本篇文章内容由[中国幕墙网ALwindoor.com]编辑部整理发布:
导热硅脂俗称散热膏,是一种高导热绝缘有机硅材料,可在-30℃~180℃的温度下长期保持使用时的脂膏状态。导热硅脂既具有优异的电绝缘性,又具有优异的导热性,同时游离度低,能耐高低温,广泛应用于各种电子产品,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,起传热媒介的作用。
在选用导热硅脂时,可以通过以下几个方面来简单评价导热硅脂的适用性。
一、导热系数(词条“导热系数”由行业大百科提供)和热阻抗
导热系数是导热硅脂最重要的性能参数之一。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开尔文(K),在1秒内,通过1平方米面积传递的热量,用λ表示,单位为瓦/米·开尔文(W/m·K)。导热系数与材料的结构、密度、湿度、温度、压力等因素有关。
热阻抗指的是当有热量在物体上传输时,在物体两端温度差与热源的功率之间的比值,单位为开尔文每瓦特(K/W)或摄氏度每瓦特(℃/W)。当热量流过两个相接触的固体交界面时,界面本身对热流呈现出明显的热阻,称为接触热阻。
对于导热硅脂的应用,减小接触热阻的措施是:
1)提高导热硅脂的导热系数;
2)减少导热硅脂的涂覆厚度即胶层厚度;
3)增大界面间的压力,使两接触面更紧密接触。
需要注意的是,导热系数越高的硅脂,虽然理论上其传热效果越好,但并不代表热阻抗越小,在实际应用时更应该关注如何降低热阻抗。也因此,导热硅脂的用量并不是越多越好,涂覆厚度应该在保证用量能够填满间隙的前提下尽可能地薄。涂覆厚度过大会导致传热路径增加,界面的热阻增大,反而对热传导效率产生不利的影响。此外,过多的硅脂用量会使硅脂在电子器件移动使用的过程中析出,还容易产生渗油、起雾等不良现象,影响使用效果。
二、细度
细度是指填料等粉状物质被研细分散在连结料中的程度,以微米(um)表示。细度能够表征硅脂的细腻程度,细度越小,硅脂所用导热填料的粒径越小,硅脂能够涂覆的厚度就越薄,界面的热阻抗越小。细度大的硅脂外观粗糙,涂覆厚度大,涂层疏松多孔不致密,界面的热阻抗也较大,会影响传热效果。下图1和图2分别为我司某型号导热硅脂及市面其他厂家的导热硅脂施工对比图,从下图对比可以看出,我司生产的硅脂涂刮之后,表面非常细腻紧密,而市面上某厂家的产品涂刮之后,表面粗糙多孔。
图1广州市白云化工实业有限公司导热硅脂(表面非常细腻紧密)
图2其他厂家导热硅脂(表面粗糙多孔)
三、施工性能
导热硅脂主要由基体硅油(词条“硅油”由行业大百科提供)和导热填料组成,其施工性能与导热填料的填充量、粒径大小、形貌、分散状态以及与硅油的相容性等密切相关。通常希望使填料填充最大化,以获得更高的导热效能;使用更小粒径的填料,以得到更薄的涂覆厚度和接触热阻。
这使得填料填充存在复杂的竞争性:硅脂的导热系数、涂覆厚度和黏度(词条“黏度”由行业大百科提供)随着填充量的增加而增加,黏度影响硅脂的施工性能以及硅脂与界面之间的接触热阻,填料粒径则限制着填充量以及硅脂能达到的最小涂覆厚度。这些因素都会对导热硅脂施工性能产生影响,在实际应用中,还需要根据施工方式的不同选择不同流变性能的硅脂。导热硅脂根据流变性能的不同,一般可以分为流淌型硅脂、触变型硅脂及半流淌型硅脂,如下图所示:(其中图3是流淌型,图4是触变型,图5是半流淌型)
图3流淌型 图4触变型 图5半流淌型
导热硅脂的施工方式可分为笔涂、点涂、刷涂、点胶和丝网印刷,针对不同的施工方式,需要选择合适的产品。一般而言,点涂和刷涂等手工施工希望使用黏度低流淌型的硅脂,自动点胶更倾向于使用触变性好的硅脂,而丝网印刷则要求硅脂具有良好的涂布性能。
综上所述,在选择导热硅脂产品时,应该根据元器件热设计的需要并结合施工方式,综合考虑导热硅脂的导热性能、流变性和施工性能,在此基础上尽量选择细度小胶层厚度薄的硅脂,此外,还需要关注硅脂在应用过程中的长期稳定性和可靠性。