TẤM dán TRUYỀN dẫn NHIỆT TRUNG GIAN dựa TRÊN CAO SU SILICONE kết hợp với AL2O3

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA KHOA HỌC VẬT LIỆU
BỘ MÔN VẬT LIỆU NANO & MÀNG MỎNG
-------------------------------QUÁCH THỊ NGỌC ANH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đề tài:

TẤM DÁN TRUYỀN DẪN NHIỆT TRUNG GIAN
DỰA TRÊN CAO SU SILICON KẾT HỢP Al2O3

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Đỗ Hữu Quyết

---------------------------------TP HỒ CHÍ MINH – 2017


Khóa luận tốt nghiệp

Lời cảm ơn
Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ,
đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cơ, gia đình và bạn bè.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến T.s Đỗ Hữu Quyết, nghiên cứu viênTrung tâm nghiên cứu triển khai đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt q
trình làm khố luận. Bên cạnh đó, em cũng khơng qn gửi lời cảm ơn đến các anh
chị nghiên cứu viên, cũng như các bạn sinh viên cùng làm đề tài tại phòng công
nghệ nano. Các anh chị và các bạn là nguồn động viên tinh thần, đồng thời đã chia
sẻ kinh nghiệm và tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành khóa luận.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cơ giáo trong trường ĐH Khoa học
tự nhiên TPHCM nói chung, các thầy cô trong Bộ môn Vật liệu nano và màng
mỏng nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các

môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện
giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã ln tạo điều
kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hồn thành
khố luận tốt nghiệp.
Qch Thị Ngọc Anh

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

ii


Khóa luận tốt nghiệp

MỤC LỤC
Lời cảm ơn .................................................................................................................. i
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................v
DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................ vi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT............................................................................... viii
LỜI GIỚI THIỆU ........................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .......................................................................................2
1.1. Giới thiệu tổng quan về vật liệu........................................................................2
1.1.1. Sơ lược về vật liệu truyền dẫn nhiệt trung gian (Thermal interfaces
materials- TIMs) ...................................................................................................2
1.1.2. Cấu tạo và các thông số ảnh hưởng đến TIMs. ..........................................4
1.1.3. Phân loại TIMs. ..........................................................................................9
1.2. Tấm dán tản nhiệt ...........................................................................................11
1.2.1. Vật liệu .....................................................................................................11
1.2.2. Cơ chế truyền nhiệt trong tấm dán. ..........................................................16

1.3. Phương pháp phân tích. ..................................................................................18
1.3.1. Đo nhiệt trở theo tiêu chuẩn ASTM-D5470. ............................................18
1.3.2 Quan sát hình thái học bằng kính hiển vi điện tử quét phân giải cao (FESEM)...................................................................................................................21
1.3.3 Đo sự sụt giảm khối lượng theo nhiệt độ (TGA). ....................................21
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ................................................................................23
2.1. Hóa chất và dụng cụ .......................................................................................23
2.1.1. Hóa chất ....................................................................................................23
2.1.2. Dụng cụ ....................................................................................................23
2.2. Nội dung thí nghiệm .......................................................................................25
2.2.1. Chế tạo tấm dán theo tỉ lệ cao su silicon (SiK) và silicon dầu (SiD) .......25
2.2.2. Chế tạo tấm dán với tỉ lệ cao su silicon (SiK) và hạt Al2O3.....................26
2.2.3. Chế tạo tấm dán dựa trên hỗn hợp silicon (Si) với Al2O3 ........................26
2.2.4. Chế tạo tấm dán với tỉ lệ giữa các hạt Al2O3 có kích thước khác nhau ...27

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

iii


Khóa luận tốt nghiệp

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN..............................................................29
3.1. Kiểm tra vật liệu ban đầu ................................................................................29
3.2. Quan sát hình thái học mẫu tấm dán truyền dẫn nhiệt trung gian ..................30
3.3. Kiểm tra độ ổn định nhiệt ...............................................................................31
3.4. Kiểm tra nhiệt trở ............................................................................................33
3.4.1. Kiểm tra nhiệt trở của mẫu tấm dán với thành phần cao su silicon pha
trộn dầu silicon ...................................................................................................33
3.4.2. Kiểm tra nhiệt trở của mẫu tấm dán với thành phần cao su silicon pha
trộn Al2O3 ...........................................................................................................34

3.4.3. Kiểm tra nhiệt trở của mẫu tấm dán với thành phần hỗn hợp silicon pha
trộn Al2O3 ...........................................................................................................35
3.4.4. Kiểm tra nhiệt trở của mẫu tấm dán với thành phần hỗn hợp Al2O3 với
các kích thước khác nhau ...................................................................................36
3.5. Độ dẫn nhiệt ....................................................................................................37
3.6. Thử nghiệm trên máy tính ..............................................................................39
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..........................................40
4.1. Kết luận ...........................................................................................................40
4.2. Hướng phát triển .............................................................................................41
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................42

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

iv


Khóa luận tốt nghiệp

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Tóm tắt các đặc tính của các loại TIMs. [10] ...........................................11
Bảng 1.2. Tính chất của polydimethylsiloxanes theo khối lượng phân tử[14]. ........14
Bảng 1.3. Một vài thơng số đặc trưng về tính chất vật lí và hóa học của nhơm oxit
99,5%.........................................................................................................................16
Bảng 2.1. Thống kê các thí nghiệm chế tạo tấm dán với thành phần silicon dầu cao
hơn. ............................................................................................................................25
Bảng 2.2. Thống kê các thí nghiệm chế tạo tấm dán với thành phần Al2O3 cao hơn.
...................................................................................................................................26
Bảng 2.3. Thống kê các thí nghiệm chế tạo tấm dán dựa trên hỗn hợp silicon với tỉ
lệ thành phần Al2O3 khác nhau. ................................................................................27
Bảng 2.4. Thống kê các thí nghiệm chế tạo tấm dán dựa trên hỗn hợp silicon với tỉ

lệ thành phần A42/A12 khác nhau. ...........................................................................28

