導熱硅膠能如此受歡迎-離不開這些特點

　　"傳統(tǒng)的導熱材料多為金屬如：Ag、Cu、A1和金屬氧化物如A12O3、MgO、BeO以及其他非金屬材料如石墨、炭黑,Si3N4,A1N.隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學技術(shù)的發(fā)展,人們對導熱材料提出了新的要求，希望材料具有優(yōu)良的綜合性能。如在電氣電子領(lǐng)域由于集成技術(shù)和組裝技術(shù)的迅速發(fā)展，電子元件、邏輯電路的體積成千成萬倍的縮小，則需要高導熱性的絕緣材料。近幾十年來，高分子材料的應用領(lǐng)域不斷拓展，用人工合成的高分子材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)工業(yè)中使用的各種材料,特別是金屬材料,已成為世界科研努力的方向之一。"

　　一、什么是導熱硅膠片

　　導熱硅膠片是以硅膠為基材,添加金屬氧化物等各種輔材,通過特殊工藝合成的一種導熱介質(zhì)材料。導熱硅橡膠是以有機硅樹脂為粘接材料，填充導熱粉體達到導熱目的的高分子復合材料。

　　二、常用導熱硅膠片基體材料與填料

　　有機硅樹脂（基礎(chǔ)原料）

　　1.絕緣導熱填料：氧化鋁、氧化鎂、氮化硼、氮化鋁、氧化鈹、石英等有機硅增塑劑

　　2.阻燃劑：氫氧化鎂、氫氧化鋁

　　3.無機著色劑（顏色區(qū)分）

　　4.交聯(lián)劑（粘結(jié)性能要求）

　　5.催化劑（工藝成型要求）

　　注：導熱硅膠片起到導熱作用,在發(fā)熱體與散熱器件之間形成良好的導熱通路，

　　與散熱片,結(jié)構(gòu)固定件(風扇)等一起組成散熱模組.

　　填料包括以下金屬和無機填料：

　　1.金屬粉末填料：銅粉.鋁粉.鐵粉.錫粉.鎳粉等；

　　2.金屬氧化物：氧化鋁.氧化鉍.氧化鈹.氧化鎂.氧化鋅；

　　3.金屬氮化物：氮化鋁.氮化硼.氮化硅；

　　4.無機非金屬：石墨.碳化硅.碳纖維.碳納米管.石墨烯.碳化鈹?shù)?/span>

　　三.導熱硅膠的分類

　　導熱硅膠可分為：導熱硅膠墊片和非硅硅膠墊片。絕大多數(shù)導熱硅膠的電絕緣性能，最終是由填料粒子的絕緣性能決定的。

　　1、導熱硅膠墊片

　　導熱硅膠墊片又分為很多小類，每個都有自己不同的特性。

　　2、非硅硅膠墊片

　　非硅硅膠墊片是一款高導熱性能的材料，雙面自粘，在電子組件裝配使用時，低壓縮力下表現(xiàn)出較低的熱阻和較好的電氣絕緣特性。在-40℃~150℃可以穩(wěn)定工作。滿足UL94V0的阻燃等級要求。

　　四.導熱硅膠的導熱機理

　　導熱硅膠的導熱性能取決于聚合物與導熱填料的相互作用。不同種類的填料具有不同的導熱機理。

　　1、金屬填料的導熱機理

　　金屬填料的導熱主要是靠電子運動進行導熱,電子運動的過程伴隨著熱量的傳遞。

　　2.、非金屬填料的導熱機理

　　非金屬填料導熱主要依靠聲子導熱，其熱能擴散速率主要取決于鄰近原子或結(jié)合基團的振動。包括金屬氧化物、金屬氮化物以及碳化物。

　　五.如何使用導熱硅膠片

　　一般在設(shè)計初期就要將導熱硅膠片加入到結(jié)構(gòu)設(shè)計與硬件、電路設(shè)計中?？剂恳蛩匾话阌校簩嵯禂?shù)考量、結(jié)構(gòu)考量、EMC考量、減震吸音考量、安裝測試等方面。

　　1.、選擇散熱方案：電子產(chǎn)品現(xiàn)在往短小輕薄的趨勢發(fā)展，一般采用被動散熱方式,傳統(tǒng)以散熱片方案為主;現(xiàn)趨勢是取消散熱片,采用結(jié)構(gòu)散熱件(今屬支架,金屬外殼);或散熱片方案和散熱結(jié)構(gòu)件方案結(jié)合;在不同的系統(tǒng)要求和環(huán)境下,選擇性價比最好的方案.

