微纳颗粒/二甲基硅橡胶复合热界面材料的制备及数值模拟研究
发布时间：2021-06-14 09:46
随着纳米电子、三维堆叠芯片等技术的发展,散热问题成为限制微电子领域发展的重要原因之一。目前,热界面材料（Thermal Interface Material,TIM）主要以导热颗粒填充聚合物所得的复合材料为主,室温硫化硅橡胶所具备的弹性、绝缘性和热稳定性都符合热界面材料的要求,并且可以在室温下完成交联硫化反应。本文采用溶液共混复合法以SiC、Al、Al2O3、BN为导热颗粒填充到二甲基硅橡胶中制备高导热绝缘复合热界面材料,探究了单组分填料、多组分填料对热界面材料性能的影响;以实验参数为基础结合Digimat-FE建模软件和ANSYS有限元仿真软件建立热界面材料导热模型并对热导率进行求解,提出了预测聚合物基热界面材料热导率的颗粒随机分布模型。对单一填料填充的硅橡胶TIM,Al/硅橡胶TIM的热导率最高达到2.396 W/m·K,硬度44 HA,体积电阻率较低,热稳定性符合标准。SiC/硅橡胶复合TIM的热导率最高达到1.672 W/m·K,硬度较高为58 HA。对多组分填料填充的硅橡胶TIM,SiC/Al2O3<...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
芯片散热结构示意图：（Ⅰ）散热器；（Ⅱ）TIM；（Ⅲ）外壳；（Ⅳ）TIM；（Ⅴ）芯片；（Ⅵ）底部填充胶；（Ⅶ）基板[7]
片散热结构示意图：（Ⅰ）散热器；（Ⅱ）TIM；（Ⅲ）外壳；（Ⅳ（Ⅴ）芯片；（Ⅵ）底部填充胶；（Ⅶ）基板[7]子器件所产生的热量主要通过热传导的方式传递至散热器流换热将热量及时排出，如图 1-1 所示，图 1-1（a）为芯1-1（b）为芯片封装外壳和散热器接触[7]。在热传导的过程触会产生非常大的热阻，因为固体表面通常是不平整的，积的 1~2%，而接触界面间存在的间隙由空气填充，空气的/m·K[2]。因此，在器件与散热器之间一般需要填充热界面如图 1-1 中的Ⅱ和Ⅳ。
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文声子运动的关键因素，所以大多数聚合物的热导率都非常低[2, 7, 10, 11]。长程有序的结晶型聚合物则会具有更高的热导率，部分科研人员对结晶聚合物进行研究以提升高分子材料的本征热导率，江平开、黄兴溢教授课题组[12]对环氧热固性树脂导热性研究进行综述，文章中总结了近年来的研究中通过引入介晶基团来实现在环氧热固性材料中形成高度有序的结构[13, 14]，其中介晶基团的大小和含量、固化温度和取向均会对聚合物本征热导率产生一定的影响，而目前相关研究仍处于早期阶段，进一步的影响关系还有待深入的研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚合物基热界面材料的研究现状[J]. 胡思聪,吴丰顺,莫丽萍,刘辉,周政. 电子元件与材料. 2018(12)
[2]聚合物基热界面材料界面接触热阻的研究进展[J]. 宋成轶,栾添,邬剑波,邓涛. 集成技术. 2019(01)
[3]先进热管理材料研究进展[J]. 何鹏,耿慧远. 材料工程. 2018(04)
[4]高导热聚合物基复合材料研究进展[J]. 杜伯学,孔晓晓,肖萌,李进,钱子明. 电工技术学报. 2018(14)
[5]高分子聚合物热输运调控的研究进展[J]. 董岚,张颖,徐象繁. 物理学进展. 2018(02)
[6]高导热绝缘聚合物纳米复合材料的研究现状[J]. 江平开,陈金,黄兴溢. 高电压技术. 2017(09)
[7]导热相变高分子复合材料研究进展[J]. 彭建东,蔡会武,睢雪珍,周文英. 现代塑料加工应用. 2017(02)
[8]导热胶研究进展[J]. 彭建东,蔡会武,睢雪珍,董丽娜,王子君,周文英. 中国胶粘剂. 2016(11)
[9]高密度封装电子设备先进热管理技术发展现状[J]. 杨建明. 电子机械工程. 2016(05)
[10]导热硅脂的研究进展[J]. 冯梅玲. 有机硅材料. 2016(05)
