Введение 6
1. Литературный обзор 7
1.1. Термоинтерфейсные материалы 7
1.1.1 Типы термоинтерфейсных материалов
8
1.2. Теплопроводность, механизмы теплопереноса 20
1.3. Методы измерения коэффициента теплопроводности. 25
1.4. Применение полимерных композиционных материалов
в качестве ТИМ 34
1.4.1 Наполнители теплопроводящих ПКМ
35
1.4.2 Матричные материалы
36
1.4.3 Современные технологии получения ТИМ на основе
ПКМ 38
Выводы 41
2. Методика эксперимента 42
2.1. Материалы и реактивы 42
2.2. Приборы и оборудование 43
2.3. Получение полимерных композиционных материалов на основе нитрида бора и фенолформальдегидной смолы.. 44
Измельчение материалов. ИВЧ-3 49
2.4. Измерение размеров частиц. Analysette 22 50
3. Моделирование теплопроводности 57
3.1. Построение теоретических зависимостей в программе
Excel 62
Заключение 68
Список литературы 69
Одна из основных тенденций развития электроники - увеличение «разрешения» микросхем и, как следствие, увеличение тепловыделения. Возникает потребность в новых теплоотводящих материалах (ТИМ, Thermal Interface Material
- TIM), обеспечивающих улучшенное охлаждение и теплоотвод по сравнению с имеющимися в настоящее время на рынке. Главные задачи, стоящие перед данным классом материалов:
- эффективный теплосъем, который обеспечивается высоким коэффициентом теплопроводности и низким термическим сопротивлением;
- хорошее заполнение неровностей поверхности охлаждаемого элемента благодаря упругости или низкой вязкости материала;
- простота монтажа и замены;
- долговечность и низкая токсичность.
Композиционный материал - гетерофазный, его создают путем объединения двух или более материалов, причем каждая фаза имеет свои границы, а сам материал обладает более сложной структурой и улучшенными характеристиками. В зависимости от природы матрицы, их можно разделить на полимерные, керамические и металлические. Композиционные материалы успешно заменяют привычные конструкционные материалы благодаря экономичности и высоким показателям. Они обладают меньшим весом, по сравнению с монолитным материалом, при этом они сохраняют свои физические свойства [1].
В связи с этим, главной задачей работы являлось получение и исследование термоинтерфейсных теплопроводящих, теплоотводящих полимерных
композиционных материалов, на основе нитрида бора и фенолформальдегидной смолы, в лаборатории Акционерного общества "Научно-исследовательский институт
конструкционных материалов на основе графита НИИграфит".
Целью данной работы был синтез и исследование физико-химических свойств термоинтерфейсных полимерных композиционных материалов на основе нитрида бора и фенолформальдегидной смолы в лаборатории акционерного общества "Научно-исследовательский институт
конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит".
1. В ходе работы были синтезированы ПКМ на основе нитрида бора и фенолформальдегидной смолы.
2. В ходе работы были измерены эффективные коэффициенты теплопроводности методом стационарного теплового потока и анизотропия теплопроводности, максимальные значения соответствовали объемному содержанию наполнителя 75% и составили kz = 8,6 Вт/м*К, kx= 16,9 Вт/м*К.
3. Предложена технология растворения связующего с последующей отгонкой растворителя в совокупности с горячим прессованием.
4. Технология позволяет получать образцы ПКМ в широком диапазоне объемного содержания: от 5 до 85% и плотностью от 1,4 до 1,85 г/см3.
5. Было установлено, что теплопроводность резко возрастает при содержании наполнителя более 65% за счет образования каркаса из частиц нитрида бора.
6. Установлено, что полученные зависимости теплопроводности ПКМ от объемного содержания нитрида бора наиболее адекватно описываются моделью Агари-Уно, при высоких значениях объемного содержания наполнителя. Необходим поиск более адекватных моделей.
