【技术实现步骤摘要】
本申请涉及热界面材料，具体涉及一种铜基纳米结构界面材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着电子产品小型化、集成化、密集化程度不断增高，其功率和发热量也急剧升高。高温会使电子设备的稳定性降低，可靠性下降和使用寿命缩短。据统计，电子产品出现故障有55％是源于产品的工作温度超过其上限。为保证设备高效平稳运行，如何将热量快速有效的排出成为亟待解决的问题。在散热路径上，热阻最大处往往是热源与散热器的界面。目前有效的解决方法是将热源与散热器紧固安装，靠两者接触将热量导出。但由于界面热阻的存在，限制了散热器导热能力。造成界面热阻的原因是两者接触界面不可能完全平整，导致热源与散热器界面的绝大部分被空气间隙隔开，大大降低了散热效果。解决这一问题的方法是将高导热性的热界面材料置于发热源和散热器之间，形成高效的传热通道来大幅度减小接触热阻，提高散热器的效率。这就要求界面材料具有高热传导和良好可压缩性。
2、热界面材料的技术瓶颈必须解决两个关键问题：一是要具有快速传热的能力，二是能够匹配热源与散热器热膨胀系数差异引起的热应力。因此，一个优异的热界面材料应该同时具有高导热性(低热阻)和高柔韧性(易变形)，是一个热-力共同体。理想的导热界面材料不仅要求具有高热导率、低热膨胀系数，还要求易形变。高导热可以降低热界面材料自身的热阻、提高传热效率；形变能力越好，在较低安装压力条件下界面材料与接触面契合得越好，能够最大可能地填充接触表面的空隙，降低接触面间的接触热阻。当前最常用的热界面材料可分为聚合物基和金属基。聚合物基热界面材料最大的优势是高柔韧性，但
3、目前，工业界的普遍共识是想要进一步提高热管理系统的性能，关键取决于热界面材料的热导率。开发具有更高导热性、高热稳定性、优异力学性能的界面材料对促进现代电子设备的快速发展具有重要意义。
技术实现思路
1、为了解决本领域存在的上述不足，本申请旨在提供一种铜基纳米结构界面材料及其制备方法。优化纳米金属铜晶粒的微观结构，利用分立排布的纳米铜晶粒的应变，吸收热源/散热器热膨胀系数差异导致的热应力，获得低热阻、高柔韧的界面材料。
2、根据本申请的一方面，提供一种铜基纳米结构界面材料，由横向尺寸为500nm-100μm的铜晶粒间隔分布形成；
3、其中，所述界面材料的厚度为10-100μm；
4、所述铜晶粒的间隔距离为500nm-100μm。
5、根据本申请的一些实施例，所述铜晶粒的间隔距离为1-30μm。
6、根据本申请的一些实施例，所述铜晶粒的横向尺寸为1-30μm。
7、根据本申请的一些实施例，所述界面材料的厚度为10-50μm。
8、根据本申请的一些实施例，所述铜晶粒的形状包括：柱状、螺旋状或锯齿状。
9、根据本申请的一些实施例，所述铜晶粒的形状为螺旋状；
10、优选地，所述螺旋状的铜晶粒沿着轴线方向成周期性。
11、根据本申请的一些实施例，所述铜基纳米结构界面材料表面覆盖有防氧化层。
12、根据本申请的一些实施例，所述防氧化层为镍层。
13、根据本申请的另一方面，提供一种铜基纳米结构界面材料的制备方法，包括：
14、采用微纳加工剥离工艺，在铜散热基片上预置形核点；
15、采用旋转掠射方法，在预置形核点的基片上制备纳米铜结构。
16、根据本申请的一些实施例，所述制备方法还包括在纳米铜结构表面覆盖防氧化层。
17、与现有技术相比，本申请至少包括如下有益效果：
18、本申请提供一种铜基纳米结构界面材料是一类纳米结构-材料一体化的先进新材料，用于电子产品的芯片与散热器之间的导热界面，通过钎焊的方式与两者连接。可实现芯片与散热器之间的热量快速传递，同时能够承受芯片(硅)与散热器(铜)热膨胀系数差异导致的热应力，解决当前热界面材料的热阻大、易开裂等薄弱环节瓶颈。
19、本申请采用气相沉积与微纳加工相结合的方法制备铜基纳米结构界面材料，实现疏松的微纳结构，及实现纳米铜晶粒的形态、尺寸、密度等参数可控制备，最终获得所需微观结构。
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1.一种铜基纳米结构界面材料，其特征在于，由横向尺寸为500nm-100μm的铜晶粒间隔分布形成；
2.根据权利要求1所述的界面材料，其特征在于，所述铜晶粒的间隔距离为1-30μm。
3.据权利要求1所述的界面材料，其特征在于，所述铜晶粒的横向尺寸为1-30μm。
4.根据权利要求1所述的界面材料，其特征在于，所述界面材料的厚度为10-50μm。
5.根据权利要求1所述的界面材料，其特征在于，所述铜晶粒的形状包括：柱状、螺旋状或锯齿状。
6.根据权利要求4所述的界面材料，其特征在于，所述铜晶粒的形状为螺旋状；
7.根据权利要求1所述的界面材料，其特征在于，所述铜基纳米结构界面材料表面覆盖有防氧化层。
8.根据权利要求7所述的界面材料，其特征在于，所述防氧化层为镍层。
9.权利要求1-8任一所述的铜基纳米结构界面材料的制备方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括在纳米铜结构表面覆盖防氧化层。
【技术特征摘要】
1.一种铜基纳米结构界面材料，其特征在于，由横向尺寸为500nm-100μm的铜晶粒间隔分布形成；
2.根据权利要求1所述的界面材料，其特征在于，所述铜晶粒的间隔距离为1-30μm。
3.据权利要求1所述的界面材料，其特征在于，所述铜晶粒的横向尺寸为1-30μm。
4.根据权利要求1所述的界面材料，其特征在于，所述界面材料的厚度为10-50μm。
5.根据权利要求1所述的界面材料，其特征在于，所述铜晶粒的形状包括：柱状、螺旋状或...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜军，
申请(专利权)人：北京量子信息科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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