• 2018-06-17 16:39:03导热片:导热硅胶片常见问题锦集

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    导热片厂家给大家介绍:

    一、什么是导热硅胶片?

    导热硅胶片是以硅胶为基材,添加金属氧化物等各种辅材,通过特殊工艺合成的一种导热介质材料.导热硅橡胶是以有机硅树脂为粘接材料,填充导热粉体达到导热目的的高分子复合材料。

    包含以下材料:


    有机硅树脂(基础原料) 

    绝缘导热填料:氧化铝、氧化镁、氮化硼、氮化铝、氧化铍、石英等有机硅增塑剂 •阻燃剂:氢氧化镁、氢氧化铝 •无机着色剂(颜色区分) 

    交联剂(粘结性能要求) 

    催化剂(工艺成型要求) 

    导热硅胶片只起到导热作用,在发热体与散热器件之间形成良好的导热通路,与散热片,结构固定件(风扇)等一起组 成散热模组. 


    二、为什么要用导热硅胶片?


    选用导热硅胶片的最主要目的是减少热源表面与散热器件接触面之间产生的接触热阻. 

    导热硅胶片可以很好的填充接触面的间隙,将空气挤出接触面,空气是热的不良导体,会严重阻碍热量在接触面之间 的传递;有了导热硅胶片的补充,可以使接触面更好的充分接触,真正做到面对面的接触.在温度上的反应可以达到尽量小的温差。 


    三、导热硅胶片的性能优点

    导热硅胶片相对于导热硅脂和导热双面胶有以下优势:

    (1) 导热系数的范围以及稳定度


    导热硅胶片在导热系数方面可选择性较大,可以从0.8w/k.m -…7.0w/k.m以上,且性能稳定,长期使用可靠.


    (2) 结构上工艺工差的弥合,降低散热器和散热结构件的工艺工差要求

            导热硅胶片厚度,软硬度可根据设计的不同进行调节,因此在导热通道中可以弥合散热结构,芯片等尺寸工差,降 低对结构设计中对散热器件接触面的工差要求,特别是对平面度,粗糙度的工差,如果提高加工精度则会在很大程 度上提高产品成本,因此导热硅胶片可以充分增大发热体与散热器件的接触面积,降低了散热器的生产成本。

            除了传统的PC行业,现在新的散热方案就是去掉传统的散热器,将结构件和散热器统一成散热结构件。在PCB 布局中将散热芯片布局在背面,或在正面布局时,在需要散热的芯片周围开散热孔,将热量通过铜箔等导到PCB 背面,然后通过导热硅胶片填充建立导热通道导到PCB下方或侧面的散热结构件(金属支架,金属外壳),对 整体散热结构进行优化,同时也降低整个散热方案的成本。


    (3) EMC,绝缘的性能


    导热硅胶片因本身材料特性具有绝缘导热特性,对EMC具有很好的防护,由硅胶材质的原因不容易被刺穿和在受 压状态下撕裂或破损,EMC可靠性就比较好。

    (4) 减震吸音的效果


    导热硅胶片的硅胶载体决定了会有很好弹性和压缩比,从而有很好减震效果,再调整密度和软硬度可以产生对 低频电磁噪声起到很好的吸收作用。

    (5) 安装,测试,可重复使用的便捷性


    导热硅胶片为稳定固态,被胶强度可选,拆卸方便;有弹性回复,可重复使用。


    四、如何使用导热硅胶片

           一般在设计初期就要将导热硅胶片加入到结构设计与硬件、电路设计中。考量因素一般有:导热系数考量、结构考量、EMC考量、减震吸音考量、安装测试等方面。

    一、 选择散热方案:电子产品现在往短小轻薄的趋势发展,一般采用被动散热方式,传统以散热片方案为主;现趋势 是取消散热片,采用结构散热件(今属支架,金属外壳);或散热片方案和散热结构件方案结合;在不同的系统要求和环 境下,选择性价比最好的方案。


    二、 若采用散热片方案,不建议直接采用低导热能力的导热双面胶;也不建议采用不具备减震功能的导热硅脂;建 议采用金属挂钩接或塑胶pushpin来操作,选用0.5mm厚度的导热硅胶片配合使用,这两种方案安装操作方便,还 可以不使用被胶,散热效果会比导热双面胶好很多,更安全可靠。总的成本上包括单价,人力,设备会更有竞争力。