博士论文
[1]高导热绝缘高分子复合材料研究[D]. 周文英.西北工业大学 2007
硕士论文
[1]聚合物结晶与导热性能的分子模拟研究[D]. 唐伟.安徽大学 2017
[2]相变膨胀热界面材料的制备及传热性能研究[D]. 张定.华南理工大学 2016
[3]聚合物基复合材料导热机理的研究及其导热行为的影响因素[D]. 陈荣.华侨大学 2016
本文编号：3229571
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
芯片散热结构示意图：（Ⅰ）散热器；（Ⅱ）TIM；（Ⅲ）外壳；（Ⅳ）TIM；（Ⅴ）芯片；（Ⅵ）底部填充胶；（Ⅶ）基板[7]
片散热结构示意图：（Ⅰ）散热器；（Ⅱ）TIM；（Ⅲ）外壳；（Ⅳ（Ⅴ）芯片；（Ⅵ）底部填充胶；（Ⅶ）基板[7]子器件所产生的热量主要通过热传导的方式传递至散热器流换热将热量及时排出，如图 1-1 所示，图 1-1（a）为芯1-1（b）为芯片封装外壳和散热器接触[7]。在热传导的过程触会产生非常大的热阻，因为固体表面通常是不平整的，积的 1~2%，而接触界面间存在的间隙由空气填充，空气的/m·K[2]。因此，在器件与散热器之间一般需要填充热界面如图 1-1 中的Ⅱ和Ⅳ。
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文声子运动的关键因素，所以大多数聚合物的热导率都非常低[2, 7, 10, 11]。长程有序的结晶型聚合物则会具有更高的热导率，部分科研人员对结晶聚合物进行研究以提升高分子材料的本征热导率，江平开、黄兴溢教授课题组[12]对环氧热固性树脂导热性研究进行综述，文章中总结了近年来的研究中通过引入介晶基团来实现在环氧热固性材料中形成高度有序的结构[13, 14]，其中介晶基团的大小和含量、固化温度和取向均会对聚合物本征热导率产生一定的影响，而目前相关研究仍处于早期阶段，进一步的影响关系还有待深入的研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚合物基热界面材料的研究现状[J]. 胡思聪,吴丰顺,莫丽萍,刘辉,周政. 电子元件与材料. 2018(12)
[2]聚合物基热界面材料界面接触热阻的研究进展[J]. 宋成轶,栾添,邬剑波,邓涛. 集成技术. 2019(01)
[3]先进热管理材料研究进展[J]. 何鹏,耿慧远. 材料工程. 2018(04)
[4]高导热聚合物基复合材料研究进展[J]. 杜伯学,孔晓晓,肖萌,李进,钱子明. 电工技术学报. 2018(14)
[5]高分子聚合物热输运调控的研究进展[J]. 董岚,张颖,徐象繁. 物理学进展. 2018(02)
[6]高导热绝缘聚合物纳米复合材料的研究现状[J]. 江平开,陈金,黄兴溢. 高电压技术. 2017(09)
[7]导热相变高分子复合材料研究进展[J]. 彭建东,蔡会武,睢雪珍,周文英. 现代塑料加工应用. 2017(02)
[8]导热胶研究进展[J]. 彭建东,蔡会武,睢雪珍,董丽娜,王子君,周文英. 中国胶粘剂. 2016(11)
[9]高密度封装电子设备先进热管理技术发展现状[J]. 杨建明. 电子机械工程. 2016(05)
[10]导热硅脂的研究进展[J]. 冯梅玲. 有机硅材料. 2016(05)
博士论文
[1]高导热绝缘高分子复合材料研究[D]. 周文英.西北工业大学 2007
硕士论文
[1]聚合物结晶与导热性能的分子模拟研究[D]. 唐伟.安徽大学 2017
[2]相变膨胀热界面材料的制备及传热性能研究[D]. 张定.华南理工大学 2016
[3]聚合物基复合材料导热机理的研究及其导热行为的影响因素[D]. 陈荣.华侨大学 2016
本文编号：3229571
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3229571.html
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