電子封裝與熱管理的案例
用于熱管理和儲能系統(tǒng)的微封裝相變材料（EPCM）
新型傳熱技術(shù)的開發(fā)和實施對于應(yīng)對全球能源和環(huán)境挑戰(zhàn)以及確保電子元件的可靠運行至關(guān)重要。由于電子元件的工作溫度顯著影響其可靠性，因此，熱管理對于電子系統(tǒng)的設(shè)計和操作至關(guān)重要，熱管理能力不足可能會導致性能下降、關(guān)鍵組件故障。如今，由于電子設(shè)備的物理尺寸不斷縮小以及可用于熱管理的空間有限，尋找合適的電子設(shè)備冷卻技術(shù)已成為一項重大挑戰(zhàn)。封裝相變材料（EPCM）由于其吸收和釋放大量熱量的能力，在與冷卻和加熱相關(guān)的各個領(lǐng)域，特別是在熱能存儲領(lǐng)域中受到了極大的關(guān)注。
02
成果掠影
近期，沙迦美國大學Mohammad O. Hamdan研究團隊通過將相變材料封裝在保護殼中，EPCM可以克服相變過程中的泄漏問題，并可以提高PCM的熱穩(wěn)定性、可靠性和性能。此外，EPCM還可以定制以滿足特定的應(yīng)用要求，例如不同的熔點和導熱率。該篇綜述全面概述了 EPCM，包括用于封裝的殼材料、封裝方法、EPCM 特性和熱性能、商用 EPCM，以及最新的研究、應(yīng)用、實驗分析以及各種用于分析EPCM行為的數(shù)值模型，為后續(xù)儲能和熱管理系統(tǒng)的開發(fā)提供了重要指導。相關(guān)研究成果以“A review on micro-encapsulated phase change materials (EPCM) used for thermal management and energy storage systems: Fundamentals, materials synthesis and applications”為題發(fā)表于《Journal of Energy Storage》。
展開 電子熱管理CFD求解：AEDT Icepak降階模型，動態(tài)熱管理及快速優(yōu)化解決方案【8月5日直播】
AEDT Icepak 是 Ansys Electronics Desktop（AEDT）平臺中用于電子熱管理的 CFD 求解器。它基于 Ansys Fluent CFD 求解器，可預測 IC 封裝、PCB、電子裝配體、外殼和電力電子設(shè)備中的氣流、溫度和熱傳遞，為電子冷卻提供強大解決方案。
8月5日，Ansys官方研討會『AEDT Icepak降階模型：動態(tài)熱管理及快速優(yōu)化解決方案』從AEDT Icepak降階模型出發(fā)，講解動態(tài)熱管理及快速優(yōu)化解決方案，下滑預約學習??
時間：8月5日（星期二），16：00-17：00
內(nèi)容簡介：在電子設(shè)備行業(yè)中，隨著3DIC（三維集成電路）技術(shù)的快速發(fā)展，動態(tài)熱管理成為確保設(shè)備性能與可靠性的關(guān)鍵。為應(yīng)對傳統(tǒng)熱仿真方法在復雜3DIC結(jié)構(gòu)中計算量大、耗時長的挑戰(zhàn)，AEDT Icepak的ROM（降階模型）技術(shù)提供了一種快速且高精度的熱仿真解決方案。該技術(shù)通過一維ROM和三維ROM靈活應(yīng)對不同熱管理場景：一維ROM適用于簡化的熱傳導分析，三維ROM則能處理復雜的熱對流和熱輻射問題。憑借ROM技術(shù)，工程師可在不犧牲精度的前提下顯著提升熱仿真速度，加速設(shè)計迭代，為3DIC的高效熱管理提供強大支持，成為行業(yè)熱仿真領(lǐng)域的突破性工具。
講師：
廉海潯 | Ansys應(yīng)用工程師主管
