隨著電子科技的迅速發(fā)展,電子器件的功率和集成度日益提高,器件的特征尺寸不斷減少。在電子設備中,絕大部分功率損耗轉化為熱的形式,元器件的耗散生熱會直接導致電子設備溫度的升高和熱應力的增加,對微電子設備的工作可靠性造成嚴重威脅,熱失效已經成為電子封裝中最主要的失效方式之一。在電子器件中,由于熱沉與熱源表面有一定的粗糙度,直接接合存在大量孔洞,嚴重阻礙熱量的傳導。電子封裝行業(yè)解決界面熱傳導問題的方法是采用一種易形變的材料填充于熱源與熱沉界面間充當熱傳遞的橋梁。這種材料被稱為熱界面材料。聚合物由于熱導率很低作為熱界面材料時無法保證良好的散熱效果。石墨烯作為一種目前已知熱導率最高的材料,擁有3,500-5,300 W/（mK）熱導率,作為填料添加進入聚合物中,制備成石墨烯/聚合物熱界面材料,可有效提高其導熱性能。本論文中以石墨烯為導熱填料,預先制備成三維石墨烯泡沫,然后封灌聚合物的方法,成功制備出兩種具有超高熱導率的熱界面材料,并對其進行一系列表征測試。具體研究內容包括:（1）利用聚氨酯薄膜為模板,通過“雙組裝法”制備出大尺寸密度可控的三維石墨烯泡沫,進而制備出三維石墨烯/環(huán)氧樹脂復合熱界面材料... 

【文章來源】：上海大學上海市 211工程院校

【文章頁數】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

（a）典型的球柵陣列電子封裝示意圖，其中TIM橋接加熱器和散熱器

士學位論文際工作狀態(tài)下，具有高導熱性和良好導熱性的熱界面材料填避免的氣隙，有效的降低了界面熱阻抗，但是傳統(tǒng)的熱界面熱材料（例如氮化硼、氧化鋁等陶瓷材料）的聚合物基質組5 W/(m K) (50-70 wt%的填料負載)的熱導率。但是隨著電子科技的功率和集成度日益提高，半導體封裝由二維升級至三維封，傳統(tǒng)的熱界面材料已經難以滿足由此帶來的散熱需求。近年料的迅猛發(fā)展與產業(yè)化逐漸普及，高熱導率的碳基填料(如碳石墨烯等)成為開發(fā)新型熱界面材料的主流方向。

熱填料。碳納米管是由碳原子 sp雜化形成層狀中空結構，直徑一米到幾十納米，其長徑比一般大于 1000：1，其結構與石墨片層相同有良好的導電導熱性能，其中單壁碳納米管熱導率可達 3000 W/(m K由于碳納米管具有較高的長徑比，因此極容易團結，難以分散，一定制了其在熱界面材料中的使用[31-34]。跨越基板之間的整個間隙的垂CNT 陣列將消除所有內部界面，并且可能是在 TIM 應用中利用 CN能的實用方法[35]。 CNT 陣列 TIM 的不同可能配置如圖 1.3 所示。石層碳原子結構的二維材料，可以被認為是形成所有 sp2 雜化碳材料的其結構非常穩(wěn)定，使得石墨烯稱為世界上已知熱導率最高的材料[36,3內導熱系數高達 3,500-5,300 W/(m K)，超高的本征熱導率成為提高聚性能的極佳材料，而其片狀結構為熱通過聲子傳遞提供了巨大的通道界面熱阻，同時還能強化聚合物力學性能。目前越來越多的研究者將通過高導熱碳基填料制備高性能熱界面材料上。


本文編號：2950588