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

v


Khóa luận tốt nghiệp

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Bề mặt gồ ghề giữa bộ phận tản nhiệt và thiết bị khi được thêm vào chất
truyền dẫn nhiệt trung gian.[1] ....................................................................................3
Hình 1.2. Giản đồ các thành phần nhiệt trở khác nhau của TIMs [10]. ......................4
Hình 1.3. Hình biểu diễn độ dẫn nhiệt của tấm dán nhiệt với các hạt dẫn nhiệt Al2O3
và ZnO theo phần trăm thể tích hạt [1]. ......................................................................5
Hình 1.4. Phương trình đường thẳng ngoại suy độ dẫn nhiệt [11]. ............................7
Hình 1.5. Cấu trúc phân tử của cao su silicon. ..........................................................11
Hình 1.6. So sánh tính chất của các loại cao su khác nhau so với cao su thiên
nhiên[13]. ..................................................................................................................12
Hình 1.7. Thế đánh thủng điện môi của silicon theo độ dày[13]. .............................13
Hình 1.8. Độ dẫn nhiệt của cao su silicon so với một số loại vật liệu khác[13]. ......13
Hình 1.9. Cấu trúc phân tử của dầu silicon. .............................................................14
Hình 1.10. Cấu trúc phân tử và tinh thể nhơm oxit Al2O3 ........................................15
Hình 1.11. Mơ hình hạt dẫn nhiệt phân tán trong chất nền polyme tương ứng với a)
hạt dẫn nhiệt kích thước nhỏ; b) hạt dẫn nhiệt kích thước lớn; c) sự pha trộn của hai
kích thước hạt khác nhau...........................................................................................17
Hình 1.12. Cấu tạo hệ đo nhiệt trở theo tiêu chuẩn ASTM-D5470. .........................19
Hình 1.13. Các bước thử nghiệm hiệu quả tản nhiệt của tấm dán trên máy tính. ....21
Hình 2.1 Kính hiển vi điện tử quét (FE-SEM). .........................................................23
Hình 2.2. Hệ đo nhiệt ASTM- D5470 .......................................................................24

Hình 2.3. Máy khuấy đũa ..........................................................................................24
Hình 3.1. Ảnh chụp SEM của bột Al2O3: a) A-42 và b) A-12. .................................29
Hình 3.2. Ảnh chụp mặt cắt ngang của tấm dán a) Si_AO42_1:2, b)Si_AO12_1:1,
c) Si_AO_1:1. ...........................................................................................................30
Hình 3.3. Kết quả kiểm tra TGA của mẫu chỉ sử dụng Silicon (Si) và mẫu sử dụng
hỗn hợp Silicon và Al2O3 với tỉ lệ 1:2 (Si_AO_1:1,5)..............................................31
Hình 3.4. Kết quả kiểm tra nhiệt trở theo của mẫu tấm dán SiD/SiK theo các tỉ số
khối lượng khác nhau. ...............................................................................................33

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

vi


Khóa luận tốt nghiệp

Hình 3.5. Kết quả kiểm tra nhiệt trở theo tỉ lệ hạt Al2O3 của mẫu tấm dán với thành
phần cao su silicon pha trộn Al2O3 (A-42)................................................................34
Hình 3.6. Kết quả đo nhiệt trở theo tỉ lệ Al2O3 của tấm dán với thành phần hỗn hợp
silicon pha trộn Al2O3 (A-42). ..................................................................................35
Hình 3.7: Kết quả kiểm tra nhiệt trở của các mẫu tấm dán với thành phần sử dụng
Al2O3 với hai kích thước khác nhau (A12/A42). ......................................................36
Hình 3.8. Kết quả đo nhiệt trở theo các bề dày khác nhau của mẫu APT Led,
Si_AO42_1:2 và Si_AO12_1:1.................................................................................37
Hình 3.9. Kiểm tra hiệu quả tản nhiệt trên máy tính. ................................................39
Hình 4.1. Một số ứng dụng tiềm năng của TIMs. .....................................................41

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

vii

Khóa luận tốt nghiệp

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BLT

Bond Line Thickness

Độ dày liên kết

TIMs Thermal interface materials Vật liệu truyền dẫn nhiệt trung gian

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh
viii


Khóa luận tốt nghiệp

LỜI GIỚI THIỆU
Tấm dán truyền dẫn nhiệt trung gian được tạo ra từ nền là chất đàn hồi trộn
với các hạt gốm hoặc kim loại có độ dẫn nhiệt cao đã được nghiên cứu, chế tạo
cũng như thương mại hóa sản phẩm. Tuy nhiên nghiên cứu chế tạo tấm dán truyền
dẫn nhiệt trung gian nói riêng hay TIMs nói chung cịn khá mới mẻ tại Việt Nam.
Sự bùng nổ về các sản phẩm đèn chiếu sáng LED công suất cao, điện thoại thông
minh, các thiết bị năng lượng mặt trời,... đòi hỏi các giải pháp truyền và tản nhiệt
hiệu quả. Các TIMs giữa linh kiện và bộ tản nhiệt đóng một vai trị cực kì quan
trọng. TIMs có nhiều loại như tấm dán, keo, vật liệu chuyển pha ... trong đó TIMs
dạng keo cho thấy hiệu quả dẫn nhiệt cao hơn so với các dạng vật liệu khác. Tuy
nhiên nó cũng tồn tại nhiều khuyết điểm như nguy cơ chảy lỏng, phân tách pha, khó

khăn về mặt thao tác. Đặc biệt là khi ứng dụng cho các thiết bị có diện tích lớn
TIMs dạng keo khơng cịn thể hiện được hiệu quả truyền dẫn nhiệt tốt. Để khắc
phục các nhược điểm của keo người ta sử dụng tấm dán có các ưu điểm như dễ
dàng lắp ráp, độ ổn định nhiệt cao, tương thích tốt với các bề mặt gồ ghề.
Với tiềm năng thị trường rộng lớn của sản phẩm tấm dán truyền dẫn nhiệt, đề
tài tốt nghiệp của em sẽ tập trung vào công việc chế tạo tấm dán truyền dẫn nhiệt
trung gian sử dụng chất nền là silicon trộn với hạt nhơm oxit Al2O3 có độ dẫn nhiệt
cao. Nội dung đề tài sẽ tiến hành phân tích sự ảnh hưởng của nồng độ silicon và hạt
Al2O3 đến độ dẫn nhiệt, hệ số dãn nở nhiệt, độ ổn định nhiệt của tấm dán. Với đề tài
nghiên cứu này, em mong muốn chế tạo ra tấm dán có nhiệt trở thấp, độ dẫn nhiệt
cao, ổn định nhiệt cao với kích thước lớn nhằm thương mại hóa sản phẩm.

