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導熱矽膠片材技術手冊,導熱傳感再也不必多慮

文章出處:廣東帝博科技有限公司 人氣:-發表時間:2019-10-07


  什麼是導熱矽膠片

 

  導(dao)熱(re)矽(gui)膠(jiao)片(pian)是(shi)以(yi)矽(gui)膠(jiao)為(wei)基(ji)材(cai),添(tian)加(jia)金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)等(deng)各(ge)種(zhong)輔(fu)材(cai),通(tong)過(guo)特(te)殊(shu)工(gong)藝(yi)合(he)成(cheng)的(de)一(yi)種(zhong)導(dao)熱(re)介(jie)質(zhi)材(cai)料(liao),在(zai)行(xing)業(ye)內(nei),又(you)稱(cheng)為(wei)導(dao)熱(re)矽(gui)膠(jiao)墊(dian),導(dao)熱(re)矽(xi)膠(jiao)片(pian),軟(ruan)性(xing)導(dao)熱(re)墊(dian),導(dao)熱(re)矽(gui)膠(jiao)墊(dian)片(pian)等(deng)等(deng),是(shi)專(zhuan)門(men)為(wei)利(li)用(yong)縫(feng)隙(xi)傳(chuan)遞(di)熱(re)量(liang)的(de)設(she)計(ji)方(fang)案(an)生(sheng)產(chan),能(neng)夠(gou)填(tian)充(chong)縫(feng)隙(xi),完(wan)成(cheng)發(fa)熱(re)部(bu)位(wei)與(yu)散(san)熱(re)部(bu)位(wei)間(jian)的(de)熱(re)傳(chuan)遞(di),同(tong)時(shi)還(hai)起(qi)到(dao)絕(jue)緣(yuan)、減震、密封等作用,能夠滿足設備小型化及超薄化的設計要求,是極具工藝性和使用性,且厚度適用範圍廣,一種極佳的導熱填充材料。

 

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  導熱矽膠片

 

  導熱矽膠墊片生產工藝過程,其生產工藝步驟主要有:原材料準備→塑煉、混煉→成型硫化→修整裁切→檢驗等。下麵簡單介紹導熱矽膠片的生產工藝流程:

 

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  1、原材料準備

 

  普通有機矽膠的熱導率通常隻有0.2W/m·K 左右。但是在普通矽膠中混合導熱填料可提高其導熱性能。常用的導熱填料有金屬氧化物(如Al2O3、MgO、BeO 等)、金屬氮化物(如SiN、AlN、BN 等)。填料的熱導率不僅與材料本身有關,而且與導熱填料的粒徑分布、形態、界麵接觸、分子內部的結合程度等密切相關。一般而言,纖維狀或箔片狀的導熱填料的導熱效果更好。

 

  2、塑煉、混煉

 

  塑煉、混煉是矽膠片廠家的de一yi個ge工gong序xu,指zhi采cai用yong機ji械xie或huo化hua學xue的de方fang法fa,降jiang低di生sheng膠jiao分fen子zi量liang和he粘zhan度du以yi提ti高gao其qi可ke塑su性xing,並bing獲huo適shi當dang的de流liu動dong性xing,以yi滿man足zu混hun煉lian和he成cheng型xing進jin一yi步bu加jia工gong的de需xu要yao。導dao熱re矽gui膠jiao片pian製zhi作zuo原yuan料liao一yi般ban是shi使shi用yong機ji械xie高gao速su攪jiao拌ban進jin行xing破po壞huai。經jing過guo配pei色se混hun煉lian後hou由you乳ru白bai色se矽gui膠jiao變bian位wei各ge種zhong顏yan色se的de片pian料liao。

 

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  3、成型硫化

 

  如(ru)果(guo)想(xiang)要(yao)做(zuo)成(cheng)柔(rou)軟(ruan)有(you)彈(dan)性(xing)且(qie)耐(nai)拉(la)的(de)導(dao)熱(re)矽(gui)膠(jiao)片(pian)需(xu)要(yao)用(yong)的(de)就(jiu)是(shi)要(yao)進(jin)行(xing)過(guo)二(er)次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)有(you)機(ji)矽(gui)膠(jiao)。硫(liu)化(hua)實(shi)際(ji)上(shang)也(ye)可(ke)以(yi)叫(jiao)固(gu)化(hua)。液(ye)態(tai)的(de)導(dao)熱(re)矽(gui)膠(jiao)在(zai)第(di)一(yi)階(jie)段(duan)加(jia)熱(re)成(cheng)型(xing)後(hou),其(qi)交(jiao)聯(lian)密(mi)度(du)不(bu)夠(gou),要(yao)使(shi)其(qi)進(jin)一(yi)步(bu)硫(liu)化(hua)反(fan)應(ying)才(cai)能(neng)增(zeng)加(jia)導(dao)熱(re)矽(gui)膠(jiao)片(pian)的(de)拉(la)升(sheng)強(qiang)度(du)、回彈性、硬度、溶脹程度、密度、熱(re)穩(wen)定(ding)性(xing)都(dou)比(bi)一(yi)次(ci)硫(liu)化(hua)有(you)較(jiao)大(da)的(de)改(gai)善(shan)。如(ru)果(guo)不(bu)進(jin)行(xing)二(er)次(ci)硫(liu)化(hua),也(ye)許(xu)生(sheng)產(chan)的(de)導(dao)熱(re)矽(gui)膠(jiao)片(pian)在(zai)性(xing)能(neng)上(shang)會(hui)受(shou)到(dao)一(yi)定(ding)的(de)影(ying)響(xiang),得(de)不(bu)到(dao)性(xing)能(neng)更(geng)好(hao)的(de)產(chan)品(pin)。一(yi)次(ci)硫(liu)化(hua)後(hou)的(de)產(chan)品(pin)參(can)數(shu)與(yu)二(er)次(ci)硫(liu)化(hua)的(de)參(can)數(shu)不(bu)盡(jin)相(xiang)同(tong),這(zhe)與(yu)實(shi)際(ji)操(cao)作(zuo)過(guo)程(cheng)及(ji)步(bu)驟(zhou)也(ye)有(you)關(guan)。

