導熱（rè）矽膠片材技術手冊，導熱傳感再也不（bú）必多慮

發表時間：2019-10-07

　　什麽是導熱矽（guī）膠（jiāo）片

　　導熱矽膠（jiāo）片（piàn）是以矽膠為基材，添加金屬氧化物等各種輔材，通（tōng）過特殊工藝合成的（de）一種導熱介質材料，在行業內，又稱為（wéi）導熱矽膠墊，導（dǎo）熱矽膠（jiāo）片，軟性導熱墊，導熱矽膠墊片等等（děng），是專門為（wéi）利（lì）用縫隙傳遞熱量（liàng）的設計方案生（shēng）產，能夠填充縫隙，完成發熱部位與散熱（rè）部位間的熱傳遞（dì），同（tóng）時還起到絕緣、減（jiǎn）震、密封等作用，能夠滿（mǎn）足設備小（xiǎo）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（yī）種極佳的導熱填充材料。

　　導熱矽膠片

　　導熱矽膠墊片生產工藝過程，其生產工藝步驟主（zhǔ）要有：原材料準（zhǔn）備→塑煉、混煉→成型硫化→修整裁切→檢驗等。下麵簡單（dān）介紹導熱矽膠（jiāo）片的生產工藝流程：

　　1、原材料準備

　　普通有機矽（guī）膠（jiāo）的熱導率（lǜ）通常隻有0.2W/m·K 左右。但是在普通矽膠中混合（hé）導熱填料（liào）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（wù）（如（rú）SiN、AlN、BN 等）。填料的熱導率不僅與材料本身有關（guān），而且與導熱填料（liào）的粒徑分布、形態、界麵接觸、分子內部的結合程度等密切（qiē）相關。一般而言（yán），纖維狀（zhuàng）或箔片狀的導熱填料（liào）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序，指采用機械（xiè）或化學的方法，降低生膠分子量和粘度以提高其可塑性，並（bìng）獲（huò）適當的流動性，以滿足混煉和成型進一步加工的需要。導熱矽膠片製作原料一般是使用機械高速攪拌進行破壞。經過配色混煉後由乳白色矽膠變位（wèi）各種顏色的片料。

　　3、成型硫化

　　如果（guǒ）想要做成柔軟有彈性且耐拉的導熱矽膠片需要用（yòng）的就是要進行過二次硫化的有機矽膠。硫（liú）化實際上也可以叫固（gù）化（huà）。液態的導熱矽膠在第一階段加熱成型後，其交聯密度不（bú）夠，要（yào）使其進一步硫化反應才能增加導熱矽膠片（piàn）的拉升強度、回彈性、硬度、溶脹程度、密度、熱穩定性都比一（yī）次硫化有較大的改善。如果不進行二次硫化，也許（xǔ）生（shēng）產的導熱矽膠片在性能上會受到一定的（de）影響，得不到性能更（gèng）好（hǎo）的產品。一（yī）次硫（liú）化（huà）後的產品參數與二次硫化的參數不盡相同（tóng），這與實際操作過程及步驟也有關。

　　4、修整裁（cái）切

　　高溫處（chù）理後的導熱矽膠片需要放置一段時間，讓其自然冷卻（què）後在進行不同尺寸規格的裁切，而（ér）不能采用其他快速冷卻方（fāng）式。否則會直接影響導熱矽膠墊的產品性能。

　　5、成品（pǐn）檢（jiǎn）測

　　其中矽膠（jiāo）成品需要檢測的主（zhǔ）要項目包（bāo）括：導熱係數、耐溫範圍、體積（jī）電阻率、耐電壓、阻燃性、抗拉強度、硬度、厚（hòu）度等。

　　導熱矽膠片的優點

　　1、材料較軟，壓縮性能（néng）好，導熱絕緣性能好，厚度的可調範圍（wéi）比較大，適合填充空腔，兩麵（miàn）具有天然粘性，可操作性和維（wéi）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（qì）件（jiàn）接觸麵之間產生的接觸熱阻，導熱矽膠片可以（yǐ）很好的填充接觸麵的間隙；

