TWI322940B - Method for manufacturing heat dissipation module - Google Patents

Description

1322940 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種散熱模組及其製備方法，尤其涉及一種發熱元件 與散熱器間有熱介面材料之散熱模組及其製備方法。 【先前技術】 現辦又’半導ΙΙϋ件如GPU等發熱元件之習知散熱方法主要係使 用空氣對流之冷卻方式，其中具有散熱鰭片之散熱器使用最為廣泛。 最初，散熱器與發熱元件之接觸方式多以散熱鰭片基底與發熱元 件直接接觸。1997年4月30日公告之公告號為CN2253493Y之中國大 陸專利揭示-種散熱裝置，其主要由具有風扇之散髓片製成，利用 散熱鰭片之導熱性將熱量由發熱元件帶離，並借由風扇形成空氣對 流，將熱量由散熱鰭片傳導至週邊空氣中，以提高散熱效率。 隨著半導體器件集成工藝之快速發展，半導體器件之集成化程度 越來越高，器件體積變得越來越,】、、産生之熱量愈來愈多，對散熱之 要求亦越來越高。由於散熱H之賴則基底與賴元件細介面不 平整，一般相互接觸面積不到2%，未有一個理想之接觸介面，從根本 上影響發熱元件向散熱錯片傳遞熱量之效果。2〇〇2年12月25日公告 之公告號為CN1097220C之中國大陸專利即提供一種散熱體組合件，二 散熱籍片基底與發熱元件之間增加—層熱介面材料以增加介面之接觸 程度，以減少接觸間隙所形成之熱阻。 常見熱介面材料包括導熱勝、導熱脂及相變材料，隨著散熱過程 對熱介面材料熱阻要求之提升，常見熱介面材料已 公開於趣年9月17日之第6,451，422號美國專利揭示目 變材料及熱料填充物之齡面材料，通縣加金屬粉末、硼氮化人 物等具有較佳導熱性能之填充物，進—步降健介面材料熱阻，提& 導熱性能。然而此類熱介面材料於使用過程中可能出現 = ㈣於散鋪片基底與發熱元件之接觸介面之㈣現間隙，= 觸熱阻增加，導致導熱性能惡化，溢出之熱介面材料還可能引起電路 6 板或其他電路故障。 因此有必要^供一種散熱籍片基底與發熱元件之間接觸熱阻穩 定、散熱安全之散熱模組。 ...... 【發明内容】 為^決先别技術散熱裝置之散熱鰭片基底與發熱元件之間接觸熱 阻不穩定、散熱不安全之問題’本發明之目的在於提供—種散執 基底與發熱元件之間接驗關定、賴安全之散減組。本發明曰之 另一目的在於提供所述散熱模組之製備方法。 為實現本發明之第—目的，本發明提供—種散難組，其包括： •發…、元件’散熱裝置，該散熱裝置包括—基底及自該基底延伸之 複數個散細;位於所紐鱗置基底與發熱元件之間之熱介面材 料及多孔m其巾，所述纽薄齡㈣述熱介研料卵，且於 所述多孔薄膜孔洞中長有碳奈米管。 、 為實現本發.第二目的’本發縣誠組之製備包細下步驟： 1) 於所述發熱元件之接觸介面巾部塗覆—層熱介面材料； 2) 以長有碳奈米管之多孔_覆蓋於所述熱介面養觸，從而將所 述發熱元件之接觸介面完全覆蓋； 3) 將所述散熱裝置通過扣具與發熱元件姊接，使齡面材料及多孔 薄膜被緊壓於所述散熱裝置基底與發熱元件之間。 為進一步實現本發明之第二 之製備包括以下步驟： 目的，所述長有碳奈米管之多孔薄膜 1)通過電解輯-金屬則進行陽極纽，使其職—多孔氧化層及 一未氧化層； 2) 將所述多孔氧化層與未氧化層分離； 3) 於所述多孔氧化層孔洞中填充凝膠； 4) 去除所述多孔氧化層底部之障壁層，形成一填充凝膠之多孔薄膜； 5) 於所述多孔薄膜一側附著一層金屬催化劑； 6) 去除所述多孔薄膜孔洞中填充之凝膠； 7) 於所述多孔薄膜孔洞中生長碳奈米管； 8)去除所述多孔薄膜一侧附著之金屬催化劑。 Μΐϊϊΐί前ί術’本發明所提供之散熱模組，其基底與發熱元件 j通，熱::面材料及多孔薄膜連接，所述熱介面材料被密封於所述 發熱元件形成之賴空間内，從而有效降低熱介面 禮―，P方止熱介面材料溢出’使基底與發熱元件之間接觸熱阻 太4^散熱安全。所述多孔細之制中生長具有優異導熱性 此之碳奈^，使基底與發熱元件之難觸熱_著降低。 【實施方式】 下面將結合附圖對本發明作進一步詳細說明。 一請參閱第-圖’本發3月提供之散熱模組包括：發熱元件1〇 ;包括 一基底51及自該基底51延伸之複數個散熱鰭片52之散熱裝置5〇;位 於所述基底51與發熱元件1〇之間之熱介面材料％及多孔薄膜;其 中’所述多孔薄膜20設置於所述熱介面材料3〇觸，且於所述多孔 薄膜20之孔洞23中長有碳奈米管28。 ,所述發熱元件10於包括中央處理器(cpu)、功率電晶體視頻圖 形陣列晶片（VGA)、射齡片等電子n件，本實施例巾所述發熱元件1〇 為中央處理器（CPU)。 所述散熱裝置50包括風冷式散熱器、水冷式散熱器、孰管散埶器 等’本實施例中所述散熱裝置50為風冷式散熱器，其基底、51及散熱 鯖片52可為-體成型之銘制散熱韓片，亦可為銅基底與射出成型之銘 制散熱鰭Μ職壓、雜、軟焊、硬焊、擴健合、滾軋、雷射焊 接、塑性變形、金屬粉末燒結等技術接合或通過中間物如導熱膠、導 熱脂等方式連接。 所述熱介面材料30包括導熱膠、導熱脂、相變材料或填充有如金 屬粉末、碳奈米管等高導熱物質之上述材料。 、 請參閱第一圖及第二圖，本發明散熱模組之製備包括以下步驟： 1) 於所述發熱元件10之接觸介面中部塗覆一層熱介面材料3〇 ; 2) 以長有碳奈米管之多孔薄膜2〇覆蓋於所述熱介面材料3〇周圍，從 而將所述發熱元件10之接觸介面完全覆蓋； 3)將所述散熱裝置50通過扣具（圖未示）與發熱元件ίο相扣接，使熱 介面材料30及多孔薄膜20被緊壓於所述基底51與發熱元件10之 間。 ‘、’、 本發明散熱模組之製備方法中，所述長有碳奈米管之多孔薄膜2〇 之製備包括以下步驟： 1) 請參閱第三圖，於15°C±rc，濃度為0.4mol/L之草酸中，以鋁片為 陽極進行陽極處理，室溫下通以電流密度為72mA/cm2之電流3小時， 形成具有多個孔洞23之氧化鋁膜22及鋁基片21，所述氧化鋁膜22厚 度為200"m，所述孔洞23之孔徑為lOOrnn ; 2) 請參閱第四圖，採用氣化汞或鹽酸使鋁基片21與氧化鋁膜22分離， 形成獨立之氧化鋁膜22，所述氧化鋁膜22之孔洞23—端封閉，該封 閉端為障壁層25 ; 3) 請參閱第五圖’以凝膠26填充氧化鋁膜22之孔洞23 ; 4) 請參閱第六圖，通過硫酸或磷酸對氧化鋁膜22底部之障壁層四腐 蝕，將障壁層25去除，形成由凝膠26填充之多孔薄膜2〇 ; 5) 請參閲第七圖，於多孔薄膜2〇底部，即原障壁層25一側鍍上一層金 屬催化劑27，從而使多孔薄膜2〇之孔洞23—端由金屬催化劑27封 閉，所述金屬催化劑27可選用鐵、鈷 '鎳或其合金，其厚度範圍為 1〜99nm ; 6) 請參閱第八圖’將於多孔薄膜2〇之孔洞23中填充之凝膠26去除； 7) 請參閱第九圖，通過化學氣相沈積法於一端鍍有金屬催化劑27之孔 洞23中生長碳奈米管28，本實施例中，所述化學氣相沈積過程所採 用碳源氣為乙炔，金屬催化劑27為鐵，碳奈米管28生長溫度為65〇 °C〜700°C ; 8) 凊參閱第十圖，將多孔薄膜2〇附著之一層金屬催化劑27通過干蝕刻 或濕飯刻去除。 相對於先如技術，本發明所提供之散熱模組，其基底51與發熱元 件10之間通過熱介面材料3〇及多孔薄膜2〇連接，所述熱介面材料3〇被 岔封於所述基底51、多孔薄膜2〇及發熱元件1〇形成之密閉空間内，從 1322940 而有效降低熱介面材獅之揮發，防止熱介面材料3〇溢出，使 與發熱之間接聰阻敎，並確保散熱安全。所述 之孔洞23巾生長具有賴導難能之碳奈歸28 執 件10之間接觸熱阻顯著降低。 炫Ux热兀 & =上所述，本發明確已符合刺翻之要件，碰法提出專 •月。惟’以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以 1申請專利細。舉凡熟悉本案技#之人士援依本發明之( 之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下中請專利範圍内。 所作 【圖式簡單說明】 第一圖本發明之散熱模組示意圖。 第二圖沿第—財Π-ΙΙ線剖視圖。 長有碳奈米f之多孔_形成過程。 【主要TL件符號說明】 10 21 23 26 28 50 52 多孔薄膜 氧化鋁膜 障壁層 金屬催化劑 熱介面材料 基底 20 22 25 27 30 51 發熱元件 鋁基片 孔洞 凝膠 碳奈米管 散熱裝置 散熱續片

