Материал термоинтерфейса

Материал термоинтерфейса (сокращенно TIM ) — это любой материал, который вставляется между двумя компонентами с целью усиления термической связи между ними. Обычно используется рассеивание тепла, при котором TIM вставляется между устройством, выделяющим тепло (например, интегральной схемой), и устройством, рассеивающим тепло (например, радиатором). Ведутся интенсивные исследования по разработке нескольких видов ТИМ с различным целевым применением:

Термопаста которые в основном используются в электронной промышленности : термопасты, , обеспечивают очень тонкую линию соединения и, следовательно, очень небольшое термическое сопротивление . Они не обладают механической прочностью (кроме поверхностного натяжения пасты и возникающего адгезионного эффекта) и требуют внешнего механизма механической фиксации. Поскольку они не затвердевают, термопасты обычно используются только там, где материал может удерживаться, или в тонких слоях, где вязкость пасты позволяет ей оставаться на месте во время использования.
Термоклей : Как и термопасты, термоклеи обеспечивают очень тонкую линию соединения, но придают дополнительную механическую прочность соединению после отверждения. Хотя отверждаемые TIM, такие как термоклеи, можно использовать вне полупроводникового корпуса , часто их используют внутри термического корпуса, поскольку их свойства отверждения могут повысить надежность при различных термических нагрузках. ^[1] Термоклеи бывают как однокомпонентными, так и двухкомпонентными, часто содержащими добавки для улучшения теплопроводности, в том числе твердые наполнители (оксиды металлов, технический углерод , углеродные нанотрубки и т. д.), ^[2] или капли жидкого металла. ^[3]
Наполнитель термозазора: его можно описать как «отверждаемую термопасту» или «неклейкий термоклей». Она обеспечивает более толстые линии соединения, чем термопаста, поскольку затвердевает, но при этом обеспечивает легкую разборку благодаря ограниченной адгезии.
Теплопроводящая прокладка . В отличие от предыдущих TIM, которые выпускались в жидкой форме, термопрокладки производятся и используются в твердом состоянии (хотя часто и в мягком). Термопрокладки, изготовленные в основном из силикона или силиконоподобного материала, имеют то преимущество, что их легко наносить. Они обеспечивают более толстые линии соединения (толщиной от нескольких сотен мкм до нескольких мм) для размещения неплоских интерфейсов и даже многокомпонентных интерфейсов, но обычно требуется более высокая сила для прижима радиатора к источнику тепла. так, чтобы термопрокладка соответствовала склеиваемым поверхностям.
Термолента: Эти материалы прилипают к склеиваемым поверхностям, не требуют времени для отверждения, их легко наносить. Подобно термопрокладкам, они обычно поставляются в твердой, но гибкой форме и имеют разную толщину, превышающую несколько сотен мкм.
Материалы с фазовым переходом (PCM): естественные липкие материалы, используемые вместо термопаст . Его применение аналогично твердым подушечкам. После достижения температуры плавления 55–60 градусов он переходит в полужидкое состояние и заполняет все зазоры между источником тепла и теплоотводом .
Металлические материалы термоинтерфейса (металлические TIM). Металлические материалы обладают значительно более высокой объемной теплопроводностью , а также самым низким сопротивлением термоинтерфейса. Эта высокая проводимость приводит к меньшей чувствительности к толщине соединительных линий и проблемам компланарности, чем у полимерных TIM. ^[4] Обычные металлы, используемые в качестве TIM, включают относительно мягкие и податливые сплавы индия, а также спеченное серебро.

См. также

Ссылки

^ Кирни, Эндрю; Ли, Ли; Сэнфорд, Шон (2009). «Взаимодействие между TIM1 и TIM2 для обеспечения механической устойчивости встроенного теплораспределителя» . 2009 25-й ежегодный симпозиум IEEE Semiconductor по тепловым измерениям и управлению . стр. 293–298. дои : 10.1109/STHERM.2009.4810778 . ISBN 978-1-4244-3664-4 . S2CID 29501079 .
^ Лю, Йохан; Мишель, Бруно; Ренц, Марта; Тантолин, Кристиан; Сарно, Клод; Мисснер, Ральф; Шуэтт, Клаус-Фолькер; Тан, Синьхэ; Демустье, Себастьен (2008). «Последние достижения в исследованиях термоинтерфейсных материалов – обзор» . 2008 г. 14-й международный семинар по термическим исследованиям микросхем и систем . стр. 156–162. doi : 10.1109/THERMINIC.2008.4669900 . ISBN 978-1-4244-3365-0 . S2CID 40595787 . Проверено 30 марта 2023 г.
^ Бартлетт, Майкл; Казем, Навид; Пауэлл-Палм, Мэтью; Хуан, Сяонань; Сунь, Вэньхуань; Мален, Джонатан; Маджиди, Кармель (2017). «Высокая теплопроводность в мягких эластомерах с вытянутыми включениями жидкого металла» . Труды Национальной академии наук . 114 (9): 2143–2148. Бибкод : 2017PNAS..114.2143B . дои : 10.1073/pnas.1616377114 . ПМК 5338550 . ПМИД 28193902 .
^ Джарретт, Роберт Н.; Росс, Джордан П.; Бернтсон, Росс (сентябрь 2007 г.). «Цельнометаллические ТИМы». Проектирование энергетических систем в Европе .

[1] Кирни, Эндрю; Ли, Ли; Сэнфорд, Шон (2009). «Взаимодействие между TIM1 и TIM2 для обеспечения механической устойчивости встроенного теплораспределителя» . 2009 25-й ежегодный симпозиум IEEE Semiconductor по тепловым измерениям и управлению . стр. 293–298. дои : 10.1109/STHERM.2009.4810778 . ISBN 978-1-4244-3664-4 . S2CID 29501079 .

[2] Лю, Йохан; Мишель, Бруно; Ренц, Марта; Тантолин, Кристиан; Сарно, Клод; Мисснер, Ральф; Шуэтт, Клаус-Фолькер; Тан, Синьхэ; Демустье, Себастьен (2008). «Последние достижения в исследованиях термоинтерфейсных материалов – обзор» . 2008 г. 14-й международный семинар по термическим исследованиям микросхем и систем . стр. 156–162. doi : 10.1109/THERMINIC.2008.4669900 . ISBN 978-1-4244-3365-0 . S2CID 40595787 . Проверено 30 марта 2023 г.

[3] Бартлетт, Майкл; Казем, Навид; Пауэлл-Палм, Мэтью; Хуан, Сяонань; Сунь, Вэньхуань; Мален, Джонатан; Маджиди, Кармель (2017). «Высокая теплопроводность в мягких эластомерах с вытянутыми включениями жидкого металла» . Труды Национальной академии наук . 114 (9): 2143–2148. Бибкод : 2017PNAS..114.2143B . дои : 10.1073/pnas.1616377114 . ПМК 5338550 . ПМИД 28193902 .

[4] Джарретт, Роберт Н.; Росс, Джордан П.; Бернтсон, Росс (сентябрь 2007 г.). «Цельнометаллические ТИМы». Проектирование энергетических систем в Европе .

[1]

[2]

[3]

[4]