基于方脉冲源热热感测的热界面材料中压力依赖的体热学性质与界面热学性质的同步测量
应用物理
2026-03-31 v2 材料科学
摘要
热界面材料（TIM）在电子芯片向散热器的散热过程中起关键作用，但其热导率（k）、体积热容（C）和界面热阻（ITR）随机械压力而变化，目前的稳态或瞬态技术无法同时确定。因此，Bulk 压缩与界面接触在支配 TIM 组件中热传导中的耦合作用仍不清晰。本文提出了一种方脉冲源（Square-Pulsed Source, SPS）热热感测方法，实现了在受控机械加载下的 k、C 和 ITR 的同步测定。通过将方波调制频率范围从 1 Hz 扩展至 10 MHz，SPS 可探测宽广的热渗透深度，从而区分 TIM 内部的热扩散与 Al/TIM 界面处的界面热传递。对导热凝胶、热垫和高真空 grease 在压缩-卸载循环中的测量结果显示，明确的压力依赖热传播机制得以解析。凝胶和垫片表现出 k 和 C 的增加、ITR 的降低以及显著的滞后现象，表明 Bulk 致密化与界面持续贴合在加载循环中呈耦合。相比之下， grease 的 Bulk 属性近似与压力无关，但其 ITR 强烈依赖压力，符合界面主导响应模式。这些结果解决了在机械加载的 TIM 组件中同步定量化 Bulk 与界面热传导的长期挑战，为电子封装中的受实验约束的热管理与可靠性分析提供了方法论。
引用
@article{arxiv.2603.22733,
title = {Simultaneous measurement of pressure-dependent bulk and interfacial thermal properties in thermal interface materials using square-pulsed source thermoreflectance},
author = {Tao Chen and Bingjia Xiao and Xin Qian and Puqing Jiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.22733},
year = {2026}
}