(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111215092.1 (22)申请日 2021.10.19 (71)申请人 深圳先进电子材 料国际创新研究院 地址 518103 广东省深圳市宝安区福永街 道龙王庙工业区 申请人 中国科学院深圳先进技 术研究院 (72)发明人 陆晓欣　鲁济豹　黄佳斌　孙蓉　 (74)专利代理 机构 北京市诚辉律师事务所 11430 代理人 范盈　李玉娜 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06N 20/00(2019.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种导热凝胶体系内部微观界面热阻的确 定方法 (57)摘要 一种导热凝胶体系内部微观界面热阻的确 定方法， 属于高分子材料技术领域。 本发明包括： (1)设计标准试样体积分数， 制备得到标准试样， 同时测定颗粒的粒径分布和导热系数； (2)建立 样品的结构 模型， 以颗粒热导率、 颗粒 ‑基体界面 热阻和颗粒 ‑颗粒界面热阻为输入参数， 进行宏 观导热系数的高通量计算， 对数据进行机器学 习， 得到定量关系预测模型和模型系数； (3)获得 输入参数组合， 代入定量关系预测模型中， 对导 热系数进行预测， 筛选与实验测试结果最接近的 导热系数所对应的输入参数， 即确定了界面热 阻。 本发明实现了通过宏观计算和测试逆向推导 微观参数， 成本低， 操作简单， 获得的数值 准确。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 113935242 A 2022.01.14 CN 113935242 A 1.一种导热凝胶体系内部微观界面热阻的确定方法， 其特 征在于包括以下步骤： (1)设计有颗粒填充度的标准试样体积分数， 依据该设计利用高速搅拌机制备得到标 准试样， 同时测定 颗粒的粒径分布， 和标准试样的导热系数； (2)根据上述步骤(1)设计的标准试样体积分数， 建立样品的结构模型， 基于建立的结 构模型， 以颗粒热导率、 颗粒 ‑基体界面热阻和颗粒 ‑颗粒界面热阻为输入参数， 对参数范围 内参数随机排列 组合， 进行宏观导热系 数的高通量计算， 对高通量计算获得 的数据进行机 器学习， 得到 输入参数与输出参数即导热系数之间的定量关系预测模型， 并得到模型系数； (3)在输入参数范围内选取小间隔的数值， 并进行排列组合， 获得输入参数组合， 代入 上述步骤(2)得到的定量关系预测模 型中， 对输出参数即导热系数进 行预测， 筛选与实验测 试结果最接近的导热系数 所对应的输入参数， 即确定 了界面热阻。 2.如权利要求1所述的一种导热凝胶体系内部微观界面热阻的确定方法， 其特征在于 所述步骤(1)中利用高速搅拌机制备得到试样的过程中以硅油为基体， 加入硅烷偶联剂用 来保证颗粒完全分散 。 3.如权利要求1所述的一种导热凝胶体系内部微观界面热阻的确定方法， 其特征在于 所述步骤(1)中颗粒包括单颗粒。 4.如权利要求1所述的一种导热凝胶体系内部微观界面热阻的确定方法， 其特征在于 所述步骤(2)中颗粒为完全随机分散 。 5.如权利要求1所述的一种导热凝胶体系内部微观界面热阻的确定方法， 其特征在于 所述步骤(2)中颗粒的粒径分布与步骤(1)测定的粒径分布一 致。 6.如权利要求1所述的一种导热凝胶体系内部微观界面热阻的确定方法， 其特征在于 所述步骤(1)中颗粒的粒径分布的测定方法包括马尔文测试仪 。 7.如权利要求1所述的一种导热凝胶体系内部微观界面热阻的确定方法， 其特征在于 所述步骤(1)中导热系数的测定方法包括瑞领导热测试仪 。 8.