導熱相變材料在半導體應用中的優勢與挑戰

優勢

1. 高效導熱：相變材料（PCM）在相變過程中吸收大量熱量并保持溫度穩定，顯著提升散熱效率。例如，石蠟類材料在熔融時可有效緩沖芯片瞬時發熱。

2. 溫度調控能力：PCM能在特定溫度區間維持恒溫，避免半導體器件因熱波動導致性能下降。

3. 結構集成性好：柔性或可加工的PCM（如脂肪酸酯）易于集成至封裝層或熱界面材料中，適配微小空間需求。

挑戰

1. 導熱系數偏低：多數有機PCM本征導熱性差（如石蠟僅0.2 W/mK），需添加碳納米管或金屬顆粒增強。

2. 循環穩定性不足：長期相變易引發材料泄漏、分層或性能衰減，影響器件可靠性。

3. 體積變化問題：相變伴隨膨脹/收縮，可能破壞半導體封裝結構，需設計緩沖層應對。

綜上，PCM在動態熱管理中潛力巨大，但需通過復合改性和封裝優化克服瓶頸。