王天倫，秦文波,，黃 飛，舒登峰，王浩東，孫佳晨，王成彪,,3，岳 文,3

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）工程技術(shù)學(xué)院，北京 100083; 2.彗晶新材料科技（深圳）有限公司，廣東 深圳 518000;3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）鄭州研究院，河南 鄭州 450000)

近年來(lái)，隨著電子元器件微型化、高密度化和混合集成技術(shù)的高速發(fā)展，芯片尺寸不斷變小，而對(duì)芯片功率的要求卻不斷提升，致使芯片產(chǎn)生的熱量不斷升高[1,2]。芯片與散熱器之間存在極細(xì)微的凹凸不平的空隙，在安裝時(shí)，兩者間的實(shí)際接觸面積僅占散熱器底座面積的10%。而空隙中則被空氣所占據(jù)，因?yàn)榭諝鉄釋?dǎo)率僅有0.025 W/(m·K)，導(dǎo)熱性能很差，使得芯片與散熱器間的接觸熱阻非常大，嚴(yán)重阻礙了熱量的有效傳導(dǎo)，造成散熱器的效能低下[3,4]。使用高導(dǎo)熱性的熱界面材料，可以排除間隙中的空氣，在芯片與散熱器間建立有效的熱傳導(dǎo)通道。這樣既可以大幅度降低接觸熱阻，使散熱器的散熱效率得到提升，也保證了芯片在適宜的溫度范圍內(nèi)工作，并有效延長(zhǎng)了芯片的使用壽命[5,6]。

芯片的工作環(huán)境會(huì)面臨高頻率振動(dòng)、高溫、低溫、高低溫沖擊或高濕等情況，令熱界面材料產(chǎn)生裂痕、粉化、滲油等現(xiàn)象，導(dǎo)致散熱效率降低，并大幅降低芯片的使用壽命[7]。不僅溫度、沖擊、振動(dòng)、電磁、潮濕等外界因素易對(duì)熱界面材料可靠性能產(chǎn)生影響，材料的搭配以及生產(chǎn)工藝的選擇等內(nèi)部因素也會(huì)對(duì)熱界面材料可靠性能產(chǎn)生影響，F(xiàn)ig.1 總結(jié)了熱界面材料可靠性能的影響因素。芯片最佳工作溫度在70～80 ℃，單個(gè)電子元件的溫度每升高10 ℃，芯片可靠性降低50%[8]。這就對(duì)熱界面材料的可靠性能提出了更高的要求。本文綜述了熱界面材料可靠性能的影響因素，展望了提升熱界面材料可靠性能的方法。

Fig .1 Influence factors of thermal interface material reliability

1 熱界面材料的分類(lèi)及特點(diǎn)

熱界面材料不僅需要優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，還需具備絕緣性、良好的彈塑性、適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性和黏性、低滲油性、低熱膨脹系數(shù)、良好的冷熱循環(huán)穩(wěn)定性及適用性廣等特點(diǎn)。熱界面材料根據(jù)特性大致分為導(dǎo)熱凝膠、導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱墊片和相變材料[9]。

導(dǎo)熱凝膠是一種粒子填充型聚合物，具有較強(qiáng)的內(nèi)凝聚力特性。在使用過(guò)程中，在固化前有一定的流動(dòng)性，因此能順應(yīng)接觸表面的不規(guī)則性而填補(bǔ)孔隙，使用以及處理起來(lái)非常方便，但必須通過(guò)室溫或加熱固化后才會(huì)形成具有一定硬度的聚合狀態(tài)。

導(dǎo)熱硅脂是一種高導(dǎo)熱絕緣有機(jī)硅材料，屬于液態(tài)材料，可添加較高體積比的導(dǎo)熱填料，使用時(shí)無(wú)需固化處理。而缺點(diǎn)是易出現(xiàn)溢出和相分離問(wèn)題，在使用過(guò)程中容易污染基底材料。