 

  4、修整裁切

 

  高(gao)溫(wen)處(chu)理(li)後(hou)的(de)導(dao)熱(re)矽(gui)膠(jiao)片(pian)需(xu)要(yao)放(fang)置(zhi)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian),讓(rang)其(qi)自(zi)然(ran)冷(leng)卻(que)後(hou)在(zai)進(jin)行(xing)不(bu)同(tong)尺(chi)寸(cun)規(gui)格(ge)的(de)裁(cai)切(qie),而(er)不(bu)能(neng)采(cai)用(yong)其(qi)他(ta)快(kuai)速(su)冷(leng)卻(que)方(fang)式(shi)。否(fou)則(ze)會(hui)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)導(dao)熱(re)矽(gui)膠(jiao)墊(dian)的(de)產(chan)品(pin)性(xing)能(neng)。

 

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  5、成品檢測

 

  其中矽膠成品需要檢測的主要項目包括:導熱係數、耐溫範圍、體積電阻率、耐電壓、阻燃性、抗拉強度、硬度、厚度等。

 

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  導熱矽膠片的優點

  1、材料較軟,壓縮性能好,導熱絕緣性能好,厚度的可調範圍比較大,適合填充空腔,兩麵具有天然粘性,可操作性和維修性強;


  2、選用導熱矽膠片的最主要目的是減少熱源表麵與散熱器件接觸麵之間產生的接觸熱阻,導熱矽膠片可以很好的填充接觸麵的間隙;

 

  3、由於空氣是熱的不良導體,會嚴重阻礙熱量在接觸麵之間的傳遞,而在發熱源和散熱器之間加裝導熱矽膠片可以將空氣擠出接觸麵;

 

  4、有(you)了(le)導(dao)熱(re)矽(gui)膠(jiao)片(pian)的(de)補(bu)充(chong),可(ke)以(yi)使(shi)發(fa)熱(re)源(yuan)和(he)散(san)熱(re)器(qi)之(zhi)間(jian)的(de)接(jie)觸(chu)麵(mian)更(geng)好(hao)的(de)充(chong)分(fen)接(jie)觸(chu),真(zhen)正(zheng)做(zuo)到(dao)麵(mian)對(dui)麵(mian)的(de)接(jie)觸(chu)。在(zai)溫(wen)度(du)上(shang)的(de)反(fan)應(ying)可(ke)以(yi)達(da)到(dao)盡(jin)量(liang)小(xiao)的(de)溫(wen)差(cha);

 

  5、導熱矽膠片的導熱係數具有可調控性,導熱穩定度也更好;

 

  6、導熱矽膠片在結構上的工藝工差彌合,降低散熱器和散熱結構件的工藝工差要求;

 

  7、導熱矽膠片具有絕緣性能(該特點需在製作當中添加合適的材料);

 

  8、導熱矽膠片具減震吸音的效果;

 

  9、導熱矽膠片具有安裝,測試,可重複使用的便捷性。

 

  導熱矽膠片的缺點

 

  相對導熱矽脂,導熱矽膠片有以下缺點:

 

  1、雖然導熱係數比導熱矽脂高,但是熱阻同樣也比導熱矽膠要高;

 

  2、厚度0.5mm以下的導熱矽膠片工藝複雜,熱阻相對較高;

 

  3、導熱矽脂耐溫範圍更大,它們分別導熱矽脂-60℃~300℃,導熱矽膠片-50℃~220℃;

 

  4、價格:導熱矽脂已普遍使用,價格較低,導熱矽膠片多應用在筆記本電腦等薄小精密的電子產品中,價格稍高。

 

  導熱矽膠片的應用領域

 

  ◆LED行業使用

 

  ●導熱矽膠片用於鋁基板與散熱片之間

 

  ●導熱矽膠片用於鋁基板與外殼之間

 

  ◆ 電源行業

 

  用與MOS管、變壓器(或電容/PFC電感)與散熱片或外殼之間的導熱

 

  ◆ 通訊行業

 

