一種用于芯片檢測的熱界面材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于熱界面材料領域，更具體地，涉及一種用于芯片檢測的熱界面材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著電子元器件向小型化、多功能化發展，電子產品的集成度與組裝密度不斷提高，芯片熱穩定性問題已經成為了限制電子技術發展的關鍵瓶頸，電子產品的工作效率和可靠性越來越依賴于芯片熱穩定性問題的解決。在集成電路工業生產中，芯片制造完成后，需運用工藝平臺檢測系統驗證芯片在特定溫度下能否正常工作，即檢測芯片的可靠性。測試系統的測試壓頭提供芯片工作的高溫工作環境(一般為80°C )，通過裝夾在壓頭測試面的熱界面材料CHMs)，給芯片提供高溫工作環境，并在5min?50min內檢測芯片工作溫度變化信息。其中TIMs的作用是充當測試壓頭和芯片表面的媒介，不僅需要較好的導熱性能，還需要一定的緩沖性能，以避免測試時芯片受沖擊破壞。
[0003]目前的熱界面材料通常用于連接芯片表面和散熱器，電子元件產生的熱量通過熱界面材料和散熱器及時耗散，因而要求熱界面材料具有高導熱性或絕緣性、安裝簡便以及適用性廣等優點，如臺式計算機的CPU與散熱器連接采用導熱硅脂作為CPU與散熱器的熱界面材料，筆記本電腦的CPU和GPU則采用導熱硅脂(可添加Ag粉或其他添加劑)、導熱墊片、相變材料、固態硅脂、導熱墊、液態金屬。這些熱面材料的使用特點是為了提高熱界面材料的導熱效果，熱界面材料一直處于受壓狀態，在壓力的作用下，熱界面材料對芯片和散熱器界面的微小縫隙及凸凹不平處進行填充，以減小熱阻。為了減小熱阻，需要熱界面材料盡量薄(如專利CN101848808B《具有薄轉移膜或金屬化層的熱界面材料》)。這種熱界面材料由于緩沖性能差，同時，熱界面材料直接與芯片和散熱器接觸，容易粘附在芯片和散熱器表面，影響芯片的外觀，無法應用于工藝平臺檢測系統；而將橡膠等傳統的緩沖材料應用于工藝平臺檢測系統中，則由于導熱能力差(導熱系數小于4W/(m*K))又難以滿足芯片測試的要求。

【發明內容】

[0004]針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種用于芯片檢測的熱界面材料，旨在解決芯片檢測過程中，常規熱界面材料緩沖不足，玷污芯片以及導熱率低等問題。
[0005]為實現上述目的，本發明提供了一種用于芯片檢測的熱界面材料，包括厚度為300 μπι?600 μπι的涂層以及厚度為20 μπι?200 μπι的金屬箔，所述涂層覆蓋于所述金屬箔的全部或者部分表面，所述涂層包括質量比為1:1?8:1的高導熱填料以及高分子載體，所述高導熱填料的尺寸為20nm?100 μ m，所述高分子載體為環氧樹脂、聚乙稀醇、聚偏氟乙烯、聚乙二醇、酚醛樹脂以及硅樹脂中的一種或多種，所述熱界面材料的導熱系數為4W/(m.K)?10ff/ (m.K)。
[0006]其中，高導熱填料用于提高熱界面材料的導熱性能，而高分子載體則作為分散系；上述組合一方面保證，滿足芯片測試傳熱的要求，另一方面，保證熱界面材料在測試加壓時有緩沖作用，避免對芯片的沖擊；在測試完成后能回彈，恢復緩沖性能。
[0007]優選地，所述高導熱填料的材料為碳、銅、銀、氮化鋁、氮化硼、碳化硅、氧化鋁以及氧化鋅中的一種或多種；其中，碳可以為石墨烯、富勒烯、碳納米管、碳顆粒等。
[0008]作為進一步優選地，所述高導熱填料的材料為銀粉、銅粉或碳納米管中的一種或多種，銀粉和銅粉可以為球狀或片狀。
[0009]優選地，所述涂層中所述高導熱填料與所述高分子載體的質量比為4:1?6:1。
[0010]優選地，所述涂層還包括占所述涂層總質量0.5%?15%的壓敏膠。
[0011]作為進一步優選地，所述涂層還包括占所述涂層總質量5%?10%的壓敏膠。
[0012]優選地，所述金屬箔為銅箔、銅合金箔、鋁箔、鋁合金箔、鎳箔或鎳合金箔。