同濟大學動力工程碩士。在熱管理，多物理場耦合有豐富的仿真經(jīng)驗，目前負責Icepak的產(chǎn)品支持及多物理場解決方案的研究和推廣。
形式：線上
費用：免費
掃碼立即報名
- -THE END- -
技術(shù)鄰簡介：
技術(shù)鄰專注于工科技術(shù)社區(qū)，從最早的CAE技術(shù)社區(qū)（中國CAE聯(lián)盟）發(fā)展而來，在CAE領(lǐng)域有20年的教學和咨詢服務(wù)經(jīng)驗。
展開 自主CAE | 基于PERA SIM的電子封裝熱分析
1.摘要：本文基于PERA SIM Fluid仿真軟件分析電子封裝流動換熱問題，涵蓋了從幾何導入、網(wǎng)格劃分、求解設(shè)置到結(jié)果后處理的完整仿真流程。計算采用布辛尼斯克（Boussinesq）假設(shè)得到自然對流條件下封裝體溫度場及流場分布，通過設(shè)置接觸熱阻考慮導熱膠的影響。根據(jù)封裝材料屬性、輸入功率、空氣對流換熱系數(shù)等邊界條件，從幾何導入及修復開始，到網(wǎng)格劃分、邊界條件設(shè)置，到最后結(jié)果后處理，最終得到分析結(jié)果，實現(xiàn)了電子封裝完整熱分析過程。分析得到的封裝表面溫度和對流換熱效率對封裝設(shè)計具有一定的指導意義。
關(guān)鍵詞：電子封裝；自然對流；流熱耦合；熱設(shè)計
點擊下方視頻，查看精彩案例演示
2.引言
芯片封裝作為設(shè)計和制造電子產(chǎn)品開發(fā)過程中的關(guān)鍵技術(shù)之一，是半導體行業(yè)關(guān)注和重視的重點。封裝的作用主要有保護電路免受外界環(huán)境的影響、避免噪聲信號的污染，屏蔽外場的串擾，支撐封裝體內(nèi)機械機構(gòu)、電氣互連，緩解封裝體內(nèi)部的機械應(yīng)力，提供從封裝體內(nèi)功率器件到外界環(huán)境的熱傳遞路徑，使芯片間的引線從封裝體牢固地引出而非直接裝配在基片上等功能。
半導體技術(shù)按摩爾定理的發(fā)展，集成電路的密度將越來越高，且尺寸越來越小。所有芯片工作時都會發(fā)熱，熱量的累積必導致結(jié)點溫度的升高，隨著結(jié)點溫度提高，半導體元器件性能將會下降，甚至造成損害。為了保證元器件的結(jié)溫低于最大允許溫度，經(jīng)由封裝進行的從 IC 自身到周圍環(huán)境的有效散熱就至關(guān)重要。
本文基于PERA SIM Fluid仿真軟件實現(xiàn)了電子封裝熱分析的完整流程，從導入幾何模型開始，到劃分多面體混合網(wǎng)格、設(shè)置材料參數(shù)和邊界條件，隨后采用多核并行計算并得到最終溫度場結(jié)果。分析得到的封裝表面溫度和對流換熱效率對封裝設(shè)計具有一定的指導意義。
展開 發(fā)一個電子封裝芯片的熱流耦合分析實例
電子芯片的散熱設(shè)計，有多種，常見的有風冷，水冷等
結(jié)合相關(guān)例題，（參考相關(guān)論文），以多芯片組件的液體間接冷卻方式為例，主要應(yīng)用的是ansys/flotran模塊
熱管理解決方案 | 電子可靠性——多熱算過熱？
電源工程師如今可以使用比以往更強大的熱仿真工具，有限元分析和計算流體動力學甚至能夠為非常復雜的熱管理解決方案提供高精度的預測。
然而，這些新功能卻未解決最關(guān)鍵的問題：多熱算過熱？
電源是所有電子設(shè)備的核心。它通常需要在相對緊湊的空間中通過低成本來提供高功率和高電壓，為了滿足這些需求，電源設(shè)計人員必須充分發(fā)揮創(chuàng)意與技能。
