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如何正確選擇導熱界面材料
    導熱界面材料是一種以聚合物為基體,以導熱粉為填料的高分子復合材料。其具有良好的導熱性能和機械性能,被廣泛用于電子組件中的發熱源與散熱器之間,幫助形成良好的導熱通道,以降低散熱模組的熱阻,是目前業界公認的最好的熱解決方案。
    導熱材料市場上常用的主要有以下種類:導熱墊片、導熱絕緣片、導熱粘接膠、導熱灌封膠、導熱凝膠、導熱泥、導熱硅脂。下面分別介紹一下它們的優缺點,供大家參考!
    1、導熱硅脂
    導熱硅脂又叫散熱硅脂、導熱膏等,是目前應用最廣泛的的一種導熱介質,材質為膏狀液態,它是以硅油為原料,并添加增稠劑等填充劑,在經過加熱減壓、研磨等工藝之后形成的一種酯狀物,該物質有一定的黏稠度,沒有明顯的顆粒感。可以有效的填充各種縫隙;主要應用環境:高功率的發熱元器件與散熱器之間。
    優點:
    (1)液態形式存在,具有良好潤濕性;
    (2)導熱性能良好、耐高溫、耐老化和防水性好;
    (3)不溶于水,不易被氧化;
    (4)具備一定的潤滑性和電絕緣性;
    (5)成本低廉。
    缺點:
    (1)無法大面積涂抹,不可重復使用;
    (2)產品長時間穩定性不佳,經過連續的熱循環后,會引起液體遷移,只剩下填充材料,喪失表面潤濕性,最終可能導致失效。
    (3)由于界面兩邊的材料熱膨脹速率不同,造成一種“充氣”效應,導致熱阻增加,傳熱效率降低;
    (4)始終液態,加工時難以控制,易造成污染其他部件及材料浪費,增加成本。
    2、導熱墊片
    導熱墊片,用于填充發熱器件和散熱片或金屬底座之間的空氣間隙,它們的柔性、彈性特征使其能夠用于覆蓋非常不平整的表面。熱量從分離器件或整個PCB傳導到金屬外殼或擴散板上,從而能提高發熱電子組件的效率和使用壽命。
    在墊片的使用中,壓力和溫度二者是相互制約的,隨著溫度的升高,在設備運轉一段時間后,墊片材料發生軟化、蠕變、應力松弛現象,機械強度也會下降,密封的壓力降低。
    優點:
    (1)預成型的導熱材料,具有安裝、測試、可重復使用的便捷性;
    (2)柔軟有彈性,壓縮性好,能夠覆蓋非常不平整的表面;
    (3)低壓下具有緩沖、減震吸音的效果;
    (4)良好的導熱能力和高等級的耐壓絕緣;
    (5)性能穩定,高溫時不會滲油,清潔度高。
    缺點:
    (1)厚度和形狀預先設定,使用時會受到厚度和形狀限制;
    (2)厚度較高,厚度0.5mm以下的導熱硅膠片工藝復雜,熱阻相對較高;
    (3)相比導熱硅脂,導熱墊片導熱系數稍低;
    (4)相比導熱硅脂,導熱墊片價格稍高。
    3、導熱硅膠
    導熱硅膠是以有機硅膠為主體,添加填充料、導熱材料等高分子材料,混煉而成的硅膠,具有較好的導熱、電絕緣性能,廣泛用于電子元器件。
    優點:
    (1)熱界面材料,會固化,具有粘接性能,粘接強度高;
    (2)固化后呈彈性體,抗沖擊、抗震動;
    (3)固化物具有良好的導熱、散熱功能;
    (4)優異的耐高低溫性能和電氣性能。
    缺點:
    (1)不可重復使用;
    (2)填縫間隙一般。
    4、導熱灌封膠:
    導熱灌封膠常見的分為有機硅橡膠體系和環氧體系,有機硅體系軟質彈性,環氧體系硬質剛性;可滿足較大深度的導熱灌封要求。提升對外部震動的抵抗性,改善內部元器件與電路之間的絕緣防水性能。
    優點:
    (1)具備很好的防水密封效果;
    (2)優秀的電氣性能和絕緣性能;
    (3)固化后可拆卸返修。
    缺點:
    (1)導熱效果一般;
    (4)工藝相對復雜;
    (5)粘接性能較差;
    (6)清潔度一般。
    5、導熱膠帶:
    導熱膠帶又叫做導熱雙面膠,由亞克力聚合物與有機硅膠粘劑復合而成;通常應用于功率不高的熱源與小型的散熱器之間,用來固定LED散熱器等。
    優點:
    (1)同時具有導熱性能和粘接性能;
    (2)具有良好的填縫性能;
    (3)外觀類似雙面膠,操作簡單;
    (4)一般用于某些發熱性較小的電子零件和芯片表面。
    缺點:
    (1)導熱系數比較低,導熱性能一般;
    (2)無法將過重物體粘接固定;
    (3)膠帶厚度一旦超過,與散熱片之間無法達成有效傳熱;
    (4)一旦使用,不易拆卸,存在損壞芯片和周圍器件的風險,不易拆卸徹底。
    通過上述介紹可知,無論是哪款導熱材料都沒有辦法滿足所有電子設備的需求,或多或少都有它的部分缺點因此在選購導熱材料的時候、我們不僅要對產品的性能深入了解,還要根據客戶自身產品的設計結構來進行選擇。
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