基于液态金属强化传热的双连续相热界面材料研究

发布时间：2024-03-02 17:52

　　近年来,随着集成电路发热功耗的越来越高,如何有效降低芯片与散热单元之间的热阻抗显得愈加重要,特别是在某些高功率电子产品的热管理方案中,热界面材料的选择以及配套的装配工艺已经成为最为关键的技术环节。镓基液态金属具有流动性好,化学性质稳定,热导率高,无毒无害的特点,是一种优秀的热界面材料备用选择。但镓基液态金属作为热界面材料存在以下亟待解决的关键问题:(1)液态金属有可能从芯片与热沉的间隙溢出,造成电子元器件短路;(2)镓及镓合金的表面张力高达0.5～0.72N/m,与基材的润湿性比较差;(3)镓的年产量不足300吨,需要尽量减少镓的使用量。本文设计了一种基于液态金属强化传热的双连续相复合热界面材料,以液态金属为连接剂桥接金刚石颗粒三维导热网络通道,采用有机硅树脂浸渗填充三维网络之间的孔隙。建立了三维网络结构液态金属/高分子复合热界面材料的制备技术及工艺流程。观察了材料的微观组织与结构,证实了材料具有“液态金属/金刚石”三维骨架与有机硅弹性体双连续相结构。分析了多孔结构三维传热骨架的形成机理以及液态高分子在多孔介质中的浸渗机理。论证了三维传热骨架中连续贯通式孔隙的形成源于金刚石颗粒填充与堆...

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－１典型电子封装技术的三个层次【２１］??Ｆｉｇ．１－１?Ｔｙｐｉｃａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｎｄ?ｈｉｅｒａｒｃｈｙ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ?ｐａｃｋａｇｉｎｇ１２１１??

ｕ２０Ｓｎ共晶合金和ｌＯＯＩｎ纯铟焊料的商业应用最为成熟。８０Ａｕ２０Ｓｎ共晶温度??为２８０?°Ｃ，在纯氮气等惰性气氛中即可进行无奸剂焊接，该焊料具有优异的润湿??能力和极高的连接强度（约２７５?ＭＰａ），这些优点都使得该材料在微波、医疗、??航空航天等对可靠性要求较高的领域应....

图１－２双列直插式ＤＩＰ封装外形（ａ）与结构（ｂ）??Ｆｉｇ．１－２?Ｓｈａｐｅ?（ａ）?ａｎｄ?ｉｎｔｅｒｉｏｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?（ｂ）?ｏｆ?ｄｕａｌ?ｉｎ－ｌｉｎｅ?ｐａｃｋａｇｅ??

?第２章热界面材料的制备工艺与微观组织???活泼性与锌相似，而略低于铝。与沸水反应剧烈，生成氢氧化镓的同时放出氢气，??加热时易溶于无机酸或苛性碱溶液。在室温下，镓及镓合金具有远高于普通非金??属液体的热导率，约为３０?Ｗ／（ｍ?Ｋ）；而且液态金属主要依靠自由电子传导热量，??并....

图１－３小外形ＳＯＰ?（ａ）与四方扁平ＱＦＰ?（ｂ）封装??Ｆｉｇ．１－３?Ｓｍａｌｌ?ｏｕｔｌｉｎｅ?ｐａｃｋａｇｉｎｇ?（ａ）?ａｎｄ?ｑｕａｄ?ｆｌａｔ?ｐａｃｋ?ｐａｃｋａｇｉｎｇ?（ｂ）??

料中金刚石颗粒与液态金属的分布情况进行表征与分析，之??后通过真空浸渗法向其中填充ＲＴＶＳ６０３液态高分子，使高分子基体交联固化。??考虑到传统的材料二维截面显微组织观察与分析技术难以提供完整的材料内部??信息，我们在研宄中采用高分辨率三维Ｘ射线显微镜直接获取材料微观组织的??高....

图１４小外形ＳＯＰ与四方扁平ＱＦＰ封装内部结构：（ａ）正装芯片；（ｂ）倒装芯片??

?第２章热界面材料的制备工艺与微观组织???石原级颗粒相连集合成团聚体颗粒，然后再由团聚体颗粒堆叠连接构成整个金刚??石骨架结构，其中原级颗粒之间的孔隙略小，团聚体颗粒之间的孔隙略大；液态??金属纯镓处于金刚石颗粒的表面与间隙，起到桥接黏附各个金刚石颗粒的作用，??很明显液态金属....

本文编号：3917182