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1、导热界面材料导热界面材料一、导热界面材料的的概念：导热界面材料（Thermal Interface Materials）又称为热界面材料或者界面导热材料，是一种普遍用于IC封装和电子散热的材料,主要用于填补两种材料接合或接触时产生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞,减少传热接触热阻，提高器件散热性能。二、导热界面材料在行业内的重要性：在微电子材料表面和散热器之间存在极细微的凹凸不平的空隙，如果将他们直接安装在一起，它们间的实际接触面积只有散热器底座面积10，其余均为空气间隙。因为空气热导率只有0.024W/(mK），是热的不良导体，将导致电子元件与散热器间的接触热阻非常大，严重阻碍了热量的传导,最终
2、造成散热器的效能低下.使用具有高导热性的热界面材料填充满这些间隙，排除其中的空气，在电子元件和散热器间建立有效的热传导通道，可以大幅度降低接触热阻,使散热器的作用得到充分地发挥。热界面(接触面）材料在热管理中起到了十分关键的作用，是该学科中的一个重要研究分支。三、 理想的导热界面材料所具备的特点：（1） 高导热性。（2） 高柔韧性，保证在较低安装压力条件下热界面此材料能够最充分地填充 接触表面的空隙，保证热界面材料与接触面间的接触热阻很小.（3） 绝缘性（4） 安装简便并具可拆性。（5） 广适用性,既能被用来填充小空隙，也能填充大缝隙四、导热界面材料的应用领域:（1）led：电磁炉、射灯、显示
3、屏、吊灯、舞台灯等。（2）电脑及家庭录放：显卡、笔记本、电脑、音响、dvd、vcd电视机等。(3）电子电器:冰箱、洗衣机、电磁炉、电饭煲、微波炉等。（4)其他仪器:仪器仪表、医疗器械、航空、船舶、晶体管、CPU组装、热敏电阻、温度传感器、汽车电子零部件、汽车冰箱、电源模块、电子产品、电源散热、传感器快速测温、打印机头等。五、到热界面材料的分类1.导热硅脂（1）导热硅脂的作用：导热硅脂俗称散热膏，导热硅脂以有机硅酮为主要原料，添加耐热、 导热性能优异的材料，制成的导热型有机硅脂状复合物，在散热与导热应用中,导热硅脂可以填充热界面上的空隙,使热量的传导更加顺畅迅速。 （3）导热硅脂的优缺点：优点是
4、：性价比高，在电子散热中最常见的导热材料。 缺点是：操作不方便，一般的导热膏会有硅油析出,时间长了会干， 面积大时，使用导热硅脂（或导热膏)涂抹不方便，且长条形面积的散热。如：长400X宽4mm这样的尺寸使用导热硅脂(或导热膏）易涂抹到产品外,使用年限长的产品不建议使用导热膏,人工成本高。（2)导热硅脂应用：其性质不同（导热系数）,其应用领域不一样,例如有的适用于CPU导热，有的适用于内存导热，有的适用于电源导热,还有些电子产品,电源散热，传感器快速测温等都可以用到,它可广泛涂覆于各种电子产品,电器设备中的发热体(功率管、可控硅、电热堆等)与散热设施（散热片、散热条、壳体等)之间的接触面，起传
5、热媒介作用和防潮、防尘、防腐蚀、防震等性能。适用于微波通讯、微波传输设备、微波专用电源、稳压电源等各种微波器件的表面涂覆或整体灌封，此类硅材料对产生热的电子元件，提供了极佳的导热效果.如：晶体管、CPU组装、热敏电阻、温度传感器、汽车电子零部件、汽车冰箱、电源模块、打印机头等。 （3）导热硅脂的工作温度：一般不超过200，高温可达300摄，低温一般为-60左右 （4）导热硅脂的颜色：分别有白、灰、两种颜色对应导热系数不同的硅脂。(5）导热硅脂的包装：桶装、针管装0.2-20KG不等，可定包装。2.导热硅胶片/导热垫片（1）导热硅胶片：导热硅胶片是以硅胶为基材,添加金属氧化物等各种辅材，通过特殊
