Thermal Interface Materiaalin kehitystrendi
Korkeat lämpötilat voivat vaikuttaa haitallisesti elektronisten komponenttien vakauteen, luotettavuuteen ja käyttöikään. Elektroniikkakomponenttien ja jäähdytyselementtien välissä on usein pieniä rakoja, jolloin todellinen kosketuspinta-ala on vain 10 % jäähdytyslevyn pohjapinta-alasta, mikä haittaa vakavasti lämmönsiirtoa. Lämpörajapintamateriaalin käyttö aukkojen täyttämiseen voi vähentää merkittävästi koskettimen lämpövastusta ja varmistaa, että lämmityselektroniikkakomponenttien tuottama lämpö purkautuu ajoissa.
Esineiden internetin aikakauden myötä elektronisten tuotteiden integrointi paranee edelleen. Lisäksi suurtaajuisten signaalien käyttöönotto ja laitteistokomponenttien päivittäminen ovat johtaneet liitettyjen laitteiden ja antennien määrän kaksinkertaistumiseen, mikä on johtanut jatkuvaan virrankulutuksen kasvuun ja lämmöntuotannon nopeaan kasvuun. Lämpörajapintamateriaalilla on erinomainen lämmönjohtavuus ja vahva sopeutumiskyky ympäristöön, mikä tarjoaa tehokkaan avun laitteiden korkeaan integrointiin ja miniatyrisointiin, ja niistä odotetaan muodostuvan häiritsevimmät ja muuttavimmat lämmönhallintaratkaisut.
Teollisuuden osalta elektroniikkateollisuus, jota edustaa kolme kuumaa sektoria, asettaa yhä enemmän vaatimuksia edistyneille lämmönhallintajärjestelmille ja lämpörajapintamateriaalille:
Älykäs kulutuselektroniikka:Älypuhelimien ja tablettien elektroniikkatuotteet ovat rakenteeltaan tiiviitä ja pitkälle integroituneita, ja jatkuva lämpövuon tiheyden parantaminen on asettanut yhä korkeampia vaatimuksia lämmönhallintajärjestelmille.
Viestintälaitteet:viestintälaitteet muuttuvat yhä monimutkaisemmiksi, virrankulutus kasvaa ja lämpöarvo nousee nopeasti, mikä tuo valtavan lisäkysynnän lämpörajapintamateriaalille.
Autoelektroniikka:toisaalta moottorin elektronisen ohjausmoduulin, sytytysmoduulin, tehomoduulin ja erilaisten antureiden käyttölämpötila on erittäin korkea; toisaalta uusien energiaajoneuvojen akkuteho on valtava, eikä perinteinen ilma- ja vesijäähdytys riitä selviytymään valtavasta lämmönhajoamisesta. Lämpörajapintamateriaalille on kiireellinen ja yksilöllinen kysyntä.
Lisäksi ilmailu-, ilmailu-, sotilas- ja muilla aloilla käytettävien laitteiden on yleensä toimittava ankarissa ympäristöissä, kuten korkealla taajuudella, korkealla jännitteellä, suurella teholla ja äärimmäisissä lämpötiloissa, ja ne vaativat suurta luotettavuutta, pitkää virheetöntä työaikaa ja erittäin äärimmäisen korkeat ja kattavat suorituskykyvaatimukset lämmönpoistomateriaaleille.
BCC:n tutkimustietojen mukaan Thermal Interface -materiaalin globaalit markkinat ovat kasvaneet 716 miljoonasta dollarista vuonna 2014 937 miljoonaan dollariin vuonna 2018, ja vuotuinen kasvuvauhti on 7,4 %. Markkinoiden koon odotetaan nousevan 1,08 miljardiin dollariin vuonna 2021. Näistä Aasian ja Tyynenmeren alue ylittää 812 miljoonaa dollaria, Eurooppa noin 113 miljoonaa dollaria, Pohjois-Amerikka noin 101 miljoonaa dollaria ja muut alueet noin 54 miljoonaa dollaria. Yhdysvaltain dollareita.
Lämmönjohtavilla polymeeripohjaisilla komposiiteilla on etuja alhainen tiheys, erinomaiset dielektriset ominaisuudet, alhaiset raaka-ainehinnat ja helppo prosessointi, mutta polymeeripohjaisten lämmönjohtavien komposiittien lämmönjohtavuus on suhteellisen alhainen. Epäorgaaniset nanomateriaalit, kuten alumiinioksidi, alumiininitridi, piikarbidi, boorinitridi ja hiilinanoputket, voivat tehokkaasti parantaa polymeerimateriaalien lämmönjohtavuutta, mutta epäorgaaniset täyteaineet tekevät polymeerimateriaaleista hauraita ja kovia. Tähän ongelmaan ei ole tällä hetkellä hyvää ratkaisua, ja kansainväliset ja kotimaan markkinat ovat periaatteessa samoilla linjoilla.
Ihanteellisella lämpörajapintamateriaalilla tulisi olla seuraavat ominaisuudet: korkea lämmönjohtavuus, korkea joustavuus, pinnan kostuvuus, oikea viskositeetti, korkea paineherkkyys, hyvä lämpö- ja kylmäsyklin stabiilisuus, uudelleenkäytettävyys jne. Sen vuoksi lisäkysymyksiä on käsiteltävä:
Ensinnäkin polymeeripohjaisten komposiittien suunnittelussa tarvitaan kehittyneempää vahvistussuunnittelua lämmönjohtavuuden parantamiseksi samalla kun varmistetaan mekaaniset ominaisuudet;
Toiseksi, mitä tulee materiaalin valmisteluun ja käsittelyyn, on tarpeen parantaa täyteaineiden, vahvistusten ja matriisin välistä rajapintaa, jotta saadaan ihanteellinen komposiittimateriaalikonfiguraatio;
Kolmanneksi teoreettisen perustutkimuksen kannalta on tarpeen ymmärtää tarkemmin monimittaista fononilämmönjohtavuutta, kantoaaltojohtamismekanismia, fononielektronikytkentämekanismia, monimutkaista elektronien ja fononien kuljetusmekanismia rajapinnassa jne., jotta saadaan teoreettinen perusta Thermal interface materiaalin suunnittelu.