但是創(chuàng)意需要依靠豐富的專業(yè)知識，電源設(shè)計尤為如此。為了解決電源噪聲、時序和效率要求，這全都離不開專業(yè)技術(shù)和經(jīng)驗。遺憾的是，熱管理解決方案的反饋回路并非總是這樣直接。雖然令人驚嘆的強大熱工具可以非常準確地預測結(jié)溫、殼溫和環(huán)境溫度的分布情況，但是與了解具體的溫度相比，想要確定合適的溫度通常是一件更加困難的事情。
面臨風險的組件
降額方法一直是一種值得商榷的做法，但它在老式電子產(chǎn)品中有一定的合理性。因為一般固態(tài)機制通常需要幾十年甚至數(shù)百年，才會逐漸出現(xiàn)性能劣化、進而導致大量故障。降額策略更多關(guān)注的是功能（參數(shù)漂移等），其次才考慮可靠性。如今，可靠性問題已變得日益顯著，由于需要在更緊湊的空間內(nèi)容納更多功能，如此精細的結(jié)構(gòu)導致在幾年內(nèi)或者甚至幾個月內(nèi)就會發(fā)生性能劣化，即便設(shè)計人員遵守了傳統(tǒng)的降額方法也是如此。
展開 直播 | 電子設(shè)備熱管理
4月7日 | 【Ansys*恩碩科技】電子設(shè)備熱管理
簡介：
請問您是否在為產(chǎn)品溫升過高煩惱？
請問您是否嘗試改進產(chǎn)品散熱/冷卻設(shè)計，但是效果并不理想？
請問您是否想熟練掌握電子熱仿真軟件Icepak的操作技巧，用來提升您的工作效率或自身專業(yè)技術(shù)水平？
本場網(wǎng)絡(luò)研討會將主要介紹Ansys Icepak基本功能以及其在電子設(shè)備熱管理上的應(yīng)用案例。
合作伙伴：武漢恩碩科技有限公司
時間：16：00
地點：線上
費用：免費
點擊報名：https://v.ansys.com.cn/Live/e4d29dbe?source=jishulink
4月14日 | 【Ansys*恩碩科技】Ansys磁性元件及開關(guān)電源設(shè)計解決方案
簡介：開關(guān)電源(SMPS)是重要的電力電子設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各類消費電子、工業(yè)自動化、電力設(shè)備、航空航天、軌道交通等領(lǐng)域。開關(guān)電源的研發(fā)通常需要關(guān)注它的電路功能實現(xiàn)、損耗、發(fā)熱及EMC等問題。
展開 一期一會 | 什么是電子產(chǎn)品熱管理？
本專題將以“一期一會”的形式，攜手各領(lǐng)域?qū)＜遥瑖@Ansys全產(chǎn)品線的技術(shù)優(yōu)勢，帶您深入解析流體、結(jié)構(gòu)、電子設(shè)計及電磁仿真、光學、光子學、半導體、自動駕駛、汽車、聲學、航空航天、材料等多個關(guān)鍵領(lǐng)域，讓復雜的專業(yè)知識觸手可及。
電子產(chǎn)品熱管理是一門工程學科，其重點是高效管理電子設(shè)備及系統(tǒng)中的熱量。其利用熱傳導、對流、輻射和熱力學的物理特性，將組件溫度保持在可接受的工作范圍內(nèi)。如果不加以控制，溫度就會升高，電子組件性能就會下降，而且某些部件可能會出現(xiàn)故障。此外，器件和封裝之間的連接也會削弱，甚至斷裂。每當您聽到筆記本電腦風扇啟動或感受到手機背面發(fā)熱時，就是熱管理在發(fā)揮作用。
電子設(shè)備通過電路和電子組件傳遞電流來工作。電線、PCB導線、連接、芯片封裝和組件都會在電流流經(jīng)電路時發(fā)熱。如果沒有有效管理熱量，電子設(shè)備各區(qū)域的溫度就會上升，從而改變材料屬性。這些屬性改變可能會導致多種問題，其中包括電阻增大、機械強度降低、信號失真以及最終的產(chǎn)品性能下降和不良的用戶體驗等。此外，材料還會熱脹冷縮，對組件造成熱應(yīng)力，從而導致組件或系統(tǒng)的機械故障、疲勞和過早老化。