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

1


Khóa luận tốt nghiệp

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu tổng quan về vật liệu
1.1.1. Sơ lược về vật liệu truyền dẫn nhiệt trung gian (Thermal interfaces
materials- TIMs)
Hiện nay, sự phát triển của kĩ thuật điện tử đã giúp làm giảm kích thước của
các transistor, đáp ứng cho nhu cầu ngày càng cao về chức năng tích hợp phức tạp
của các mạch điện tử, từ đó có thể tích hợp nhiều transistor vào một thiết bị giúp
nâng cao hiệu suất làm việc của sản phẩm. Tuy nhiên, bên cạnh việc gia tăng về
hiệu suất làm việc của thiết bị cũng dẫn đến sự tăng cao về nhiệt của các thiết bị, hệ
thống khi hoạt động vì vậy đã đặt ra nhu cầu làm mát. Như ta biết rằng, tuổi thọ của
một thiết bị là một hàm mũ phụ thuộc vào nhiệt độ hoạt động. Khi giảm nhiệt độ

hoạt động của thiết bị xuống khoảng từ 10-15℃ có thể giúp tuổi thọ của thiết bị
tăng lên 2 lần. Do đó, vấn đề giảm nhiệt độ hoạt động cho các thiết bị là một vấn đề
cấp thiết. Tuy nhiên, để tạo ra được một hệ thống làm mát có khả năng quản lý nhiệt
hiệu quả mà không làm ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của thiết bị, hệ thống lại
là một thách thức lớn.
Nhiệt lượng được tạo ra trong quá trình hoạt động của thiết bị, hệ thống được
tản ra bên ngoài bằng bộ phận tản nhiệt như: quạt, bộ phận chuyển đổi nhiệt...
Thông thường, thiết bị được tiếp xúc trực tiếp với bộ phận tản nhiệt. Tuy nhiên, các
bề mặt thiết bị và bộ phận tản nhiệt thường không bằng phẳng. Khi quan sát dưới
cấp độ vi mô ta sẽ thấy đó là một bề mặt gồ ghề, mấp mơ. Điều này dẫn đến hơn
99% bề mặt tiếp giáp bị tách ra bởi các kẽ hở khơng khí, diện tích truyền nhiệt thực
tế là rất nhỏ so với diện tích mà ta quan sát được. Trong khi đó, khơng khí có độ
dẫn nhiệt rất thấp (kair = 0,026 W/mK) [1], làm cản trở nhiệt truyền từ thiết bị qua
bộ phận tản nhiệt. Khi đó, hiệu suất tản nhiệt sẽ bị giới hạn dẫn đến tản nhiệt không
hiệu quả.

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

2


Khóa luận tốt nghiệp

Tản nhiệt
TIM

Bề mặt khơng bằng
phẳng
TIMs
Hình 1.1. Bề mặt gồ ghề giữa bộ phận tản nhiệt và thiết bị khi được thêm vào chất

truyền dẫn nhiệt trung gian.[1]
Giải pháp đề ra là sử dụng một vật liệu có độ dẫn nhiệt cao, có khả năng đàn
hồi tốt để làm tăng diện tích tiếp xúc, giảm nhiệt trở tiếp xúc giữa hai bề mặt, cung
cấp một con đường tuyền nhiệt hiệu quả (như trên hình 1.1). Vật liệu được sử dụng
ở đây là TIMs.
TIMs điển hình thường được chế tạo từ một nền polyme hoặc silicon và được
gia cường với chất có độ dẫn nhiệt cao nhưng cách điện như AlN, BN, Al2O3 hoặc
SiC. TIMs lý tưởng không chỉ có độ dẫn nhiệt riêng cao mà cịn phải có hệ số dãn
nở nhiệt thấp. Bên cạnh đó vật liệu phải dễ dàng biến dạng bởi lực nén nhỏ để có
khả năng tiếp xúc với tất cả diện tích khơng bằng phẳng của những bề mặt tiếp xúc
khơng tốt. Ngồi ra khả năng tái sử dụng của TIMs cũng là một vấn đề đáng được
quan tâm.
Hầu hết tất cả các công việc thuộc lĩnh vực TIMs trước năm 2000 chủ yếu là
thực nghiệm [2,3]. Thực tế là khơng có điểm nhấn cho bất cứ mơ hình vật lý nào
cho đặc tính nhiệt của các TIMs. Một vài nghiên cứu rất sớm trên mỡ dẫn nhiệt
được thực hiện cho các ứng dụng tàu không gian [2,4]. Phần lớn công việc thực
nghiệm do nhà nghiên cứu Fletcher và các công sự [5] thực hiện từ 1990-2000, đã
công bố bài báo tổng quan các loại TIMs khác nhau bao gồm tấm kim loại và dạng
polyme.

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

3


Khóa luận tốt nghiệp

Nhà nghiên cứu Mirmiraet [6] đã đưa ra các loại chất kết dính khác nhau và
dữ liệu liên quan theo kiểu kinh nghiệm. Ơng cũng cơng bố sự định lượng thực
nghiệm cho TIMs đàn hồi. Nhà nghiên cứu Marotta và Fletcher [7] thực hiện các

thực nghiệm với các loại vật liệu polyme khác nhau và so sánh kết quả với mơ hình
biến dạng đàn hồi. Nhà nghiên cứu Marotta và Han [8] đã đưa ra dữ liệu thực
nghiệm cho các loại TIMs dựa trên nền vật liệu polyme. Nhà nghiên cứu Xuet [9]
đã chế tạo rất nhiều loại TIMs trên nền Na2SiO3 được bổ sung thêm hạt BN.
1.1.2. Cấu tạo và các thông số ảnh hưởng đến TIMs.
Như chúng ta biết, khi hai bề mặt rắn tiếp xúc với nhau thì độ gồ ghề của
từng bề mặt sẽ làm hạn chế sự tiếp xúc của hai bề mặt làm cho diện tích tiếp xúc
thực tế giữa hai bề mặt rắn là một tỉ lệ rất nhỏ chỉ nằm trong khoảng 1-2% diện tích
vùng nhìn thấy được. Một mơ hình thiết bị sử dụng tấm dán truyền dẫn nhiệt trung
gian giữa hai cấu trúc được minh họa ở hình 1.2.

