隨著現(xiàn)代電子設(shè)備的小型化和多功能化,電子芯片單位面積的功率密度迅速增加(高達(dá)200 W·cm^-2),運(yùn)行過程中產(chǎn)生的大量熱量若不能及時傳遞出去將導(dǎo)致芯片出現(xiàn)熱故障。因此,有效的散熱已成為決定微電子器件能否長期有效可靠的工作以及能否進(jìn)一步集成化的最重要因素之一。熱界面材料（TIM）通常由聚合物基體和導(dǎo)熱填料組成,用于填充散熱器和電子設(shè)備之間的微小間隙。通過快速的將電子設(shè)備產(chǎn)生的熱量傳遞到散熱器來實現(xiàn)對集成電路的有效熱管理。但是,目前常見的TIM的熱導(dǎo)率仍然處在較低的范圍內(nèi),無法滿足下一代微電子器件的熱管理要求。石墨烯是一種2維蜂窩結(jié)構(gòu)的碳材料,具有極高的理論熱導(dǎo)率和出色的化學(xué)性能和物理性能。本論文通過借鑒自然界的樹木枝葉結(jié)構(gòu)提出了一種徑向排列的帶翅片的石墨烯骨架（RG-Fin）結(jié)構(gòu),其具有高效且各向同性的熱傳輸能力。通過徑向冷凍方法制備的具有徑向排列結(jié)構(gòu)的石墨烯骨架（RG）是熱量各向同性傳導(dǎo)的主要通道。利用等離子體化學(xué)氣相沉積方法在RG骨架表面垂直生長的翅片狀石墨烯納米片（Fin）不但本身具有非常高的熱導(dǎo)率,同時還為RG骨架增加了表面粗糙度和界面結(jié)合能力,提升了骨架... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

英特爾處理器中的晶體管數(shù)量與摩爾定律[2]

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文緒論6圖1.2TIM功能示意圖[14]熱導(dǎo)率，又稱導(dǎo)熱系數(shù)，是反應(yīng)材料熱傳導(dǎo)能力強(qiáng)弱的重要指標(biāo)，也是熱界面材料中最重要的物理特征之一。傅立葉定律定義熱導(dǎo)率為單位導(dǎo)熱面在單位時間內(nèi)單位溫度梯度方向上所通過的熱量[19]:=1.2其中Q代表熱量；t代表時間；T代表溫度；x代表距離。同時還可以根據(jù)物質(zhì)的比熱容C、熱擴(kuò)散系數(shù)和物質(zhì)的密度來計算熱導(dǎo)率[20]：=1.3目前實驗中主要根據(jù)式（1.3）來計算復(fù)合材料的熱導(dǎo)率，通過測量復(fù)合材料的比熱容C，熱擴(kuò)散系數(shù)和材料整體的密度來計算材料整體的熱導(dǎo)率。目前實驗中測量熱擴(kuò)散系數(shù)最常用的方法為激光閃射法。激光閃射法由于其所具有的大量優(yōu)點被國內(nèi)外研究者廣泛應(yīng)用于測量金屬、薄膜和復(fù)合材料等特殊材料的熱擴(kuò)散系數(shù)。激光閃射法具有多套不同尺寸的測量模具，可以測量不同形狀和不同規(guī)格的樣品。同時，激光閃射法還有多種計算理論可以適用于涂層樣品的熱擴(kuò)散系數(shù)計算。另外，激光閃射法測量的熱導(dǎo)率精準(zhǔn)度高，能有效的測量絕熱材料（約0.01Wm-1K-1）和高導(dǎo)熱材料的熱擴(kuò)散系數(shù)（約3000Wm-1K-1）。它能測量單個樣品在不同溫度下的熱導(dǎo)率變化情況，這為研究熱導(dǎo)率與溫度的關(guān)系提供了一種便捷的研究方法。