    三、 选择散热结构件类散热,则需要考虑散热结构件在接触面的结构形态局部突起、局部避位等,在结构工艺和导 热硅胶片的尺寸选择上做好平衡。在工艺允许的条件下尽量建议不选择特别厚的导热硅胶片。这里一般为操作方便 建议采用单面被胶,将带被胶面贴到散热结构件上;这里要特别选择压缩比好的,保证一定的压力给导热硅胶片。(导热硅胶片的厚度选择必须大于散热结构件与热源的理论间隙上限工差,一般可以多lmm---2mm。)选择散热结构件散热时也要在PCB布局时考虑元器件的位置,高低和封装形式,可以将一些热源放置规律,减少 散热结构件成本。



    五、 怎么选择导热硅胶片

    一、 导热系数选择

           导热系数选择最主要还是要看热源功耗大小,以及散热器或散热结构的散热能力大小。

          一般芯片温度规格参数比较低,或对温度比较敏感,或热流密度比较大(一般大于0.6w/cm3需要做散热处理, 一般表面小于0.04w/cm2时候都只需要自然对流处理就可以)这些芯片或热源都需要进行散热处理,并且尽量选 择导热系数高点的导热硅胶片。消费电子行业一般不允许芯片结温高于85度,也建议控制芯片表面在高温测试时候小于75度,整个板卡的元器件也基本采用的是商业级元器件,所以系统内部温度常温下建议不超过50度。第一 外观面,或终端客户受能接触的面建议温度在常温下得低于45度。选择导热系数较高的导热硅胶片可以满足设计 要求和保留一些设计裕度。

    二、 其他参数的选择参考


    导热硅胶片大小选择以覆盖热源为最佳选择,而不是覆盖散热器或散热结构件的接触面,选择尺寸比发热源大时并不会对散热有很大改善或提高。 

    导热硅胶片的厚度选择与产品的密度、硬度、压缩比等参数相关,建议样品测试后再确定具体参数。 

    击穿电压、介电常数、体积电阻、表面电阻率等则满足要求就可以,特别是满足波峰值大小为最佳。 

    考虑到产品费用分摊,降低成本等因素,建议在设计时选择导热硅胶片厂商现有的规格型号,直接选用常用规格, 不进行特殊处理或形状,此时需对PCB布局、散热器形状、散热结构件形状等进行考量。 


    六、 给导热硅胶片背胶带来的影响

    双面背胶:导热效果会降低,导热系数也会降低(因为会有一定的热阻),背胶可以用来固定散热器,不需要另外设计固定结构 。

    单面背胶:导热效果相对降低,但是比双面背胶的效果要好些,可以一面粘住发热器表面,当组装过程中散热器 或者壳体有相对滑动的时候,导热硅胶片不会产生位置偏移。


    七、 常用的导热材料

         导热材料分为两种,填缝导热材料和间隙导热材料。

         其中填缝导热材料指的是厚度在0.5mm以下的,例如导热硅脂、导热云母片、导热矽胶片、导热胶等.

         间隙导热材料指的是厚度在0.5mm以上的例如:导热硅胶片、导热泡棉、导热橡胶片


    八、 散热器的固定方式

    一般散热器的固定方式可以分为两类:散热器有结构件来固定;散热器通过导热材料来固定。如果客户要求导热硅 胶片双面背胶,问其是不是想利用导热硅胶片来固定其散热器。


    九、 热测试结果的判定方法

    使用导热硅胶片以后,进行热测试:

    •如果测试点是芯片表面,则芯片的表面的温度越低则说明导热硅胶片的效果越好。

    •如果测试点是散热器表面的温度,则温度越高说明导热硅胶片的效果越好。

    •如果测试的是导热硅胶片上下面的温差,则温差越小说明导热硅胶片的效果越好。


    十、减少热阻的途径

    •增加导热材料的导热系数

    •减少导热材料的厚度

    • 增加接触面积。


    十一、一般您需要提供给我们的参数资料

    1:发热源的应用环境温度

    2:发热源的功率

    3:发热源与散热器的接触面积

    4:发热源能承受的最高温度

    5:客户希望导热硅胶片带来的温差范围

    6:产品应用的环境,是发热源与散热器之间,还是发热源与壳体之间,需要的厚度是多少


    十二.在LED行业的应用中,导热硅脂与导热硅胶片相比较的优点。

    1、 绝缘:软性导热硅胶片绝缘性好,1MM厚度的电气绝缘指数在4000伏以上。导热硅脂因添加了金属粉末,绝缘同比会降低。

    2、 使用:导热硅胶片尺寸可任意裁切,两面有微粘性,可操作性强,只要撕去保护膜直接贴用即可,公差小,干净,节约人工成本。导热硅脂需用心涂抹均匀,如遇大面积更加不方便涂抹,很难抹均匀,人工成本高,易脏污周 围器件而引起短路。

