Con il rapido avanzamento dei dispositivi elettronici verso la miniaturizzazione, la multifunzionalità, l’elevato consumo energetico e una maggiore affidabilità, è emersa la tecnologia di integrazione tridimensionale ad alta densità per dispositivi microelettronici. Tuttavia, lo sviluppo dell'integrazione ad alta densità è limitato dalle elevate temperature di giunzione causate dalla concentrazione termica all'interno dei chip, che compromettono in modo significativo le prestazioni e l'affidabilità del dispositivo.
I chip integrati presentano strutture multistrato comprendenti strati di substrato, strati di circuiti chip, chip e piastre fredde del guscio del pacchetto. La piastra fredda del package incorpora microcanali che dissipano il calore dai chip dello strato del circuito tramite trasferimento di calore convettivo liquido garantendo al tempo stesso una distribuzione uniforme della temperatura del chip. I materiali flessibili di interfaccia termica (TIM) collegano l'interfaccia tra la piastra fredda dell'involucro del package e lo strato del circuito.
I materiali di interfaccia termica (TIM) sono componenti critici di dissipazione del calore che riempiono gli spazi microscopici tra le superfici per migliorare direttamente le prestazioni termiche. I TIM vengono generalmente applicati tra il chip e il coperchio del package (TIM1), il chip e il dissipatore di calore (TIM1.5) e il coperchio del package e il dissipatore di calore (TIM2). L'elevata conduttività termica e l'affidabilità dei TIM garantiscono un rapido trasferimento del calore attraverso le interfacce. L'approccio prevalente di gestione termica per i chip ad alta potenza di calcolo si basa ancora su materiali TIM1 a bassissima resistenza termica per condurre rapidamente il calore dall'interno del chip all'alloggiamento del package. Il calore viene quindi trasferito tramite i materiali TIM2 a una piastra di raffreddamento a liquido, che lo dissipa rapidamente nell'ambiente esterno attraverso il rapido flusso del suo fluido di raffreddamento interno.
