相变金属界面传热强化技术研究+文献综述(5)
时间:2017-06-06 21:51 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
由上可知，在电子产品的制造中，为了使电子产品在废弃时不对自然环境造成严重的污染和危害，就必须重视无铅化电子组装。 1.3 电子封装中的热管理 虽然所有微电子器件封装基本上都要综合考虑各个方面的影响因素，但是由于其可靠性在很大程度上决定于在封装过程的热管理，所以本文主要介绍一下电子封装的热管理问题。 在电子器件中，各个晶体管、半导体多晶硅层、以及导线等等都有电阻。所以在通电时就产生了热量，而如果没有及时利用冷却将热量散发出去，那么工作中的器件温度则会快速增加。而一般情况下当工作中的器件温度超过80~100℃时，器件就会因过热而停止工作或者烧坏。 根据封装等级的不同,微电子封装的热控制可以采取不同的散热措施。如现在主要有的芯片的封装（又称一级封装）、印刷电路板的封装（又称二级封装）、主板的封装（又称三级封装）以及系统的封装和外壳的封装（又称四级封装）。其中一级封装的目的是通过对过提供芯片的保护壳来将芯片的热量首先传到封装表面，然后通过封装表面再将热量传到印刷电路板上。所以，在芯片的封装过程中最有效的散热方法是将封装外表面和半导体硅片之间的热阻降低。而印刷电路板的封装是提供芯片和芯片之间的连接。主板的封装是实现印刷电路板之间的连接。如果将银粉、金刚石等高热导率的材料添加到连接晶片的粘结剂中，或者在芯片的表面安装散热器都可以改善芯片的散热性能。 1.4 热界面材料及其应用 现在计算机、光电芯片等电子技术朝着高集成度、小尺寸及高时钟频率的方向高速发展着。因而，电子元件的发热功率也随之越来越高。例如Intel公司在早期生产的Pentium2系列热沉（微型水冷散热片的一种，作用是冷却电子芯片）的尺寸是25.4mm²，其耗能为33W；而Pentium4系列的热沉尺寸已经减小为12.5mm²，耗能却增加到80W[10]。如今尽管已有许多方法解决电子器件的散热问题。但是，在实际上任何两种材料的接触面都会有不同程度的粗糙，因此就会造成实际接触点的减少以及两种材料热界面之间的接触热阻升高。虽然在电子元件的发热功率比较小时，可能接触热阻对散热所带来的影响并不是很明显。但是当电子元件的功率达到一定值的时候，接触热阻所带来的发热影响将不可忽视。而所谓热界面材料（Thermal Interface Materials）又称为导热界面材料或者界面导热材料，是一种普遍用于IC封装和电子散热的材料，其主要作用就是用于填补两种材料接合或接触时产生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，减少热传递的的阻抗，提高散热性，从而达到良好的散热效果。 复合系统中不同材料的交界面上的温度降是交界面上存在接触热阻Rt,c的结果。对于单位面积交界面此热阻可以定义为[11]： 交界面上接触热阻的存在主要是由于表面粗糙度的影响。接触部位之间散布着间隙，在多数情况下，间隙中充满空气。因此传热是借助通过实际接触面积的热传导和通过间隙的热传导和/或热辐射实现的。接触热阻可以看做是两个并联的热阻：一个由接触面积部位产生，另一个由间隙产生。接触面积通常很小，特别是粗糙表面，而起主要作用的是有间隙所产生的热阻。 如果固体的热导率比界面流体的大，可通过增大接触部分的面积来降低接触热阻。增大结合压力或者减小结合面的粗糙度可以增大接触部位的面积。选择热导率大的界面流体也可以降低接触热阻。就这一点来说，不存在流体（被抽成真空的界面）排除了通过间隙的导热，因此增大了接触热阻。许多应用设计不同材料之间的接合,所用的增隙材料(曾冲剂)也可以很广。热导率大于空气的任何一种填塞接触表面之间间隙的填隙物质都可以降低接触热阻。两类很适合用于此目的的材料是软金属和耐热润滑脂。这类材料，包括铟、铝、锡和银，可以做成薄嵌入，或者作为两种原材料之一的薄箔涂层。最引人注意的是硅基耐热润滑脂，因为这类脂剂可以完全充满间隙，而其热导率的大小为空气的50倍。 (责任编辑：qin) |