從手機和電動汽車到為衛(wèi)星上的CMOS攝像頭散熱，熱管理在當前電子應(yīng)用的整體性能和魯棒性方面發(fā)揮著重要作用。因此，全面了解可選擇的方案至關(guān)重要。熱管理應(yīng)用已成為產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵部分，應(yīng)納入設(shè)計流程的每一步。
不同類型的電子產(chǎn)品熱管理系統(tǒng)
在討論如何處理多余熱量的具體內(nèi)容之前，我們需要了解，在工程師選擇熱管理方法時，電子系統(tǒng)的規(guī)模是一項關(guān)鍵影響因素。半導體芯片封裝面臨的發(fā)熱和散熱挑戰(zhàn)，與印刷電路板（PCB）有所不同。與之類似，具有多個PCB和其它熱源（如電源）的外殼，需要與機架或整個數(shù)據(jù)中心等裝配體不同的解決方案。
展開 用于井下電子設(shè)備的混合熱管理系統(tǒng)
來源 | Journal of Energy Storage
01
背景介紹
測井工具用于探測極端熱環(huán)境下地下石油資源的分布。當測井儀在深度超過5 km的井中作業(yè)時，環(huán)境溫度可能超過200℃。對于特定儀器，測井儀內(nèi)部的井下電子設(shè)備的溫度在工作期間需要限制在 100 °C 以下。如果沒有熱保護，由于高溫環(huán)境和自生熱量的雙重影響，電子設(shè)備的溫度將很快超過溫度極限。因此，對普通電子設(shè)備實施有效的熱管理以確保其安全穩(wěn)定運行變得非常重要。
02
成果掠影
近期，華中科技大學能源與動力工程學院羅小兵教授團隊提出了一種使用液體冷卻和相變材料（PCM）用于井下電子設(shè)備的混合熱管理系統(tǒng)，以延長工作時間。在該系統(tǒng)中，PCM和冷板內(nèi)部分別布置螺旋管和S形管以加強熱交換。為了研究該系統(tǒng)的性能，研究團隊使用有限元方法進行瞬態(tài)流動和傳熱模擬。結(jié)果表明，歸因于液體冷卻的引入，混合熱管理系統(tǒng)將電子設(shè)備的運行時間從 230 分鐘增加到 450 分鐘。電子器件和 PCM 之間的最大溫差從 30 °C 降至 2 °C。此外，該研究還探討了流量、螺旋管間距、加熱功率和環(huán)境溫度對溫度控制性能的影響，為測井儀器的設(shè)計和優(yōu)化提供了指導，對于縮短測井儀器的研發(fā)周期具有重要意義。相關(guān)研究成果以“A hybrid thermal management system combining liquid cooling and phase change material for downhole electronics”為題發(fā)表于《Journal of Energy Storage》。
展開 電力電子設(shè)備熱管理感悟
電力電子設(shè)備熱管理的范圍包括：熱源管控、散熱方案設(shè)計、散熱物料選型和設(shè)計、整機器件布局等，另外，含噪聲計算及其控制策略。
1. 熱源管控：功率器件選型問題，選擇結(jié)溫大、熱阻小、功耗小的器件進行設(shè)計，另外，對于熱敏器件需要嚴格控制；
2. 散熱方案：熱方案篩選，采用熱阻網(wǎng)絡(luò)法或集中總參法進行方案選型；
3. 對散熱物料，如散熱器、風機、冷板、水冷主機、空調(diào)等進行計算和選型；
4. 整機布局：根據(jù)器件功率大小、熱敏性程度和熱流分布進行合理布局，設(shè)計風道等措施；
5. 噪聲計算和控制策略。
國防工業(yè)電子產(chǎn)品的熱管理，難在哪里？