Hình 1.2. Giản đồ các thành phần nhiệt trở khác nhau của TIMs [10].
Như vậy, TIMs hoạt động nhằm mục đích kết nối các phần khác nhau của hệ
tản nhiệt, giúp làm tăng diện tích tiếp xúc thực tế giữa thiết bị cần tản nhiệt và bộ
phận tản nhiệt, đồng thời góp phần hỗ trợ q trình tản nhiệt. Sau khi đưa TIMs vào
giữa các bề mặt rắn, thì nhiệt trở (RTIM) của hệ bây giờ bao gồm hai thành phần là
nhiệt trở khối (Rbulk) của TIMs và nhiệt trở tiếp xúc (RC) giữa bề mặt tiếp xúc của
lớp TIMs với hai bề mặt chất rắn tiếp giáp.

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

4


Khóa luận tốt nghiệp

Nhiệt trở của TIMs (RTIM) có thể được biểu diễn như sau:
𝑅𝑇𝐼𝑀 =
Trong đó:

𝐵𝐿𝑇
𝑘𝑇𝐼𝑀

+ 𝑅𝐶1 + 𝑅𝐶2

(1.1)

BLT là độ dày của liên kết hay bề dày lớp TIMs,
kTIM là độ dẫn nhiệt của TIMs,
𝑅𝐶1 và 𝑅𝐶2 là nhiệt trở tiếp xúc của TIMs với hai bề mặt tiếp giáp.

Dựa vào công thức (1.1) ở trên, để tăng khả năng dẫn nhiệt thì chúng ta sẽ
phải giảm nhiệt trở của TIMs. Điều này có nghĩa là chúng ta sẽ làm tăng độ dẫn
nhiệt của TIMs, giảm độ dày liên kết và giảm nhiệt trở tiếp xúc 𝑅𝐶1 và 𝑅𝐶2 .
1.1.2.1. Độ dẫn nhiệt
Độ dẫn nhiệt của TIMs tăng lên bằng cách sử dụng nền là một vật liệu mềm
ví dụ như vật liệu polyme trộn với các hạt rắn có độ dẫn nhiệt cao như hạt Al, Al2O3
hoặc BN.
Nếu thiết kế yêu cầu TIMs dẫn nhiệt nhưng cách điện thì các hạt gốm thường
được sử dụng làm hạt dẫn nhiệt. Hình 1.3 cho thấy sự thay đổi độ dẫn nhiệt tấm dán
nhiệt trên nền silicon là hàm số phụ thuộc vào nồng độ hạt dẫn nhiệt được cho vào.
Khi nồng độ hạt dẫn nhiệt tăng sẽ làm tăng độ dẫn nhiệt của TIMs.

Hình 1.3. Hình biểu diễn độ dẫn nhiệt của tấm dán nhiệt với các hạt dẫn nhiệt
Al2O3 và ZnO theo phần trăm thể tích hạt [1].

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

5

Khóa luận tốt nghiệp

Độ dẫn nhiệt kTIM của TIMs có thể được biểu diễn như sau:
𝑘 𝑇𝐼𝑀 = 𝑓(𝑘𝑓 , 𝑘𝑚 , , 𝑅𝑏 )

(1.2)

Với: kf là độ dẫn nhiệt của hạt cho vào,
km là độ dẫn nhiệt của polyme,
Ф là phần trăm thể tích hạt cho vào,
Rb là nhiệt trở tiếp xúc giữa hạt dẫn nhiệt và polyme.
Như vậy, nhìn vào cơng thức (1.2) ta có có biết rằng độ dẫn nhiệt của TIMs
là một hàm phụ thuộc vào độ dẫn nhiệt của vật liệu ban đầu bao gồm chất nền và
hạt dẫn nhiệt, phần trăm thể tích hạt cho vào và nhiệt trở tiếp xúc giữa hạt dẫn nhiệt
và chất nền. Đây là mơ hình Maxell phù hợp cho các hạt dẫn nhiệt hình cầu, tuy
nhiên nó chỉ phù hợp cho trường hợp phần trăm thể tích hạt nằm trong khoảng 3035% và không được sử dụng để dự đốn cho các trường hợp có phần trăm thể tích
cao hơn do sự hạn chế trong q trình giả định cho mơ hình này. Nhà nghiên cứu
Prasher đã thay đổi mơ hình Bruggeman để có thể dự đốn khả năng dẫn nhiệt cho
phần thể tích hạt dẫn nhiệt từ thấp đến cao bằng cách thêm vào ảnh hưởng của nhiệt
trở tiếp xúc giữa hạt cho vào và chất nền polyme lên độ dẫn nhiệt của composite.
Mơ hình Bruggeman đã chỉnh sửa (với giả thuyết 𝑘𝑓 /𝑘𝑚 >>1 ) sẽ là:
𝑘𝑇𝐼𝑀
𝑘𝑚

=

1
(1−Φ)3(1−𝛼)/(1+2𝛼)

(1.3)

Với α là số Biot và được cho bởi:
𝛼=
Trong đó:

𝑅𝑏 𝑘𝑚
𝑑

(1.4)

Rb là nhiệt trở bề mặt giữa polyme và các hạt dẫn nhiệt,
d là đường kính của hạt.

Như vậy theo nhà nghiên cứu Prasher độ dẫn nhiệt của hạt dẫn nhiệt là rất
lớn so với độ dẫn nhiệt của chất nền polyme. Và theo ơng ngồi các yếu tố như: độ
dẫn nhiệt của vật liệu ban đầu bao gồm chất nền và hạt dẫn nhiệt, phần trăm thể tích
hạt cho vào và nhiệt trở tiếp xúc giữa hạt dẫn nhiệt và chất nền thì độ dẫn nhiệt cịn
phụ thuộc vào kích thước hạt dẫn nhiệt.