6、工艺合成的一种导热介质材料，起到导热、绝缘、填充、防震作用，最大限度的降低散热界面的热阻,保护元器件，大大改善了整体产品的可靠性，在行业内,又称为导热硅胶垫，导热矽胶片,软性导热垫等等,导热硅胶就是导热RTV胶，在常温下可以固化的一种灌封胶，和导热硅脂最大的不同就是导热硅胶可以固化，有一定的粘接性能。 （2）导热硅胶片材料几个关键参数：导热系数：导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K，C），在1小时内，通过1平方米面积传递的热量.用k表示，单位为瓦/（米度),w/（mk）（W/mK,此处的K可用代替）一般国内生产的导热硅胶片导热系数在1.04.0W/m。k左右。测
7、试仪器：导热系数测试仪（湘潭仪器） 材料厚度:材料硬度（压缩比）:导热硅胶片一般为软性的，这样才能保证散热界面的空气完全挤出。没有矽胶布为基材的导热硅胶片硬度一般为15-60度(ShoreC）。如果有矽胶布为基材的话，导热硅胶片的硬度可以做成超软的，为510度（ ShoreC ）材料硬度在25-40度左右回弹性最好,在散热界面平整度较高的情况下，选用该硬度的材料最好.材料硬度越低,压缩比越大，对于散热界面不平整的情况使用低硬度导热硅胶片可以保证将空隙完全填充.材料硬度测试仪器为：硬度测试仪( LX-C型微孔材 料硬度计）热阻抗：热阻抗是对传热效果的直接体现。热阻抗越低传热效果越好，热阻抗越高传
8、热效果越差。使用导热硅胶片的散热界面热阻抗大小影响因素有:导热硅胶片导热系数、厚度、硬度（压缩比）、施加压力的大小等。测试热阻抗需要专业的仪器，对于使用导热硅胶片材料的客户可以测试温差来评价传热效果。 即导热硅胶片两侧的温度差,温度差越小传热效果越好，反之越差。击穿电压（绝缘性能）:导热硅胶片具有优异的绝缘性能.同样材质的导热硅胶片，厚度越厚,耐压 越高.1mm导热硅胶片耐交流电压为600010000V，测试仪器为MS2676A耐压测试仪.可持续工作温度：导热硅胶片属于有机硅范畴。工作稳定范围为-40至220摄氏度。短期耐温为260度。长期工作温度超过260度时，材料会起泡失效。可以满足大部分
9、电子产品散热设计需要。（3)导热硅胶片材料特点：自粘性，服帖性好。软性,优异的回弹性。绝缘性,材料可靠性高。较导热硅脂而言，具有很好的稳定性，外因对材料导热系数影响小.材料为片材,方便模切，可大规模产线操作,大大降低人力装配成本。(4）导热硅胶片的作用：是专门同时还起到绝缘、减震、密封等作用,能够满足设备小型化及超薄化的设计要求，是极具工艺性和使用性，且厚度适用范围广，是一种极佳的导热填充材料。为利用缝隙传递热量的设计方案生产,能够填充缝隙,完成发热部位与散热部位间的热传递（5）导热硅胶片的优势:导热硅胶片的导热系数的范围以及稳定度导热硅胶片在结构上工艺工差的弥合,降低散热器和散热结构件的工艺
10、工差要求导热硅胶片具有绝缘的性能导热硅胶片具减震吸音的效果导热硅胶片具有安装,测试，可重复使用的便捷性 （6） 导热硅胶片材料应用： LED照明行业 电源行业 电视行业 汽车电子行业 冷却器件到底盘或框架结构之间 记忆存储模块 高速海量存储驱动 3. 导热相变化材料（1） 相变化材料：相变化材料（PCM Phase Change Material）是指随温度变化而改变形态并能提 供潜热的物质。相变化材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相 变过程,这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。（2） 相变化材料优点和缺点优点:相变化材料现在主要是固固相变,在面对热冲击的状况下,可以通过相变化吸收一
