導熱矽膠片材技術手冊，導熱傳感再也不必多慮

發表時間：2019-10-07

　　什麽是（shì）導熱（rè）矽膠片

　　導（dǎo）熱矽膠片是以矽膠為基材，添加金屬氧（yǎng）化物（wù）等各種輔材，通過特殊工藝合成的一種導熱介（jiè）質材料，在行業內，又稱為導熱（rè）矽膠墊（diàn），導熱矽膠片，軟性導（dǎo）熱墊，導熱（rè）矽膠墊片（piàn）等等，是專門為利用縫隙傳（chuán）遞熱量的設計（jì）方案生產，能（néng）夠填充縫（féng）隙，完成（chéng）發熱部位與散熱部位間（jiān）的熱傳遞，同時還起（qǐ）到絕緣（yuán）、減震、密封等作用，能夠滿足設備小（xiǎo）型化及超薄化的設計要求，是極具工（gōng）藝性和使用性（xìng），且厚度適用（yòng）範圍廣，一種極佳的導熱填（tián）充材料。

　　導熱矽（guī）膠片

　　導熱（rè）矽（guī）膠墊片生（shēng）產工藝過程，其（qí）生產工藝步驟主要有：原材料準備→塑煉、混煉→成型硫化→修整（zhěng）裁（cái）切→檢驗等。下（xià）麵簡單介紹導熱矽膠片的生產工藝（yì）流程：

　　1、原材料準備

　　普通有機矽膠的（de）熱導（dǎo）率（lǜ）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（yǒu）金（jīn）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（jǐn）與材料本身有（yǒu）關，而且與導熱填料的粒（lì）徑分布、形態、界（jiè）麵接觸、分子內部的結合程（chéng）度等密切（qiē）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一個工（gōng）序，指采用機械或化學的方法，降低生膠分子量和粘度以提高（gāo）其可塑性，並獲適（shì）當的（de）流動性，以滿足混煉和成型進一步加工的需要。導熱矽膠片（piàn）製（zhì）作原料（liào）一般（bān）是使用機械高速攪拌進行破（pò）壞。經（jīng）過配色混煉後由乳白色矽膠（jiāo）變位各種顏色的片料。

　　3、成型硫（liú）化

　　如果想要做成柔軟有彈性且耐拉的導熱矽膠（jiāo）片需要用的就是要進行過二次硫化的有機矽膠。硫化實際上也可以叫固化。液態的導熱矽膠（jiāo）在第一（yī）階段加（jiā）熱（rè）成型後，其（qí）交聯密度不夠，要使其進一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（dù）、密度、熱穩定性都比一次硫化有較大的改（gǎi）善。如果不（bú）進行二次硫化，也許生產的導熱矽（guī）膠（jiāo）片在（zài）性能上會受到一定的影響，得不（bú）到性能更好的產品。一次硫化（huà）後的產品參數與二次硫化的參數（shù）不盡相同（tóng），這與實際操（cāo）作過程及步（bù）驟也有關。

　　4、修整裁切

　　高（gāo）溫處理（lǐ）後的導熱矽膠片需要放置一（yī）段（duàn）時間，讓其自（zì）然冷卻後在進行不同尺寸規格的裁切，而（ér）不能采用其（qí）他快速冷卻（què）方式。否則會直（zhí）接影響導（dǎo）熱矽膠墊的產品性能。

　　5、成品檢測

　　其中矽膠成品需要檢（jiǎn）測的主要項（xiàng）目包（bāo）括：導熱係數、耐溫範圍（wéi）、體積電阻率、耐電壓、阻燃性、抗拉強度、硬度、厚度等。

　　導熱矽膠片的優點

　　1、材料較軟，壓縮（suō）性能（néng）好，導熱絕（jué）緣性能好，厚度的可調範圍比（bǐ）較大，適合填充空腔，兩麵具有天然粘性，可操（cāo）作性和維修性強；

　　2、選用導（dǎo）熱矽膠片的（de）最主要目的是減少（shǎo）熱源表麵與（yǔ）散熱器件接觸麵（miàn）之間產生的接觸熱（rè）阻，導熱矽膠片（piàn）可（kě）以很好（hǎo）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（ài）熱量在接觸麵之間的傳遞，而在發熱源和散熱（rè）器之（zhī）間加裝導熱（rè）矽（guī）膠片可以將空氣擠出接觸麵；

　　4、有了導熱矽膠片的補充，可以使發熱源和散（sàn）熱器之間的接觸麵更（gèng）好的充分（fèn）接觸，真正做到麵對麵的接觸。在溫度上的反應可以（yǐ）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（piàn）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（yuán）性能（該特點需在製作（zuò）當中添加合適的材料）；

