含超细铜粉导热膏的制备文献综述

 2021-10-06 12:34:13

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文献综述

1.1论文研究的目的意义

随着各类电子整机产品向轻、薄、小的方向发展，电子产品在高功能、高效率的驱动下，各个元件的工作温度相对地大幅度提高。市场上对微处理器的性能要求越来越高，对硅芯片级(siliconlevel)功率消耗的要求也愈来愈高。此外，更小的机壳尺寸、更安静的PC运作、以及更低硅晶体操作温度等的需求，共同形成了散热问题。为了加强散热效果，使用热导材料(ThermalInterfaceMaterials,TIMs)将可有效降低热阻。热导材料通常由高分子材料和高热导性填料(金属或陶瓷)组成。这类材料大致可以分为下面几种:热导环氧树脂(thermalEpoxy)，相变材料(Phasechangematerial,PCM)，导热膏和凝胶。

导热膏一般是由硅油及填充于硅油内的热导填充物组成。其中，硅油的功能主要在于使发热元件与散热元件间能有效接触，换言之，除了作为热导填充物的载体外，硅油尚能填充发热元件与散热元件的空隙，降低发热元件与散热元件间的接触热阻。热导填充物是导热膏的关键组分，在导热膏中扮演者导热介质的角色，对导热起主导作用。也就是说，导热膏的热导特性主要取决于热导填充物的导热系数。所以选取高导热系数的热导填充物已成为制作导热膏的首要考虑因素[25]。典型的填充料为氮化铝(AlN)或氧化锌(ZnO)、也可以是氧化铝(Al2O3)、氮化硼(BN)或铝粉、银粉等陶瓷粉末及金属粉末。

导热膏相比其他热导材料本身热导率高，胶层厚度薄(bondlinethickness,BLT)，附着压力(attachpressure)最小，再加工性(reworkability)好。但是也有缺点如：容易产生溢出及相分离问题，具有某种程度的流动性，在制造过程中容易弄脏环境，对使用者而言亲和力较差，可能会随时间干涸。

导热膏是在电子热管理系统中，用来缩短传热途径，减小热阻的一种热界面材料。其作用是用来向散热片传导CPU散发出来的热量，使CPU温度保持在一个可以稳定工作的水平，防止CPU因为散热不良而损毁，并延长使用寿命。

导热硅脂是目前导热膏中应用比较广泛的，导热硅脂是一种高导热绝缘有机硅材料，几乎永远不固化，可在-50℃~230℃的温度下长期保持使用时的脂膏状态。导热硅脂可广泛涂覆于各种电子产品，电器设备中的发热体（功率管、可控硅、电热堆等）与散热设施（散热片、散热条、壳体等）之间的接触面，起传热媒介作用和防潮、防尘、防腐蚀、防震等性能。导热硅脂适用于微波通讯、微波传输设备、微波专用电源、稳压电源等各种微波器件的表面涂覆或整体灌封，此类导热硅脂对产生热的电子元件，提供了极佳的导热效果。如：LED灯具导热、晶体管、CPU组装、热敏电阻、温度传感器、汽车电子零部件、汽车冰箱、电源模块、打印机头等。

基于上述原因，本文将超细铜粉和相变材料加入导热硅脂中制备导热膏，并对其性能进行研究，为高性能导热膏的开发和应用提供实验基础。

2.导热膏的研究现状

近年来电子技术迅速发展，集成电路的微型化程度越来越高，电子元件变得越来越精细化，使得单位面积电子组件发热量剧增，为了将电子组件工作时所产生的热量尽快散发出而采用各种散热方式，如利用风扇散热，水冷辅助散热和热管散热等方式，并取得一定的散热效果。然而，由于散热装置与电子组件的接触面不平整使得散热效率很低。因此需要在电子组件与散热装置之间添加一导热膏来确保接触充分，利用导热膏的可流动性及高导热性能使电子组件产生的热量迅速传到散热装置，然后通过散热装置把热量散发出去，确保电子组件能稳定运行。但是一般高分子基体本身热传导性不佳，所以需在高分子基体中添加高比例的导热填充物。但是这样做将使导热膏的粘度急剧上升，最后没法流动，丧失了导热膏的性能。因此，需要在保持导热膏较低粘度的条件下具有良好的导热率，以保证热量能够及时导出。

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