Kiến thức về vật liệu giao diện nhiệt
Khi kích thước của chip giảm, mức độ tích hợp và mật độ năng lượng tiếp tục tăng lên, nhiệt lượng tỏa ra ngày càng nhiều trong quá trình hoạt động của chip, khiến nhiệt độ của chip tiếp tục tăng lên, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất, độ tin cậy và tuổi thọ của các thành phần điện tử cuối cùng. Vật liệu giao diện nhiệt được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực tản nhiệt của các linh kiện điện tử. Chức năng chính của nó là lấp đầy giữa chip và tản nhiệt và giữa tản nhiệt và tản nhiệt để đẩy không khí trong đó ra ngoài, để nhiệt do chip tạo ra có thể đi qua bề mặt tản nhiệt nhanh hơn.
Vật liệu được chuyển ra bên ngoài để đạt được vai trò quan trọng là hạ nhiệt độ làm việc và kéo dài tuổi thọ. Bài báo này đánh giá tình trạng ngành và tiến độ nghiên cứu mới nhất về vật liệu giao diện nhiệt. Phần hiện trạng ngành giới thiệu sản lượng và thị phần của vật liệu giao diện nhiệt, nhu cầu đối với các lĩnh vực ứng dụng chính của vật liệu giao diện nhiệt, ứng dụng của vật liệu giao diện nhiệt trong truyền thông và các lĩnh vực khác, và phân tích thị trường của vật liệu giao diện nhiệt. Phần tiến trình nghiên cứu giới thiệu công trình nghiên cứu của các nhà nghiên cứu trong việc cải thiện tính dẫn nhiệt của vật liệu giao diện nhiệt trong những năm gần đây, bao gồm cả tiến độ nghiên cứu vật liệu tổng hợp polyme đầy và polyme dẫn nhiệt nội tại.
Vật liệu giao diện nhiệt (TIM) được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực tản nhiệt của các linh kiện điện tử. Chúng có thể được lấp đầy giữa các thành phần điện tử và bộ tản nhiệt để đẩy không khí trong đó ra ngoài, nhờ đó nhiệt sinh ra từ các bộ phận điện tử có thể được truyền qua các vật liệu giao diện nhiệt nhanh hơn đến bộ tản nhiệt, nó đạt được vai trò quan trọng là hạ thấp làm việc nhiệt độ và kéo dài tuổi thọ.
Vật liệu giao diện nhiệt thường được sử dụng trong giao diện rắn giữa các mạch tích hợp (chip) hoặc bộ vi xử lý và tản nhiệt hoặc bộ tản nhiệt, cũng như giữa bộ tản nhiệt và bộ truyền nhiệt (như trong Hình 1). Khi kích thước chip trở nên mỏng hơn, mức độ tích hợp và mật độ năng lượng tiếp tục tăng, nhiệt tích tụ bên trong chip tăng mạnh, điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến tốc độ hoạt động, độ ổn định của hiệu suất và tuổi thọ cuối cùng của chip' Trong năm 2016," Nature" đã xuất bản một bài báo trên bìa nói rằng" Do 'cái chết nhiệt' gây ra bởi sự thu nhỏ liên tục của các thiết bị điện tử, bản đồ công nghệ bán dẫn quốc tế sắp tới không còn nhắm mục tiêu đến Định luật Moore nữa." Vì có một số lượng lớn các khe hở giữa chip và bộ tản nhiệt và giữa bộ tản nhiệt và bộ tản nhiệt nên khe hở này sẽ được lấp đầy bởi không khí. Tuy nhiên, ai cũng biết rằng không khí là chất dẫn nhiệt kém. Vật liệu giao diện nhiệt lấp đầy các khoảng trống giữa chip và tản nhiệt và giữa tản nhiệt và tản nhiệt, đồng thời thiết lập kênh dẫn nhiệt giữa chip và tản nhiệt, đồng thời nhận ra sự truyền nhiệt nhanh chóng của chip.
Trước sự cạnh tranh gay gắt, đất nước tôi cũng đã dành sự quan tâm đầy đủ cho nó ở cấp độ quốc gia. Bảng 1 tóm tắt các chính sách liên quan cho nghiên cứu cơ bản và phát triển công nghệ vật liệu giao diện nhiệt do nước tôi ban hành. Bộ Khoa học và Công nghệ của Trung Hoa Dân Quốc đã triển khai vào năm 2008 và khởi động 02 dự án lớn đặc biệt (quy trình và thiết bị mạch tích hợp quy mô rất lớn) vào năm 2009. Quỹ vi mạch được khởi động vào năm 2014 . Sau gần mười năm được hỗ trợ, ngành công nghiệp vi mạch tích hợp' của đất nước tôi đã đạt được những tiến bộ đáng kể. Phát triển, ngành công nghiệp đóng gói và thử nghiệm đứng trong top ba trên thế giới. Tuy nhiên, vật liệu đóng gói điện tử cao cấp, là cơ sở vật chất, về cơ bản vẫn dựa vào nhập khẩu. Vật liệu giao diện nhiệt được sử dụng rộng rãi trong điện tử và các ngành công nghiệp khác, nhà nước cũng đã ban hành các chính sách hỗ trợ liên quan để thúc đẩy sự phát triển của ngành vật liệu giao diện nhiệt trong nước. Ví dụ, vào năm 2016, Bộ Khoa học và Công nghệ đã phát động" Vật liệu điện tử tiên tiến chiến lược" dự án đặc biệt và được bố trí" Vật liệu và ứng dụng quản lý nhiệt thiết bị điện tử mật độ cao" ;. Một trong những hướng nghiên cứu là" Quản lý nhiệt hiệu suất cao để quản lý nhiệt mật độ công suất cao." Vật liệu giao diện" ;.
Với yêu cầu ngày càng cao về tản nhiệt an toàn trong các sản phẩm vi điện tử, các vật liệu giao diện nhiệt cũng không ngừng phát triển. Từ keo tản nhiệt ban đầu, nó đã phát triển thành nhiều loại khác nhau như tấm tản nhiệt, gel tản nhiệt, vật liệu thay đổi pha nhiệt, keo tản nhiệt, băng keo nhiệt, kim loại lỏng. Vật liệu giao diện nhiệt dựa trên polyme truyền thống chiếm gần 90% tất cả các sản phẩm, trong khi vật liệu giao diện nhiệt kim loại lỏng chiếm một tỷ lệ tương đối nhỏ, nhưng thị phần của chúng đang dần mở rộng.