[0013]作為另一個方面，本發明還提供了一種上述熱界面材料的制備方法，包括以下步驟:
[0014](1)將高導熱填料與高分子載體以1:1?8:1的比例混合，并在有機溶劑中均勻分散，制得導熱涂料；所述高導熱填料為碳、銅、銀、氮化鋁、氮化硼、碳化硅、氧化鋁以及氧化鋅中的一種或多種，其尺寸為20nm?100 μπι，所述高分子載體為環氧樹脂、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚乙二醇、酚醛樹脂、硅樹脂中的一種或多種；
[0015](2)將所述步驟(1)得到的導熱涂料涂覆于厚度為20 μπι?200 μπι的金屬箔表面，在40°C?80°C中加熱使得所述有機溶劑完全揮發且所述高分子載體交聯化，在金屬箔表面形成厚度為300 μπι?600 μπι的均勻涂層，即制備得到所述熱界面材料。
[0016]優選地，所述步驟⑴中的有機溶劑為乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、甲苯、二甲苯或乙醇中的一種或多種。
[0017]作為另一個方面，本發明還提供了一種上述熱界面材料在電子芯片熱穩定性能的檢測中的應用。
[0018]總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，由于采用導熱涂層和金屬箔復合制備得到熱界面材料，能夠取得下列有益效果:
[0019]1、將導熱涂層與金屬箔復合，使得制備的熱界面材料可導熱系數為4W/(m.K)?10ff/(m.K)，在保證良好導熱性能的同時，避免熱界面材料的碎片或顆粒直接粘附在芯片上，因而擁有較低的污染特性，應用于芯片檢測時能夠減少芯片表面污染現象的產生；
[0020]2、利用厚度為20 μπι?200 μm的金屬箔隔離芯片和導熱涂層，金屬箔的屈服強度和抗拉強度較高，耐磨損性能好，在隔離導熱涂層和被測芯片的同時，還能確保測試過程中金屬箔的平整裝夾及與芯片表面的緊密接觸和適量變形；
[0021]3、利用厚度為300 μπι?600 μπι導熱涂層，一方面實現芯片測試加壓過程中對芯片的緩沖，防止了芯片受損，同時將測試壓頭的熱量經金屬箔傳導到芯片，給芯片提供高溫工作環境；
[0022]4、涂層中優選加入壓敏膠，用于增加熱界面材料的粘度和彈性。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明熱界面材料正視圖；
[0024]圖2是本發明熱界面材料俯視圖；
[0025]圖3是本發明熱界面材料應用過程示意圖。
[0026]在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中1-涂層，2-金屬箔，3-壓頭，4-待測試芯片。
【具體實施方式】
[0027]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0028]本發明提供了一種用于芯片檢測的熱界面材料，包括厚度為300 μπι?600 μπι的涂層以及厚度為20 μπι?200 μπι的金屬箔，所述涂層覆蓋于所述金屬箔的全部或者部分表面，所述涂層包括質量比為1:1?8:1的高導熱填料與高分子載體，所述高導熱填料為石墨烯、富勒烯、碳納米管、碳顆粒、片狀或球狀銅粉、片狀或球狀銀粉、氮化鋁、氮化硼、碳化硅、氧化鋁以及氧化鋅等具有導熱性能的顆粒，其尺寸為20nm?100 μ m，所述高分子載體為環氧樹脂、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚乙二醇、酚醛樹脂、聚酰亞胺、硅橡膠中的一種或多種，所述熱界面材料的導熱系數為4W/(m.K)?10W/(m.K)。
[0029]其中，高導熱填料用于提高熱界面材料的導熱性能，優選為石墨烯、富勒烯、碳納米管、片狀或球狀銅粉、片狀或球狀銀粉、碳顆粒、氮化鋁、氮化硼、碳化硅、氧化鋁、氧化鋅中的一種或多種；高導熱填料與高分子載體的質量比優選為4:1?6:1，金屬箔