　　8、導熱（rè）矽膠片（piàn）具減震吸音的效（xiào）果；

　　9、導熱矽膠片（piàn）具有安裝，測試，可重（chóng）複使用的便捷性。

　　導熱矽膠片（piàn）的缺點

　　相對導熱矽脂，導熱矽膠片有以下缺點：

　　1、雖然導（dǎo）熱係數比導熱（rè）矽脂高，但是（shì）熱阻同樣（yàng）也比（bǐ）導熱矽（guī）膠要高；

　　2、厚度0.5mm以下的（de）導熱矽膠片工藝複（fù）雜，熱阻（zǔ）相對（duì）較高；

　　3、導熱（rè）矽脂耐溫範圍更大，它們分別（bié）導熱矽脂-60℃～300℃，導熱矽膠（jiāo）片-50℃～220℃；

　　4、價格（gé）：導（dǎo）熱矽脂已普遍使用（yòng），價（jià）格較低，導熱矽（guī）膠片多應用在（zài）筆（bǐ）記本電（diàn）腦等薄小精密的電子產品中，價格稍高。

　　導熱矽（guī）膠片的應用（yòng）領域

　　◆LED行業使用（yòng）

　　●導熱矽膠片用於鋁基板（bǎn）與散（sàn）熱片之間

　　●導熱（rè）矽膠片用於鋁基板與外殼之間

　　◆ 電源行業

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

　　◆ 通訊行業

　　●產品在主（zhǔ）板IC與散熱片或外（wài）殼間的導熱散熱

　　●機頂（dǐng）盒DC-DC IC與外殼之間導（dǎo）熱散熱

　　◆ 汽車電子行業的應用

　　汽車電子（zǐ）行業應用（如氙氣燈鎮流器、音響，車（chē）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（diào）（風扇電機功率IC與外殼間）/電磁爐（熱敏電阻與散熱片（piàn）間（jiān））

　　導熱矽膠（jiāo）片的選型

　　◆導熱係數選擇

　　導熱係數選擇最主要還是要看熱源功耗大小，以及散熱器（qì）或散熱結構的散熱能力大小。一般芯片（piàn）溫度（dù）規格參數比較低，或對溫度比較敏感，或熱流（liú）密度比較大（一般大於0.6w/cm3 需要做散熱處理，一般表（biǎo）麵小於0.04w/cm2 時候都（dōu）隻需（xū）要自然對流處理就可以）這（zhè）些芯片或熱源（yuán）都需要進（jìn）行散熱處理，並且盡量選擇導熱係數高點的導熱矽（guī）膠片。

　　消費電子（zǐ）行業一般不允（yǔn）許（xǔ）芯片結（jié）溫高於85 度，也建（jiàn）議控製芯片表麵在高溫測試時候（hòu）小於75 度（dù），整個板卡的元器件（jiàn）也基（jī）本采用（yòng）的是商業級元器件（jiàn），所以係統內（nèi）部溫度常溫下建議不（bú）超過 50度。第一（yī）外觀麵（miàn），或終端客（kè）戶受能接觸的麵建議溫度在常溫（wēn）下得低於 45 度。選（xuǎn）擇導熱係數較（jiào）高（gāo）的導熱矽（guī）膠片可（kě）以滿足設計（jì）要求和保留一（yī）些設計裕（yù）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（de）熱量。結溫（wēn）它通常高於（yú）外殼溫度和器件表（biǎo）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（zǔ）。

　　◆影響導熱矽膠導熱係數的因（yīn）素

　　1、聚合物基（jī）體材料（liào）的種（zhǒng）類和（hé）特性

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

　　2、填料的種（zhǒng）類

　　填料的導熱係數越高，導熱複合（hé）材料的導熱性能越好。

　　3、填料的形狀（zhuàng）

　　一般來說，容易形成導熱通路的次序為（wéi）晶須 >纖（xiān）維狀 > 片狀 > 顆粒狀，填料越容易（yì）形成導熱通路，導熱性能越好。

　　4、填（tián）料的含（hán）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（dāng）填料含量較小（xiǎo）時，起到的導熱效果不明顯；當填（tián）料過多時，複合材料的力學性能會（huì）受到較大的（de）影響。而當填料含量增至某一（yī）值時，填料之間相互作用在（zài）體係中形成類似網狀（zhuàng）或者鏈狀的導熱網鏈，當導熱網鏈的（de）方向與熱流方向一致時，導熱性能最（zuì）好。因此，導熱填（tián）料的量存在著某一臨界值。