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

6


Khóa luận tốt nghiệp

Ngồi ra từ cơng thức tính nhiệt trở (1.1): 𝑅𝑇𝐼𝑀 =

𝐵𝐿𝑇

𝑘𝑇𝐼𝑀

+ 𝑅𝐶1 + 𝑅𝐶2 ta có thể

tính toán được độ dẫn nhiệt của tấm dán truyền dẫn nhiệt trung gian thông qua việc
ngoại suy từ phép đo nhiệt trở của tấm dán truyền dẫn nhiệt trung gian theo các bề
dày khác nhau. Hệ số góc của đường thẳng đi qua các điểm nhiệt trở tương ứng với
mỗi bề dày khác nhau chính là nghịch đảo của độ dẫn nhiệt.

Hình 1.4. Phương trình đường thẳng ngoại suy độ dẫn nhiệt [11].
1.1.2.2. Độ dày của lớp TIMs.
Giảm độ dày của lớp TIMs hay nói cách khác độ dày liên kết (gọi tắt là
BLT) cũng là một mục tiêu cần đạt được trong việc xây dựng các giải pháp tản
nhiệt. Độ dày liên kết là một hàm phụ thuộc vào nhiều tham số ví dụ như áp lực ép
(là áp lực tác dụng để kết dính lớp vật liệu TIMs vào hai bề mặt rắn) và phần trăm
thể tích hạt cho vào. Nhà nghiên cứu Prasher đã đưa ra mô hình thực nghiệm về độ
dày liên kết cho vật liệu tản nhiệt dạng polyme trộn với các hạt dẫn nhiệt. Ơng đã đề
xuất cơng thức:
𝐵𝐿𝑇 = 1,31 ∗ 10
Trong đó:

−4

(

𝑦

𝑃

0,166

)

(1.5)

τy là ứng suất đàn hồi của TIMs,
P là áp lực.
BLT là độ dày liên kết.

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

7


Khóa luận tốt nghiệp

Cơng thức này chỉ có giá trị trong khoảng áp lực từ 25-200 psi. Công thức
(1.5) thể hiện mối tương quan giữa độ dày liên kết với tỷ lệ ứng suất đàn hồi theo áp
lực đã cho kết quả là khi ứng suất đàn hồi của tấm dán truyền dẫn nhiệt trung gian
tăng đồng nghĩa với việc cần phải áp một lực lớn để làm giảm bề dày liên kết. Như
vậy tại một áp lực cố định TIMs có ứng suất đàn hồi lớn hơn sẽ có thể tích vùng cần
lấp đầy lớn hơn khi đó bề dày liên kết sẽ lớn.
1.1.2.3. Nhiệt trở tiếp xúc.
Nhà nghiên cứu Prasher đã đưa ra nhiệt trở tiếp xúc vật liệu TIMs với hai bề
mặt như sau:
𝑅𝐶1+2 = (

𝜎1 +𝜎2
2𝑘𝑇𝐼𝑀

)(

𝐴𝑡ổ𝑛𝑔 𝑡ℎể
𝐴𝑡ℎự𝑐 𝑡ế

)

(1.6)

Trong đó:
σ1 và σ2 là độ gồ ghề bề mặt của đế,
ATổng thể là diện tích vùng truyền nhiệt tổng thể mà mắt thường nhìn thấy,
AThực tế là diện tích vùng truyền nhiệt thực sự.
Vùng truyền nhiệt thực sự thì nhỏ hơn rất nhiều so với vùng truyền nhiệt
tổng thể bởi vì khí sẽ bị giữ lại ở các khe hở của bề mặt gồ ghề. Theo nhà9(nghiên
cứu Prasher, vùng diện tích truyền nhiệt thực sự được tính tốn dựa vào 1) lực ép;
2) lực mao dẫn do sức căng bề mặt của TIMs và 3) áp lực phản hồi của khí bị giữ
lại. Đồng thời, ơng cũng so sánh mơ hình TIMs loại chuyển pha và loại mỡ. Từ đó
đề xuất một vài giải pháp để giảm nhiệt trở tiếp xúc xuống thấp nhất có thể như 1)
tăng áp lực; 2) giảm độ gồ ghề bề mặt; 3) tăng độ dẫn nhiệt của TIMs và 4) tăng lực
mao dẫn bằng cách thay đổi bề mặt hóa học.
1.1.2.4. Khả năng tái sử dụng.
Một yêu cầu nữa của TIMs chính là khả năng tái sử dụng. Trong hầu hết các
ứng dụng, thì thiết bị tản nhiệt được thiết kế tách rời so với linh kiện hay thiết bị cần
được tản nhiệt. Do đó khả năng tái sử dụng là một yêu cầu cần thiết để tránh làm
giảm hiệu suất của TIMs. Trong q trình sử dụng thiết bị có thể dễ dàng thực hiện