除了各種復雜的邊界條件外，國防工業(yè)電子產(chǎn)品熱管理的最大挑戰(zhàn)是碰到短暫的熱沖擊問題。這些電子產(chǎn)品經(jīng)常處于一種極端的熱環(huán)境下。假想一架停放在加勒比海的噴氣式戰(zhàn)斗機，現(xiàn)在要去執(zhí)行一項任務(wù)。飛機此時處在海平面，溫度、濕度非常合適的環(huán)境下。當飛機升空后，將處于高海拔、低于冰點溫度的環(huán)境中，在幾分鐘甚至幾秒鐘內(nèi)改變電子產(chǎn)品的邊界條件，因此飛機中的電子產(chǎn)品必須可以在較大范圍的環(huán)境溫度下工作。
另外，由于軍事任務(wù)的本性，勢必導致這些電子產(chǎn)品承擔較大的數(shù)據(jù)處理量，同時要求較快的數(shù)據(jù)處理速度，相應(yīng)低，電子產(chǎn)品的熱耗會隨之急劇增加。因此，惡劣的環(huán)境條件、急劇增大的芯片熱耗，使得國防工業(yè)電子產(chǎn)品的熱管理面臨巨大的挑戰(zhàn)。同時，要求產(chǎn)品呈現(xiàn)輕量化、完美的可靠性也都增加了熱設(shè)計的難度。
對許多處于大氣層或者外太空環(huán)境下的電子設(shè)備來說，重量是一個非常重要的要素。重量越輕，產(chǎn)品持續(xù)工作的時間越長，花費的費用越低。很明顯，由于噴氣式戰(zhàn)斗機、導彈、坦克等的既有特性，使得電子產(chǎn)品處于惡劣的熱環(huán)境下，因此國防工業(yè)電子產(chǎn)品的熱可靠性是一個非常重要的因素。
下圖為一個成功的電子產(chǎn)品中熱設(shè)計扮演的角色以及環(huán)境對它的影響，可以看出，海拔、高溫、低溫、濕度、溫度沖擊、太陽熱輻射、沖擊振動、結(jié)冰、各類惡劣環(huán)境（真菌、沙漠、灰塵、煙灰等等）均對熱設(shè)計有不同程度的影響。
下圖顯示了地球大氣至外太空環(huán)境的溫度梯度、空氣組成，軍用或航空航天電子產(chǎn)品將會在這樣的環(huán)境下工作。
空氣的減少及密度的改變，會極大的影響電子產(chǎn)品的熱管理，二者對熱管理的影響可以參考下圖：
可以清楚地看出海拔對空氣行為的影響。電子產(chǎn)品的熱設(shè)計必須克服各類邊界條件，滿足產(chǎn)品工作的環(huán)境。
展開 用于電子廢熱回收與熱管理的無水熱電凝膠
作為應(yīng)用演示，通過將熱電凝膠放置在充電電池/充電器/芯片表面，它在進行熱電轉(zhuǎn)換時充當導熱網(wǎng)絡(luò)，揭示了同時廢熱回收和熱管理的可行策略。這項研究為創(chuàng)作用于能量回收和自供電可穿戴電子產(chǎn)品的柔性熱電材料提供了新的見解。研究成果以“Anhydrous Thermogalvanic Gel for Simultaneous Waste Heat Recovery and Thermal Management of Electronics”為題發(fā)表于《ACS Applied Polymer Materials》。
03
圖文導讀
圖1. 熱電水凝膠設(shè)計與制備示意圖。
圖2. 有機凝膠的機械性能。
圖3. 熱電凝膠的抗干、抗凍性能。
圖4. 凝膠的熱電性能。
圖5. 基于熱電凝膠的概念證明可用于電子廢熱回收和熱管理。
END
★ 平臺聲明
部分素材源自網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有。分享目的僅為行業(yè)信息傳遞與交流，不代表本公眾號立場和證實其真實性與否。如有不適，請聯(lián)系我們及時處理。歡迎參與投稿分享！
展開 
電子產(chǎn)品熱管理現(xiàn)狀和未來技術(shù)方向思考
我們?nèi)砸噪妼W中的功能元器件來類比，儲熱片只能充當類似電容的功能，而非電池。
