Термические принципы и стратегии улучшения термоинтерфейсных материалов
С развитием современных электронных устройств в сторону миниатюризации, высокой удельной мощности и высокой интеграции проблема рассеивания тепла электронных устройств стала ключевым фактором, влияющим на срок службы и производительность устройств, особенно в области 5G. Поэтому для решения этой проблемы необходимы более эффективные решения по управлению температурным режимом. Вообще говоря, тепло, генерируемое электронными устройствами, должно передаваться на поверхность радиатора, а заполнение термоинтерфейсными материалами (TIM) между электронным устройством и радиатором может максимизировать способность теплопередачи.
ТИМ в основном состоят из органических матриц и неорганических наполнителей. Следовательно, общая теплопроводность ТИМ будет определяться теплопроводностью полимеров и неорганических наполнителей, межфазным термическим сопротивлением полимеров и неорганических наполнителей, а также межфазным термическим сопротивлением между контактными поверхностями неорганических наполнителей. Теплопроводность в основном определяется электронами и/или фононами, а тепло, выделяемое чипом, передается радиатору через Тимс, тем самым достигается циркуляция системы отвода тепла и охлаждения электронных устройств.
Электронная теплопроводность в основном происходит в проводящих теплопроводных материалах. Когда эти материалы находятся в несбалансированной среде, электроны будут диффундировать от высоких температур к низким, генерируя соответствующие токи и тепловые потоки, что приводит к электронной теплопроводности. В средах и непроводящих полимерах теплопроводность обычно является фононной теплопроводностью. При нагревании одной стороны этого типа материала решетка материала вибрирует, и соответствующая вибрация передается соседним атомам, в результате чего происходит передача теплового потока в материале. Обычно TIM, с которыми мы сталкиваемся, относятся к этому типу. В качестве компонента ТИМ неорганические неметаллические наполнители имеют относительно регулярное распределение решетки, а фононы могут распространяться вдоль направления решетки, часто демонстрируя отличную теплопроводность; В другом важном компоненте полимера полимерные цепи переплетены и не проводят высокоскоростных фононов. Эти фононы сильно диспергированы на границе раздела полимерных цепей, что приводит к значительному уменьшению потока фононов и снижению теплопроводности. Поэтому уменьшение рассеяния фононов особенно важно для улучшения теплопроводности.
Традиционным методом создания ТИМ является использование неорганических наполнителей с высокой теплопроводностью. Однако из-за низкой теплопроводности полимерных полимеров общая теплопроводность ТИМ, построенных таким способом, часто не идеальна из-за их термического сопротивления на границе раздела с неорганическими наполнителями. Поэтому снижение межфазного термического сопротивления между неорганическими наполнителями и полимером, неорганическими наполнителями и неорганическими наполнителями, а также построение путей теплопроводности или учет того и другого стали направлением улучшения теплопроводности ТИМ.
Миниатюризация и высокая мощность электронных изделий и оборудования требуют постоянного улучшения теплопроводности теплопроводящих материалов. Таким образом, высокая теплопроводность, отличная тиксотропия и хорошая стабильность при хранении являются наиболее важным направлением исследований и разработок теплопроводных материалов.