導(dǎo)熱墊片是一種宏觀處于軟、黏狀的固態(tài)物質(zhì)。導(dǎo)熱墊片可以避免傳統(tǒng)導(dǎo)熱硅脂存在的滲油、粉化問(wèn)題。但缺點(diǎn)是由于導(dǎo)熱填料的高填充量對(duì)柔軟度產(chǎn)生了影響，這嚴(yán)重限制了導(dǎo)熱墊片的整體性能。

相變材料是一種通過(guò)高導(dǎo)熱填充物的改性、擁有固-液相變特性的熱界面材料。相變材料融合了導(dǎo)熱墊片和導(dǎo)熱硅脂的雙重優(yōu)點(diǎn)，在常溫使用時(shí)易于安裝，而當(dāng)芯片溫度升高時(shí)會(huì)變?yōu)橐簯B(tài)填補(bǔ)界面間的孔隙缺陷，更易于芯片散熱降溫。但缺點(diǎn)是在固-液相轉(zhuǎn)換時(shí)容易產(chǎn)生殘余熱應(yīng)力，并且對(duì)金屬物體表面有一定的還原性，這大大限制了相變材料的應(yīng)用范圍。

2 熱界面材料的影響因素

2.1 導(dǎo)熱填料對(duì)熱界面材料可靠性的影響

導(dǎo)熱填料又可稱(chēng)為增強(qiáng)材料，其熱導(dǎo)率往往高于基體材料幾十倍，而在基體材料中的堆疊密度和方式往往對(duì)制備出的熱界面材料各項(xiàng)性能起到?jīng)Q定性作用[10]。其中導(dǎo)熱填料的種類(lèi)、導(dǎo)熱填料的搭配和導(dǎo)熱填料表面改性等方面對(duì)熱界面材料可靠性能的影響尤為重要。

2.1.1 導(dǎo)熱填料的種類(lèi)：導(dǎo)熱填料的種類(lèi)大致分為3類(lèi)，分別為陶瓷材料、金屬材料和碳基材料。如Tab.1所示，它們的尺寸及形狀會(huì)對(duì)熱界面材料的可靠性產(chǎn)生非常大的影響[11,12]。

Tab. 1 Common thermal conductivity filler and its thermal conductivity

在使用不同粒徑導(dǎo)熱填料時(shí)，小粒徑導(dǎo)熱填料會(huì)填充進(jìn)大粒徑導(dǎo)熱填料形成的空隙當(dāng)中，使內(nèi)部形成密集堆積，增大導(dǎo)熱填料間接觸幾率，形成緊密、穩(wěn)定的熱傳導(dǎo)通路，使熱界面材料的性能得到改善[13]。在陶瓷材料中，氧化鋁雖導(dǎo)熱性能不是最佳，但由于種類(lèi)繁多、制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、可填充量大等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。其他幾種材料雖具有較高的導(dǎo)熱性能，但都由于價(jià)格偏高、制作工藝復(fù)雜、應(yīng)用范圍局限等原因，多被用于有特定需求的熱界面材料[14]。Debora 等發(fā)現(xiàn)填充納米級(jí)氧化鋁填料能更好地改善熱界面材料的導(dǎo)熱系數(shù)、拉伸強(qiáng)度以及黏性[15]。

在填充金屬填料時(shí)，由于金屬顆粒優(yōu)異的導(dǎo)熱性能以及高溫下優(yōu)異的穩(wěn)定性，多應(yīng)用于高導(dǎo)熱熱界面材料中。有研究表明，液態(tài)金屬熱界面材料在130 ℃的條件下可經(jīng)受長(zhǎng)達(dá)3×103h 的老化，在－40 ℃至80 ℃的溫度內(nèi)循環(huán)1500 次，熱性能和可靠性能不會(huì)顯著降低；缺點(diǎn)是具有腐蝕性、流動(dòng)性大且絕緣性差，通常須使金屬填料與其他材料搭配添加或進(jìn)行預(yù)處理后再使用[16]。Chen 等發(fā)現(xiàn)添加納米尺度的液態(tài)金屬液滴可有效改善熱界面材料的可靠性能并且不會(huì)破壞絕緣性能[17]。

