增强热界面材料与芯片界面热传导的封装结构及其方法技术

本发明专利技术公开了一种增强碳纤维热界面材料与芯片界面热传导的封装结构及其制备方法，包括以下步骤：使用等离子体处理碳纤维热界面材料的表面；使用等离子体处理芯片表面；将经过处理的芯片表面浸渍在含有氨基的硅烷偶联剂水解液中，再经烘干，获得附着有高分子固化膜的芯片；将制备得到的碳纤维热界面材料的表面贴合在制备得到芯片的表面，经压片、烘烤，获得增强碳纤维热界面材料与芯片界面热传导的封装结构。本发明专利技术通过在芯片/碳纤维热界面材料界面加入酰胺键，通过界面的酰胺键，在碳纤维热界面材料与芯片之间建立快速传热通道，并提高碳纤维导热垫片与芯片之间的结合强度，提高界面热传导与界面可靠性。界面热传导与界面可靠性。界面热传导与界面可靠性。

【技术实现步骤摘要】
增强热界面材料与芯片界面热传导的封装结构及其方法


[0001]本专利技术涉及微电子封装
，具体涉及一种增强碳纤维热界面材料与芯片界面热传导的封装结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前半导体器件中热界面材料与芯片界面的界面传热问题一般是通过物理加压的方式将热界面材料压在芯片表面，使热界面材料结合在芯片表面进行传热。但由于热界面材料与芯片仅靠范德华力结合，导致热界面材料/芯片界面的界面热阻大，不利于界面热传输，进而导致散热性能下降，可靠性能下降。