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

8

Khóa luận tốt nghiệp

các thao tác tháo gỡ TIMs để vệ sinh thiết bị và có thể gắn lại để tái sử dụng mà
không làm ảnh hưởng đến hiệu suất truyền nhiệt.
1.1.3. Phân loại TIMs.
TIMs được phân thành các loại khác nhau như : TIMs dạng mỡ, TIMs dạng
tấm, vật liệu chuyển pha, chất hàn…
1.1.3.1. TIMs dạng mỡ hay mỡ nhiệt.
Mỡ nhiệt thường được tạo ra từ hai thành phần cơ bản đó là sử dụng polyme
làm chất nền và các hạt gốm hoặc hạt kim loại được sử dụng làm hạt dẫn nhiệt.
Trong các loại polyme thì silicon được sử dụng phổ biến do có các ưu điểm như độ
ổn định nhiệt tốt, tính thấm ướt và mơ đun đàn hồi thấp. Hạt dẫn nhiệt thường dùng
như AlN,BN, Al2O3, ZnO,... hay hạt dẫn nhiệt kim loại Ag, Al...
Vật liệu nền và các hạt dẫn nhiệt sẽ được pha trộn với nhau để tạo nên dạng
keo có thể sử dụng cho các bề mặt tiếp xúc. Khi ghép hai bề mặt tiếp giáp lại với
nhau, lực ép sẽ giúp cho mỡ nhiệt lấp đầy vào các lỗ trống trên các bề mặt ghồ ghề
và đuổi khơng khí ra khỏi các lỗ trống trong bề mặt tiếp xúc.
Nói chung TIMs dạng keo khơng cần quy trình xử lý sau khi phân tán và có
độ dẫn nhiệt cao hơn so với các dạng vật liệu khác. Tuy nhiên vật liệu dạng keo bị
ảnh hưởng bởi tính thấm ướt và độ nhớt của polyme. Kích thước hạt cũng là nhân tố
quan trọng trong hỗn hợp polyme, đóng vai trị như là một miếng đệm giữa hai bề
mặt và ảnh hưởng đến bề dày liên kết từ đó ảnh hưởng đến nhiệt trở.
1.1.3.2. TIMs dạng tấm.
Để khắc phục các hạn chế của TIMs dạng keo, TIMs dạng tấm đã ra đời. Vật
liệu dạng tấm được tạo ra từ nền là chất đàn hồi trộn với các hạt gốm hoặc kim loại
có độ dẫn nhiệt cao qua q trình lưu hóa để tạo tấm. Tại nhiệt độ phòng, vật liệu ở
trạng thái rắn và dễ dàng thao tác, được sử dụng phổ biến nhất để làm mát cho các
thiết bị năng lượng thấp như chip hay bộ vi xử lí di động. TIMs dạng tấm có độ dày

đặc trưng từ 200-1000 µm, có khả năng chịu nén đến 25% bề dày, do đó cho phép
hấp thu các biến dạng trong thao tác.

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

9


Khóa luận tốt nghiệp

1.1.3.3. Vật liệu chuyển pha.
Vật liệu chuyển pha do có khả năng lưu trữ cao và phóng giải lượng nhiệt
lớn nên khá được chú ý trong những năm gần đây. Vật liệu chuyển pha được phân
chia theo thành phần vô cơ và hữu cơ.
Hầu hết các vật liệu chuyển pha có mật độ lưu trữ năng lượng cao nhưng khả
năng dẫn nhiệt lại tương đối thấp. Vì vậy hiệu suất tản nhiệt của vật liệu chuyển pha
có thể cải thiện bằng cách trộn vật liệu chuyển pha với các hạt có độ dẫn nhiệt cao.
Tuy nhiên, tất cả các vật liệu chuyển pha hợp kim được phát triển dựa trên hợp kim
có độ nóng chảy thấp và hợp kim ghi nhớ hình dạng. Một cách tổng quát, có thể nói
rằng vật liệu chuyển pha được chọn có điểm nóng chảy thấp hơn nhiệt độ hoạt động
cao nhất của linh kiện điện tử.
1.1.3.4. Chất hàn.
Chất hàn là một hợp kim sử dụng để gắn kết các bề mặt kim loại với nhau và
có điểm nóng chảy nhỏ hơn kim loại được gắn.
Chất hàn mềm có giới hạn nóng chảy từ 90 – 450℃, thường được sử dụng
trong lĩnh vực điện tử và lắp ráp các bộ phận tấm kim loại với nhau. Hàn tay thường
sử dụng súng hàn để hàn. Hợp kim nóng chảy tại nhiệt độ 180 – 190℃ hay được sử
dụng. Nếu sử dụng chất hàn với nhiệt độ nóng chảy trên 450℃ thì được gọi là hàn
cứng.
Trong lĩnh vực điện và điện tử, dây hàn thường được sử dụng có độ dày khác

nhau. Cũng có sẵn dạng keo hoặc dạng lá mỏng phù hợp với vật cần hàn. Tuy
nhiên, những dạng này chỉ thuận tiện cho q trình hàn tay. Những chất hàn khơng
chứa chì thường được sử dụng để tránh làm ô nhiễm môi trường. Với sự thu nhỏ
kích thước các chi tiết bo mạch điện tử dẫn đến kích thước chất hàn cũng thu nhỏ
xuống.

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

10


Khóa luận tốt nghiệp

Bảng 1.1. Tóm tắt các đặc tính của các loại TIMs. [10]
Ưu điểm
Độ dẫn nhiệt khối cao.
Tương thích tốt với các
bề mặt gồ ghề.
Khơng cần lưu hóa.
Có khả năng tái sử
dụng.
Tấm (pads)
Độ dẫn nhiệt khối cao.
Tương thích bề mặt gồ
ghề.
Không chảy.
Tái sử dụng.
Vật liệu chuyển pha (phase Tương thích với bề mặt
change material)
gồ ghề.

Khơng cần lưu hóa.
Dễ dàng sử dụng.
Tái sử dụng.
Chất hàn (solder)
Độ dẫn nhiệt cao.
Dễ dàng sử dụng.
Không chảy.
Loại vật liệu
Keo (grease)

Nhược điểm
Chảy nhớt và khả năng
phân tách pha.

Yêu cầu lưu hóa.
Độ dẫn nhiệt thấp hơn dạng
keo.
Độ dẫn nhiệt thấp hơn dạng
keo.
Độ dày lớp tiếp xúc thường
khơng đồng đều.
Dễ nứt vỡ.
Khơng có khả năng tái sử
dụng.

1.2. Tấm dán tản nhiệt
1.2.1. Vật liệu
1.2.1.1. Cao su Silicon
Cấu trúc phân tử của loại cao su silicon được mô tả như hình 1.5.

Hình 1.5. Cấu trúc phân tử của cao su silicon.
Trục chính của cao su silicon được tạo thành từ liên kết siloxane -Si-O-Si- có
độ ổn định cao. Liên kết Si-O (433 kJ/mol) bền hơn liên kết C-C (355 kJ/mol) làm

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

11


Khóa luận tốt nghiệp

cho cao su silicon có tính kháng nhiệt độ cao tốt hơn các loại cao su hữu cơ truyền
thống. Bên cạnh đó, mạch chính cao su silicon khơng có các liên kết đơi chưa bão
hịa làm cao su silicon trơ, kháng tốt với các yếu tố môi trường như oxy, ozon, ánh
sáng mặt trời, và cách điện tốt.