　　3、由於空氣是熱的不（bú）良導體，會嚴重（chóng）阻礙熱量在接觸麵之間的傳遞，而在發熱源和散熱器之間（jiān）加裝導熱矽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（yǐ）使發熱源（yuán）和散熱器之間的接觸麵更好的充（chōng）分接觸，真正做到麵對麵的接觸。在（zài）溫度（dù）上的反應可以達到盡量小（xiǎo）的溫差；

　　5、導（dǎo）熱矽膠片的導熱係數具有可調控性（xìng），導熱穩定度（dù）也更好；

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

　　7、導熱矽膠片（piàn）具（jù）有絕緣性（xìng）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（jù）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（rè）阻同樣也（yě）比導熱矽（guī）膠要高；

　　2、厚度0.5mm以下的導熱矽膠片工藝（yì）複雜，熱阻相對較高；

　　3、導熱矽脂（zhī）耐溫（wēn）範圍更（gèng）大，它們分（fèn）別導熱矽脂-60℃～300℃，導熱矽膠片（piàn）-50℃～220℃；

　　4、價格：導熱（rè）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（nǎo）等薄小（xiǎo）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（yòng）於鋁基板與散熱片之間

　　●導熱矽膠片用於鋁基板與外殼之（zhī）間

　　◆ 電源行業

　　用與MOS管、變壓（yā）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（zhǔ）板IC與散熱片或外（wài）殼間的導熱散熱

　　●機頂盒DC-DC IC與外殼之間導熱（rè）散熱

　　◆ 汽車電子行（háng）業的應用

　　汽車電子行業應用（如氙氣燈鎮流器（qì）、音響，車載係列產品等）均（jun1）可用到導熱矽膠片

　　◆PDP /LED電視的（de）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（háng）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（rè）片（piàn）間）

　　導（dǎo）熱矽膠片的選型

　　◆導熱係數選擇

　　導熱係數（shù）選擇最（zuì）主要還是要看（kàn）熱源（yuán）功耗大小，以及散熱器或散熱結構的（de）散熱能力（lì）大小。一般芯片（piàn）溫度規格參數比較低，或對溫（wēn）度比較敏感，或熱流密度比較大（一般大於0.6w/cm3 需要（yào）做散熱處理，一般表麵小於0.04w/cm2 時候都隻需（xū）要自然對流處理就可以）這些芯片或熱源都需要進行散熱處理，並且（qiě）盡量選擇導熱係數高點的導熱矽膠片。

　　消（xiāo）費電（diàn）子行業一般不允許芯片結（jié）溫高於85 度，也建議（yì）控製芯片表麵在高溫測試時候（hòu）小於75 度（dù），整個板卡的元器件也基本采用的是商業級元（yuán）器件，所以係統（tǒng）內部溫（wēn）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（chù）的麵（miàn）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（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（jié）麵內單位時間（1 秒）通（tōng）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（yǐ）衡量從半導體晶圓（yuán）到封裝器件外（wài）殼間的（de）散熱所需時間（jiān）以及熱阻。

　　◆影響導熱矽膠導熱係數的因（yīn）素

　　1、聚合物基體材料的種類和特性

　　基體材（cái）料的導熱係數超高（gāo），填料在基體的分散性越好及基體與填料結合程度越（yuè）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（néng）越好。

　　3、填（tián）料的形狀（zhuàng）

　　一般來說，容易形成導熱通路的次序為（wéi）晶須 >纖維狀 > 片狀 > 顆粒狀（zhuàng），填（tián）料越容易形成導熱通路（lù），導熱性能越好。

　　4、填料的含量

　　填料在（zài）高分子的分布情況（kuàng）決定著複（fù）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；當填料過多時，複合材料的力學性能會受到較大的影響。而當填料含量（liàng）增至某一（yī）值時，填料之間相互作用在體係中形成類似網狀或者鏈狀的導熱網鏈，當導熱網鏈的方向與熱流方（fāng）向一致時，導熱性能最好。因此，導熱填料的量存在著某一臨界值。