如何正确选择导热界面材料
导热界面材料是一种以聚合物为基体,以导热粉为填料的高分子复合材料。其具有良好的导热性能和机械性能,被广泛用于电子组件中的发热源与散热器之间,帮助形成良好的导热通道,以降低散热模组的热阻,是目前业界公认的最好的热解决方案。
导热材料市场上常用的主要有以下种类:导热垫片、导热绝缘片、导热粘接胶、导热灌封胶、导热凝胶、导热泥、导热硅脂。下面分别介绍一下它们的优缺点,供大家参考!
1、导热硅脂
导热硅脂又叫散热硅脂、导热膏等,是目前应用最广泛的的一种导热介质,材质为膏状液态,它是以硅油为原料,并添加增稠剂等填充剂,在经过加热减压、研磨等工艺之后形成的一种酯状物,该物质有一定的黏稠度,没有明显的颗粒感。可以有效的填充各种缝隙;主要应用环境:高功率的发热元器件与散热器之间。
优点:
(1)液态形式存在,具有良好润湿性;
(2)导热性能良好、耐高温、耐老化和防水性好;
(3)不溶于水,不易被氧化;
(4)具备一定的润滑性和电绝缘性;
(5)成本低廉。
缺点:
(1)无法大面积涂抹,不可重复使用;
(2)产品长时间稳定性不佳,经过连续的热循环后,会引起液体迁移,只剩下填充材料,丧失表面润湿性,最终可能导致失效。
(3)由于界面两边的材料热膨胀速率不同,造成一种“充气”效应,导致热阻增加,传热效率降低;
(4)始终液态,加工时难以控制,易造成污染其他部件及材料浪费,增加成本。
2、导热垫片
导热垫片,用于填充发热器件和散热片或金属底座之间的空气间隙,它们的柔性、弹性特征使其能够用于覆盖非常不平整的表面。热量从分离器件或整个PCB传导到金属外壳或扩散板上,从而能提高发热电子组件的效率和使用寿命。
在垫片的使用中,压力和温度二者是相互制约的,随着温度的升高,在设备运转一段时间后,垫片材料发生软化、蠕变、应力松弛现象,机械强度也会下降,密封的压力降低。
优点:
(1)预成型的导热材料,具有安装、测试、可重复使用的便捷性;
(2)柔软有弹性,压缩性好,能够覆盖非常不平整的表面;
(3)低压下具有缓冲、减震吸音的效果;
(4)良好的导热能力和高等级的耐压绝缘;
(5)性能稳定,高温时不会渗油,清洁度高。
缺点:
(1)厚度和形状预先设定,使用时会受到厚度和形状限制;
(2)厚度较高,厚度0.5mm以下的导热硅胶片工艺复杂,热阻相对较高;
(3)相比导热硅脂,导热垫片导热系数稍低;
(4)相比导热硅脂,导热垫片价格稍高。
3、导热硅胶
导热硅胶是以有机硅胶为主体,添加填充料、导热材料等高分子材料,混炼而成的硅胶,具有较好的导热、电绝缘性能,广泛用于电子元器件。
优点:
(1)热界面材料,会固化,具有粘接性能,粘接强度高;
(2)固化后呈弹性体,抗冲击、抗震动;
(3)固化物具有良好的导热、散热功能;
(4)优异的耐高低温性能和电气性能。
缺点:
(1)不可重复使用;
(2)填缝间隙一般。
4、导热灌封胶:
导热灌封胶常见的分为有机硅橡胶体系和环氧体系,有机硅体系软质弹性,环氧体系硬质刚性;可满足较大深度的导热灌封要求。提升对外部震动的抵抗性,改善内部元器件与电路之间的绝缘防水性能。
优点:
(1)具备很好的防水密封效果;
(2)优秀的电气性能和绝缘性能;
(3)固化后可拆卸返修。
缺点:
(1)导热效果一般;
(4)工艺相对复杂;
(5)粘接性能较差;
(6)清洁度一般。
5、导热胶带:
导热胶带又叫做导热双面胶,由亚克力聚合物与有机硅胶粘剂复合而成;通常应用于功率不高的热源与小型的散热器之间,用来固定LED散热器等。
优点:
(1)同时具有导热性能和粘接性能;
(2)具有良好的填缝性能;
(3)外观类似双面胶,操作简单;
(4)一般用于某些发热性较小的电子零件和芯片表面。
缺点:
(1)导热系数比较低,导热性能一般;
(2)无法将过重物体粘接固定;
(3)胶带厚度一旦超过,与散热片之间无法达成有效传热;
(4)一旦使用,不易拆卸,存在损坏芯片和周围器件的风险,不易拆卸彻底。
通过上述介绍可知,无论是哪款导热材料都没有办法满足所有电子设备的需求,或多或少都有它的部分缺点因此在选购导热材料的时候、我们不仅要对产品的性能深入了解,还要根据客户自身产品的设计结构来进行选择。