结构更稳定，从而使得传热效果更加稳定，导热可靠性进一步提高。
作为本发明优选的技术方案，所述含镍层包括纯镍层和/或镍合金层。
作为本发明优选的技术方案，所述导热层A的厚度为0.5-10μm且所述导热层B的厚度为0.5-10μm时，将导热层C放置于所述导热层A和导热层B之间并进行焊接。
通常所述导热层A和所述导热层B的厚度越厚，所述导热层A和所述导热层B的设置所需的时间就越长。本发明中，发明人发现将导热层C放置于所述导热层A和导热层B之间，且控制所述导热层A的厚度为0.5-10μm和所述导热层B的厚度为0.5-10μm时，既可以获得较佳的导热稳定性，且制备时间较短，可降低制作供应链的成本。
本发明中，所述导热层A的厚度为0.5-10μm，例如可以是0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述导热层B的厚度为0.5-10μm，例如可以是0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述导热层C包括锡、锡合金、铟、铟合金、银、银合金、铜和铜合金中的1种或至少2种的组合。
作为本发明优选的技术方案，所述导热层A、导热层B和导热层C之间的焊接方式包括回流焊。
作为本发明优选的技术方案，所述导热层A、导热层B和导热层C的材料相同。
导热层A、导热层B和导热层C材料相同使得焊接更加简单方便，且当所述导热层A、所述导热层B和所述导热层C材料相同时，焊接后形成的界面导热材料的结构更稳定，从而使得传热效果更加稳定，导热可靠性进一步提高。
作为本发明优选的技术方案，所述制备方法包括：
在导热基体的一侧依次设置含镍层和导热层A，在需散热器件的一侧依次设置含镍层和导热层B，将导热层A和导热层B进行焊接；
所述导热层A的厚度为0.5-500μm；
所述导热层B的厚度为0.5-500μm；
所述导热层A包括锡、锡合金、铟、铟合金、银、银合金、铜和铜合金中的1种或至少2种的组合；
所述导热层B包括锡、锡合金、铟、铟合金、银、银合金、铜和铜合金中的1种或至少2种的组合
其中，当所述导热层A的厚度为0.5-10μm且所述导热层B的厚度为0.5-10μm时，将导热层C放置于所述导热层A和导热层B之间并进行焊接；
所述导热层A的设置方式包括物理气相沉积、电镀或化学气相沉积中的1种或至少2种的组合；所述导热层B的设置方式包括物理气相沉积、电镀或化学气相沉积中的1种或至少2种的组合。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供的技术方案通过预先在导热基体和需散热器件的含镍层上设置一层导热层然后进行焊接，通过预先设置的方式使得导热层和含镍层进行预结合，进而形成预结合层，使得最后形成的界面导热材料的传热效果稳定，导热可靠性显著提高。
附图说明
图1是本发明实施例1中焊接前各层位置关系示意图；
图2是本发明实施例2中焊接前各层位置关系示意图；
图3是本发明实施例3中焊接前各层位置关系示意图；
图4是本发明实施例4中焊接前各层位置关系示意图。
图中：1-导热基体，2-含镍层，3-导热层A，4-导热层B，5-需散热器件，6-导热层C。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供一种界面导热材料的制备方法，所述制备方法包括：
在导热基体的一侧依次设置含镍层和导热层A，在需散热器件的一侧依次设置含镍层和导热层B，将导热层A和导热层B进行焊接；焊接前各层位置关系如图1所示；
所述导热层A的厚度为100μm。
所述导热层B的厚度为60μm；
所述导热层A为锡层；
所述导热层B为铟层；
所述含镍层为纯镍层；
所述导热层A和导热层B的设置方式为溅射。
所述导热层A和导热层B焊接的方式为回流焊。
实施例2
本实施例提供一种界面导热材料的制备方法，所述制备方法包括：
在导热基体的一侧依次设置含镍层和导热层A，在需散热器件的一侧依次设置含镍层和导热层B，所述导热层A的厚度为5μm，所述导热层B的厚度为5μm，此时所述导热层A和导热层B之间还设有导热层C，将导热层A、导热层B和导热层C进行焊接；焊接前各层位置关系如图2所示；
所述导热层A为铟；
所述导热层B为铟；
所述导热层C为铟；
所述含镍层为镍钒合金层。
所述导热层A的设置方式为电镀，导热层B的设置方式为溅射。
所述导热层A、导热层B和导热层C之间的焊接方式为回流焊。
实施例3
本实施例提供一种界面导热材料的制备方法，所述制备方法包括：
在导热基体的一侧依次设置含镍层和导热层A，在需散热器件的一侧依次设置含镍层和导热层B，将导热层A和导热层B进行焊接；焊接前各层位置关系如图3所示；
所述导热层A的厚度为500μm。
所述导热层B的厚度为0.5μm；
所述导热层A为铟层；
所述导热层B为铟层。
所述含镍层为纯镍层。
所述导热层A的设置方式为电镀，导热层B的设置方式为溅射。所述导热层A和导热层B焊接的方式为回流焊。
实施例4
本实施例提供一种界面导热材料的制备方法，所述制备方法包括：
在导热基体的一侧依次设置含镍层和导热层A，在需散热器件的一侧依次设置含镍层和导热层B，将导热层A和导热层B进行焊接；焊接前各层位置关系如图4所示；
所述导热层A的厚度为50μm。
所述导热层B的厚度为50μm；
所述导热层A为锡铟合金。
所述导热层B为铟锡合金。
所述含镍层为镍钒合金层。
所述导热层A和导热层B的设置方式为溅射。
所述导热层A和导热层B焊接的方式为回流焊。
对比例1
与实施例2的区别在于导热层A和导热层B均为Au。
对比例2
与实施例2的区别在于不预先设置导热层A和导热层B。即在导热基体的一侧设置含镍层，在需散热器件的一侧设置含镍层，将片材导热层A、导热层B和导热层C依据导热层A、导热层C和导热层B的顺序放置于导热基体和需散热器件之间并进行回流焊。
对比例3
与实施例2的区别在于不预先设置导热层A和导热层B。即在导热基体的一侧设置含镍层，在需散热器件的一侧设置含镍层，将导热层C放置于导热基体和需散热器件之间并进行回流焊。
将上述实施例和对比例所得的界面导热材料进行长时间的传热可靠性测试，并实时监测过程中的热传导。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
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