  ●產品在主板IC與散熱片或外殼間的導熱散熱

 

  ●機頂盒DC-DC IC與外殼之間導熱散熱

 

  ◆ 汽車電子行業的應用

 

  汽車電子行業應用(如氙氣燈鎮流器、音響,車載係列產品等)均可用到導熱矽膠片

 

  ◆PDP /LED電視的應用

 

  功放IC、圖像解碼器IC與散熱器(外殼)之間的導熱

 

  ◆家電行業

 

  微波爐/空調(風扇電機功率IC與外殼間)/電磁爐(熱敏電阻與散熱片間)

 

  導熱矽膠片的選型

 

  ◆導熱係數選擇

 

  daorexishuxuanzezuizhuyaohaishiyaokanreyuangonghaodaxiao,yijisanreqihuosanrejiegoudesanrenenglidaxiao。yibanxinpianwenduguigecanshubijiaodi,huoduiwendubijiaomingan,huoreliumidubijiaoda(一般大於0.6w/cm3 需要做散熱處理,一般表麵小於0.04w/cm2 時候都隻需要自然對流處理就可以)這些芯片或熱源都需要進行散熱處理,並且盡量選擇導熱係數高點的導熱矽膠片。

 

  消費電子行業一般不允許芯片結溫高於85 度,也建議控製芯片表麵在高溫測試時候小於75 度,整個板卡的元器件也基本采用的是商業級元器件,所以係統內部溫度常溫下建議不超過 50度。第一外觀麵,或終端客戶受能接觸的麵建議溫度在常溫下得低於 45 度。選擇導熱係數較高的導熱矽膠片可以滿足設計要求和保留一些設計裕度。

 

  注解:熱流密度:定義為:單位麵積(1 平方米)的截麵內單位時間(1 秒)通過的熱量。結溫它通常高於外殼溫度和器件表麵溫度。結溫可以衡量從半導體晶圓到封裝器件外殼間的散熱所需時間以及熱阻。

 

  ◆影響導熱矽膠導熱係數的因素

 

  1、聚合物基體材料的種類和特性

 

  基體材料的導熱係數超高,填料在基體的分散性越好及基體與填料結合程度越好,導熱複合材料導熱性能越好。

 

  2、填料的種類

 

  填料的導熱係數越高,導熱複合材料的導熱性能越好。

 

  3、填料的形狀

 

  一般來說,容易形成導熱通路的次序為晶須 >纖維狀 > 片狀 > 顆粒狀,填料越容易形成導熱通路,導熱性能越好。

 

  4、填料的含量

 

  填料在高分子的分布情況決定著複合材料的導熱性能。當填料含量較小時,起到的導熱效果不明顯;當dang填tian料liao過guo多duo時shi,複fu合he材cai料liao的de力li學xue性xing能neng會hui受shou到dao較jiao大da的de影ying響xiang。而er當dang填tian料liao含han量liang增zeng至zhi某mou一yi值zhi時shi,填tian料liao之zhi間jian相xiang互hu作zuo用yong在zai體ti係xi中zhong形xing成cheng類lei似si網wang狀zhuang或huo者zhe鏈lian狀zhuang的de導dao熱re網wang鏈lian,當dang導dao熱re網wang鏈lian的de方fang向xiang與yu熱re流liu方fang向xiang一yi致zhi時shi,導dao熱re性xing能neng最zui好hao。因yin此ci,導dao熱re填tian料liao的de量liang存cun在zai著zhe某mou一yi臨lin界jie值zhi。

 

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  5、填料與基體材料界麵的結合特性

 

  填料與基體的結合程度越高,導熱性能越好,選用合適的偶聯劑對填料進行表麵處理,導熱係數可提高10%—20%。

 

  導熱矽膠片的安裝方法

 

  1、保持與導熱矽膠片結束麵的幹淨,預防導熱矽膠片黏上汙穢,汙穢的導熱矽膠片自粘性和密封導熱性會變差。

 

  2、naqudaoreguijiaodianpianshi,mianjidadedaoreguijiaopianyinggaicongzhongxinbuweizhuaqu,mianjijiaoxiaopiancaizhuaqubuyuyaoqiu,yinweidakuaidedaoreguijiaopianshoulibujun,huidaozhibianxing,yingxianghouxucaozuo,shenzhisunhuaiguijiaopian。

 

  3、左zuo手shou拿na片pian材cai,右you手shou撕si去qu其qi中zhong一yi麵mian離li型xing保bao護hu膜mo。不bu能neng同tong時shi撕si去qu兩liang麵mian保bao護hu膜mo,減jian少shao直zhi接jie接jie觸chu導dao熱re矽gui膠jiao片pian的de次ci數shu和he麵mian積ji,保bao持chi導dao熱re矽gui膠jiao片pian自zi粘zhan性xing及ji導dao熱re性xing不bu至zhi於yu受shou損sun。

 

  4、撕去保護膜的一麵,朝向散熱器,先將導熱矽膠片對齊散熱器。緩慢放下導熱矽膠片時。要小心避免氣泡的產生。


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