碳基材料具有比金屬填料更高的導(dǎo)熱系數(shù)，根據(jù)形貌區(qū)分為一維碳材料（如碳纖維、碳納米管）、二維碳材料（如石墨烯）和三維碳材料（如石墨、金剛石等[13,18]）。其中石墨烯由于自身優(yōu)異的導(dǎo)熱性能、導(dǎo)熱各向異性、高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于高導(dǎo)熱熱界面材料，Sudhindra 等對(duì)填充不同橫向尺寸石墨烯對(duì)硅樹(shù)脂復(fù)合材料的熱性能的影響進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)填充的石墨烯填料尺寸越大，制備出的硅樹(shù)脂復(fù)合材料的可靠性能越強(qiáng)[19]。

2.1.2 導(dǎo)熱填料的復(fù)配方式：使用導(dǎo)熱填料復(fù)配填充方式對(duì)熱界面材料的性能提升要優(yōu)于使用單一材料填充，通過(guò)調(diào)控每種材料的添加量，可以有選擇地增強(qiáng)或減弱原本導(dǎo)熱填料的某項(xiàng)性能特性，從而提高制備后的熱界面材料的可靠性能。導(dǎo)熱填料復(fù)配的主要目的是為了減少導(dǎo)熱填料在基體材料中的填充量，并最大化保留原有性能，獲得低填充高性能的熱界面材料[10,12,20]。

Choi 等研究了不同粒徑的氧化鋁和氮化鋁的混合對(duì)復(fù)合材料性能的影響，發(fā)現(xiàn)氧化鋁和氮化鋁通過(guò)納米級(jí)和微米級(jí)進(jìn)行復(fù)配，能有效提升顆粒間接觸面積，并使制備的復(fù)合材料性能可靠[21]。Li 等研究了不同質(zhì)量比的鋁和氧化鋁復(fù)配對(duì)相變材料各項(xiàng)性能的影響，發(fā)現(xiàn)鋁顆粒的加入會(huì)使相變材料結(jié)構(gòu)更為致密，可靠性能得到大幅度提升，并且當(dāng)氧化鋁顆粒的添加量約為45%時(shí)，制備出的相變材料各項(xiàng)性能達(dá)到最佳[22]。An 等合成了 氮化硼（BN）/ 碳納米管（CNTs）/ 橡膠（NR）復(fù)合材料，其形貌如Fig.2 所示，可以觀察到新合成的熱界面材料表面光滑并且柔韌性?xún)?yōu)異，在Fig.2(b)中觀察到，BN 與CNTs 復(fù)配形成了致密的層狀結(jié)構(gòu)，有效降低了熱界面材料中填充物界面間的界面熱阻和聲子散射[23]。劉曉云等研究了冷熱循環(huán)對(duì)片層石墨/鋁復(fù)合材料性能的影響，發(fā)現(xiàn)隨冷熱循環(huán)增長(zhǎng)，片層石墨受應(yīng)力作用出現(xiàn)裂紋并產(chǎn)生斷裂，最終導(dǎo)致復(fù)合材料的可靠性能下降[24]。

Fig 2 (a) Digital image of BN/CNTs/NR composite[23]；(b) SEM image of the cross section of BN/CNTs/NR composites[23]

2.1.3 導(dǎo)熱填料的表面修飾處理：對(duì)導(dǎo)熱填料進(jìn)行表面修飾處理，主要作用是降低導(dǎo)熱填料與基體材料之間的極性差異、減少內(nèi)部缺陷、降低表面熱阻；同時(shí)，還可減少團(tuán)聚體的出現(xiàn)，增強(qiáng)導(dǎo)熱填料的分散性，提高熱界面材料的可靠性能[10,25]。劉永鶴等研究了導(dǎo)熱填料形狀與改性方法對(duì)熱界面材料性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)，將球形、類(lèi)球形和角形氧化鋁顆粒進(jìn)行干法-濕法聯(lián)合改性處理，可使填充量達(dá)到95%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），并使制備出的熱界面材料導(dǎo)熱系數(shù)得到有效提升[26]。Choi 等使用1μm的Al2O3陶瓷粉末與Fe-Cr 和Fe-Si 合金粉末通過(guò)干處理得到核-殼結(jié)構(gòu)材料，新材料具有殼層穩(wěn)定并且結(jié)構(gòu)緊密的特點(diǎn)，并使填充量得到提升，使制備出的熱界面材料可靠性能得到保障[27]。

