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        航空航天增強/熱管理材料

        氮化硼納米管散熱涂層可取代TIMs,成為新一代芯片熱界面材料

        發布日期:2022-04-24 作者:大連義邦科技 瀏覽數:5026
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        隨著電子設備越來越復雜化,熱量的傳導路徑一般都會變長,熱量從發熱器件傳導至散熱器不可避免地會經過各種界面,并在界面上產生接觸熱阻。

         

        熱界面材料處的熱阻最大,同時較高的接觸熱阻也會導致電子設備溫度升高,影響其使用壽命及可靠性。因此,熱界面材料(Thermal Interface Materials,TIMs)對于電子設備散熱來說是極為重要的。

        熱界面材料示意圖,圖片來自網絡

         

        目前市場上可以找到多種TIMs,形其物理式包括黏性脂、軟性固體、凝膠體等。在對器件進行熱界面材料設計時,需要考慮熱界面材料的壓縮率和導熱性能,器件高度和最大允用壓強等因素。   

         

        功率器件的核心組件就是芯片,假設在芯片制作之初,就將散熱功能置于芯片本身,不僅會簡化后續的增加熱界面材料的過程,也會因為TIMs的厚度變薄,與晶圓貼合度更好,進而使功率器件的體積進一步縮小,滿足電子產品不斷微型化、復雜化的趨勢。

         

        一種新的TIM填料

        新一代基于聚合物的TIM使用氮化硼納米 (BNNT) 填料來增強導熱性。BNNT是六方氮化硼 (h-BN) 的三維結晶形式,也稱為白色石墨烯。BNNT的厚度從一個到幾個原子層不等。它具有與其全碳模擬石墨烯相似的幾何形狀,但具有一些非常不同的特性。例如,石墨烯具有高導電性,而BN納米是電絕緣體。

         

        BNNano氮化硼納米管可作為填料用于新一代TIM,圖片來自網絡

         

        大連義邦引入的BNNano氮化硼納米管(BNNT),有著2400w/m.k的導熱率,超強的機械性能,同時在空氣中的熱穩定性高達900攝氏度。將氮化硼納米管粉末與水溶性的化學物質混合在一起,涂覆于晶圓片的背面,不僅實現了比普通TIMs更好的散熱效果,并且具有比TIMs具有更好貼合度。使芯片產生的熱量更迅速的散發出去,從而達到快速散熱的功能。

         

        此外,因氮化硼納米管散熱涂層比傳統TIMs材料厚度更薄,從而也使電子器件的體積更小,滿足電子器件微型化的特點,且因其超高的導熱率和耐高溫性,也使器件能在高壓、高功率和高溫下運行,可以達到迅速散熱的功效。另外,氮化硼納米管具有的超強機械性能,也滿足了器件使用壓強的要求。


        大連義邦BNNano氮化硼納米管

         

        芯片產生的熱量通過熱界面材料散發后,還需要通過封裝層和散熱器散發出去,這些包裹芯片的材料多為聚合物,原因是聚合物具有優異的機械性能,能夠很好的保護芯片,但是它們的導熱性能非常差,聚合物材料本體固有導熱率較低,約為0.2Wm-1K-1,當把氮化硼納米管加入到聚合物中,會提升聚合物導熱性能10倍以上。

         

        綜上,氮化硼納米管因為其超高的導熱性能、耐高溫性和機械性能,更加適合在高溫、高壓和高功率的航空航天領域電子產品的應用。





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