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導(dǎo)熱硅脂如何使用?該如何挑選?

來源:廣州市白云化工實業(yè)有限公司  作者:byonline  日期:2022-1-11
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   導(dǎo)熱硅脂俗稱散熱膏,是一種高導(dǎo)熱絕緣有機硅材料,可在-30℃~180℃的溫度下長期保持使用時的脂膏狀態(tài)。導(dǎo)熱硅脂既具有優(yōu)異的電絕緣性,又具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性,同時游離度低,能耐高低溫,廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品,電器設(shè)備中的發(fā)熱體 (功率管、可控硅、電熱堆等)與散熱設(shè)施(散熱片、散熱條、殼體等)之間的接觸面,起傳熱媒介的作用。

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  導(dǎo)熱硅脂俗稱散熱膏,是一種高導(dǎo)熱絕緣有機硅材料,可在-30℃~180℃的溫度下長期保持使用時的脂膏狀態(tài)。導(dǎo)熱硅脂既具有優(yōu)異的電絕緣性,又具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性,同時游離度低,能耐高低溫,廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品,電器設(shè)備中的發(fā)熱體 (功率管、可控硅、電熱堆等)與散熱設(shè)施(散熱片、散熱條、殼體等)之間的接觸面,起傳熱媒介的作用。

  在選用導(dǎo)熱硅脂時,可以通過以下幾個方面來簡單評價導(dǎo)熱硅脂的適用性。

  一、導(dǎo)熱系數(shù)(詞條“導(dǎo)熱系數(shù)”由行業(yè)大百科提供)熱阻

  導(dǎo)熱系數(shù)是導(dǎo)熱硅脂最重要的性能參數(shù)之一。導(dǎo)熱系數(shù)是指在穩(wěn)定傳熱條件下,1m厚的材料,兩側(cè)表面的溫差為1開爾文(K),在1秒內(nèi),通過1平方米面積傳遞的熱量,用λ表示,單位為瓦/米·開爾文(W/m·K)。導(dǎo)熱系數(shù)與材料的結(jié)構(gòu)、密度、濕度、溫度、壓力等因素有關(guān)。

  熱阻抗指的是當(dāng)有熱量在物體上傳輸時,在物體兩端溫度差與熱源的功率之間的比值,單位為開爾文每瓦特(K/W)或攝氏度每瓦特(℃/W)。當(dāng)熱量流過兩個相接觸的固體交界面時,界面本身對熱流呈現(xiàn)出明顯的熱阻,稱為接觸熱阻。

  對于導(dǎo)熱硅脂的應(yīng)用,減小接觸熱阻的措施是:

  1)提高導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱系數(shù);

  2)減少導(dǎo)熱硅脂的涂覆厚度即膠層厚度;

  3)增大界面間的壓力,使兩接觸面更緊密接觸。

  需要注意的是,導(dǎo)熱系數(shù)越高的硅脂,雖然理論上其傳熱效果越好,但并不代表熱阻抗越小,在實際應(yīng)用時更應(yīng)該關(guān)注如何降低熱阻抗。也因此,導(dǎo)熱硅脂的用量并不是越多越好,涂覆厚度應(yīng)該在保證用量能夠填滿間隙的前提下盡可能地薄。涂覆厚度過大會導(dǎo)致傳熱路徑增加,界面的熱阻增大,反而對熱傳導(dǎo)效率產(chǎn)生不利的影響。此外,過多的硅脂用量會使硅脂在電子器件移動使用的過程中析出,還容易產(chǎn)生滲油、起霧等不良現(xiàn)象,影響使用效果。

  二、細(xì)度

  細(xì)度是指填料等粉狀物質(zhì)被研細(xì)分散在連結(jié)料中的程度,以微米(um)表示。細(xì)度能夠表征硅脂的細(xì)膩程度,細(xì)度越小,硅脂所用導(dǎo)熱填料的粒徑越小,硅脂能夠涂覆的厚度就越薄,界面的熱阻抗越小。細(xì)度大的硅脂外觀粗糙,涂覆厚度大,涂層疏松多孔不致密,界面的熱阻抗也較大,會影響傳熱效果。下圖1和圖2分別為我司某型號導(dǎo)熱硅脂及市面其他廠家的導(dǎo)熱硅脂施工對比圖,從下圖對比可以看出,我司生產(chǎn)的硅脂涂刮之后,表面非常細(xì)膩緊密,而市面上某廠家的產(chǎn)品涂刮之后,表面粗糙多孔。

圖1廣州市白云化工實業(yè)有限公司導(dǎo)熱硅脂(表面非常細(xì)膩緊密)

圖2其他廠家導(dǎo)熱硅脂(表面粗糙多孔)

  三、施工性能

  導(dǎo)熱硅脂主要由基體硅油(詞條“硅油”由行業(yè)大百科提供)和導(dǎo)熱填料組成,其施工性能與導(dǎo)熱填料的填充量、粒徑大小、形貌、分散狀態(tài)以及與硅油的相容性等密切相關(guān)。通常希望使填料填充最大化,以獲得更高的導(dǎo)熱效能;使用更小粒徑的填料,以得到更薄的涂覆厚度和接觸熱阻。

  這使得填料填充存在復(fù)雜的競爭性:硅脂的導(dǎo)熱系數(shù)、涂覆厚度和黏度(詞條“黏度”由行業(yè)大百科提供)隨著填充量的增加而增加,黏度影響硅脂的施工性能以及硅脂與界面之間的接觸熱阻,填料粒徑則限制著填充量以及硅脂能達到的最小涂覆厚度。這些因素都會對導(dǎo)熱硅脂施工性能產(chǎn)生影響,在實際應(yīng)用中,還需要根據(jù)施工方式的不同選擇不同流變性能的硅脂。導(dǎo)熱硅脂根據(jù)流變性能的不同,一般可以分為流淌型硅脂、觸變型硅脂及半流淌型硅脂,如下圖所示:(其中圖3是流淌型,圖4是觸變型,圖5是半流淌型)

圖3流淌型        圖4觸變型       圖5半流淌型

  導(dǎo)熱硅脂的施工方式可分為筆涂、點涂、刷涂、點膠和絲網(wǎng)印刷,針對不同的施工方式,需要選擇合適的產(chǎn)品。一般而言,點涂和刷涂等手工施工希望使用黏度低流淌型的硅脂,自動點膠更傾向于使用觸變性好的硅脂,而絲網(wǎng)印刷則要求硅脂具有良好的涂布性能。

  綜上所述,在選擇導(dǎo)熱硅脂產(chǎn)品時,應(yīng)該根據(jù)元器件熱設(shè)計的需要并結(jié)合施工方式,綜合考慮導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱性能、流變性和施工性能,在此基礎(chǔ)上盡量選擇細(xì)度小膠層厚度薄的硅脂,此外,還需要關(guān)注硅脂在應(yīng)用過程中的長期穩(wěn)定性可靠性

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