2.2 基體材料對(duì)熱界面材料可靠性的影響

傳統(tǒng)的聚合物基熱界面材料在所有產(chǎn)品中占比接近90%，而其中有機(jī)硅產(chǎn)品因具有優(yōu)良的耐高低溫性、電絕緣性、耐輻射性、阻燃性、耐腐蝕性及生物相容性等優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用[12]。其中硅油的種類(lèi)和黏度、硅油改性方式、交聯(lián)劑、補(bǔ)強(qiáng)劑和催化劑的使用對(duì)熱界面材料的可靠性能影響很大[28]。

2.2.1 硅油的種類(lèi)：硅油是熱界面材料中重要組成部分，硅油的化學(xué)式如Scheme 1 所示。

Scheme 1 Chemical formula of silicone oil

R為烷基、芳基；R'為烷基、芳基、氫、碳官能基和聚醚鏈等；X為烷基、芳基、鏈烯基、氫、羥基、烷氧基、乙酰氧基、氯、碳官能基和聚醚鏈等，n，m=0，1，2，3…在熱界面材料中被廣泛使用的硅油種類(lèi)大致有以下幾種：

（1）甲基硅油具有優(yōu)異的鋪展性能、耐高低溫性、耐候性、耐輻射性、低表面張力及生理惰性等特點(diǎn)，常被當(dāng)作制備熱界面材料的基礎(chǔ)油使用。

（2）含氫硅油又稱(chēng)甲基含氫硅油，其中含有比較活潑的Si—H 鍵，易發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，可作為熱界面材料的交聯(lián)劑使用。

（3）乙烯基硅油典型結(jié)構(gòu)有端乙烯基硅油和高乙烯基硅油，由于其優(yōu)異的耐候性、耐老化、增強(qiáng)韌性等特點(diǎn)，是制備加成型液體硅橡膠、有機(jī)硅凝膠等的主要成分。

（4）苯基硅油又稱(chēng)為甲基苯基硅油，它比普通黏度的二甲基硅油有更高的黏溫系數(shù)以及抗壓縮性能。

（5）氨基硅油中端氨基易與有機(jī)聚合物的官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，將硅氨烷引入其中，使有機(jī)聚合物特性得到改變，常用于對(duì)有機(jī)聚合物改性。

（6）羥基硅油除具有甲基硅油的優(yōu)良性能外，黏度很低，可作為室溫硅橡膠生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)控制劑及熱界面材料的擴(kuò)鏈劑。

2.2.2 硅油的黏度：硅油的黏度對(duì)熱界面材料的滲油以及老化性能的影響很大。硅油黏度過(guò)大，會(huì)使熱界面材料內(nèi)部氣泡過(guò)多，阻礙交聯(lián)反應(yīng)的進(jìn)行，使熱界面材料可靠性能下降。席路等研究了乙烯基硅油黏度對(duì)硅橡膠性能的影響，與使用低黏度的乙烯基硅油相比，黏度高的乙烯基硅油由于乙烯基硅油分子鏈長(zhǎng)，導(dǎo)致形成的硅橡膠交聯(lián)密度極小，因此所制備的硅橡膠拉伸強(qiáng)度低、拉斷伸長(zhǎng)率小，而高黏度乙烯基硅油中乙烯基分子濃度高，使得硅橡膠擁有優(yōu)異的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和熱穩(wěn)定性[29]。

