Mở đầu：Thách thức tản nhiệt trong sản phẩm điện tử

Tản nhiệt luôn là vấn đề then chốt trong ngành điện tử. Nhiệt độ làm việc của linh kiện quyết định hiệu suất, độ tin cậy và tuổi thọ. Xu hướng thiết bị nhỏ gọn, tích hợp cao và tiêu thụ điện lớn khiến mật độ công suất và nhiệt lượng tăng mạnh, vượt quá khả năng của các giải pháp tản nhiệt truyền thống.

1. Vật liệu giao diện truyền nhiệt (TIM) là gì?

Vật liệu giao diện truyền nhiệt (Thermal Interface Materials – TIM), còn gọi là vật liệu dẫn nhiệt giao diện, có chức năng chính là dẫn truyền nhiệt từ bộ phận sinh nhiệt sang mô-đun tản nhiệt. Đây là loại vật liệu rất quan trọng trong lĩnh vực đóng gói IC và tản nhiệt điện tử hiện nay.

2. Các đặc tính quan trọng của TIM

Một vật liệu TIM tốt, ngoài hệ số dẫn nhiệt cao – chỉ số cốt lõi, cần có thêm nhiều đặc tính để đảm bảo độ ổn định và độ tin cậy lâu dài:  
● Độ dẫn nhiệt cao: truyền nhiệt hiệu quả, giảm điện trở nhiệt bề mặt.
● Tính cách điện: ngăn ngừa đoản mạch giữa các linh kiện.
● Độ đàn hồi và linh hoạt tốt: lấp đầy bề mặt không đều dưới áp lực thấp, thích ứng với các khe hở lắp ráp (Bond Line Thickness – BLT).
● Độ chảy và độ nhớt phù hợp: dễ thi công, hỗ trợ tự động bơm/điểm keo, đồng thời tránh chảy xệ hay xê dịch khi sử dụng.
● Ít tách dầu: hạn chế silicon oil hoặc chất hóa dẻo rò rỉ gây ô nhiễm, đặc biệt với linh kiện quang học.
● Hệ số giãn nở nhiệt thấp: duy trì kích thước ổn định khi nhiệt độ thay đổi, giảm ứng suất lên mối hàn và linh kiện.
● Tính ổn định hóa học và chịu thời tiết: chống lão hóa, ăn mòn, tăng độ tin cậy lâu dài.
● Dải nhiệt độ làm việc rộng: thích ứng với môi trường từ rất lạnh đến rất nóng.

3. Các loại TIM chính và lựa chọn ứng dụng

TIM có nhiều loại khác nhau, mỗi loại mang đặc tính riêng và phù hợp với từng bối cảnh ứng dụng.

4. Kết luận

TIM đóng vai trò “mắt xích then chốt” trong hệ thống tản nhiệt của thiết bị điện tử – từ phát nhiệt, dẫn nhiệt đến tản nhiệt. Hiệu suất của TIM trực tiếp quyết định giới hạn tối đa của khả năng tản nhiệt. Khi công suất chip ngày càng tăng và hình thức đóng gói (như 3D packaging, Chiplet) phát triển, yêu cầu đối với TIM cũng khắt khe hơn, hướng tới độ dẫn nhiệt cao hơn, điện trở nhiệt thấp hơn và độ tin cậy tối ưu hơn. Việc lựa chọn TIM phù hợp đã trở thành một quyết định không thể thiếu trong thiết kế quản lý nhiệt của sản phẩm điện tử.