Termiska principer och förbättringsstrategier för termiska gränssnittsmaterial
Med utvecklingen av moderna elektroniska enheter mot miniatyrisering, hög effekttäthet och hög integration har värmeavledningsproblemet för elektroniska enheter blivit en nyckelfaktor som påverkar enheternas livslängd och prestanda, särskilt inom 5G-området. Därför behövs bättre värmehanteringslösningar för att lösa detta problem. Generellt sett måste värmen som genereras av elektroniska enheter överföras till kylflänsens yta, och fyllning av termiska gränssnittsmaterial (TIM) mellan den elektroniska enheten och kylflänsen kan maximera värmeöverföringskapaciteten.
TIM består huvudsakligen av organiska matriser och oorganiska fyllmedel. Därför kommer den totala värmeledningsförmågan hos TIM att bestämmas av den termiska ledningsförmågan hos polymerer och oorganiska fyllmedel, gränsyternas värmebeständighet hos polymerer och oorganiska fyllmedel, och gränsytans värmebeständighet mellan kontaktytorna på oorganiska fyllmedel. Värmeledningsförmågan bestäms huvudsakligen av elektroner eller/och fononer, och värmen som genereras av chipet överförs till kylflänsen genom Tims, varigenom cirkulationen av värmeavledningssystemet och kylning av elektroniska enheter uppnås.
Elektronisk värmeledning sker främst i ledande värmeledande material. När dessa material befinner sig i en obalanserad miljö kommer elektroner att diffundera från höga till låga temperaturer, vilket genererar motsvarande strömmar och värmeflöden, vilket resulterar i elektronisk värmeledning. I media och icke-ledande polymerer är värmeledning vanligtvis fononvärmeledning. När en sida av denna typ av material värms upp vibrerar materialets gitter, och motsvarande vibration överförs till intilliggande atomer, vilket resulterar i överföring av värmeflöde i materialet. Vanligtvis är TIMs vi möter av denna typ. Som en komponent i TIM har oorganiska icke-metalliska fyllmedel en relativt regelbunden gitterfördelning, och fononer kan fortplanta sig längs gitterriktningen och uppvisar ofta utmärkt värmeledningsförmåga; I en annan viktig komponent av polymer är polymerkedjor sammanflätade och leder inte höghastighetsfononer. Dessa fononer är mycket dispergerade vid polymerkedjegränsytan, vilket resulterar i en signifikant minskning av fononflödet och en minskning av värmeledningsförmågan. Därför är det särskilt viktigt att minska spridningen av fononer för att förbättra värmeledningsförmågan.
Den konventionella metoden för att konstruera TIM är att använda oorganiska fyllmedel med hög värmeledningsförmåga. Men på grund av den låga värmeledningsförmågan hos polymerpolymerer är den totala värmeledningsförmågan hos TIMs konstruerade på detta sätt ofta inte idealisk på grund av deras gränssnittsvärmemotstånd med oorganiska fyllmedel. Därför har minskningen av gränsytans termiska motstånd mellan oorganiska fyllmedel och polymer, oorganiska fyllmedel och oorganiska fyllmedel, och konstruktion av värmeledningsvägar, eller att ta hänsyn till båda, blivit riktningen för att förbättra värmeledningsförmågan hos TIM.
Miniatyriseringen och den höga effekten hos elektroniska produkter och utrustning kräver att värmeledningsförmågan hos värmeledande material också ständigt förbättras. Därför är hög värmeledningsförmåga, utmärkt tixotropi och god lagringsstabilitet den viktigaste forsknings- och utvecklingsriktningen för värmeledande material.