2.2.3 硅油的改性：對(duì)基礎(chǔ)硅油的改性是以某些有機(jī)基團(tuán)代替甲基硅油里的部分甲基基團(tuán)，以改進(jìn)硅油的某種性能，同時(shí)還能使熱界面材料的性能得到相應(yīng)的提升。任曉雯等發(fā)現(xiàn)改性硅油中若含有苯基，會(huì)使硅油表面張力有所提升，可有效降低導(dǎo)熱硅脂的滲油性能，并且聚硅氮烷在加熱條件下會(huì)與羥基封端的聚二甲基硅氧烷發(fā)生擴(kuò)鏈反應(yīng)，形成相對(duì)分子質(zhì)量較高、密度更大的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，使得制備的導(dǎo)熱硅脂的可靠性能得到提升[30]。

2.2.4 交聯(lián)密度的控制：硅烷偶聯(lián)劑是硅烷分子中同時(shí)含有2 種不同反應(yīng)基團(tuán)的有機(jī)硅化合物，常作為導(dǎo)熱填料的表面處理劑。陳波等研究了不同種類(lèi)偶聯(lián)劑對(duì)硅橡膠性能的影響，發(fā)現(xiàn)若偶聯(lián)劑結(jié)構(gòu)內(nèi)部含有雙鍵，會(huì)使制備的硅橡膠拉伸強(qiáng)度增強(qiáng)，并有效提升熱界面材料可靠性能[31]。硅烷交聯(lián)劑的作用是使多個(gè)線型分子或輕度支鏈型大分子、高分子相互鍵合交聯(lián)成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，促進(jìn)或抑制聚合物分子鏈間共價(jià)鍵或離子鍵的形成，令熱界面材料的可靠性能得到改善。Li 等研究了聚合物基鏈長(zhǎng)度和官能團(tuán)含量對(duì)硅橡膠性能的影響，發(fā)現(xiàn)使用氫含量0.50%、鏈長(zhǎng)50 的端甲基含氫硅油作為交聯(lián)劑制備硅橡膠，可使其可靠性能得到有效提升[32]。

2.2.5 交聯(lián)速率的控制：在制備熱界面材料過(guò)程中，Karstedt 鉑金催化劑因具有活性高、用量少和選擇性好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛用于催化硅氫反應(yīng)當(dāng)中，但由于催化劑活化時(shí)間過(guò)短，往往組分還未混合均勻就開(kāi)始聚合，所以常與催化劑抑制劑搭配進(jìn)行使用[33]。紀(jì)建業(yè)等研究了鉑金催化劑使用量及實(shí)驗(yàn)溫度對(duì)硅橡膠乙烯基轉(zhuǎn)化率的影響，發(fā)現(xiàn)隨催化劑用量增大，所產(chǎn)生出的鉑黑會(huì)影響熱界面材料的色澤，并使其柔韌度下降；隨實(shí)驗(yàn)溫度升高，乙烯基反應(yīng)速率出現(xiàn)先增快后減小的現(xiàn)象，這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)溫度影響到催化劑活性，使乙烯基轉(zhuǎn)化率出現(xiàn)增長(zhǎng)，但當(dāng)實(shí)驗(yàn)溫度過(guò)高時(shí)，體系內(nèi)副反應(yīng)增多，導(dǎo)致乙烯基轉(zhuǎn)化率下降[34]。催化劑抑制劑可以降低鉑催化劑的低溫催化活性，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，而在高溫情況下會(huì)令催化劑快速恢復(fù)活性。許多化合物，如酯類(lèi)、醇類(lèi)、酮類(lèi)、磺胺類(lèi)、磷酸鹽類(lèi)、磷酸、含氮的衍生物、過(guò)氧化物和炔等可以作為鉑催化劑的抑制劑[33]。

