導熱膠與預浸料的協(xié)同散熱設(shè)計
一、TIM材料在多層板中的熱傳導路徑
TIM(熱界面材料)在多層板中的熱傳導路徑主要取決于材料的導熱系數(shù)、厚度和接觸面積。常見的TIM材料導熱系數(shù)在3-8 W/mK之間,能夠有效降低熱阻,提升散熱性能。
熱傳導路徑解析
1. 導熱膠層:作為熱界面材料,導熱膠直接與芯片和散熱層接觸,其導熱系數(shù)和厚度直接影響熱阻。
2. 預浸料層:預浸料作為多層板的基材,其導熱性能和熱膨脹系數(shù)對整體散熱性能有重要影響。
3. 金屬基底層:如鋁或銅基底,提供高效的熱傳導路徑,將熱量從芯片快速傳導至外部散熱結(jié)構(gòu)。
二、芯片封裝基板的層間熱耦合優(yōu)化方案
1. 材料選型
- 導熱膠:選擇高導熱系數(shù)的導熱膠(如環(huán)氧樹脂基導熱膠或有機硅基導熱膠),其導熱系數(shù)應≥3 W/mK。
- 預浸料:選擇低熱膨脹系數(shù)(CTE)和高導熱系數(shù)的預浸料,如改性環(huán)氧樹脂或陶瓷填充預浸料。
2. 結(jié)構(gòu)設(shè)計
- 層間接觸優(yōu)化:通過減小導熱膠層厚度和增加接觸面積,降低接觸熱阻。
- 導熱路徑優(yōu)化:在多層板中設(shè)計垂直導熱路徑,如使用高導熱系數(shù)的金屬柱或?qū)崽盍稀?/span>
3. 工藝優(yōu)化
- 填料選擇與混合:采用混雜填充技術(shù),如結(jié)合石墨烯和納米銅填料,形成協(xié)同效應,提升導熱性能。
- 表面改性:對填料進行表面改性(如硅烷處理),提高填料在基體中的分散性和界面結(jié)合力。
三、協(xié)同散熱設(shè)計要點
1. 導熱膠與預浸料的協(xié)同作用
- 導熱膠:提供高效的熱界面連接,降低芯片與散熱層之間的熱阻。
- 預浸料:作為基材,提供穩(wěn)定的機械性能和良好的熱傳導性能。
2. 優(yōu)化策略
- 材料匹配:確保導熱膠和預浸料的熱膨脹系數(shù)匹配,減少熱應力。
- 工藝控制:優(yōu)化固化工藝,確保導熱膠和預浸料的界面結(jié)合力和導熱性能。
通過合理的材料選型、結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝優(yōu)化,可以顯著提升芯片封裝基板的散熱性能,滿足高功率密度芯片的散熱需求。
技術(shù)資料