Hình 1.6. So sánh tính chất của các loại cao su khác nhau so với cao su thiên
nhiên[13].
Ngoài ra, các phân tử silicon có lực xoắn và lực liên kết phân tử thấp làm cho
cao su silicon có độ đàn hồi cao, khả năng chịu nén cao. Hơn nữa, các nhóm methyl
nằm ở bên ngồi cấu trúc cao su silicon có thể xoay tự do điều này giúp cao su
silicon có đặc tính bề mặt đặc biệt như chống thấm nước.
Cao su silicon có tính cách điện cao 1TΩ.m -100TΩ.m và ổn định trong
khoảng nhiệt độ rộng. Hầu như không có sự suy giảm khả năng cách điện ngay cả
khi được ngâm trong nước, điều này làm cho cao su silicon trở thành loại vật liệu
cách điện lý tưởng. Cao su silicon có khả năng chịu được sự phóng điện cực mạnh
và ở điện áp cao nên được sử dụng rộng rãi như một chất cách điện trong các ứng
dụng điện áp cao.

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

12


Khóa luận tốt nghiệp

Hình 1.7. Thế đánh thủng điện mơi của silicon theo độ dày[13].
Độ dẫn nhiệt của cao su silicon khoảng 0,2 W/m.K, đây là một giá trị cao
hơn so với một số cao su hữu cơ khác. Một số cao su silicon được trộn thêm tỉ lệ
cao các chất vơ cơ có độ dẫn nhiệt cao để cải thiện độ dẫn nhiệt lên được khoảng
1,3 W/m.K.

Hình 1.8. Độ dẫn nhiệt của cao su silicon so với một số loại vật liệu khác[13].
1.2.1.2. Dầu silicon
Dầu silicon ((-Si(CH3)2O-)n ) là các polyme bao gồm bất kỳ hợp chất tổng
hợp, trơ, được tạo thành từ các đơn vị lặp lại của siloxan, gồm một nhóm chức của
hai nguyên tử silic và một nguyên tử oxy kết hợp với cacbon hoặc hydro. Cấu trúc
phân tử của dầu silicon được mô tả như hình 1.9.

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

13


Khóa luận tốt nghiệp

Hình 1.9. Cấu trúc phân tử của dầu silicon.
Dầu silicon quan trọng nhất là dầu methylsilicone (polydimethyl-siloxanes,
PDMS). Dầu silicon có trục chính được cấu tạo từ các liên kết siloxan (-Si-O-Si).
Chiều dài trung bình của chuỗi polyme chủ yếu phụ thuộc vào độ nhớt. Các cấu tử

dễ bay hơi có khối lượng phân tử thấp được loại bỏ trong quá trình sản xuất, làm
tăng điểm tự bốc cháy của sản phẩm cuối cùng. Chất lỏng có độ nhớt nằm trong
khoảng từ 1 đến 106 mPa.s sẵn có trên thị trường.
Các tính chất vật lý quan trọng nhất của polydimethylsiloxanes được liệt kê
trong Bảng 1.2, cho thấy rằng các tính chất vật lý của chất lỏng silicon phụ thuộc
vào khối lượng phân tử chỉ đến một mức độ trùng hợp nhất định. Với sự gia tăng
khối lượng phân tử, chúng đạt đến một giá trị giới hạn.
Bảng 1.2. Tính chất của polydimethylsiloxanes theo khối lượng phân tử[14].
Tính chất
Độ nhớt (25℃ ), mPa.s
Hệ số độ nhớt – nhiệt độ
Khối lượng riêng (25℃), g/cm3
Điểm bắt cháy (DIN 51 376), ℃
Điểm nóng chảy, ℃
25
Hệ số khúc xạ, 𝑛𝐷
Độ dẫn nhiệt (150℃), W m-1 K-1
Nhiệt dung (20℃), J g-1 K-1
Hệ số giản nỡ nhiệt (0-150℃), cm3 cm-3 K-3
Sức căng bề mặt, mN/m
Hằng số điện môi (25℃, 50Hz)
Độ bền cách điện, kV/mm
Điện trở (25℃), Ω.cm
Hệ số tiêu tán tanδ (25℃, 50Hz)

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

Khối lượng phân tử trung bình
600
1800

5800
3
10
100
0,55
0,57
0,60
0,90
0,94
0,97
62
170
300
-100
-90
-50
1,390
1,398
1,402
0,10
0,14
0,16
1,50
1,50
1,50
11,4E-4 10,3E-4 9,9E-4
19,3
19,9
20,9
2,5

2,6
2,6
13
14
14
2E14
2E14
2E14
5E-5
5E-5
5E-5

26 000
1000
0,61
0,97
320
-50
1,403
0,17
1,50
9,9E-4
21,2
2,7
14
2E14
5E-5

62 000
12 500

0,61
0,97
>320
-50
1,404
0,17
1,50
9,9E-4
21,4
2,8
15
2E14
5E-5

160 000
500 000
0,61
0,97
>320
-40
1,404
0,17
1,50
9,9E-4
21,5
2,8
15
2E14
5E-5

14


Khóa luận tốt nghiệp

Các tính chất nổi bật bao gồm: tính ổn định ở nhiệt độ cao, chịu được điều
kiện nhiệt độ khắc nghiệt, tốc độ bay hơi thấp, khả năng chống tạo bọt tốt, độ bền
oxi hóa tốt, độ bền cơ học cao. Dầu silicon được sử dụng làm chất điện môi và là
dầu làm mát cho các máy biến thế điện, chất lỏng truyền nhiệt, tuần hoàn và lưu
thông, sử dụng cho các hệ thống bể dung dịch.
1.2.1.3. Nhơm ơxit Al2O3
Nhơm ơxit là một hợp chất hóa học của nhơm và ơxy với cơng thức hóa học
Al2O3. Ở trạng thái tinh khiết, nhôm ôxit là chất rắn dạng bột màu trắng, khơng tan
trong nước, rất bền, nóng chảy ở 20500C.

