隨著電子科技的迅速發(fā)展,電子器件的功率和集成度日益提高,器件的特征尺寸不斷減少。在電子設(shè)備中,絕大部分功率損耗轉(zhuǎn)化為熱的形式,元器件的耗散生熱會(huì)直接導(dǎo)致電子設(shè)備溫度的升高和熱應(yīng)力的增加,對(duì)微電子設(shè)備的工作可靠性造成嚴(yán)重威脅,熱失效已經(jīng)成為電子封裝中最主要的失效方式之一。在電子器件中,由于熱沉與熱源表面有一定的粗糙度,直接接合存在大量孔洞,嚴(yán)重阻礙熱量的傳導(dǎo)。電子封裝行業(yè)解決界面熱傳導(dǎo)問題的方法是采用一種易形變的材料填充于熱源與熱沉界面間充當(dāng)熱傳遞的橋梁。這種材料被稱為熱界面材料。聚合物由于熱導(dǎo)率很低作為熱界面材料時(shí)無法保證良好的散熱效果。石墨烯作為一種目前已知熱導(dǎo)率最高的材料,擁有3,500-5,300 W/（mK）熱導(dǎo)率,作為填料添加進(jìn)入聚合物中,制備成石墨烯/聚合物熱界面材料,可有效提高其導(dǎo)熱性能。本論文中以石墨烯為導(dǎo)熱填料,預(yù)先制備成三維石墨烯泡沫,然后封灌聚合物的方法,成功制備出兩種具有超高熱導(dǎo)率的熱界面材料,并對(duì)其進(jìn)行一系列表征測(cè)試。具體研究?jī)?nèi)容包括:（1）利用聚氨酯薄膜為模板,通過“雙組裝法”制備出大尺寸密度可控的三維石墨烯泡沫,進(jìn)而制備出三維石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合熱界面材料... 

【文章來源】：上海大學(xué)上海市 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

（a）典型的球柵陣列電子封裝示意圖，其中TIM橋接加熱器和散熱器

士學(xué)位論文際工作狀態(tài)下，具有高導(dǎo)熱性和良好導(dǎo)熱性的熱界面材料填避免的氣隙，有效的降低了界面熱阻抗，但是傳統(tǒng)的熱界面熱材料（例如氮化硼、氧化鋁等陶瓷材料）的聚合物基質(zhì)組5 W/(m K) (50-70 wt%的填料負(fù)載)的熱導(dǎo)率。但是隨著電子科技的功率和集成度日益提高，半導(dǎo)體封裝由二維升級(jí)至三維封，傳統(tǒng)的熱界面材料已經(jīng)難以滿足由此帶來的散熱需求。近年料的迅猛發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化逐漸普及，高熱導(dǎo)率的碳基填料(如碳石墨烯等)成為開發(fā)新型熱界面材料的主流方向。

熱填料。碳納米管是由碳原子 sp雜化形成層狀中空結(jié)構(gòu)，直徑一米到幾十納米，其長(zhǎng)徑比一般大于 1000：1，其結(jié)構(gòu)與石墨片層相同有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，其中單壁碳納米管熱導(dǎo)率可達(dá) 3000 W/(m K由于碳納米管具有較高的長(zhǎng)徑比，因此極容易團(tuán)結(jié)，難以分散，一定制了其在熱界面材料中的使用[31-34]�？缭交逯g的整個(gè)間隙的垂CNT 陣列將消除所有內(nèi)部界面，并且可能是在 TIM 應(yīng)用中利用 CN能的實(shí)用方法[35]。 CNT 陣列 TIM 的不同可能配置如圖 1.3 所示。石層碳原子結(jié)構(gòu)的二維材料，可以被認(rèn)為是形成所有 sp2 雜化碳材料的其結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，使得石墨烯稱為世界上已知熱導(dǎo)率最高的材料[36,3內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá) 3,500-5,300 W/(m K)，超高的本征熱導(dǎo)率成為提高聚性能的極佳材料，而其片狀結(jié)構(gòu)為熱通過聲子傳遞提供了巨大的通道界面熱阻，同時(shí)還能強(qiáng)化聚合物力學(xué)性能。目前越來越多的研究者將通過高導(dǎo)熱碳基填料制備高性能熱界面材料上。


本文編號(hào)：2950588