Mit der rasanten Weiterentwicklung elektronischer Geräte in Richtung Miniaturisierung, Multifunktionalität, hohem Stromverbrauch und erhöhter Zuverlässigkeit ist eine hochdichte dreidimensionale Integrationstechnologie für mikroelektronische Geräte entstanden. Allerdings wird die Entwicklung der hochdichten Integration durch erhöhte Sperrschichttemperaturen eingeschränkt, die durch die thermische Konzentration innerhalb der Chips verursacht werden, was die Leistung und Zuverlässigkeit der Geräte erheblich beeinträchtigt.
Integrierte Chips weisen mehrschichtige Strukturen auf, die Substratschichten, Chip-Schaltkreisschichten, Chips und Gehäusegehäuse-Kühlplatten umfassen. Die Kühlplatte des Gehäusegehäuses enthält Mikrokanäle, die die Wärme von den Schaltkreisschicht-Chips durch flüssige konvektive Wärmeübertragung ableiten und gleichzeitig eine gleichmäßige Chip-Temperaturverteilung gewährleisten. Flexible thermische Schnittstellenmaterialien (TIM) überbrücken die Schnittstelle zwischen der Kühlplatte des Gehäusegehäuses und der Schaltkreisschicht.
Wärmeschnittstellenmaterialien (TIMs) sind wichtige Wärmeableitungskomponenten, die mikroskopisch kleine Lücken zwischen Oberflächen füllen, um die Wärmeleistung direkt zu verbessern. TIMs werden typischerweise zwischen Chip und Gehäusedeckel (TIM1), Chip und Kühlkörper (TIM1.5) sowie Gehäusedeckel und Kühlkörper (TIM2) angebracht. Hohe Wärmeleitfähigkeit und Zuverlässigkeit in TIMs sorgen für eine schnelle Wärmeübertragung über Schnittstellen hinweg. Der vorherrschende Wärmemanagementansatz für Chips mit hoher Rechenleistung basiert immer noch auf TIM1-Materialien mit extrem niedrigem Wärmewiderstand, um die Wärme schnell vom Chipinneren zum Gehäusegehäuse zu leiten. Die Wärme wird dann über TIM2-Materialien an eine Flüssigkeitskühlplatte übertragen, die sie durch den schnellen Fluss ihrer internen Kühlflüssigkeit schnell an die Außenumgebung abgibt.
