導熱矽膠（jiāo）片材技術手冊，導熱傳感再（zài）也不必多慮

發表時間：2019-10-07

　　什（shí）麽是導熱矽膠片

　　導熱矽膠片是以矽（guī）膠為基材，添加金屬氧化物等各種輔材（cái），通過特殊工藝（yì）合成的一種導熱介質材料，在行業內，又稱為導熱矽膠墊，導熱（rè）矽膠片，軟性導熱墊（diàn），導熱矽膠墊片等等，是專門為（wéi）利用縫隙傳遞熱量的設計方（fāng）案生產，能夠（gòu）填（tián）充縫隙，完成發熱部（bù）位與散熱部位間的熱傳遞，同時還起到絕緣、減震、密封（fēng）等作用，能夠滿足設備小型化及超（chāo）薄化的設（shè）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（de）導熱填（tián）充材料。

　　導熱矽膠片

　　導熱矽膠墊片生產工藝過程，其生產工藝（yì）步驟主要有：原材料準備→塑煉、混煉→成型硫化→修整（zhěng）裁（cái）切→檢驗等。下麵簡單介（jiè）紹導熱矽（guī）膠片的生產工藝流程：

　　1、原（yuán）材料準備

　　普通有機矽膠的熱導率通常隻（zhī）有0.2W/m·K 左右。但（dàn）是在（zài）普通矽膠中混合導熱填料可提高（gāo）其導熱性能。常用的導熱填（tián）料有金屬氧化物（如（rú）Al2O3、MgO、BeO 等）、金屬氮化（huà）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（mì）切（qiē）相關。一般而言，纖維狀或箔片狀的（de）導熱填料的導熱效果更好。

　　2、塑煉、混煉

　　塑煉、混煉是矽（guī）膠片廠（chǎng）家的一個工序，指采（cǎi）用機械或化學的方法，降低生（shēng）膠分子量和（hé）粘度以提高其可塑性，並獲適當的流動性（xìng），以滿足混煉和成型進一步（bù）加工的需要。導熱矽（guī）膠片製作原料一（yī）般是使用機械高速攪拌進行破壞。經過配色混（hún）煉後由乳白色矽（guī）膠變位各種顏色的片（piàn）料。

　　3、成型硫化

　　如果想要做成柔軟有彈性且（qiě）耐拉的導熱（rè）矽膠片需（xū）要用的就是要進行過二次硫化的（de）有機矽膠（jiāo）。硫（liú）化實際上也可以叫固化。液態的導熱矽膠在（zài）第一階段加（jiā）熱成型後，其交（jiāo）聯密度不夠，要使其（qí）進一（yī）步硫化反應才能增加導熱矽膠片的拉升強度、回彈性、硬度、溶脹程度、密度、熱穩（wěn）定性都比一次硫化有較大的改善。如（rú）果不進（jìn）行二次硫化，也許生產的導熱矽膠片在性能上會受到一定的影響，得不到性能更好的產品。一次硫化（huà）後（hòu）的產品參數（shù）與二次硫化的參數不盡相同，這（zhè）與實際操作過程（chéng）及步驟也有關（guān）。

　　4、修整（zhěng）裁切

　　高溫（wēn）處理後的導熱矽膠片需要放（fàng）置一段時間，讓其自然冷卻後在進行不同（tóng）尺（chǐ）寸規（guī）格的裁切，而不能采用其他快速冷卻方式。否則（zé）會直接影響導熱矽膠墊的產品性能。

　　5、成品檢（jiǎn）測

　　其中矽膠成品需要檢測（cè）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（dù）、硬度、厚度等。

　　導熱矽膠片的優點

　　1、材料較軟，壓縮性能好，導（dǎo）熱絕緣性（xìng）能好，厚度（dù）的可調範圍比較大，適合填充空腔，兩麵具有天然粘（zhān）性，可操作性和維修性強；

　　2、選用導熱矽膠（jiāo）片的最主要目的是減少熱源表麵與散熱器件（jiàn）接觸麵之間產（chǎn）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（shì）熱（rè）的（de）不良導體（tǐ），會嚴重阻礙熱（rè）量在接觸麵之間（jiān）的傳遞，而在發熱源和散熱器之間加裝導熱（rè）矽膠（jiāo）片可以（yǐ）將（jiāng）空氣（qì）擠（jǐ）出接觸麵；

