接触热阻的实验研究+文献综述(2)
时间:2018-08-16 15:29 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
热流的收缩，进而产生了接触热阻( TCR )。分析发现，接触热阻受到接触材料、压力、温度、 表面状态等众多因素影响的。 20 世纪 80 年代以来，由于电子芯片技术的日益成熟，由此引发电子元器件散热功率的 不断扩大。随着其内部功能不断完善更新，其内部的散热冷却问题也逐渐受到人们的重视。 微软公司早在21世纪初就对外宣称，电脑内部芯片散热问题己经越来越影响到整体芯片的功 能[2] 。研究表明绝大多数的芯片散热主要先是通过接触导热传出，但是受内部工作环境等方面 因素的限制，增强接触界面的换热却很难。 电子元器件和电子芯片的功能与设备内部的实际运行温度密不可分，由于其集成度的不 断提高，通过电子芯片的热流密度亦不断增加，部分甚至己经达到100W/cm2 ，而且热流密度 有不断增加的趋势。这就需要使电子芯片能够经受更高的温度和不断增加的热交换率，才能 更好的使设备正常工作，为解决这方面的问题就需要更好的研究分析接触热阻问题。随着电 子芯片不断向微型化发展，集成度亦不断增加，就使得内部芯片单位面积的散热量大幅度上 升，若处理不当，很容易造成芯片的损坏。研究表明，目前造成绝大多数电子芯片的损坏的 原因多是由于其承担过高的温度，电子芯片的工作温度每上升5℃ ，损坏的可能性就会提高 0.5倍[3] 。在大部分的电子设备散热问题上，热量的传递必然要经过各种界面，这时由于界面 之间接触热阻的存在，对其散热会产生很大的阻碍，接触热阻越大，就会使界面之间的温差 过大。所以在进行整体热设计的时候，接触热阻是一个必须要考虑的因素，其存在会使热流通道上的温差增高，甚至在某些极端情况下，接触热阻能够很大程度左右电子元器件的功能 和寿命。 通过在两个接触界面间添加导热介质，使界面间隙被导热介质填满而没有空气，用来达 到减小的界面接触热阻，增大界面接触面积。这类导热材料被称为热界面材料（Thermal interface materials,简称TIM） 。当热界面材料填充到接触表面之间， 接触热阻将由两部分组成： （1）由热界面材料自身导热系数与厚度组成的容积热阻； （2）由热界面材料与粗糙表面所组 成的边界热阻。因此，为了提高导热系数，降低热阻，可以尽可能的减小热界面材料的厚度， 同时提高热界面材料的导热系数，但是否能够同时提高导热系数与减小边界热阻需要实验的 进一步验证。主要是由于边界热阻的影响因素过于复杂。这些因素包括了热界面材料的导热 系数、粘度、浸润性和流动性，还包括了固体材料的表面粗糙度、负荷压力、硬度等原因。 1.1 国内外研究现状 随着科学技术的发展，许多特殊场合要求热界面材料具有如加工简单、质量轻、电绝缘 性优异、耐腐蚀性强、抗冲击性能强等优良的综合性能。而以往的热界面材料如金属、金属 氧化物或者非金属材料等却不完全具备这样的优良性能，具有导热和绝缘性能的聚合物复合 材料因其综合性能的优异，并且同时能够满足机械工程、 电子信息、化工等领域的特殊要求， 使越来越多的国内外学者对其进行研究与开发。在导热绝缘聚合物中添加导热材料，是目前 聚合物复合材料广泛应用的一种形式，如具有导热性能的硅脂、膏体、垫片等材料，它们都 是把具有高导热性能的材料掺杂到硅树脂、矿物油、环氧树脂等低导热系数的基体材料中， (责任编辑：qin) |