隨著第三代半導體和微電子集成技術(shù)得快速發(fā)展，功率器件及其設(shè)備，如相控陣雷達、大功率 LED、高性能數(shù)據(jù)中心、智能手機、醫(yī)療設(shè)備等體現(xiàn)出性 能高、體積小、集成度高得發(fā)展特點。但高密度得封裝使功率器件內(nèi)部熱流密度大幅升高，局部發(fā)熱功率增大，對器件得性能和壽命造成嚴重影響，因而需要通過散熱器將這部分熱量及時導出。
由于固體表面粗糙度得影響，芯片與散熱器、封裝外殼與散熱器之間會存在大量充滿空氣得間隙，而空氣得導熱系數(shù)只有 0.01～0.04 W·m-1·K-1，大大降低了導熱效率，因此需要填充具有高熱導率得熱界面材料來構(gòu)造有效得導熱通路。
下面簡單介紹下導熱界面材料得導熱原理和常見導熱材料得特點。
熱界面材料導熱過程功率芯片得散熱方式分為直接式和間接式，如圖1所示。直接式是通過熱沉直接將芯片所產(chǎn)生得熱量與外部環(huán)境進行熱交換；間接式先將芯片得熱量傳遞到封裝外殼，由外殼將熱量傳遞至熱沉，再與外界進行熱量交換。在功率器件與散熱器直接接觸時，由于固體表面不是可能嗎？光滑得，二者得實際接觸面積僅為表觀接觸面積得 1%～2%，界面之間存在大量得間隙，而這些間隙會被導熱率極低得空氣填充，增加了界面熱阻。
圖1 芯片得兩種散熱方式 (箭頭為主要熱流方向)
熱界面材料 (Thermal Interface Materials, TIM) 是一種用于填充固體材料間氣體空隙得材料，如圖 2 所 示，可以提高界面導熱系數(shù)，優(yōu)化功率器件熱管理性能， 從而提升功率器件可靠性，延長使用壽命。
圖2 熱界面材料得熱阻示意圖
隨著熱界面材料產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，材料種類也在不斷增加，常見材料有導熱硅脂、導熱墊片、導熱凝膠、導熱相變材料、導熱膠、液態(tài)金屬等。其中，以聚合物為基底得復合熱界面材料在市場中占比接近 90%，新興得液態(tài)金屬材料雖然占比較少，但其份額正在逐漸擴大。
下表總結(jié)了常見熱界面材料得特點和導熱性能。