　　2.、若采用散熱片方案，不建議直接采用低導熱能力的導熱雙面膠；也不建議采用不具備減震功能的導熱硅脂；建議采用金屬掛鉤接或塑膠pushpin來操作，選用0.5mm厚度的導熱硅膠片配合使用，這兩種方案安裝操作方便，還可以不使用被膠，散熱效果會比導熱雙面膠好很多，更安全可靠?？偟某杀旧习▎蝺r，人力，設(shè)備會更有競爭力。

　　3.、選擇散熱結(jié)構(gòu)件類散熱，則需要考慮散熱結(jié)構(gòu)件在接觸面的結(jié)構(gòu)形態(tài)局部突起、局部避位等，在結(jié)構(gòu)工藝和導熱硅膠片的尺寸選擇上做好平衡。在工藝允許的條件下盡量建議不選擇特別厚的導熱硅膠片。這里一般為操作方便建議采用單面被膠，將帶被膠面貼到散熱結(jié)構(gòu)件上；這里要特別選擇壓縮比好的，保證一定的壓力給導熱硅膠片.（導熱硅膠片的厚度選擇必須大于散熱結(jié)構(gòu)件與熱源的理論間隙上限工差，一般可以多1mm---2mm。）

　　選擇散熱結(jié)構(gòu)件散熱時也要在PCB布局時考慮元器件的位置，高低和封裝形式，可以將一些熱源放置規(guī)律，減少散熱結(jié)構(gòu)件成本。

　　六.怎么選擇導熱硅膠片

　　導熱系數(shù)選擇

　　導熱系數(shù)選擇最主要還是要看熱源功耗大小，以及散熱器或散熱結(jié)構(gòu)的散熱能力大小。一般芯片溫度規(guī)格參數(shù)比較低，或?qū)囟缺容^敏感，或熱流密度比較大（一般大于0.6w/cm3需要做散熱處理，一般表面小于0.04w/cm2時候都只需要自然對流處理就可以）這些芯片或熱源都需要進行散熱處理，并且盡量選擇導熱系數(shù)高點的導熱硅膠片。消費電子行業(yè)一般不允許芯片結(jié)溫高于85度，也建議控制芯片表面在高溫測試時候小于75度，整個板卡的元器件也基本采用的是商業(yè)級元器件，所以系統(tǒng)內(nèi)部溫度常溫下建議不超過50度。第一外觀面，或終端客戶受能接觸的面建議溫度在常溫下得低于45度.選擇導熱系數(shù)較高的導熱硅膠片可以滿足設(shè)計要求和保留一些設(shè)計裕度。

　　注解：熱流密度：定義為：單位面積（1平方米）的截面內(nèi)單位時間（1秒）通過的熱量.結(jié)溫它通常高于外殼溫度和器件表面溫度。結(jié)溫可以衡量從半導體晶圓到封裝器件外殼間的散熱所需時間以及熱阻。

　　七、影響導熱硅膠導熱系數(shù)的因素

　　1、聚合物基體材料的種類和特性

　　基體材料的導熱系數(shù)超高，填料在基體的分散性越好及基體與填料結(jié)合程度越好，導熱復合材料導熱性能越好。

　　2、填料的種類

　　填料的導熱系數(shù)越高，導熱復合材料的導熱性能越好。

　　3、填料的形狀

　　一般來說，容易形成導熱通路的次序為晶須>纖維狀>片狀>顆粒狀，填料越容易形成導熱通路，導熱性能越好。

　　4、填料的含量

　　填料在高分子的分布情況決定著復合材料的導熱性能。當填料含量較小時，起到的導熱效果不明顯；當填料過多時，復合材料的力學性能會受到較大的影響。而當填料含量增至某一值時，填料之間相互作用在體系中形成類似網(wǎng)狀或者鏈狀的導熱網(wǎng)鏈，當導熱網(wǎng)鏈的方向與熱流方向一致時，導熱性能最好。因此，導熱填料的量存在著某一臨界值。

　　5、填料與基體材料界面的結(jié)合特性

　　填料與基體的結(jié)合程度越高，導熱性能越好，選用合適的偶聯(lián)劑對填料進行表面處理，導熱系數(shù)可提高10%—20%。

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