和電池類似，熱池也并非適用于所有的消費終端，它只針對那些短時間應(yīng)用、可間歇性關(guān)斷的設(shè)備。搭載熱池技術(shù)的產(chǎn)品，設(shè)備在工作時產(chǎn)生的熱量被儲存起來，在不被使用的時候則將熱量釋放。熱池技術(shù)普及后，移動式電子產(chǎn)品可以充冷，成為克服當前材料導熱性、散熱空間限制的另一方式。
寫在文后
電子產(chǎn)品的熱問題正在以前所未有的速度引起人們的重視。本文簡述了當前可接觸式消費電子產(chǎn)品的熱管理現(xiàn)狀和面臨的限制，指出在當前的技術(shù)水平和設(shè)計框架下，手機等產(chǎn)品散熱已達上限，難以應(yīng)對持續(xù)攀升的熱量。結(jié)合傳熱學基本特征，作者以可實現(xiàn)性為序，提出了散熱外設(shè)、提高集成度、建立微通道熱管理系統(tǒng)和熱池等幾個思路方向，簡述了各個方向面臨的問題，為電子產(chǎn)品熱管理技術(shù)研究提供參考。
仿真 xiu專欄作者 陳繼良
展開 2024電子封裝測試展|2024shanghai電子封裝測試展
</div><div contenteditable="false" width="100%">參展范圍</div><div contenteditable="false" width="100%">一、電子金屬封裝、電子陶瓷封裝、電子塑料封裝、電子環(huán)氧樹脂材料封裝、封裝材料與工藝、電子封裝設(shè)備及先進制造技術(shù)、電子封裝測試技術(shù)設(shè)備、電子燒結(jié)相關(guān)產(chǎn)品與技術(shù)等;</div><div contenteditable="false" width="100%">二、先進封裝與系統(tǒng)集成: 球柵陣列封裝、芯片級封裝、倒裝芯片、晶圓級封裝、三維集成及其它各種先進的封裝和系統(tǒng)集成技術(shù)等;</div><div contenteditable="false" width="100%">三、封裝材料與工藝: 鍵和絲、焊球、焊膏、導電膠等互連材料;芯片下填料、粘結(jié)劑、薄膜材料、介電材料、基板材料、框架材料、導熱材料、綠色電子材料以及其他能夠高封裝性能和降低成本的新型材料;</div><div contenteditable="false" width="100%">以及各種各樣的封裝與組裝工藝等；</div><div contenteditable="false" width="100%">四、封裝設(shè)計與模擬: 各種新的封裝/組裝設(shè)計；電子封裝的電、熱、光和機械特性建模、模擬和驗證方法;多尺度和多物理量建模等;</div><div contenteditable="false" width="100%">五、新興領(lǐng)域封裝: 傳感器、執(zhí)行器、微機電系統(tǒng)、納機電系統(tǒng)、微光機電系統(tǒng)的封裝技術(shù);光電子封裝，CMOS圖像傳感器封裝;封裝及集成技術(shù)在液晶顯示，無源元件，射頻、功率和高壓器件，及納米器件等新興領(lǐng)域的應(yīng)用等；</div><div contenteditable="false" width="100%"
展開 2024電子封裝測試展|2024上海電子封裝測試展|基板|元件
</div><div contenteditable="false" width="100%">
參展范圍
</div><div contenteditable="false" width="100%">
