关于导热材料

在设计最终产品时,会考虑产品散热问题。 这主要是因为许多组件对温度非常敏感,这种趋势近年来特别强烈。

5G基础设施、电动汽车热管理系统、数据中心等概念的兴起,让产品散热问题再次被摆上台面。 散热解决方案也成为各大终端企业关注的焦点。

cpu导热硅胶_硅胶导热垫_硅胶导热片

今天我们就从散热阶段的主角——导热材料开始,看看目前市场上主流的导热产品有哪些,以及如何选择最合适的导热材料。

一是分类。 导热产品按不同的方式分为不同的类别,包括材质分类、形态分类等。按照材质可分为硅类和非硅类:

硅胶导热材料

目前市场上应用最广泛、主流的导热产品之一是硅胶导热材料。

原因是硅胶的结构更容易添加填料,因此硅胶起到“分散剂”的作用,添加氧化铝、氮化硼等导热填料来提高产品的导热性能。

但硅胶制品在导热过程中会析出低分子硅氧烷,造成短路,影响导通。 因此,硅导热产品一般不用于半导体等精密元件。

非硅导热材料

除了硅之外,聚氨酯和环氧树脂也是导热产品的热门选择。

与硅材料相比,其优点和缺点也非常明显——它避免了硅氧烷沉淀的问题,但其硬度和粘度太高,很难添加更多的导热填料,因此导热效率较低。

按形式,导热产品可分为粘接胶水、灌封胶、填缝剂、硅胶片、硅脂、相变材料、绝缘片、吸波片等。

01 导热胶

导热胶,顾名思义,是一种用于粘合两种材料表面的聚合物胶水。

硅胶导热片_硅胶导热垫_cpu导热硅胶

胶粘剂本身具有粘接强度强、固定密封、绝缘、耐化学药品、抗震、耐电等特点。 导热胶是具有一定导热性能的粘合剂。

一般来说,导热性更像是粘合剂的锦上添花。 其导热系数一般仅为0.6-2.0W/mK左右。 这主要是因为导热填料会影响粘接性能,因此导热性和粘接强度很难兼得。

硅胶导热垫_cpu导热硅胶_硅胶导热片

02 导热灌封胶

这是一种有机硅导热密封剂,用于保护敏感电路和组件,通常具有出色的电绝缘性能。

导热灌封胶具有优良的导热性和阻燃性。 是市场上最主流的导热产品之一,在汽车和电子电气领域有非常大规模的应用。

硅胶导热片_cpu导热硅胶_硅胶导热垫

常见的导热灌封胶一般为双组份,包括硅胶、聚氨酯、环氧树脂三大体系。 目前,市场上也有高导热灌封胶产品,导热系数高达4.0W/mK以上。

cpu导热硅胶_硅胶导热片_硅胶导热垫

03 导热填缝剂

俗称“导热凝胶”,一般由硅胶制成,因此具有一定的抗冲击和减应力性能。 它分为固化型和非固化型两种。

cpu导热硅胶_硅胶导热垫_硅胶导热片

导热胶的诞生主要是为了替代导热垫,不仅提高了效率,还减少了人工,实现了自动化生产。 导热凝胶的导热系数一般在2.0W/mK以上,有些高导热产品甚至可以达到7.0W/mK以上。

硅胶导热垫_cpu导热硅胶_硅胶导热片

它本质上是一种液体导热垫。 机器涂胶后,在固化前将元件组装起来,使加热装置压入导热填缝剂中,使元件、导热填缝剂、外壳紧密结合。

这样就可以将部件产生的热量通过导热填缝剂传导至壳体,达到散热的目的。

与固体垫片相比,导热填缝剂不仅导热,而且具有一定的附着力,与基材充分润湿和接触,实现更高的导热效率。 导热填缝剂更加灵活,应用范围更广,可以满足自动化生产的需要。

非固化导热凝胶与导热硅脂类似。 不同的是它的使用寿命更长,更可靠(导热硅脂的使用寿命很短,一般只用于可靠性要求不严格的场合)。 )。

硅胶导热片_cpu导热硅胶_硅胶导热垫

导热硅胶片是以有机硅胶为基材,添加金属氧化物等多种辅助材料,通过特殊工艺合成的导热介质材料。

cpu导热硅胶_硅胶导热垫_硅胶导热片

行业中也称为导热硅胶垫、导热硅胶片、导热垫片、导热硅胶垫片等,主要用于间隙中传递热量。 通过填充间隙,打通发热部分与散热部分之间的热通道,有效提高传热效率,同时还起到隔热、减震、密封等作用。

此外,硅胶片还可以满足小型化、超薄型设备的设计要求,是一种工艺性和实用性极高的优良导热填充材料。

导热硅胶片双面自粘,电绝缘性高,耐温性好,高柔软性,高柔顺性,低压缩力应用,具有高压缩比的特点。 它是一种具有一定厚度、可压缩性、回弹性、双面自粘性、高顺应性的热界面材料。