如权利要求1所述的一种导热凝胶体系内部微观界面热阻的确定方法， 其特征在于 所述步骤(2)中机器学习的具体操作为： 从模拟和实验数据中选择3个特征， 即x1 x2， x1  x3，…， x1 x2 x3， 并为每个特征生成12个原型函数， 在每个特征 的12个原型函数中， 通过比 较由最小二乘回归生成的决定系数的大小来选择前3个的原型函数保留， 对上述3个特征排 列组合后进行乘法运算， 得到26组原型函数表达式， 通过最小二乘 回归的方法在每组中选 择前3个表现最好的原型函数， 将5个特征和上一步3个原型函数放在一起， 再次从 中选择前 15个表现最佳的原型函数， 通过curv e fit方法， 使用上述 15个原型函数生成定量关系预测 模型并得到模型系数。 9.如权利要求8所述的一种导热凝胶体系内部微观界面热阻的确定方法， 其特征在于 所述26组原型函数表达式是在3个特 征中每个特征有3个原型函数的基础上 得出的。 10.如权利要求1 ‑9任一所述的一种导热凝胶体系内部微观界面热阻的确定方法在准 确预测导热凝胶体系中的界面热阻上的应用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 113935242 A 2一种导热凝胶体系内部微观界面热阻的确定方 法 技术领域 [0001]本发明属于高分子材料技术领域， 具体涉及一种导热凝胶体系内部微观界面热阻 的确定方法。 背景技术 [0002]电子封装结构 逐渐小型化和高功率化使电子产品产生的热量随之增加， 从而严重 影响器件的性能和寿命。 解决器件散热问题的一种有效的方法就是在芯片和散热器之 间填 充一层具有高导热系数和良好可压缩性的热界面材料以降低接触热阻。 在高分子中添加具 有高导热系数的球形颗粒是热界面材料(导热凝胶)最常见的选择， 合理的选择填料并调配 填料和聚合物基 体的比例在学术和工业应用方面都具有重要意 义。 [0003]在导热凝胶体系中， 填充材料和基体之间的界面热阻以及填充材料之间的界面热 阻对于体系的宏观热导率有极大的影响。 一方面来说， 对于导热凝胶材料的配方设计， 最有 效的方法之一是利用数值模型的方法对其导热特性进 行预测和筛选， 这就对数值模型的预 测准确度提出了很高的要求， 需要我们对界面热阻的数值进 行精准的测定。 另一方面来说， 通过界面改性等方法调控导热凝胶体系内部的界面热阻可以有效的提高其导热能力， 这也 要求我们可以对界面热阻有定量的测定和表征 方式。 [0004]对于微观尺度的界面热阻的确定十分困难， 目前基于实验的方法以使用3ω法和 TDTR(时域热反射测量系统)为主； 而模拟的方法主 要是基于分子动力学的研究。 [0005]上述3ω法和TDTR两种实验方法需要在聚合物材料表面镀金属电极或金属薄膜， 而这会影响薄膜本身的结构、 导电和导热属性， 因此测量结果还有待商榷。 当前， 随着TDTR 技术的发展， 尽管有利用TDTR等测试手段的学术报道， 但仅针对特定的材料体系， 其高昂的 实验成本和实验难度使该方法当前很难进行推广。 而从模拟的角度来说， 利用分子动力学 的方法计算界面热阻计算成本高， 原理复杂并且准确率很低。 [0006]本发明从一个新的角度出发， 将高通量计算、 机器学习和简单的实验测试相结合， 从材料的宏观导热性能逆推其微观的界面热阻特性， 成本低， 流程简单易操作， 同时可以达 到良好的测试精度。 发明内容 [0007]针对上述现有技术中存在的缺陷， 本发明的目的在于设计提供一种导热凝胶体系 内部微观界面热阻的确定方法。 本发明通过高通量计算、 机器学习的方法和简单实验测试 手段相结合， 确认了导热凝胶体系中颗粒 ‑基体， 颗粒‑颗粒界面热阻。 [0008]为了实现上述目的， 本发明采用以下技 术方案： [0009]本发明是一种球形颗粒填充高分子的热界面材料中内部微观界面热阻(包括颗 粒‑基体， 颗粒 ‑颗粒间界面热阻)确定方案。 首先设计标准试样并进行制备， 并利用瑞领导 热系数测定仪对其导热系 数进行测试。 然后， 根据标准试样 中的颗粒填充密度建立对应的 结构模型， 其中颗粒为完全随机 分散， 同时颗粒的粒径分布和样品中的粒径分布保证一致。说　明　书 1/4 页 3 CN 113935242 A 3