一、電子金屬封裝、電子陶瓷封裝、電子塑料封裝、電子環(huán)氧樹脂材料封裝、封裝材料與工藝、電子封裝設(shè)備及先進制造技術(shù)、電子封裝測試技術(shù)設(shè)備、電子燒結(jié)相關(guān)產(chǎn)品與技術(shù)等;
</div><div contenteditable="false" width="100%">
二、先進封裝與系統(tǒng)集成: 球柵陣列封裝、芯片級封裝、倒裝芯片、晶圓級封裝、三維集成及其它各種先進的封裝和系統(tǒng)集成技術(shù)等;
</div><div contenteditable="false" width="100%">
三、封裝材料與工藝: 鍵和絲、焊球、焊膏、導電膠等互連材料;芯片下填料、粘結(jié)劑、薄膜材料、介電材料、基板材料、框架材料、導熱材料、綠色電子材料以及其他能夠高封裝性能和降低成本的新型材料;
</div><div contenteditable="false" width="100%">
以及各種各樣的封裝與組裝工藝等；
</div><div contenteditable="false" width="100%">
四、封裝設(shè)計與模擬: 各種新的封裝/組裝設(shè)計；電子封裝的電、熱、光和機械特性建模、模擬和驗證方法;多尺度和多物理量建模等;
</div><div contenteditable="false" width="100%">
五、新興領(lǐng)域封裝: 傳感器、執(zhí)行器、微機電系統(tǒng)、納機電系統(tǒng)、微光機電系統(tǒng)的封裝技術(shù);光電子封裝，CMOS圖像傳感器封裝;封裝及集成技術(shù)在液晶顯示，無源元件，射頻、功率和高壓器件，及納米器件等新興領(lǐng)域的應(yīng)用等；
</div><div contenteditable
展開 一種用于電子器件熱管理的柔性相變材料
來源 | Journal of Energy Chemistry
01
背景介紹
隨著電子設(shè)備小型化和集成化的蓬勃發(fā)展，用于高級計算的微處理器的功率密度急劇增加。電子設(shè)備產(chǎn)生的大量熱量積聚在設(shè)備內(nèi)部，例如集成電路。過熱引起的溫度升高會限制電子設(shè)備的工作適應(yīng)性，導致頻繁的故障甚至自燃。因此，開發(fā)提高散熱效率的熱管理材料具有重要的意義。
相變材料(Phase change materials, PCMs)作為一種高效的熱管理材料，可以通過固-液相變過程吸收和釋放熱量。然而，PCMs存在漏液、導熱系數(shù)低、剛性強等固有缺陷，嚴重制約了其進一步的實際應(yīng)用。大多數(shù)PCMs都表現(xiàn)出脆性和易碎性。當用作散熱器和加熱元件之間的熱界面材料(TIMs)時，這種現(xiàn)象會產(chǎn)生不可忽略的熱阻，從而對電子器件的熱管理效率產(chǎn)生不利影響。
柔性PCMs被認為是與物體接觸且能夠承受某些變形(例如，彎曲，拉伸和壓縮)的材料。雖然目前的PCMs具有優(yōu)異的形狀穩(wěn)定性和柔韌性，但由于難以加入導熱填料，其導熱性仍然有限。因此，當PCMs用作TIMs時，對靈活性和增強導熱性的要求仍然具有挑戰(zhàn)性。
02
成果掠影
近期，西南交通大學王勇和祁曉東團隊針對開發(fā)用于電子器件熱管理的柔性導熱相變材料取得最新進展。本文制備了聚二甲基硅氧烷/石蠟/氮化硼(PDMS/PW/BN)相變復合材料。首先通過刮削獲得BN沿平面(x-y方向)的排列，然后通過熱壓縮和滾切誘導BN沿平面(z方向)排列。因此，PW被交聯(lián)的PDMS/BN網(wǎng)絡(luò)包裹，從而形成與天然木材相似的年輪結(jié)構(gòu)。年輪結(jié)構(gòu)有效地避免了PW的液體泄漏，從而顯示出高達98%的高尺寸保留率。
展開 