信息技術的飛速發展對電子設備提出了新的要求。因現階段市場的普遍需求,小型化和具有高功能密度集成的電子設備成為未來發展主流趨勢。
然而,由于集成電子設備在運行過程中會產生大量熱量,因此有效的散熱對于良好的性能、高穩定性和長使用壽命至關重要。
為解決上述問題,導熱材料是一種可廣泛解決電子設備散熱問題的關鍵技術之一. 特別是,聚合物基材料因其低成本、易加工性和耐化學性而受到廣泛關注。
駕駛艙內部的電子設備
其中,填料型聚合物復合材料制備簡單,并且可以實現高導熱性,但填料類型和填料本身的導熱率,是影響導熱聚合物復合材料的主要因素。
另外,填料形態和尺寸,將作為主要影響復合材料導熱性的主要因素。經國外研究案例,認為一維結構可以比零維結構更有效地提高導熱系數,并且二維結構同時具有提高導熱系數和強化基體的優勢。這是由于大面積微觀結構可以更容易的形成導熱網絡,因此在低含量下可以更有效地提高導熱率。
一般而言,導熱系數隨著填料含量的增加而增加,一旦填料含量超過滲濾閾值 ,導熱系數會迅速增加。然而,高含量的填料也會帶來其他負面影響,例如增加制造成本,導致機械性能大幅下降 。填料的表面改性:填料的改性或功能化將避免團聚,提高在基體中的分散性,由于填料與基體之間的強相互作用,也可以降低界面熱阻。
大連義邦引入的BNNano氮化硼納米管具有獨特的三維結構
經國內外研究,由于BNNT具有優異的耐熱性、熱穩定性、化學穩定性、絕緣性能和導熱性,因此,所制備的復合材料具有優異的熱穩定性、良好的加工性和優異的粘結性能,可用作航空電子領域的熱界面材料。
另外,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。
傳統的熱界面材料 (TIM) 示意圖
大連義邦引入的BNNano氮化硼納米管(BNNT),是為數不多已形成商業化量產的高純度氮化硼納米管粉末,純度大于90%。并且,通過特殊的制備工藝,氮化硼納米管微觀具有特有的三維結構,對比二維結構,可大幅度的提升交聯性,這種獨特的氮化硼納米管與基材混合時產生弱的化學鍵,既增強了強度,又提升導熱性能。同時,三維結構有助于增強與集體材料之間的交聯,而又限制了范德華力,不會產生團聚現象。與二維結構的氮化硼納米片相比,可大幅降低添加比例,不會導致導熱材料變粘稠,從而增強其工藝操作性。
大連義邦氮化硼納米管粉末
同時,該材料有著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。在國外已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,采用氮化硼納米管作為填料,可使微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。
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