Hình 1.10. Cấu trúc phân tử và tinh thể nhơm oxit Al2O3
Nhơm ơxit là thành phần chính của bơxit, loại quặng chủ yếu chứa nhôm.
Quặng bôxit là Al2O3 không tinh khiết có chứa các ơxít sắt (III) (Fe2O3) và ôxit silic
(SiO2). Trong công nghiệp, bôxit được tinh luyện thành ôxit nhôm thông qua công
nghệ Bayer:
Al2O3 + 3 H2O + 2 NaOH --(nhiệt)--> 2NaAl(OH)4

(1.7)

Ơxit sắt (III) Fe2O3 khơng hịa tan trong dung dịch kiềm. Ơxit silic SiO2 bị
hịa tan thành silicat Si(OH)6−6. Trong quá trình lọc, Fe2O3 bị loại bỏ. Bổ sung thêm
axit thì hiđrơxit nhơm (Al(OH)3) kết tủa cịn silicat vẫn cịn trong dung dịch. Sau
đó,
Al(OH)3 --(nhiệt)--> Al2O3 + 3 H2O

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

(1.8)

15


Khóa luận tốt nghiệp

Độ dẫn nhiệt của nhơm oxit phụ thuộc tuyến tính vào độ tinh khiết, bột nhơm
ơxit có độ tinh khiết càng cao hay càng ít tạp chất sẽ có độ dẫn nhiệt càng cao. Ví
dụ nhơm oxit 94%; 96% và 99,5% có độ dẫn nhiệt tương ứng là 18; 23; 31 W/mK.
Bảng 1.3. Một vài thông số đặc trưng về tính chất vật lí và hóa học của nhơm oxit
99,5%.
Tính chất cơ
Tỉ trọng
Độ rỗng
Màu
Độ bền uốn
Mơ đun đàn hồi
Mô đun trượt
Mô đun đàn hồi khối
Hệ số biến dạng ngang
Độ bền nén
Độ cứng
Độ bền chống gãy KIC
Nhiệt độ sử dụng tối đa
(khơng tải)
Tính chất nhiệt
Độ dẫn nhiệt

Hệ số giãn nở nhiệt
Nhiệt dung riêng
Tính chất điện
Độ bền điện mơi
Hằng số điện môi
Hệ số tiêu tán
Điện trở suất khối

SI / Chỉ số Hệ đo lường Anh
3,89
(242,8)
0
(0)
Ngà voi
379
(55)
375
(54,4)
152
(22)
228
(33)
0,22
(0,22)
2600
(377)
1440
4
1750
(3180)

Đơn vị đo lường
Gm / cc (lb / ft 3 )
% (%)
MPa (lb / in 2 x10 3 )
GPa (lb / in 2 x10 6 )
GPa (lb / in 2 x10 6 )
GPa (lb / in 2 x10 6 )
MPa (lb / in 2 x10 3 )
Kg / mm 2
MPa • m1/2
°C (°F)

(243)

W/m°K

8,4
880

(4,7)
(0,21)

(BTU • in / ft 2 • hr • °F)
10-6/°C (10-6/°F)
J/Kg • °K (BTU / lb°F)

16,9
9,8
0,0002

> 1014

(420)
(9,8)
(0,0002)
-

Ac-kv/mm (volts/mil)
1 MHz
1 kHz
Ohm • cm

35

1.2.2. Cơ chế truyền nhiệt trong tấm dán.
Các hạt dẫn nhiệt phân tán hỗn độn trong chất nền, để dẫn nhiệt tốt các hạt
dẫn nhiệt phải có sự tiếp xúc với nhau để tạo thành một con đường truyền nhiệt liên
tục. Khi đó, các hạt tiếp xúc với nhau càng nhiều thì càng có nhiều con đường
truyền nhiệt, độ dẫn nhiệt càng lớn.

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

16


Khóa luận tốt nghiệp

Tuy nhiên, sự truyền nhiệt giữa các hạt dẫn nhiệt cũng tồn tại nhiệt trở tiếp
xúc do đó càng nhiều hạt sẽ càng làm tăng nhiệt trở tiếp xúc. Đối với các ứng dụng
yêu cầu tấm dán có một bề dày lớn, hạt có kích thước càng nhỏ sẽ cần nhiều hạt xếp

chồng lên nhau để hình thành con đường truyền nhiệt liên tục, xác suất để hình
thành con đường truyền nhiệt liên tục bên trong tấm dán rất thấp điều này sẽ làm
tăng nhiệt trở tiếp xúc bên trong tấm dán. Ngược lại, đối với hạt có kích thước lớn,
ta chỉ cần số lượng hạt nhỏ, xác suất hình thành đường truyền nhiệt liên tục lớn hơn,
như vậy nhiệt trở tiếp xúc sẽ giảm. Bên cạnh đó, kích thước hạt cũng quyết định
đến khả năng lấp đầy các vị trí mấp mơ trên bề mặt của thết bị cũng như bộ phận
tản nhiệt. Mỗi độ mấp mơ bề mặt sẽ tương thích với một kích thước hạt khác nhau.
Kích thước hạt phù hợp sẽ góp phần làm tăng diện tích vùng truyền nhiệt thực tế và
giảm nhiệt trở tiếp xúc giữa tấm dán truyền dẫn nhiệt trung gian và hai bề mặt kim
loại.

Hình 1.11. Mơ hình hạt dẫn nhiệt phân tán trong chất nền polyme tương ứng với
a) hạt dẫn nhiệt kích thước nhỏ; b) hạt dẫn nhiệt kích thước lớn;
c) sự pha trộn của hai kích thước hạt khác nhau.
Tuy nhiên, khi sử dụng hạt dẫn nhiệt kích thước lớn có khả năng sẽ gặp các
vấn đề như sau:
- Kích thước hạt lớn gây khó khăn trong quá trình trộn lẫn với silicon, hạt
dẫn nhiệt phân tán không đều làm tăng nhiệt trở.
- Các hạt lớn tiếp xúc với nhau gây nên lỗ trống lớn, silicon có độ dẫn nhiệt
cao hơn khơng khí nhưng vẫn cịn thấp nên chỉ cải thiện được phần nhỏ. Có thể
khắc phục điều này bằng cách phối trộn tỉ lệ giữa hai loại hạt có kích thước khác
nhau nhằm gia tăng khả năng truyền nhiệt.

SVTH : Quách Thị Ngọc Anh

17