随着第三代半导体和微电子集成技术的快速发展，功率器件及其设备，如相控阵雷达、大功率 LED、高性能数据中心、智能手机、医疗设备等体现出性 能高、体积小、集成度高的发展特点。但高密度的封装使功率器件内部热流密度大幅升高，局部发热功率增大，对器件的性能和寿命造成严重影响，因而需要通过散热器将这部分热量及时导出。
功率器件导热材料
由于固体表面粗糙度的影响，芯片与散热器、封装外壳与散热器之间会存在大量充满空气的间隙，而空气的导热系数只有 0.01～0.04 W·m-1·K-1，大大降低了导热效率，因此需要填充具有高热导率的热界面材料来构造有效的导热通路。
下面简单介绍下导热界面材料的导热原理和常见导热材料的特点。
热界面材料导热过程
功率芯片的散热方式分为直接式和间接式，如图1所示。直接式是通过热沉直接将芯片所产生的热量与外部环境进行热交换；间接式先将芯片的热量传递到封装外壳，由外壳将热量传递至热沉，再与外界进行热量交换。在功率器件与散热器直接接触时，由于固体表面不是绝对光滑的，二者的实际接触面积仅为表观接触面积的 1%～2%，界面之间存在大量的间隙，而这些间隙会被导热率极低的空气填充，增加了界面热阻。
图1 芯片的两种散热方式 (箭头为主要热流方向)
热界面材料 (Thermal Interface Materials, TIM) 是一种用于填充固体材料间气体空隙的材料，如图 2 所 示，可以提高界面导热系数，优化功率器件热管理性能， 从而提升功率器件可靠性，延长使用寿命。
图2 热界面材料的热阻示意图
随着热界面材料产业化发展，材料种类也在不断增加，常见材料有导热硅脂、导热垫片、导热凝胶、导热相变材料、导热胶、液态金属等。其中，以聚合物为基底的复合热界面材料在市场中占比接近 90%，新兴的液态金属材料虽然占比较少，但其份额正在逐渐扩大。
下表总结了 常见热界面材料的特点和导热性能。
常见热界面材料的特点和导热性能