硅胶导热垫_cpu导热硅胶_硅胶导热片

目前主要应用于IC、变压器、电感、电容、PCB板等加热元件。

导热硅脂俗称导热膏,是以有机硅为主要原料,添加耐热性和导热性优良的材料制成的导热硅脂复合物。

硅胶导热垫_硅胶导热片_cpu导热硅胶

目前导热硅脂的主要应用领域包括功放、晶体管、电子管、CPU、IGBT模块、LED灯等电子原器件的导热与散热。

导热硅脂具有离油率低(约0)、持久、可靠性好、耐候性强(耐高低温、耐水蒸气、耐臭氧、耐老化等)、接触面润湿效果好、并有效降低界面热阻等特性。 具有高导热率的膏状产品,是一种能有效降低热源与散热器之间接触热阻的热界面材料。

随着5G的大力普及,导热相变材料可以说是最热门的“热门”导热产品。

cpu导热硅胶_硅胶导热片_硅胶导热垫

简单来说,导热相变材料可以随温度变化,从而改变形态并提供潜热。 常温下,该材料为固体,易于加工,可贴附于散热器或元件表面;

当组件的工作温度升高时,材料会软化,类似于导热硅脂,并且可以完全填充界面气隙并使两个表面融为一体。

相变材料可以最大限度地减少电子元件和连接的散热器之间的热阻,大大提高散热器的性能。 在提高微处理器、内存模块、DC/DC 转换器和电源模块的可靠性方面正在取得很大进展。

导热相变材料本身并不导电,但由于材料在正常散热器安装过程中发生相变,金属之间存在接触。 因此,相变材料很少用于绝缘领域。

另外,小热阻相变接口焊盘不是结构胶,不能直接将散热器连接到器件上。 必须使用夹具或其他机械紧固件来维持散热器对设备的夹紧压力。

导热吸收体集热传导和电磁波吸收功能于一体。 它可以在散热的同时吸收泄漏的电磁辐射,解决有限空间内的双重问题,达到简化机构设计、降低成本的目的。

从材料角度来看,导热吸波体一般是高效微波吸收体与硅胶基材通过特殊工艺复合而成的吸波材料。

主要用于解决微波器件和高频电子设备中的EMI问题。 具有吸波性能优异、柔韧性好、耐温性好、无卤环保等优点。

导热吸收体可以为电子通讯产品在导热、电磁屏蔽等方面提供良好的解决方案。

隔热片又称导热硅胶布。 与导热硅胶片一样,它同时具有导热和绝缘的功能。

但与导热硅胶片不同的是,它在有限的厚度条件下可以承受更高的击穿电压。 隔热片的应用范围很广,一般用于需要隔热的MOS功率管。

提到这么多类型的材料,哪一种是最好的?

其实物质就和婚姻一样,没有最好,只有最适合。 选择材料的最佳方法是根据不同的指标适应其最能发挥作用的领域。

如何选择合适的导热产品? 这些关键绩效指标可以帮助您:

① 压缩系数

许多导热材料就像海绵一样。 它们的厚度在吸湿后增加,在干燥后减少。 对于精密部件来说,对导热绝缘材料的压缩系数提出了更高的要求。

cpu导热硅胶_硅胶导热垫_硅胶导热片

以5G及其他相关通信设备的部件为例,要求导热材料能够承受各种变形和收缩,以确保各种工作条件下稳定的厚度。

② 耐热性

如果说导热效率决定了导热材料的下限,那么耐热性则决定了材料的上限。 在一些特定场合使用导热绝缘材料时,对耐热等级也会有一定的要求。

例如,当前火热的光伏行业,应用于太阳能电池板时,对导热材料的耐热性要求非常高。 如果所选用的导热材料不符合相应的耐热等级,则会缩短整个器件的使用寿命。

硅胶导热片_硅胶导热垫_cpu导热硅胶

③机械性能

各种设备在使用过程中,都会不同程度地发生振动、拉扯、移动等,这使得导热绝缘材料在小零件上的应用变得更加困难。

如果材料的机械性能较弱,则很容易损坏并降低其导热性。 因此,在选择导热材料时,测量其机械性能也是一个非常重要的环节。

④ 绝缘性能

从上面的分类也可以看出,很多导热材料都具有绝缘性能,不同材料的绝缘强度也不同。 因此,在选择过程中,还应该有一个绝缘性能的基本参数指南,并根据参数选择相应的导热绝缘材料。

今天的分享就到此为止。 我是高高,90后,工程专业。 本人从事热界面材料行业7年。

我们长期跟踪包括但不限于:智能制造、半导体、5G、数字科技、电子元器件等领域。 在新一轮的技术革命和资本流动中,我们立志成为最懂热界面材料技术的团队。

如果您是厂家采购员、硬件(结构)工程师、科研人员、技术爱好者,您对我们的导热界面材料产品(导热硅脂、导热胶、导热垫、灌封胶等…)感兴趣并想要获取免费样品或找到我们。 更多信息请参考我的个人公众号【氪时代老高】。

好了,今天的主题就讲到这里吧,不管如何,能帮到你我就很开心了,如果您觉得这篇文章写得不错,欢迎点赞和分享给身边的朋友。

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注