“王者農藥”一局下來，手機燙的要緊，此時，大家可能在想，我的電池好燙，好燙。其實除了電池以外，手機、平板電腦等產品的另一產熱大戶是其芯片。隨著芯片的性能越來越高，其在運轉過程中產生的熱量也越來越多，這些積累的熱量如果不能及時散發出去，不僅影響電子產品的使用壽命，甚至會產生 “爆炸”等危險。因此，芯片的散熱就順其自然成為了大家的熱點研究對象。

圖1 華為海思芯片

在中科院深圳先進技術研究院里，由美國工程院院士、中國工程院外籍院士汪正平和孫蓉研究員領導的電子封裝材料創新科研團隊就在研究怎么拯救“火熱”的芯片。他們從芯片的內部結構出發，針對性地開發新型導熱材料，幫助芯片降溫。那么，這些新型導熱材料又是如何給芯片降溫的呢？

用特殊功能材料將芯片包裹起來的過程，工業上稱為“封裝”。“封裝”不僅可以讓芯片免受外界空氣、水分對其的腐蝕，而且便于其在印制電路板上的安裝與維修。這些包裹芯片的材料多為聚合物，原因是聚合物具有優異的機械性能，能夠很好的保護芯片，但是它們的導熱性能非常差。僅僅依靠電子元件與散熱器的直接接觸，無法有效進行熱量傳導，這是因為熱源表面和散熱器之間總是存在很多微觀的溝壑或空隙，其中80%體積是空氣——熱不良導體，所以嚴重影響了散熱效率。因此，需要使用高導熱的熱界面材料排除間隙中的空氣，增大接觸面積，在電子元件和散熱器之間建立快速導熱的綠色通道，開發高性能熱界面材料顯得尤為重要。

因此，科學家們開始在封裝材質上下功夫——研發新型散熱材料，并且應用到封裝中。這也是先進材料中心導熱小組研究團隊的研究重點。

圖2 芯片的內部結構

       他們采用高導熱填料氮化硼微米球（BNMS）作為填料，采取真空共混方法將其分散在聚合物內，這些分散的 BNMS 相互連接，形成了一條條通暢的道路，可以讓熱量快速的通過，最終實現快速散熱的效果。據測試，這種新型熱界面材料的導熱系數最高可達1.03 Wm?1K?1 ，相對于純聚合物提高了大約5倍。

圖3 高導熱熱界面材料制備過程

圖4 高導熱熱界面材料導熱路徑圖

來源：中國科學院深圳先進技術研究院

編輯：粉體圈