2.2.6 補(bǔ)強(qiáng)處理：補(bǔ)強(qiáng)劑的作用是使導(dǎo)熱填料表面與彈性體界面間發(fā)生相互作用，提高熱界面材料各項(xiàng)性能。使用過(guò)量時(shí)則會(huì)對(duì)熱界面材料產(chǎn)生一些不良的影響，如應(yīng)力松弛性能變差、彈性下降、滯后損失增大、壓縮永久變形增大等。常用的補(bǔ)強(qiáng)劑有MQ 硅橡膠、白炭黑、碳酸鈣和蒙脫土等[35,36]。王紅玉等研究了白炭黑氣相法補(bǔ)強(qiáng)氧化鋁和氧化鋅對(duì)導(dǎo)熱凝膠老化性能的影響，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在添加白炭黑后，隨老化時(shí)間的延長(zhǎng)，導(dǎo)熱凝膠的熱導(dǎo)率隨之提升；電氣強(qiáng)度雖降低但仍然能夠保持在原來(lái)的60%以上；硬度升高可達(dá)原來(lái)的50%以上；壓縮形變能力降低，但仍可保持原來(lái)的40%以上，這說(shuō)明使用白炭黑補(bǔ)強(qiáng)劑可有效改善導(dǎo)熱凝膠的可靠性能[37]。

2.3 生產(chǎn)工藝對(duì)熱界面材料可靠性的影響

在制備過(guò)程中的脫泡處理以及生產(chǎn)與儲(chǔ)存時(shí)的溫度和濕度都會(huì)對(duì)生產(chǎn)出的熱界面材料可靠性能產(chǎn)生很大的影響。因此開(kāi)展生產(chǎn)工藝對(duì)熱界面材料可靠性能影響的研究顯得格外重要。

2.3.1 工藝流程：制備熱界面材料的工藝中，原材料的預(yù)處理以及脫泡處理這2 個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)最后制備出的熱界面材料可靠性能的影響尤為重要。其中，基體材料的預(yù)混合可以使基礎(chǔ)硅油與添加的助劑混合得更加均勻，使交聯(lián)反應(yīng)更加完全。并且提前添加適量的抑制劑，可有效延長(zhǎng)操作時(shí)間，使兩者混合更加均勻，促進(jìn)導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的建成[38,39]。當(dāng)使用改性導(dǎo)熱填料時(shí)，需預(yù)先進(jìn)行高溫烘烤使多余的改性劑完全揮發(fā)后再進(jìn)行使用。如果使用多種導(dǎo)熱填料進(jìn)行填充時(shí)，先將小粒徑導(dǎo)熱填料倒入預(yù)混合的基體材料，均勻攪拌后進(jìn)行真空脫泡，再將大粒徑導(dǎo)熱填料加入進(jìn)行二次攪拌，這樣會(huì)使制備的熱界面材料內(nèi)部缺陷及團(tuán)聚體大量減少，提升導(dǎo)熱填料在基體材料內(nèi)的分散性，令制備出的熱界面材料可靠性能得到大幅度提升[38]。

常用的脫泡方式有真空箱進(jìn)行真空脫泡、真空行星攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌過(guò)程中的真空脫泡2 種。使用真空箱脫泡，需將混合后的原料取出，放入真空箱內(nèi)進(jìn)行抽真空脫泡處理，在這個(gè)過(guò)程中易出現(xiàn)污染，并且如果黏度過(guò)高，會(huì)無(wú)法排盡內(nèi)部氣泡，使制備出的熱界面材料內(nèi)部出現(xiàn)大量缺陷，令其可靠性能大幅度下降。相比之下，真空行星攪拌機(jī)則可大概率避免此類(lèi)問(wèn)題。真空行星攪拌機(jī)是在密閉真空的環(huán)境中對(duì)材料進(jìn)行攪拌，這樣會(huì)使氣泡更加容易排出，使制備出的熱界面材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加緊密，其可靠性能大大提升[39]。

