芯片發(fā)熱為什么要應(yīng)用導(dǎo)熱界面材料散熱?
一、導(dǎo)熱界面材料是一種普遍用于IC封裝和電子散熱的材料,主要用于填補(bǔ)兩種材料接觸時產(chǎn)生的微空隙和凹凸不平的表面,減小熱阻,提高器件的散熱性能。
導(dǎo)熱界面材料是一種以聚合物為基體、以導(dǎo)熱粉為填料的高分子復(fù)合材料。其具有良好的導(dǎo)熱性能和機(jī)械性能,被廣泛用于電子組件中的散熱源與散熱器之間,幫助形成良好的導(dǎo)熱通道,以降低散熱的熱阻,是目前業(yè)界公認(rèn)的好熱解決方案。
二、導(dǎo)熱界面材料的作用:
隨著當(dāng)代電子技術(shù)迅速的發(fā)展,電子元器件的集成程度和組裝密度不斷提高,在提供了強(qiáng)大的使用功能的同時,也導(dǎo)致了其工作功耗和發(fā)熱量的急劇增大。高溫將會對電子元器件的穩(wěn)定性、可靠性和壽命產(chǎn)生有害的影響,譬如過高的溫度會危及半導(dǎo)體的結(jié)點,損傷電路的連接界面,增加導(dǎo)體的阻值和造成機(jī)械應(yīng)力損傷。因此確保發(fā)熱電子元器件所產(chǎn)生的熱量能夠及時的排出,己經(jīng)成為微電子產(chǎn)品系統(tǒng)組裝的一個重要方面。對于集成程度和組裝密度都較高的便攜式電子產(chǎn)品(如:筆記本電腦等),散熱甚至成為了整個產(chǎn)品的技術(shù)瓶頸問題。在微電子領(lǐng)域,逐步發(fā)展出一門新興學(xué)科一熱管理,專門研究各種電子設(shè)備的安全散熱方式、散熱設(shè)備及所使用的材料。
導(dǎo)熱界面材料在熱管理中起到了十分關(guān)鍵的作用,是該學(xué)科中的一個重要研究分支。
使用原理如下:在微電子材料表面和散熱器之間存在極細(xì)微的凹凸不平的空隙,如果將他們直接安裝在一起,它們間的實際接觸面積只有散熱器底座面積的10%,其余均為空氣間隙。因為空氣熱導(dǎo)率只有0.025W/(m.K),是熱的不良導(dǎo)體,將導(dǎo)致電子元件與散熱器間的接觸熱阻非常大,嚴(yán)重阻礙了熱量的傳導(dǎo),造成散熱器的效能低下。使用具有高導(dǎo)熱性的熱界面材料填充滿這些間隙,排除其中的空氣,在電子元件和散熱器間建立有效的熱傳導(dǎo)通道,可以大幅度低接觸熱阻,使散熱器的作用得到充分地發(fā)揮,并保證電子器件可以在適宜的溫度范圍內(nèi)工作,保證電子器件性能的正常發(fā)揮。
三、常見導(dǎo)熱界面材料介紹:
隨著微電子產(chǎn)品對安全散熱的要求越來越高,導(dǎo)熱界面材料也在不斷的發(fā)展。
四、導(dǎo)熱界面材料的特性指標(biāo):
導(dǎo)熱率:指在穩(wěn)定傳熱條件下,設(shè)在物體內(nèi)部垂直于導(dǎo)熱方向取兩個相距1米,面積為1平方米的平行面,這兩個平面的溫度差為1度。則在1秒內(nèi)從一個平面?zhèn)鲗?dǎo)到另一個平面的熱量就是該物質(zhì)的導(dǎo)熱率。其單位:W/mK 。
五、導(dǎo)熱界面材料主要測試設(shè)備:
1、用來測試的設(shè)備主要為熱阻測量儀和導(dǎo)熱系數(shù)測量儀。
2、導(dǎo)熱系數(shù):描述材料導(dǎo)熱能力的一個物理量,為單一材料的固有特性,與材料的大小、形狀無關(guān)。
3、熱阻:反映阻止熱量傳遞的能力的綜合參量。在傳熱學(xué)的工程應(yīng)用中,為了滿足生產(chǎn)工藝的要求,有時通過減小熱阻以加強(qiáng)傳熱;而有時則通過增大熱阻以抑制熱量的傳遞。
六、導(dǎo)熱界面材料的應(yīng)用舉例:
1、芯片(CPUs、GPUs、芯片組等);
2、筆電筆電和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器;
3、手機(jī)通訊(基站、交換機(jī)等);
4、高功率LED散熱充電樁;
5、無特殊絕緣需求的電源組件;
6、半導(dǎo)體和散熱器之間熱傳導(dǎo);
7、LCD和等離子電視;
8、通信產(chǎn)品的熱傳導(dǎo);
9、車載通訊電子設(shè)備;
10、機(jī)頂盒、手持電子設(shè)備(微型投影儀)。