技术实现思路

[0003]鉴于目前存在的上述不足，本专利技术提供一种增强碳纤维热界面材料与芯片界面热传导的封装结构及其制备方法，本专利技术通过在芯片/碳纤维热界面材料界面加入酰胺键，通过界面的酰胺键，在碳纤维热界面材料与芯片之间建立快速传热通道，并提高碳纤维导热垫片与芯片之间的结合强度，提高界面热传导与界面可靠性。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术提供一种增强碳纤维热界面材料与芯片界面热传导的封装结构的制备方法，包括以下步骤：
[0005]步骤1：使用等离子体处理碳纤维热界面材料的表面，使碳纤维热界面材料表面形成羧基；
[0006]步骤2：使用等离子体处理芯片表面，使芯片表面的硅转化为二氧化硅；
[0007]步骤3：将经过步骤2处理的芯片表面浸渍在含有氨基的硅烷偶联剂水解液中，再经烘干，获得附着有高分子固化膜的芯片；其中，所述高分子固化膜的表面附着有氨基；
[0008]步骤4：将步骤1制备得到的碳纤维热界面材料的表面贴合在步骤3制备得到芯片的表面，经压片、烘烤，获得增强碳纤维热界面材料与芯片界面热传导的封装结构。
[0009]依照本专利技术的一个方面，在步骤1中，所述等离子体处理的功率为100
‑
500W，时间为1
‑
15min；所述等离子处理的气体为空气或氧气与氩气的混合气体。
[0010]依照本专利技术的一个方面，所述氧气与氩气的体积比为5
‑
15：95
‑
85。
[0011]依照本专利技术的一个方面，在步骤2中，所述等离子体处理的功率为100
‑
500W，时间为1
‑
15min；所述等离子处理的气体为氧气。
[0012]依照本专利技术的一个方面，在步骤3中，所述含有氨基的硅烷偶联剂水解液由含氨基的硅烷偶联剂、去离子水和无水乙醇组成；含氨基的硅烷偶联剂、去离子水和无水乙醇的体积比为1
‑
5：2
‑
10：97
‑
85。
[0013]依照本专利技术的一个方面，在步骤3中，所述烘干的温度为100
‑
200℃，时间为10min
‑
2h。
[0014]依照本专利技术的一个方面，在步骤4中，所述压片施加的压力为50
‑
200kPa；所述烘烤的温度为100
‑
200℃，时间为10min
‑
2h。
[0015]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了上述制备方法制备得到的增强碳纤维热界面材料与芯片界面热传导的封装结构。
[0016]依照本专利技术的一个方面，所述碳纤维热界面材料与芯片通过酰胺键进行连接。
[0017]本申请的反应原理：
[0018]本申请通过等离子处理碳纤维热界面材料，从而使得碳纤维热界面材料表面形成一定量的羧基；等离子处理芯片硅，从而使得芯片表面的硅转化为二氧化硅，二氧化硅会吸附羟基并与下一步的硅烷偶联剂反应；硅烷偶联剂含有氨基，从而使得芯片表面具有氨基，碳纤维热界面材料表面的羧基与芯片表面的氨基反应，生成酰胺键。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]本专利技术通过在芯片/碳纤维热界面材料界面加入酰胺键，通过界面的酰胺键，在碳纤维热界面材料与芯片之间建立快速传热通道，并提高碳纤维导热垫片与芯片之间的结合强度，提高界面热传导与界面可靠性。
附图说明
[0021]图1(a)为本专利技术实施例1所述的碳纤维热界面材料表面等离子处理前的XPS图；图1(b)为本专利技术实施例1所述的碳纤维热界面材料表面等离子处理后的XPS图；
[0022]图2为本专利技术实施例1的芯片上的高分子固化膜表面的傅里叶变换红外光谱；
[0023]图3为本专利技术实施例1的封装结构中的碳纤维热界面材料表面的红外光谱图。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术更加容易理解，下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。除非另有定义，下文所用专业术语和本领域专业技术人员所理解的含义一致；除非特殊说明，本文所涉及的原料(如碳纤维热界面材料)、试剂均可从市场购买，或通过公知的方法制得。
[0025]目前半导体器件中热界面材料与芯片界面的界面传热问题一般是通过物理加压的方式将热界面材料压在芯片表面，使热界面材料结合在芯片表面进行传热。但由于热界面材料与芯片仅靠范德华力结合，导致热界面材料/芯片界面的界面热阻大，不利于界面热传输，进而导致散热性能下降，可靠性能下降。
[0026]为了解决上述问题，本专利技术提供一种增强碳纤维热界面材料与芯片界面热传导的封装结构的制备方法，包括以下步骤：
[0027]步骤1：使用等离子体处理碳纤维热界面材料的表面，使碳纤维热界面材料表面形成羧基；
[0028]步骤2：使用等离子体处理芯片表面，使芯片表面的硅转化为二氧化硅；
[0029]步骤3：将经过步骤2处理的芯片表面浸渍在含有氨基的硅烷偶联剂水解液中，获得浸渍后的芯片，硅烷偶联剂会吸附在二氧化硅的表面，并漏出氨基，再经烘干，获得附着有高分子固化膜的芯片；其中，所述高分子固化膜的表面附着有氨基；
[0030]步骤4：将步骤1制备得到的碳纤维热界面材料的表面贴合在步骤3制备得到芯片
的表面，经压片、烘烤，获得增强碳纤维热界面材料与芯片界面热传导的封装结构。
[0031]优选的，在步骤1中，所述等离子体处理的功率为100
‑
500W，时间为1
‑
15min；所述等离子处理的气体为空气或氧气与氩气的混合气体。
[0032]优选的，所述氧气与氩气的体积比为5
‑
15：95
‑
85。
[0033]优选的，在步骤2中，所述等离子体处理的功率为100
‑
500W，时间为1
‑
15min；所述等离子处理的气体为氧气。
[0034]优选的，在步骤3中，所述含有氨基的硅烷偶联剂水解液由含氨基的硅烷偶联剂、去离子水和无水乙醇组成；含氨基的硅烷偶联剂、去离子水和无水乙醇的体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强碳纤维热界面材料与芯片界面热传导的封装结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：使用等离子体处理碳纤维热界面材料的表面，使碳纤维热界面材料表面形成羧基；步骤2：使用等离子体处理芯片表面，使芯片表面的硅转化为二氧化硅；步骤3：将经过步骤2处理的芯片表面浸渍在含有氨基的硅烷偶联剂水解液中，再经烘干，获得附着有高分子固化膜的芯片；其中，所述高分子固化膜的表面附着有氨基；步骤4：将步骤1制备得到的碳纤维热界面材料的表面贴合在步骤3制备得到芯片的表面，经压片、烘烤，获得增强碳纤维热界面材料与芯片界面热传导的封装结构。2.根据权利要求1所述的增强碳纤维热界面材料与芯片界面热传导的封装结构的制备方法，其特征在于，在步骤1中，所述等离子体处理的功率为100
‑
500W，时间为1
‑
15min；所述等离子处理的气体为空气或氧气与氩气的混合气体。3.根据权利要求2所述的增强碳纤维热界面材料与芯片界面热传导的封装结构的制备方法，其特征在于，所述氧气与氩气的体积比为5
‑
15：95
‑
85。4.根据权利要求1所述的增强碳纤维热界面材料与芯片界面热传导的封装结构的制备方法，其特征在于，在步骤2中，所述等离子体处理的功率为100
‑
500W，时间为1

【专利技术属性】
技术研发人员：滕晓东，郑博宇，刘振，
申请(专利权)人：广州安牧泉封装技术有限公司，
类型：发明
国别省市：