背景

隨著芯片朝著微型化和集成化方向發(fā)展，熱管理對于進(jìn)一步提高電子設(shè)備性能變得極為重要。由于芯片和散熱器之間的表面粗糙度不一致，它們之間的空氣間隙會導(dǎo)致巨大的熱阻。熱界面材料(TIMs)用于填充芯片和散熱器之間的間隙以降低熱阻(圖1)。通常，在實(shí)際操作中使用的TIMs需要具有較高的熱導(dǎo)率。與金屬
TIMs和碳基TIMs相比，聚合物基TIMs由于其成本低、操作性好、可靠性高，目前是最常用的芯片冷卻材料?？紤]到不斷增大的芯片尺寸會引起的顯著翹曲，不僅需要TIMs具有較高的熱導(dǎo)率，而且需要其具有良好的柔韌性。 然而，聚合物基TIMs的兩種特性——熱導(dǎo)率和柔韌性通常是負(fù)相關(guān)的，通常提高熱導(dǎo)率需要較高的填料含量，但這會犧牲柔韌性。

在這篇應(yīng)用中，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的曾小亮課題組通過在PDMS網(wǎng)絡(luò)中引入懸掛鏈來制備含有功能基團(tuán)聚二甲基硅氧烷（PDMS）和鋁粉（Al）的TIMs。懸掛鏈的存在會減少分子間相互作用，從而減少纏結(jié)。他們研究了懸掛鏈含量對PDMS基TIMs柔性性能的影響。該工作提供了一種設(shè)計用于芯片冷卻的柔性TIM的實(shí)用方法。

圖1：芯片系統(tǒng)示意圖

圖2：添加不同懸掛鏈的聚合物的弛豫時間

該課題組使用紐邁分析儀器股份有限公司生產(chǎn)的低場核磁設(shè)備VTMR20-010V-I，對添加了不同懸掛鏈含量的聚合物進(jìn)行了T2弛豫時間的測量，從圖2中可以看出，隨著懸掛鏈含量的增加，T2弛豫時間增大，表明樣品中懸掛鏈含量越多，聚合物鏈的柔順性越高。

該課題組提出了一種通過在聚合物網(wǎng)絡(luò)中引入懸掛鏈的解決策略，制備了具有高熱導(dǎo)率（4.50 W/m?k）和優(yōu)異柔韌性的TIMs（伸長率104%，楊氏模量0.24 MPa）。低場核磁測試在該應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用。

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參考資料

Yongdong Wu, Chenxu Zhang, Wendian Tu, Guoping Du, Xiaoliang Zeng, Rong Sun, Yonglun Xu, Linlin Ren,Compliant thermal interface materials via introducing pendent chains into polymer networks for chip cooling,Composites Communications,Volume 37,2023,101452,