サーマルインターフェースマテリアルの開発状況と対策

高温は、電子部品の安定性、信頼性、寿命に悪影響を与える可能性があります。 電子部品とヒートシンクの間には小さな隙間があることが多く、実際の接触面積はヒートシンクのベース面積の 10% のみとなり、熱伝達が著しく妨げられます。 サーマルインターフェースマテリアルを使用してギャップを埋めると、接触熱抵抗が大幅に低減され、加熱された電子部品によって発生した熱が適切なタイミングで確実に放出されます。

モノのインターネット時代の到来により、電子製品の統合は向上し続けています。 さらに、高周波信号の導入とハードウェアコンポーネントのアップグレードにより、接続されるデバイスとアンテナの数が倍増し、消費電力が継続的に増加し、発熱が急速に増加しています。 サーマルインターフェースマテリアルは優れた熱伝導率と強力な環境適応性を備えており、機器の高集積化と小型化に強力に貢献し、最も破壊的で変革的な熱管理ソリューションとなることが期待されています。

産業の観点から見ると、3 つの注目分野に代表されるエレクトロニクス産業は、高度な熱管理システムとサーマルインターフェース材料に対する需要をますます高めています。
インテリジェント家電:スマートフォンやタブレットの電子製品は、緻密で高度に統合された構造を持ち、熱流束密度の継続的な向上により、熱管理システムに対する要求がますます高まっています。
     通信機器：通信機器はますます複雑になり、消費電力は増加し、熱量は急速に上昇しているため、サーマルインターフェース材料の需要は大幅に増加すると考えられます。
自動車エレクトロニクス:一方で、エンジンの電子制御モジュール、点火モジュール、パワーモジュール、各種センサーの動作温度は非常に高くなります。 一方で、新エネルギー車のバッテリー電力は膨大であり、従来の空冷や水冷では膨大な熱放散に対処できません。 サーマルインターフェース素材に対する緊急かつ個別化された需要があります。
さらに、航空、航空宇宙、軍事、その他の分野で使用されるデバイスは、通常、高周波、高電圧、高電力、極端な温度などの過酷な環境で動作する必要があり、高い信頼性、長い故障のない動作時間、および非常に優れた耐久性が求められます。放熱材料には高度な総合性能が求められます。

BCC の調査データによると、サーマルインターフェース材料の世界市場規模は、2014 年の 7 億 1,600 万ドルから 2018 年の 9 億 3,700 万ドルまで増加し、年平均成長率は 7.4% です。 2021年の市場規模は10億8000万ドルに達すると予想されており、そのうちアジア太平洋地域は8億1,200万ドル、欧州は約1億1,300万ドル、北米は約1億100万ドル、その他の地域は約5,400万ドルを超えると予想されている。米ドル。

熱伝導性ポリマーベースの複合材料は、低密度、優れた誘電特性、低原材料価格、加工が容易という利点がありますが、ポリマーベースの熱伝導性複合材料の熱伝導率は比較的低いです。 酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ホウ素、カーボンナノチューブなどの無機ナノ材料はポリマー材料の熱伝導率を効果的に改善できますが、無機フィラーはポリマー材料を脆く硬くします。 現時点ではこの問題に対する良い解決策はなく、国際市場と国内市場は基本的に同じ軌道に乗っています。

理想的なサーマルインターフェース材料は、高い熱伝導率、高い柔軟性、表面湿潤性、適切な粘度、高い圧力感度、良好な熱および冷間サイクル安定性、再利用可能などの特性を備えている必要があります。したがって、さらなる問題に取り組む必要があります。
まず、ポリマーベースの複合材料の設計では、機械的特性を確保しながら熱伝導率を向上させるために、より高度な強化設計が必要です。
第二に、材料の準備と加工の観点から、理想的な複合材料構成を得るには、充填材、強化材、マトリックス間の界面結合を改善する必要があります。
第三に、基礎的な理論研究の観点から、マルチスケールのフォノン熱伝導、キャリア伝導機構、フォノン電子結合機構、界面における電子とフォノンの複合輸送機構などをさらに理解し、理論的根拠を提供する必要がある。サーマルインターフェースマテリアルの設計。