Με την ταχεία πρόοδο των ηλεκτρονικών συσκευών προς τη σμίκρυνση, την πολυλειτουργικότητα, την υψηλή κατανάλωση ενέργειας και τη βελτιωμένη αξιοπιστία, έχει εμφανιστεί η τεχνολογία τρισδιάστατης ολοκλήρωσης υψηλής πυκνότητας για μικροηλεκτρονικές συσκευές. Ωστόσο, η ανάπτυξη της ολοκλήρωσης υψηλής πυκνότητας περιορίζεται από τις υψηλές θερμοκρασίες διασταύρωσης που προκαλούνται από τη θερμική συγκέντρωση εντός των τσιπ, με αποτέλεσμα να διακυβεύεται σημαντικά η απόδοση και η αξιοπιστία της συσκευής.
Τα ολοκληρωμένα τσιπ διαθέτουν δομές πολλαπλών στρωμάτων που περιλαμβάνουν στρώματα υποστρώματος, στρώματα κυκλώματος τσιπ, τσιπ και ψυχρές πλάκες κελύφους συσκευασίας. Η ψυχρή πλάκα του κελύφους συσκευασίας ενσωματώνει μικροκανάλια που διαχέουν τη θερμότητα από τα τσιπ του στρώματος κυκλώματος μέσω υγρής μεταφοράς θερμότητας, ενώ εξασφαλίζουν ομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασίας του τσιπ. Τα εύκαμπτα υλικά θερμικής διεπαφής (TIM) γεφυρώνουν τη διεπαφή μεταξύ της ψυχρής πλάκας του κελύφους συσκευασίας και του στρώματος κυκλώματος.
Τα υλικά θερμικής διεπαφής (TIM) είναι κρίσιμα συστατικά απαγωγής θερμότητας που γεμίζουν μικροσκοπικά κενά μεταξύ των επιφανειών για να βελτιώσουν άμεσα τη θερμική απόδοση. Τα TIM συνήθως εφαρμόζονται μεταξύ του καλύμματος του τσιπ και της συσκευασίας (TIM1), του τσιπ και της ψύκτρας (TIM1.5) και του καλύμματος της συσκευασίας και της ψύκτρας (TIM2). Η υψηλή θερμική αγωγιμότητα και η αξιοπιστία στα TIM εξασφαλίζουν ταχεία μεταφορά θερμότητας στις διεπαφές. Η επικρατούσα προσέγγιση θερμικής διαχείρισης για τσιπ υψηλής υπολογιστικής ισχύος εξακολουθεί να βασίζεται σε υλικά TIM1 εξαιρετικά χαμηλής θερμικής αντίστασης για τη γρήγορη μεταφορά θερμότητας από το εσωτερικό του τσιπ στο περίβλημα της συσκευασίας. Στη συνέχεια, η θερμότητα μεταφέρεται μέσω υλικών TIM2 σε μια πλάκα υγρής ψύξης, η οποία τη διαχέει γρήγορα στο εξωτερικό περιβάλλον μέσω της ταχείας ροής του εσωτερικού ψυκτικού υγρού της.
