Топлинни принципи и стратегии за подобряване на материалите за термичен интерфейс
С развитието на съвременните електронни устройства към миниатюризация, висока плътност на мощността и висока интеграция, проблемът с разсейването на топлината на електронните устройства се превърна в ключов фактор, влияещ върху експлоатационния живот и производителността на устройствата, особено в областта на 5G. Следователно са необходими по-добри решения за управление на топлината, за да се реши този проблем. Най-общо казано, топлината, генерирана от електронните устройства, трябва да бъде прехвърлена към повърхността на радиатора, а материалите за пълнене на термичния интерфейс (TIM) между електронното устройство и радиатора могат да увеличат максимално капацитета за пренос на топлина.
TIM се състоят главно от органични матрици и неорганични пълнители. Следователно, общата топлопроводимост на TIMs ще се определя от топлопроводимостта на полимерите и неорганичните пълнители, междуфазовото термично съпротивление на полимерите и неорганичните пълнители и междуфазното термично съпротивление между контактните повърхности на неорганичните пълнители. Топлинната проводимост се определя главно от електрони и/или фонони, а топлината, генерирана от чипа, се прехвърля към радиатора чрез Tims, като по този начин се постига циркулация на системата за разсейване на топлината и охлаждане на електронни устройства.
Електронната топлопроводимост се среща главно в проводими топлопроводими материали. Когато тези материали са в дисбалансирана среда, електроните ще дифундират от високи към ниски температури, генерирайки съответните токове и топлинни потоци, което води до електронна топлопроводимост. В медиите и непроводимите полимери топлопроводимостта обикновено е фононна топлопроводимост. Когато едната страна на този тип материал се нагрее, решетката на материала вибрира и съответната вибрация се предава на съседни атоми, което води до пренос на топлинен поток в материала. Обикновено TIM, които срещаме, са от този тип. Като компонент на TIM, неорганичните неметални пълнители имат относително редовно разпределение на решетката и фононите могат да се разпространяват по посока на решетката, често показвайки отлична топлопроводимост; В друг важен компонент на полимера полимерните вериги са преплетени и не провеждат високоскоростни фонони. Тези фонони са силно диспергирани в интерфейса на полимерната верига, което води до значително намаляване на фононния поток и намаляване на топлопроводимостта. Следователно намаляването на разсейването на фононите е особено важно за подобряване на топлопроводимостта.
Конвенционалният метод за конструиране на TIM е използването на неорганични пълнители с висока топлопроводимост. Въпреки това, поради ниската топлопроводимост на полимерните полимери, общата топлопроводимост на TIM, конструирани по този начин, често не е идеална поради тяхната термична устойчивост на интерфейса с неорганични пълнители. Следователно намаляването на междуфазовото термично съпротивление между неорганичните пълнители и полимера, неорганичните пълнители и неорганичните пълнители и конструирането на пътища на топлопроводимост или вземането под внимание и на двете се превърна в посока за подобряване на топлопроводимостта на TIM.
Миниатюризацията и високата мощност на електронните продукти и оборудване изискват топлопроводимостта на топлопроводимите материали също да се подобрява постоянно. Следователно високата топлопроводимост, отличната тиксотропия и добрата стабилност при съхранение са най-важната посока за изследване и развитие на топлопроводимите материали.
