熱界面材料(Thermal Interface Materials,TIM)又稱為導(dǎo)熱材料、導(dǎo)熱界面材料或接口導(dǎo)熱材料,是⼀種普遍用于IC封裝和電⼦散熱的材料,主要用于填補(bǔ)兩種材料接合或接觸時(shí)產(chǎn)生的微空隙及表⾯凹凸不平的孔洞,減少熱傳遞的阻抗,提高散熱性。
隨著微電子產(chǎn)品對(duì)安全散熱的要求越來越高,熱界面材料也在不斷的發(fā)展。從最初的導(dǎo)熱脂發(fā)展到如今的導(dǎo)熱墊片、導(dǎo)熱凝膠、導(dǎo)熱相變材料、導(dǎo)熱膠、導(dǎo)熱膠帶和液態(tài)金屬等多種品類。傳統(tǒng)的聚合物基熱界面材料在所有產(chǎn)品中占比接近90%,液態(tài)金屬熱界面材料占比較少,但份額逐步擴(kuò)大。其中,流動(dòng)態(tài)的導(dǎo)熱油脂用作導(dǎo)熱材料,有利于使用過程中的自動(dòng)化,并且其熱阻很小,是當(dāng)前市場(chǎng)份額最大的導(dǎo)熱界面材料。
熱界面材料應(yīng)用市場(chǎng)隨各終端領(lǐng)域的發(fā)展而發(fā)展,以通信網(wǎng)絡(luò)(5G)、汽車電子(新能源)、人工智能、LED等為代表的領(lǐng)域未來發(fā)展?jié)摿薮,相?yīng)地會(huì)帶動(dòng)熱界面材料市場(chǎng)的發(fā)展壯大。一是在通信行業(yè)規(guī);瘧(yīng)用,5G時(shí)代將帶來巨大的增量需求。由于通信設(shè)備功率不斷加大,發(fā)熱量也在快速上升。導(dǎo)熱材料能有效提高設(shè)備的可靠性,因此在通訊領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。近年來,在電信運(yùn)營商投資的帶動(dòng)下,通信設(shè)備行業(yè)目前仍舊保持了較快的發(fā)展速度。5G時(shí)代下,基站投資額和基站數(shù)量將快速增長(zhǎng),對(duì)程控交換機(jī)和移動(dòng)通訊基站設(shè)備的需求將快速增加。二是支撐5G時(shí)代下的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,除了手機(jī)和電腦,5G終端還擴(kuò)展到了汽車、家用電器、智能穿戴、工業(yè)設(shè)備等,終端設(shè)備的豐富也將直接拉動(dòng)對(duì)導(dǎo)熱材料和器件的需求,利好導(dǎo)熱材料行業(yè)。三是通信設(shè)備制造業(yè)疊加5G的催化,將帶來對(duì)導(dǎo)熱材料、EMI屏蔽材料等產(chǎn)品的巨大需求,具有深厚技術(shù)積累的公司將分享行業(yè)發(fā)展的紅利。
理想的熱界面材料應(yīng)具有的特性是:高熱導(dǎo)性、高柔韌性、表面潤(rùn)濕性、適當(dāng)?shù)酿ば、高壓力敏感性、冷熱循環(huán)穩(wěn)定性好、可重復(fù)使用等。因此,需要進(jìn)⼀步解決的問題:一是在聚合物基復(fù)合材料的設(shè)計(jì)方面,需要更先進(jìn)的增強(qiáng)體設(shè)計(jì),在保證力學(xué)性能的前提下,提高熱傳導(dǎo)性能;二是在材料的制備與加工方面,需要改善填料、增強(qiáng)體與基體的界面結(jié)合,獲得理想的復(fù)合材料構(gòu)型;三是在研究方面,需要進(jìn)⼀步深入理解多尺度上的聲子熱傳導(dǎo)、載流子傳導(dǎo)機(jī)制、聲子-電子耦合機(jī)制、界面處復(fù)雜的電子與聲子傳輸機(jī)制等,為熱界面材料的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
關(guān)于熱界面材料的未來發(fā)展趨勢(shì):一是需要加強(qiáng)資源整合。通過政策引導(dǎo)等方式,加強(qiáng)對(duì)相關(guān)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)資源的整合,形成完整的上下游創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈,走專業(yè)化發(fā)展道路,推動(dòng)熱界面關(guān)鍵材料,特別是上游原材料的快速突破,以滿足我國電子工業(yè)發(fā)展的需求。二是要加快專利布局。引導(dǎo)大學(xué)、研究院所、企業(yè)根據(jù)其不同的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn),在全產(chǎn)業(yè)鏈布局核心專利,建立對(duì)核心專利的保護(hù)網(wǎng),鞏固我國在此方向的技術(shù)及知識(shí)產(chǎn)權(quán)地位,突破國際技術(shù)專利壁壘。三是要完善創(chuàng)新平臺(tái)。目前,在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)的引導(dǎo)下,國內(nèi)部分熱管理科研單位已成立“熱管理技術(shù)聯(lián)盟”。應(yīng)進(jìn)⼀步吸引國內(nèi)外優(yōu)勢(shì)企業(yè),特別是熱管理需求單位加⼊,建⽴技術(shù)、人才、項(xiàng)目、應(yīng)用的交流合作機(jī)制,推動(dòng)創(chuàng)新資源融合和共享。
熱界面材料的研究現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢(shì),請(qǐng)大家關(guān)注2022年中國(大灣區(qū))先進(jìn)熱管理材料技術(shù)發(fā)展高峰論壇中來自中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的副研究員曾小亮為大家?guī)淼脑敿?xì)解讀。
報(bào)告題目:熱界面材料研究現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì)
演講人:中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院 曾小亮 副研究員
報(bào)告時(shí)間:7月13日 9:10-9:50
報(bào)告地點(diǎn):3樓V2會(huì)議室(佛山順德新君悅國際酒店)
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