11、定的热量，减缓大热流密度的冲击.就像在导热通道上加了一个蓄水池。 现在市场上的相变化材料的相变温度大概是在45-50 左右。相变化材料主要应用与类似CPU等存在瞬时大热流密度的热源上,可以起到很好保护作用,特别是在开机或重新启动的瞬间. 缺点: 有一定的热容热阻小于导热硅胶片 厚度薄可以做到0。125mm.不易于保存以及安装，有硅油析出，影响照明设备的光效相变化导热介质比较合适在消费性电子等产品，特别是笔记本电脑,游戏机等。但是其可靠性不好,长期在高温下,其性能会下降，一般使用2年,性能下降约40%-70%.4. 导热双面胶（1） 导热双面胶：导热双面胶又称导热胶带,是由亚克力聚合物填充导热陶
12、瓷粉末，与有机硅 胶粘剂复合而成。具有高导热和绝缘的特性，并具有柔软性、压缩性、服帖性、强粘性。适应温度范围大，可填补不平整的表面，能紧密牢固地贴合热源器件和散热片,将热量快速传导出去。（2）导热双面胶优点和缺点优点 :一般粘接其他散热片与发热设备的用法很便捷，将导热双面贴置于 发热片与散热片之间，加力压紧,散热片即被牢牢固定在发热片上，使用简单便捷，利于提高生产效率。其散热效果比一般的散热贴纸效果明显，大大提升了元件的寿命，是一些高端且需导热的电子产品的首选。缺点：对粘接的表面要求高，印刷和电镀的表面不宜用。 5。导热石墨片（1） 导热石墨片导热石墨片是一种全新的导热散热材料，沿两个方向均匀
13、导热,屏蔽热源与组件的同时改进消费类电子产品的性能。散热效率高、占用空间小、重量轻, 沿两个方向均匀导热，消除“热点”区域,屏蔽热源与组件的同时改进消费类电子产品的性能。（2）导热石墨片优缺点：优点：导热系数高、材料比较薄、性价比高、纵向导热性能超强，能够迅速消除热点区域。缺点：不绝缘、材料比较脆、冲型时损耗大。 6.导热胶带/导热夕胶布工业上有一种称之为导热胶带的材料，一般用于某些发热量较小的电子零件和芯片表面。这种材料的导热系数比较小，导热性能一般较低。 7. 灌封材料（1)灌封的概念：灌封简单说就是把元器件的各部分按要求进行合理的布置、组装、键合、连接与环境隔离和保护等操作工艺。它的作用
14、是强化器件的整体性，提高对外来冲击、震动的抵抗力;提高内部元件、线路间的绝缘;有利于器件小型化、轻量化；避免元件、线路直接暴露于环境中，改善器件的防水防潮性能 （2）灌封材料的性能要求：电性能要求高机械性能优异憎水防潮耐候性能优异 优秀的耐热性耐盐雾性能好灌封工件固化后可经过机械加工，在加工过程中不能会出现形变现象（3)灌封材料的应用要求:粘度低固化温度低（可室温固化）适用期长BN4524B 热熔胶溶解剂 50g （1） 灌封材料的主要品种 优点：收缩率小,无副产物，优良的电绝缘性。环氧树脂 缺点：受分子本身结构限制，耐冷热性能差，冷热循环后易开裂. 用途：常温条件下的电子元器件灌封,对无机械
15、力学性能特殊要求的环境。多为硬性,也有少部分软性.最大优点,对硬质材料粘接力好,灌封后无法打开，硬度高，绝缘性能佳，普通的耐温在100，加温固化的耐温在150度左右,也有耐温在300度以上的，但价位非常贵,一般无法实现大批量产。修复性不好。 优点：适用温度范围广，灌封共建固化后再经过机械加工，在加工过程中不会产生形变，电性能优秀，物理机械性能好,可维修.有机硅 缺点：强度低，硬度低. 用途：工作环境条件苛刻的高技术领域有机硅灌封材料固化前后性质要求：固化前： 1。外观：光滑细腻，流动性液体。 2.黏度：根据工艺需求，一般在2000-8000mPas。 3.操作时间:根据灌胶时间的需要, 一般在40-60min。 4。固化时间:根据排泡程度、工艺等需求一般在室温条件下24h完全固化，如
