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他们用氮化硼微米球解救 “火热”的芯片

日期: 2018-03-09
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“王者农药”一局下来,手机烫的要紧,此时,大家可能在想,我的电池好烫,好烫。其实除了电池以外,手机、平板电脑等产品的另一产热大户是其芯片。随着芯片的性能越来越高,其在运转过程中产生的热量也越来越多,这些积累的热量如果不能及时散发出去,不仅影响电子产品的使用寿命,甚至会产生“爆炸”等危险。因此,芯片的散热就顺其自然成为了大家的热点研究对象。

他们用氮化硼微米球解救 “火热”的芯片


华为海思芯片

在中科院深圳先进技术研究院里,由美国工程院院士、中国工程院外籍院士汪正平和孙蓉研究员领导的电子封装材料创新科研团队就在研究怎么拯救“火热”的芯片。他们从芯片的内部结构出发,针对性地开发新型导热材料,帮助芯片降温。那么,这些新型导热材料又是如何给芯片降温的呢?

用特殊功能材料将芯片包裹起来的过程,工业上称为封装。“封装”不仅可以让芯片免受外界空气、水分对其的腐蚀,而且便于其在印制电路板上的安装与维修。这些包裹芯片的材料多为聚合物,原因是聚合物具有优异的机械性能,能够很好的保护芯片,但是它们的导热性能非常差。仅仅依靠电子元件与散热器的直接接触,无法有效进行热量传导,这是因为热源表面和散热器之间总是存在很多微观的沟壑或空隙,其中80%体积是空气——热不良导体,所以严重影响了散热效率。因此,需要使用高导热的热界面材料排除间隙中的空气,增大接触面积,在电子元件和散热器之间建立快速导热的绿色通道,开发高性能热界面材料显得尤为重要。

因此,科学家们开始在封装材质上下功夫——研发新型散热材料,并且应用到封装中。这也是先进材料中心导热小组研究团队的研究重点。

他们用氮化硼微米球解救 “火热”的芯片

芯片的内部结构

他们采用高导热填料氮化硼微米球(BNMS)作为填料,采取真空共混方法将其分散在聚合物内,这些分散的BNMS相互连接,形成了一条条通畅的道路,可以让热量快速的通过,最终实现快速散热的效果。据测试,这种新型热界面材料的导热系数最高可达1.03Wm‒1K‒1 ,相对于纯聚合物提高了大约5倍。

他们用氮化硼微米球解救 “火热”的芯片


高导热热界面材料制备过程

他们用氮化硼微米球解救 “火热”的芯片

高导热热界面材料导热路径图

来源:中国科学院深圳先进技术研究院

编辑:粉体圈

IACE CHINA 2018

3月25-27日

上海光大会展中心

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