什么是導(dǎo)熱硅膠片

 

導(dǎo)熱硅膠片是以硅膠為基材，添加金屬氧化物等各種輔材，通過特殊工藝合成的一種導(dǎo)熱介質(zhì)材料，在行業(yè)內(nèi)，又稱為導(dǎo)熱硅膠墊，導(dǎo)熱矽膠片，軟性導(dǎo)熱墊，導(dǎo)熱硅膠墊片等等，是專門為利用縫隙傳遞熱量的設(shè)計(jì)方案生產(chǎn)，能夠填充縫隙，完成發(fā)熱部位與散熱部位間的熱傳遞，同時(shí)還起到絕緣、減震、密封等作用，能夠滿足設(shè)備小型化及超薄化的設(shè)計(jì)要求，是極具工藝性和使用性，且厚度適用范圍廣，一種極佳的導(dǎo)熱填充材料。

 

導(dǎo)熱硅膠片

 

導(dǎo)熱硅膠片生產(chǎn)工藝過程，其生產(chǎn)工藝步驟主要有：原材料準(zhǔn)備→塑煉、混煉→成型硫化→修整裁切→檢驗(yàn)等。下面簡單介紹導(dǎo)熱硅膠片的生產(chǎn)工藝流程：

 

1、原材料準(zhǔn)備

 

普通有機(jī)硅膠的熱導(dǎo)率通常只有0.2W/m·K 左右。但是在普通硅膠中混合導(dǎo)熱填料可提高其導(dǎo)熱性能。常用的導(dǎo)熱填料有金屬氧化物(如Al2O3、MgO、BeO 等)、金屬氮化物(如SiN、AlN、BN 等)。填料的熱導(dǎo)率不僅與材料本身有關(guān)，而且與導(dǎo)熱填料的粒徑分布、形態(tài)、界面接觸、分子內(nèi)部的結(jié)合程度等密切相關(guān)。一般而言，纖維狀或箔片狀的導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱效果更好。

 

2、塑煉、混煉

 

塑煉、混煉是硅膠加工的一個(gè)工序，指采用機(jī)械或化學(xué)的方法，降低生膠分子量和粘度以提高其可塑性，并獲適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性，以滿足混煉和成型進(jìn)一步加工的需要。導(dǎo)熱硅膠片制作原料一般是使用機(jī)械高速攪拌進(jìn)行破壞。經(jīng)過配色混煉后由乳白色硅膠變位各種顏色的片料。

 

3、成型硫化

 

如果想要做成柔軟有彈性且耐拉的導(dǎo)熱硅膠片需要用的就是要進(jìn)行過二次硫化的有機(jī)硅膠。硫化實(shí)際上也可以叫固化。液態(tài)的導(dǎo)熱硅膠在第一階段加熱成型后,其交聯(lián)密度不夠,要使其進(jìn)一步硫化反應(yīng)才能增加導(dǎo)熱硅膠片的拉升強(qiáng)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。如果不進(jìn)行二次硫化,也許生產(chǎn)的導(dǎo)熱硅膠片在性能上會(huì)受到一定的影響，得不到性能更好的產(chǎn)品。一次硫化后的產(chǎn)品參數(shù)與二次硫化的參數(shù)不盡相同，這與實(shí)際操作過程及步驟也有關(guān)。

 

4、修整裁切

 

高溫處理后的導(dǎo)熱硅膠片需要放置一段時(shí)間，讓其自然冷卻后在進(jìn)行不同尺寸規(guī)格的裁切，而不能采用其他快速冷卻方式。否則會(huì)直接影響導(dǎo)熱硅膠墊的產(chǎn)品性能。

 

5、成品檢測

 

其中成品需要檢測的主要項(xiàng)目包括：導(dǎo)熱系數(shù)、耐溫范圍、體積電阻率、耐電壓、阻燃性、抗拉強(qiáng)度、硬度、厚度等。

 

導(dǎo)熱硅膠片的優(yōu)點(diǎn)

 

1、材料較軟，壓縮性能好，導(dǎo)熱絕緣性能好，厚度的可調(diào)范圍比較大，適合填充空腔，兩面具有天然粘性，可操作性和維修性強(qiáng)；

 

2、選用導(dǎo)熱硅膠片的最主要目的是減少熱源表面與散熱器件接觸面之間產(chǎn)生的接觸熱阻，導(dǎo)熱硅膠片可以很好的填充接觸面的間隙；

 

3、由于空氣是熱的不良導(dǎo)體，會(huì)嚴(yán)重阻礙熱量在接觸面之間的傳遞，而在發(fā)熱源和散熱器之間加裝導(dǎo)熱硅膠片可以將空氣擠出接觸面；

 

4、有了導(dǎo)熱硅膠片的補(bǔ)充，可以使發(fā)熱源和散熱器之間的接觸面更好的充分接觸，真正做到面對(duì)面的接觸.在溫度上的反應(yīng)可以達(dá)到盡量小的溫差；

 

5、導(dǎo)熱硅膠片的導(dǎo)熱系數(shù)具有可調(diào)控性，導(dǎo)熱穩(wěn)定度也更好；

 

6、導(dǎo)熱硅膠片在結(jié)構(gòu)上的工藝工差彌合，降低散熱器和散熱結(jié)構(gòu)件的工藝工差要求；

 

7、導(dǎo)熱硅膠片具有絕緣性能（該特點(diǎn)需在制作當(dāng)中添加合適的材料）；

 

8、導(dǎo)熱硅膠片具減震吸音的效果；

 

9、導(dǎo)熱硅膠片具有安裝，測試，可重復(fù)使用的便捷性。

 

導(dǎo)熱硅膠片的缺點(diǎn)

