隨著納米電子、三維堆疊芯片等技術(shù)的發(fā)展,散熱問題成為限制微電子領(lǐng)域發(fā)展的重要原因之一。目前,熱界面材料（Thermal Interface Material,TIM）主要以導(dǎo)熱顆粒填充聚合物所得的復(fù)合材料為主,室溫硫化硅橡膠所具備的彈性、絕緣性和熱穩(wěn)定性都符合熱界面材料的要求,并且可以在室溫下完成交聯(lián)硫化反應(yīng)。本文采用溶液共混復(fù)合法以SiC、Al、Al₂O₃、BN為導(dǎo)熱顆粒填充到二甲基硅橡膠中制備高導(dǎo)熱絕緣復(fù)合熱界面材料,探究了單組分填料、多組分填料對熱界面材料性能的影響;以實(shí)驗(yàn)參數(shù)為基礎(chǔ)結(jié)合Digimat-FE建模軟件和ANSYS有限元仿真軟件建立熱界面材料導(dǎo)熱模型并對熱導(dǎo)率進(jìn)行求解,提出了預(yù)測聚合物基熱界面材料熱導(dǎo)率的顆粒隨機(jī)分布模型。對單一填料填充的硅橡膠TIM,Al/硅橡膠TIM的熱導(dǎo)率最高達(dá)到2.396 W/m·K,硬度44 HA,體積電阻率較低,熱穩(wěn)定性符合標(biāo)準(zhǔn)。SiC/硅橡膠復(fù)合TIM的熱導(dǎo)率最高達(dá)到1.672 W/m·K,硬度較高為58 HA。對多組分填料填充的硅橡膠TIM,SiC/Al₂O_3<... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 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】：

芯片散熱結(jié)構(gòu)示意圖：（Ⅰ）散熱器；（Ⅱ）TIM；（Ⅲ）外殼；（Ⅳ）TIM；（Ⅴ）芯片；（Ⅵ）底部填充膠；（Ⅶ）基板[7]

片散熱結(jié)構(gòu)示意圖：（Ⅰ）散熱器；（Ⅱ）TIM；（Ⅲ）外殼；（Ⅳ（Ⅴ）芯片；（Ⅵ）底部填充膠；（Ⅶ）基板[7]子器件所產(chǎn)生的熱量主要通過熱傳導(dǎo)的方式傳遞至散熱器流換熱將熱量及時(shí)排出，如圖 1-1 所示，圖 1-1（a）為芯1-1（b）為芯片封裝外殼和散熱器接觸[7]。在熱傳導(dǎo)的過程觸會產(chǎn)生非常大的熱阻，因?yàn)楣腆w表面通常是不平整的，積的 1~2%，而接觸界面間存在的間隙由空氣填充，空氣的/m·K[2]。因此，在器件與散熱器之間一般需要填充熱界面如圖 1-1 中的Ⅱ和Ⅳ。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文聲子運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵因素，所以大多數(shù)聚合物的熱導(dǎo)率都非常低[2, 7, 10, 11]。長程有序的結(jié)晶型聚合物則會具有更高的熱導(dǎo)率，部分科研人員對結(jié)晶聚合物進(jìn)行研究以提升高分子材料的本征熱導(dǎo)率，江平開、黃興溢教授課題組[12]對環(huán)氧熱固性樹脂導(dǎo)熱性研究進(jìn)行綜述，文章中總結(jié)了近年來的研究中通過引入介晶基團(tuán)來實(shí)現(xiàn)在環(huán)氧熱固性材料中形成高度有序的結(jié)構(gòu)[13, 14]，其中介晶基團(tuán)的大小和含量、固化溫度和取向均會對聚合物本征熱導(dǎo)率產(chǎn)生一定的影響，而目前相關(guān)研究仍處于早期階段，進(jìn)一步的影響關(guān)系還有待深入的研究。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]聚合物基熱界面材料的研究現(xiàn)狀[J]. 胡思聰,吳豐順,莫麗萍,劉輝,周政.  電子元件與材料. 2018(12)
[2]聚合物基熱界面材料界面接觸熱阻的研究進(jìn)展[J]. 宋成軼,欒添,鄔劍波,鄧濤.  集成技術(shù). 2019(01)
[3]先進(jìn)熱管理材料研究進(jìn)展[J]. 何鵬,耿慧遠(yuǎn).  材料工程. 2018(04)
[4]高導(dǎo)熱聚合物基復(fù)合材料研究進(jìn)展[J]. 杜伯學(xué),孔曉曉,肖萌,李進(jìn),錢子明.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2018(14)
[5]高分子聚合物熱輸運(yùn)調(diào)控的研究進(jìn)展[J]. 董嵐,張穎,徐象繁.  物理學(xué)進(jìn)展. 2018(02)
[6]高導(dǎo)熱絕緣聚合物納米復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀[J]. 江平開,陳金,黃興溢.  高電壓技術(shù). 2017(09)
[7]導(dǎo)熱相變高分子復(fù)合材料研究進(jìn)展[J]. 彭建東,蔡會武,睢雪珍,周文英.  現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用. 2017(02)
[8]導(dǎo)熱膠研究進(jìn)展[J]. 彭建東,蔡會武,睢雪珍,董麗娜,王子君,周文英.  中國膠粘劑. 2016(11)
[9]高密度封裝電子設(shè)備先進(jìn)熱管理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 楊建明.  電子機(jī)械工程. 2016(05)
[10]導(dǎo)熱硅脂的研究進(jìn)展[J]. 馮梅玲.  有機(jī)硅材料. 2016(05)

博士論文
[1]高導(dǎo)熱絕緣高分子復(fù)合材料研究[D]. 周文英.西北工業(yè)大學(xué) 2007

碩士論文
[1]聚合物結(jié)晶與導(dǎo)熱性能的分子模擬研究[D]. 唐偉.安徽大學(xué) 2017
[2]相變膨脹熱界面材料的制備及傳熱性能研究[D]. 張定.華南理工大學(xué) 2016
[3]聚合物基復(fù)合材料導(dǎo)熱機(jī)理的研究及其導(dǎo)熱行為的影響因素[D]. 陳榮.華僑大學(xué) 2016



本文編號：3229571