Wpływ cząstek grafitowych lub metalowych na wytrzymałość termiczną silikonowego smaru termicznego

• Autorzy: Araźna A. , Janeczek K. , Stęplewski W. , Sitek J. , Lipiec K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2018.12.10

Warianty tytułu

EN

Influence graphite or metal particles on thermal endurance of silicone based thermal grease

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Stosowanie bardziej złożonych i miniaturowych elementów zintegrowanych w jednej obudowie w technologii mikroelektroniki skutkuje wysoką gęstością wytwarzanego ciepła. Dlatego efektywne zarządzanie ciepłem stało się kluczowym wymogiem przy projektowaniu nowoczesnych pakietów elektronicznych. Jedną z wielu metod zarządzania ciepłem generowanym w pakietach elektronicznych jest użycie materiałów termoprzewodzących (TIM). Materiały TIM mają za zadanie wyeliminowanie szczelin powietrznych uformowanych pomiędzy chipem IC a radiatorem i zwiększenie wymiany ciepła między nimi. Dlatego właściwości termiczne materiałów TIM odgrywają kluczową rolę w procesie rozpraszania ciepła. Celem pracy jest określenie wpływu cząstek grafitu, srebra lub miedzi na stabilność termiczną silikonowego smaru termicznego metodami termograwimetrii (TGA) i skaningowej kalorymetrii różnicowej (DSC). W pracy badano stabilność termiczną próbek TIM w oparciu wartości temperatury maksymalnej utraty masy, energi aktywacji reakcji rozkładu i początkowej temperatury rozkładu próbek. Wyniki pokazują, że proces degradacji wszystkich testowanych próbek TIM w warunkach analizy ma charakter wieloetapowy. Dodatki grafitu i cząstek metalu zmieniły stabilność termiczną silikonowego smaru termicznego.

EN

The use more complex and smaller components in one packaging in microelectronics technology results in high density of heat generated. In this sense, efficient thermal management has become a critical requirement for the design of modern electronic packages. One of the many methods to manage the heat generated within the electronics components is using Thermal Interface Materials (TIMs). The function of TIMs is to eliminate the interstitial air gaps formed between IC chip and heat sink and to improve heat transfer between them. Therefore, thermal properties of TIMs materials play a key role in heat dissipation. The goal of this work is to determine influence of graphite, silver or copper particles on thermal stability of the silicone based thermal grease by thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). The weight loss behavior and the thermal stability based on temperatures of maximum rate of weight loss, the activation energy of the decomposition reactions and the initial decomposition temperature were studied. The results reveal that degradation process of all the tested TIMs materials under the analysis condition is multistage. Addition of graphite and metal particles changed thermal behavior of the silicone based thermal grease.

Słowa kluczowe

PL

materiały termoprzewodzące; TIM; TGA; DSC

EN

thermoconductive materials; TIM; TGA; DSC

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 59, nr 12
• Strony: 43--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., il., tab., wykr.

Twórcy

autor

Araźna A.

• Instytut Tele- i Radiotechniczny, ul. Ratuszowa 11, 03-450 Warszawa

autor

Janeczek K.

• Instytut Tele- i Radiotechniczny, ul. Ratuszowa 11, 03-450 Warszawa

autor

Stęplewski W.

• Instytut Tele- i Radiotechniczny, ul. Ratuszowa 11, 03-450 Warszawa

autor

Sitek J.

• Instytut Tele- i Radiotechniczny, ul. Ratuszowa 11, 03-450 Warszawa

autor

Lipiec K.

• Instytut Tele- i Radiotechniczny, ul. Ratuszowa 11, 03-450 Warszawa

Bibliografia

• [1] J. Liu, M. O. Olorunyomi, X. Li, D. Shangguan, Manufacturing and Characterization of Nano Silver Particles Based Thermal Interface Material, 2007 IEEE 57th Electronic Components and Technology Conference (ECTC 2007), 29 May - 01 June 2007, John Ascuaga’s Nugget Sparks, NV, USA.
• [2] W. Peng, C. Zanden, L. Ye, X. Lu and J. Liu, Mechanical properties of a novel Nano-Thermal Interface Material IEEE International Conference on Nanotechnology, Beijing, China, Aug 5-8. 2013, pp. 942-945.
• [3] J. Idris, T.W. Hon, Hihg-Performance Carbon Nanotbes Thermal Interface Materials, 36th International Electronics Manufacturing Technology Conf., Johor Bahru, Nov 11-13, 2014, pp. 1-5.
• [4] Y. Wang, Y. Zhang, Superior Thermal Conductivity of Carbon Nanosccroll Based Thermal Interface Materials, IEEE 65th Electronic Components and Technology Conference, San Diego, May 26-29, 2015, pp. 1234-1239.
• [5] L. Li, M. Nagar and J. Xue, Effect of Thermal Materials on Manufacturing and Reliability of Flip Chip PBGA and SiP Packages, 58th Electronic Components and Technology Conf., Lake Buena Vista, FL, May 27-30, 2008, pp. 973-978.
• [6] L. Larson, Y. Tang, L. Durfee, C. Hale, D. Plante, S. Iruvanti, R. Wagner, T. Davis, H. Longworth, A. Lavoie and R. Langois, IEEE 64th Electronic Components and Technology Conference, Orlando, May 27-30, 2014, pp. 236-241.
• [7] Datasheet of thermal grease HP, AG TermoPasty, http://termopasty. pl/en/produkty/thermal-grease-hp-en/
• [8] K. Janeczek, A. Araźna, Y. Zhang, S. Ma, J. Sitek, J. Fan, J. Liu, K. Lipiec, Investigation of Thermal Interface Materials reinforced with micro- and nanoparticles, China Semiconductor Technology International Conference (CSTIC), March 14-16,2017, Shanghai, China.
• [9] L.-L. Jiao, J.-H. Sun, A Thermal Degradation of Insulation Materials Extruded Polystyrene, Procedia Engineering, vol. 71, pp. 622-628, 2014, https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.04.089
• [10] R. Pilawka, H. Mąka, Kinetics of thermal decomposition of isocyanate- epoxy materials crosslinked in the presence of 1-ethylimidazole accelerator, Polimery, vol. 59, no. 5, pp. 409-415, 2014, http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2014.409
• [11] A.S. Luyt, J.A. Molefi, H. Krump, Thermal, mechanical and electrical properties of copper powder filled low-density and linear low-density polyethylene composites, Polymer Degradation and Stability, vol. 91, no. 7, pp. 1629-1636, 2006, https://doi. org/10.1016/j.polymdegradstab.2005.09.014
• [12] W. Park, Y. Guo, X. Li, J. Hu, L. Liu, X. Ruan, Y. P. Chen, High-performance Thermal Interface Material Based on Few-layer Graphene Composite, J. Phys. Chem. C, vol. 119, no. 47, pp. 26753-26759, 2015, DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b08816

Uwagi

1. Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).

2. Opracowanie wykonane w ramach prac statutowych Instytutu Tele- i Radiotechnicznego.