    3、 耐老化性能:导热硅胶片为固体形态,跟导热硅脂相比硅油很难挥发,耐老化性能良好。导热硅脂为膏状,长期高温状态下使用,导热膏内有游离物质析出,污染灯具透镜,影响透光率,耐老化性能不强。

    4、 厚度:导热硅胶片作为填充缝隙的导热材料,厚度可从0.5-15MM,应用范围较广。导热硅脂一般涂抹厚度在0. 15MM 左右。

    5、 抗震:导热硅胶片用于直插式的LED,有针脚的话,用导热硅胶片中的带玻纤布系列产品材质柔软,压缩性好, 是理想的填充缝隙材料,可以在运输过程中起到抗震的效果。而导热硅脂达不到这个要求。

    6、 重新安装:导热硅胶片具有轻微的粘性,可重复使用,重新安装方便。导热硅脂粘性强,不方便拆装返修。


    十三、电源产品上导热相关材料的主要应用场景

    1、 电源主芯片

    可根据电源芯片的功率进行划分,大电源的主芯片一般要求会比较高,如UPS电源,由于其强大的供电功能, 主芯片要承担整个机体的工作强度,此时会聚集大量的热,那么就需要我们导热材料充当良好的导热介质。

    2、 模丝管(MOS)

    模丝管是除了电源主芯片外,发热量最大的元器件了,用到的导热材料品种较多,例:矽胶布、导热硅 月旨、导热帽套等材料。

    3、 变压器

    变压器是能量转换的工具,肩负着电压,电流和电阻的转换工作,然而由于变压器的特殊性能,对导热 材料的应用也会有特殊需求。


    十四、电源上应用比较广泛的导热相关材料

    1、 矽胶布

    一般都用在电源模丝管封装上(如开关电源),标准件T0-220、T0-3P等,这种场景在应用的时候一般会同时刷上薄薄的一层导热硅脂,增强相互之间的粘合度,达到更好的导热效果。而

    2、 硅脂

    用在电源主芯片外加散热器(如PC电源),或者同矽胶布配合用在模丝管上,在电源上关于硅脂的应用,我司硅脂类产品完全可以满足大部分电源需求。

    3、 灌封胶

    分局部灌封和整体灌封,局部灌封一般会集中在发热量较大,又无法用其他导热材料去替代的时候,如 变压器表面凹凸不平又不规则,需要的是一种既可以无缝包裹它,而且还不能随意流动的导热材料,灌封胶 是不二的选择。另外有些电源是户外工作的,在解决散热的同时,防水和密封将是更大的问题,所以很多电源现在是整体灌封,整体散热、密封。随着LED产业的大力蓬勃发展,户外照明关于电源的选型和结构,对灌封胶的需求将是一个很大的市场。

    4、 导热硅胶片

    电源行业相对而言对硅胶片的应用所占比例会稍微少点,但是有时候也是不可缺少的,如电源适配器关 于导热硅胶片的应用主要集中在PCB板上,一种特殊的应用和需求必将会有一种特殊的供给去满足它,我司 UTP100用在带针脚的PCB板上是再合适不过了,导热、绝缘、防震,更重要的是它的防刺穿作用,可以为客户端解决安规问题。现在导热硅胶片已经被广泛使用。


    十五、电源产品的分类

    电源行业产品种类多元化,根据不同的标准进行以下之分类:

    1、 根据应用功率大小可分为大电源和小电源(其中以耐压100KV进行划分)

    2、 按内部构造升级过程分为:AT电源、ATX电源、Micro ATX电源。

    3、 根据应用进行场景大致分为:适配器、UPS电源、PC电源、开关电源、通讯电源、电源整流器,LED 驱动照明电源等。


    十六、散热方式:导热,对流,辐射

    传导:发热元件到导热硅胶片到散热器(壳体),散热器地步到顶端,这是一个导热的过程,导热的好坏主要由 导热材料和散热器的材料决定。

    对流:导热到壳体或者散热器之后,会与空气接触,空气流动的过程会带走散热器上的热量,这就是一个对流 换热的过程,

    辐射:只要是发热的元件都会有辐射。




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