열계면 소재

Thermal interface material

열 인터페이스 재료(TIM으로 단축됨)는 두 구성 요소 간의 열 결합을 향상시키기 위해 두 구성 요소 사이에 삽입되는 모든 재료입니다. 일반적인 용도는 열 발생 장치(예를 들어, 집적 회로)와 열 발생 장치(예를 들어, 히트 싱크) 사이에 TIM이 삽입되는 열 방출입니다. 다양한 타겟 애플리케이션을 사용하여 여러 종류의 TIM을 개발하는 데 집중적인 연구가 있습니다.

  • 열 페이스트: 주로 전자 산업에서 사용되는 열 페이스트는 매우 얇은 결합선을 제공하므로 매우 작은 열 저항을 제공합니다. 기계적 강도(페이스트의 표면 장력과 그에 따른 접착 효과 이외에는)가 없으며 외부 기계적 고정 메커니즘이 필요합니다. 열 페이스트는 경화되지 않기 때문에 일반적으로 재료가 포함될 수 있는 곳에서만 사용되거나 페이스트의 점도가 사용 중에 위치를 유지할 수 있는 얇은 용도에서만 사용됩니다.
  • 열접착제: 열 페이스트와 마찬가지로 열 접착제는 매우 얇은 결합선을 제공하지만 경화 후 결합에 추가적인 기계적 강도를 제공합니다. 열 접착제와 같은 경화 TIM은 반도체 패키지 외부에서 사용될 수 있지만 경화 특성이 다양한 열 스트레스에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있기 때문에 종종 열 패키지 내부에서 사용됩니다.[1] 열 접착제는 단일 부품 제형뿐만 아니라 두 부품 제형으로 제공되며, 종종 고체 필러(금속 산화물, 카본 블랙, 카본 나노 튜브 등)[2] 또는 액체 금속 방울을 포함하여 열 전도성을 향상시키기 위한 첨가제를 포함합니다.[3]
  • 열 간극 충전재: 이것은 "열 페이스트 경화" 또는 "비접착성 열 접착제"로 설명될 수 있습니다. 제한된 접착력 덕분에 쉽게 분해할 수 있으면서도 치료하기 때문에 열 페이스트보다 더 두꺼운 결합 라인을 제공합니다.
  • 열전도성 패드: 기존의 TIM이 유체 형태로 제공되는 것과 달리, 열 패드는 고체 상태로 제조되어 사용됩니다(비록 부드러운 경우도 있습니다). 대부분 실리콘이나 실리콘 같은 소재로 제작된 온열 패드는 바르기 쉬운 장점이 있습니다. 이들은 평평하지 않은 인터페이스와 심지어 다성분 인터페이스를 수용하기 위해 더 두꺼운 접합선(두께가 수백 µm 이상에서 수 mm에 이르는)을 제공하지만, 일반적으로 히트 싱크를 열원 위에 눌러 열 패드가 접합된 표면에 부합하도록 하기 위해 더 높은 힘이 필요합니다.
  • 열 테이프: 이 재료는 접합된 표면에 부착되고 경화 시간이 필요하지 않으며 쉽게 적용할 수 있습니다. 일반적으로 열 패드와 마찬가지로 견고하지만 유연한 형태로 배송되며 수백 µm 이상의 다양한 두께로 제공됩니다.
  • 상변화 물질(PCM): 자연적으로 끈적거리는 물질로 열 페이스트 대신 사용됩니다. 고체 패드와 유사한 용도입니다. 55~60도의 녹는점에 도달한 후 반액 상태로 변화하여 열원과 히트싱크 사이의 모든 틈을 채웁니다.
  • 금속 열 인터페이스 재료(metal tims): 금속 재료는 실질적으로 더 높은 벌크 열 전도도를 제공할 뿐만 아니라 가장 낮은 열 인터페이스 저항을 제공합니다. 이러한 높은 전도도는 고분자 TIM보다 결합선 두께 및 공평면 문제에 대한 민감도가 낮기 때문으로 해석됩니다.[4] TIM으로 사용되는 일반적인 금속에는 소결 은뿐만 아니라 비교적 부드럽고 순응성이 높은 인듐 합금이 포함됩니다.

참고 항목

참고문헌

  1. ^ Kearney, Andrew; Li, Li; Sanford, Sean (2009). "Interaction between TIM1 and TIM2 for mechanical robustness of integrated heat spreader". 2009 25th Annual IEEE Semiconductor Thermal Measurement and Management Symposium. pp. 293–298. doi:10.1109/STHERM.2009.4810778. ISBN 978-1-4244-3664-4. S2CID 29501079.
  2. ^ Liu, Johan; Michel, Bruno; Rencz, Marta; Tantolin, Christian; Sarno, Claude; Miessner, Ralf; Schuett, Klaus-Volker; Tang, Xinhe; Demoustier, Sebastien (2008). "Recent progress of thermal interface material research - an overview". 2008 14th International Workshop on Thermal Inveatigation of ICs and Systems. pp. 156–162. doi:10.1109/THERMINIC.2008.4669900. ISBN 978-1-4244-3365-0. S2CID 40595787. Retrieved 30 March 2023.
  3. ^ Bartlett, Michael; Kazem, Navid; Powell-Palm, MAtthew; Huang, Xiaonan; Sun, Wenhuan; Malen, Jonathan; Majidi, Carmel (2017). "High thermal conductivity in soft elastomers with elongated liquid metal inclusions". Proceedings of the National Academy of Sciences. 114 (9): 2143–2148. Bibcode:2017PNAS..114.2143B. doi:10.1073/pnas.1616377114. PMC 5338550. PMID 28193902.
  4. ^ Jarrtett, Robert N.; Ross, Jordan P.; Berntson, Ross (September 2007). "Full Metal TIMs". Power Systems Design Europe.