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Claims (1)

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十、申請專利範園： 1. 一種散熱模組製備方法，該方法包括： 於發熱元件之接觸介面中部塗覆一層熱介面材料； 以長有碳奈米管之多孔薄膜覆蓋於所述熱介面材料周圍，從而將所述發 熱元件之接觸介面完全覆蓋； 將散熱裝置通過扣具與所述發熱元件相扣接，將所述熱介面材料及所述 多孔薄膜緊壓於所述散熱裝i基底與所述發熱元件之間。 2. 如申請專機圍第丨柄述之散雜組製備方法，其中， 備方法包括： 專、 通過電解液對-金屬膜片進行陽極處理，使其形成一多孔氧化層及一未 氧化層； 將所述多孔氧化層與未氧化層分離； 於所述多孔乳化層孔洞中填充凝膠； 去除所述多孔氧化層底部之障壁層，形成一填充凝膠之多孔薄膜； 於所述多孔薄膜一側附著一層金屬催化劑； 去除所述多孔薄膜孔洞中填充之凝牌. 於所述多孔薄膜孔洞中生長碳奈米管；以及 去除所述多孔薄媒-側附著之金屬摧化劑。 3. 如申請專摘述缝絲轉備 硫酸、草酸及磷酸^ 岍述电斛及包括 4. 如=湖_输峨__，其巾，麟金屬膜片包 w雜㈣物，其巾，所述金屬催化 1322940 _ 啊年7月/7日修(更}正替換頁 十一、圖式： 12