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文緒論8圖1.3（a）傳統(tǒng)TIM結(jié)構(gòu)示意圖和（b）熱流示意圖傳統(tǒng)TIM中常見的導(dǎo)熱PLP種類以及達(dá)到的熱導(dǎo)率如下表1.1所示。傳統(tǒng)TIM的填料填充比大多大于10%，且熱導(dǎo)率大多處在1-3Wm-1K-1的范圍內(nèi)。 表1.1傳統(tǒng)TIM的導(dǎo)熱系數(shù)對比圖[18,22,24-26]填料名稱聚合物名稱填充比熱導(dǎo)率（Wm-1K-1）Niepoxy30%1.33AlNepoxy60%4AgNWsepoxy1.1%1.563DSGepoxy11%2.63SiCNWepoxy2.17%1.671.4.3新型熱界面材料2維納米材料，特別是石墨烯，由于其固有的高導(dǎo)熱性和良好的機(jī)械性能被廣泛認(rèn)為是未來TIM的理想選擇。石墨烯中每個碳原子的配位數(shù)是3，其中除了以σ鍵和其他碳原子形成六角環(huán)的蜂窩狀結(jié)構(gòu)以外，每個碳原子垂直于平面的p軌道還可以形成貫穿全層的多原子大π鍵。這種獨(dú)特的物理結(jié)構(gòu)使石墨烯具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能。石墨烯獨(dú)特的共軛分子表面結(jié)構(gòu)可以為聲子傳輸提供理想的二維路徑，其在室溫下具有2000到5300Wm-1K-1的導(dǎo)熱率[27-29]。石墨烯還具有穩(wěn)定的物理化

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]X86中央處理器安全問題綜述[J]. 魏強(qiáng),李錫星,武澤慧,曹琰.  通信學(xué)報. 2018(S2)
[2]功率半導(dǎo)體器件熱管理[J]. 施嘉昊.  電子世界. 2018(07)
[3]利用有限元分析軟件指導(dǎo)連接器端子設(shè)計[J]. 彭強(qiáng),方慶文.  機(jī)電元件. 2014(01)
[4]差式掃描量熱法測定輪胎復(fù)合材料的比熱容[J]. 何燕,馬連湘,于光水.  橡膠工業(yè). 2005(10)
[5]人體解剖教室通風(fēng)與空調(diào)設(shè)計探討[J]. 鄭萬兵.  建筑熱能通風(fēng)空調(diào). 2002(02)

碩士論文
[1]單相功率MOS模塊熱可靠性設(shè)計[D]. 王寧.東南大學(xué) 2017
[2]定向冷凍鑄造工藝制備層狀SiC多孔陶瓷的研究[D]. 劉長志.蘭州理工大學(xué) 2017
[3]自然對流條件下一種新型結(jié)構(gòu)散熱器的散熱研究[D]. 劉彥穹.上海交通大學(xué) 2015
[4]不同高分子聚合物對無定形態(tài)固體分散體穩(wěn)定性的影響[D]. 孟慶華.浙江大學(xué) 2015
[5]基于FEM的功率IGBT模塊功率循環(huán)可靠性研究[D]. 張雪垠.上海交通大學(xué) 2014
[6]功率分立器件封裝熱阻與熱可靠性試驗數(shù)值模擬研究[D]. 楊凱龍.上海交通大學(xué) 2014
[7]表面修飾Al2O3/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料界面和導(dǎo)熱性能的研究[D]. 趙維維.南京航空航天大學(xué) 2013
[8]彈性體熱界面材料的制備及其結(jié)構(gòu)性能研究[D]. 何強(qiáng).北京化工大學(xué) 2009
[9]基于FDS模擬溫度場作用下鋼框架性能化抗火研究[D]. 張永恒.武漢理工大學(xué) 2007
[10]復(fù)合夾層板結(jié)構(gòu)的聲輻射特性及降噪優(yōu)化[D]. 龔靜.武漢理工大學(xué) 2007



本文編號：3548967