　　4、有了導熱矽膠片的補充，可以使發熱源和散熱器之間的接觸麵更好的充分接觸，真正做到麵對麵（miàn）的接觸。在溫度上的反（fǎn）應可以達到盡量小的溫差；

　　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（jiàng）低散熱器和散熱結構件的工藝工差要求；

　　7、導熱矽膠片（piàn）具有絕緣性能（該特點需在製作（zuò）當中添加合適（shì）的材料）；

　　8、導熱矽（guī）膠片具減震吸音的效果；

　　9、導熱矽膠片具（jù）有（yǒu）安裝，測試，可重複使用的便捷性。

　　導熱矽膠片的（de）缺點

　　相對導熱矽脂，導熱矽膠片有以下（xià）缺點：

　　1、雖（suī）然導熱係數比導熱矽脂高，但是熱阻（zǔ）同樣也比導熱矽膠要高；

　　2、厚度0.5mm以下的導熱矽膠片（piàn）工藝複雜，熱阻相對較高；

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

　　4、價格：導熱矽脂已普（pǔ）遍使用，價格較低，導熱矽（guī）膠（jiāo）片多應用（yòng）在筆記本電腦等薄小精密的電子產（chǎn）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（zhī）間

　　●導熱矽膠片用於鋁基（jī）板與外殼之（zhī）間

　　◆ 電源行（háng）業

　　用與MOS管、變壓器（或電容/PFC電感）與散熱片或外殼之間的（de）導熱

　　◆ 通訊行業

　　●產品在主板IC與（yǔ）散熱片（piàn）或外殼間（jiān）的導（dǎo）熱散熱

　　●機頂盒DC-DC IC與外殼（ké）之間導熱（rè）散熱

　　◆ 汽（qì）車電子行業的應用

　　汽車電子行業應用（如氙氣燈（dēng）鎮流器、音（yīn）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（zhī）間的導熱

　　◆家電行業

　　微波爐/空調（風扇電機功率IC與外殼間（jiān））/電磁爐（熱敏電阻與散（sàn）熱片間）

　　導熱矽膠片的（de）選型（xíng）

　　◆導熱係數（shù）選（xuǎn）擇

　　導熱係（xì）數選擇（zé）最主要還是要看熱源功耗大小，以及散熱器或散熱結構的散（sàn）熱能力大小。一般芯片溫度規格參數比較低（dī），或對溫（wēn）度比較敏感，或熱流密度比較大（一般大於（yú）0.6w/cm3 需要做散熱處理，一般表麵小於0.04w/cm2 時候都隻需（xū）要自然對流處（chù）理就可以）這些芯片或熱源（yuán）都需要進行散熱處（chù）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（shì）時候小於75 度，整個板卡（kǎ）的元器件也基本采用的是商業（yè）級（jí）元（yuán）器件，所以係統內部溫度常溫下建議不超過（guò） 50度。第一外觀麵，或終端客戶受能接觸（chù）的麵建（jiàn）議溫度在常溫下得低於 45 度。選擇導熱（rè）係數較高的導熱矽膠片可（kě）以滿足設計要求和保留一些設計裕度。

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

　　◆影（yǐng）響導熱矽膠導熱係數的因素

　　1、聚合物基體材（cái）料的種類和（hé）特性

　　基體材料的導熱係（xì）數超高，填料在基體的分散性越好（hǎo）及基體與填料（liào）結（jié）合程（chéng）度越好，導熱複（fù）合材料導（dǎo）熱性能越好。

　　2、填料的種類

　　填（tián）料的導熱係數越高（gāo），導熱複合材料的導熱性（xìng）能越好。

　　3、填料的形狀

　　一般（bān）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（róng）易形成導熱通路（lù），導（dǎo）熱性能越好。

　　4、填料的含量

　　填料在高分（fèn）子的分布情況決定著複合（hé）材料的導熱性能。當填料含量較小時，起到的導熱效果（guǒ）不明顯；當填料過多時，複合（hé）材料的力學（xué）性能（néng）會受到較大的影響。而當填料含量增至某一值時，填料之間相互作（zuò）用在體係中形成類似網（wǎng）狀或者鏈狀的導熱網鏈，當導熱（rè）網鏈的方向與熱流方向一（yī）致時（shí），導熱性能最好（hǎo）。因此，導熱填料的量存在著某一臨界值。