In_Cu_In热界面材料的制备及表面结构改进研究.docVIP

  In/Cu/In 热界面材料的制备及表面结构改进 研究# 刘靖东，尚金堂，陈洁** 5 （东南大学电子科学与工程学院，南京 210096） 摘要：本文利用简单的热处理方法制备了一种 In/Cu/In 三层金属结构热界面材料，根据 ASTM D-5470 标准对其热性能进行了相关测试，结果表明其热阻为 0.277Kcm2/W，已经能够满足 工业上的要求。对 In/Cu/In 三层金属结构中的铜片进行了一系列表面化学处理后，将该铜片 10 应用在以上结构中，测试结果表明：铜与铟之间的接触热阻降低了 28%。采用 SEM 和 EDS 对其表面进行了分析，结果表明 Cu6Sn5 金属间化合物的生成对接触热阻的降低起到了一定 的贡献。 关键词：热界面材料；铜；铟；接触热阻 中图分类号：TB39 15 A Study on In/Cu/In Thermal Interface Material and Surface Microstucture Improvement LIU Jingdong, SHANG Jintang, CHEN Jie (School of Electronic Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 210096) 20 25 30 35 40 Abstract: In this paper, In/Cu/In thermal interface material has been maded using a simple heat treatment, the thermal properties have been measued based on ASTM D-5470 standard. This material can satisfy the demand in industrial application with the tested thermal resistance 0.277Kcm2/W. This copper foil has been used in the structure mentioned above after a series of chemical reactions and the measured result shows that the connect thermal resistance between copper and indium has decreased by 28%. Acording to the analysis of SEM images and EDS results on the surface of the copper, it shows that Cu6Sn5 intermetallic is generated on the copper surface and makes a contribution to connect thermal resistance. Key words: Thermal interface material; Copper; Indium; Connect thermal resistance 0 引言 随着微电子技术与电子封装技术地不断发展，芯片的集成度、封装密度以及工作频率 越来越高，提供了强大的功能和性能的同时，芯片单位面积上的发热量也日益增大，热扩散 问题已经成为发展高性能器件所面临的障碍之一。造成该问题的主要原因是用于连接芯片与 热沉的热界面材料的热导率太低，导致封装结构的热阻较大。目前，工业上应用的热界面材 料主要以导热膏、导热凝胶、相变材料等聚合物材料为主，其热导率一般在 5~10W/(m·K) 之间，越来越难以满足高性能电子产品的散热需求[1]。某些添加了金属粉末的聚合物热界面 材料的热导率能达到 15W/(m·K)以上，对散热起到了一定的改善。但是，即便使用具有更高 热导率的材料，如银片、金刚石颗粒或碳纳米管来填充这些聚合物材料，其最终的热导率并 没有很大的提高，因为这些颗粒不能完全被润湿，其次这些颗粒与材料主体之间仍然存在较 大的接触热阻，所以这类材料的发展受到了一些限制[2]。 相比聚合物材料而言，金属的热导率要高出许多，但金属不能直接用作热界面材料， 基金项目：国家重大科技专项-高密度三维集成封装关键技术研究（2009ZX02038） 作者简介：刘靖东（1988-），男，硕士研究生，主要研究方向：微系统封装及散热 通信联系人：尚金堂（1977-），男，教授，主要研究方向：微系统封装. E-mail: jshang@seu.edu.cn -1-   因为金属的屈服应力较大，