2.3.2 溫度及濕度控制：溫度以及濕度的變化也會(huì)對(duì)熱界面材料性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響[39,40]。在生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)溫度在24～26 ℃之間時(shí)，擴(kuò)鏈劑端氫的活性與交聯(lián)劑側(cè)氫結(jié)構(gòu)活性相差不大，擴(kuò)鏈和交聯(lián)會(huì)同時(shí)發(fā)生；當(dāng)溫度升高后，乙烯基與擴(kuò)鏈劑的反應(yīng)要早于交聯(lián)劑，導(dǎo)致熱界面材料硬度降低，拉斷伸長(zhǎng)率提升；高溫則會(huì)使抑制劑失效，催化劑恢復(fù)活性，使固化時(shí)間加快，易使導(dǎo)熱填料分散性降低[39]。

在日常儲(chǔ)存期間，儲(chǔ)存環(huán)境濕度的控制尤為重要。正常情況下，儲(chǔ)存空間濕度要求在25%以下。存儲(chǔ)期間濕度過(guò)高，易使空氣中水分子在導(dǎo)熱填料表面產(chǎn)生黏膜，使小粒徑導(dǎo)熱填料發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，若生產(chǎn)過(guò)程中直接使用，其中的水分子會(huì)干擾交聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生，使固化時(shí)間大幅縮短，使導(dǎo)熱填料分散性下降，并且還會(huì)使黏度升高，內(nèi)部氣泡不易排出，使制備出的熱界面材料可靠性能大幅下降。對(duì)存儲(chǔ)熱界面材料來(lái)說(shuō)，水分子會(huì)侵入內(nèi)部破壞導(dǎo)熱填料和基體材料結(jié)構(gòu)，易出現(xiàn)粉化、油粉分離現(xiàn)象，使熱界面材料可靠性能減退[40]。

3 結(jié)語(yǔ)與展望

熱界面材料可靠性能提升的方法主要集中以下幾方面：

（1）使用類(lèi)球形的導(dǎo)熱填料進(jìn)行雜化復(fù)配，或進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫘揎椄男愿纳茖?dǎo)熱填料表面缺陷，都會(huì)令熱界面材料可靠性能得到提升。

（2）使用適當(dāng)黏度的基礎(chǔ)硅油，并且使用合適的硅烷偶聯(lián)劑和硅烷交聯(lián)劑進(jìn)行混合，會(huì)使交聯(lián)密度增強(qiáng)形成結(jié)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，催化劑可在不影響基體性能的同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)作用，適當(dāng)添加抑制劑可有效延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，提升可操作性時(shí)間，使反應(yīng)更加完全。

（3）在制備熱界面材料階段，原材料的預(yù)處理及脫泡處理尤為重要，這2 項(xiàng)操作都能使導(dǎo)熱填料與基體材料混合得更為均勻，制備出的熱界面材料內(nèi)部缺陷更少，其可靠性能得到有效提升。

（4）對(duì)原材料及熱界面材料的儲(chǔ)備溫度及濕度需進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，避免導(dǎo)熱填料變質(zhì)，確保制得的熱界面材料可靠性能不會(huì)受到影響。

本文對(duì)熱界面材料可靠性影響因素進(jìn)行了分類(lèi)總結(jié)，但仍存在諸多問(wèn)題有待解決。其中小粒徑導(dǎo)熱填料極易形成團(tuán)聚體，而現(xiàn)有的方法并不能很好地解決該問(wèn)題，因此亟待尋找一種更好的辦法進(jìn)行解決；對(duì)于流動(dòng)性較好的熱界面材料來(lái)說(shuō)，放置一段時(shí)間后極易出現(xiàn)析油現(xiàn)象，但現(xiàn)有的各種測(cè)試方法測(cè)得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不能保證統(tǒng)一，因此應(yīng)制定一套系統(tǒng)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)表征該類(lèi)熱界面材料的析油問(wèn)題；并且在未來(lái)生產(chǎn)熱界面材料過(guò)程中，應(yīng)建立一個(gè)對(duì)物料狀況監(jiān)測(cè)的監(jiān)管系統(tǒng)，對(duì)原材料的儲(chǔ)存到生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)管，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，避免在各階段出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致熱界面材料可靠性降低。