界面导热材料研究进展
丁孝均赵云峰
（航天材料及工艺研究所，北京100076）
文摘综述了导热脂、导热胶黏剂、导热橡胶、导热胶带及相变材料等几类界面导热材料（TIMs)的组成成分、制备方法、主要性能、应用领域及其优化设计方法，并对国内外界面导热材料的发展进行了展望。
关键词界面导热材料，导热，热阻，导热脂，导热橡胶
Progress of Thermal Interface Materials
Zhao Yunfeng
DingXiaojun
( Aerospace Research Institute of Materials & Processing Technology ,Beijing100076)
AbstractThermal interface materials (TIMs) are commonly used to reduce the thermal resistance between an electronic device and its cooling solution. This paper summarizes the progress in the design ,composition, properties and application of TIMs in microelectronics. Finally,the developing trend of the technique is also pointed out.
Key wordsThermal interface materials, Thermal conducting, Thermal impedance, Thermal conductive grease, Thermal conductive rubber
0引言
技术进步和市场需求促使电子元器件向小型化、精密化方向发展，其散热成为整机小型化设计的关键。文献[1]表明，电子元器件温度每升高2℃，可靠性下降10%：温升50℃时的寿命只有温升25℃时的 1/6。
热量从元器件内部需经过器件封装材料和散热器界面再经散热器传递到外部环境。热阻分析表明，器件与散热器之间界面热阻较大。原因是固体表面在微观上粗糙不平，即使两固体表面接触压力高达 10MPa，其实际接触面积仅占名义面积的1%-2%，其余部分充满空气（K空气=0.0242W/（m·K）[2]）的孔隙，不利于热量传递(3-4)。因此，提高电子元器件散热效率的关键在于降低其与散热装置之间的界面热阻。将界面导热材料填充于接触面之间，可驱除接触界面孔隙内的空气，在整个接触界面上形成连续的导热通道，提高电子元器件的散热效率5]。
1界面导热材料 1.1导热脂
导热脂是以硅油或矿物油为载体，加入导热填料收稿日期：2010-01-06；修回日期：201007-21
研磨成的育状物。其热导率一般为0.6-1.2W/(m* K），将其涂抹于传热界面，能够充分浸润传热界面，降低界面热阻。LawrenceS.Mok分别测试了填充氧化锌导热脂、二氧化硅导热脂、氮化硼橡胶片、氧化铝橡胶片和导热凝胶的热阻，结果表明氧化锌导热脂热阻最低(6)。
导热脂为塑性材料，便于元器件反复拆卸装配。其主要缺点是涂抹费时，易沾黏，清洗困难。通常认为导热脂经长期贮存，会出现分油，引起热阻升高。 ArunGowda等|7]对导热脂进行了1000次、-50-150℃温度循环试验，跟踪测试热阻，以考核其可靠性。结果表明，五种导热脂试验后热阻分别下降了 10.55%-24.75%，热阻未升高.这主要是由于高温环境下导热脂对界面有更好的润湿性能。
有机硅型导热脂最高使用温度为150℃，当温度超过180℃时，导热脂中的硅油会剧烈挥发，并产生降解反应*]，因而不适用于在150℃以上或光学性能要求很高的部件[9]。
航天材料及工艺研究所研制的KDZ-2导热脂的
热导率为0.80W/（m·K），已应用于我国多种型号运
作者简介：丁孝均，1975年出生，硕士，工程师，主要从事导热材料及非金属材料贮存期评估的研究。E-mail;xiaojundin@yahoo.com.cn
http：//www.yhclgy.com宇航材料工艺2010年第6期
万方数据
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