 

相對(duì)導(dǎo)熱硅脂，導(dǎo)熱硅膠片有以下缺點(diǎn)：

 

1、雖然導(dǎo)熱系數(shù)比導(dǎo)熱硅脂高，但是熱阻同樣也比導(dǎo)熱硅膠要高；

 

2、厚度0.5mm以下的導(dǎo)熱硅膠片工藝復(fù)雜，熱阻相對(duì)較高；

 

3、導(dǎo)熱硅脂耐溫范圍更大，它們分別導(dǎo)熱硅脂-60℃～300℃，導(dǎo)熱硅膠片-50℃～220℃；

 

4、價(jià)格：導(dǎo)熱硅脂已普遍使用，價(jià)格較低，導(dǎo)熱硅膠片多應(yīng)用在筆記本電腦等薄小精密的電子產(chǎn)品中，價(jià)格稍高。

 

導(dǎo)熱硅膠片的應(yīng)用領(lǐng)域

 

◆LED行業(yè)使用

 

●導(dǎo)熱硅膠片用于鋁基板與散熱片之間

 

●導(dǎo)熱硅膠片用于鋁基板與外殼之間

 

◆ 電源行業(yè)

 

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

 

◆ 通訊行業(yè)

 

●產(chǎn)品在主板IC與散熱片或外殼間的導(dǎo)熱散熱

 

●機(jī)頂盒DC-DC IC與外殼之間導(dǎo)熱散熱

 

◆ 汽車電子行業(yè)的應(yīng)用

 

汽車電子行業(yè)應(yīng)用（如氙氣燈鎮(zhèn)流器、音響，車載系列產(chǎn)品等）均可用到導(dǎo)熱硅膠片

 

◆PDP /LED電視的應(yīng)用

 

功放IC、圖像解碼器IC與散熱器（外殼）之間的導(dǎo)熱

 

◆家電行業(yè)

 

微波爐/空調(diào)（風(fēng)扇電機(jī)功率IC與外殼間）/電磁爐（熱敏電阻與散熱片間）

 

導(dǎo)熱硅膠片的選型

 

◆導(dǎo)熱系數(shù)選擇

 

導(dǎo)熱系數(shù)選擇最主要還是要看熱源功耗大小，以及散熱器或散熱結(jié)構(gòu)的散熱能力大小。一般芯片溫度規(guī)格參數(shù)比較低，或?qū)囟缺容^敏感，或熱流密度比較大（一般大于0.6w/cm3 需要做散熱處理，一般表面小于0.04w/cm2 時(shí)候都只需要自然對(duì)流處理就可以）這些芯片或熱源都需要進(jìn)行散熱處理，并且盡量選擇導(dǎo)熱系數(shù)高點(diǎn)的導(dǎo)熱硅膠片。

 

消費(fèi)電子行業(yè)一般不允許芯片結(jié)溫高于85 度，也建議控制芯片表面在高溫測試時(shí)候小于75 度，整個(gè)板卡的元器件也基本采用的是商業(yè)級(jí)元器件，所以系統(tǒng)內(nèi)部溫度常溫下建議不超過 50度。第一外觀面，或終端客戶受能接觸的面建議溫度在常溫下得低于 45 度。選擇導(dǎo)熱系數(shù)較高的導(dǎo)熱硅膠片可以滿足設(shè)計(jì)要求和保留一些設(shè)計(jì)裕度。

 

注解：熱流密度：定義為：單位面積（1 平方米）的截面內(nèi)單位時(shí)間（1 秒）通過的熱量.結(jié)溫它通常高于外殼溫度和器件表面溫度。結(jié)溫可以衡量從半導(dǎo)體晶圓到封裝器件外殼間的散熱所需時(shí)間以及熱阻。

 

◆影響導(dǎo)熱硅膠導(dǎo)熱系數(shù)的因素

 

1、聚合物基體材料的種類和特性

 

基體材料的導(dǎo)熱系數(shù)超高，填料在基體的分散性越好及基體與填料結(jié)合程度越好，導(dǎo)熱復(fù)合材料導(dǎo)熱性能越好。          

            

2、填料的種類                               

 

填料的導(dǎo)熱系數(shù)越高，導(dǎo)熱復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能越好。             

              

3、填料的形狀                               

 

一般來說，容易形成導(dǎo)熱通路的次序?yàn)榫ы?>纖維狀 > 片狀 > 顆粒狀，填料越容易形成導(dǎo)熱通路，導(dǎo)熱性能越好。  

                    

4、填料的含量                               

 

填料在高分子的分布情況決定著復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。當(dāng)填料含量較小時(shí)，起到的導(dǎo)熱效果不明顯；當(dāng)填料過多時(shí)，復(fù)合材料的力學(xué)性能會(huì)受到較大的影響。而當(dāng)填料含量增至某一值時(shí)，填料之間相互作用在體系中形成類似網(wǎng)狀或者鏈狀的導(dǎo)熱網(wǎng)鏈，當(dāng)導(dǎo)熱網(wǎng)鏈的方向與熱流方向一致時(shí)，導(dǎo)熱性能最好。因此，導(dǎo)熱填料的量存在著某一臨界值。  

                                

5、填料與基體材料界面的結(jié)合特性                                

 

填料與基體的結(jié)合程度越高，導(dǎo)熱性能越好，選用合適的偶聯(lián)劑對(duì)填料進(jìn)行表面處理，導(dǎo)熱系數(shù)可提高10%—20%。 

 

導(dǎo)熱硅膠片的安裝方法

 

1、保持與導(dǎo)熱硅膠片結(jié)束面的干凈，預(yù)防導(dǎo)熱硅膠片黏上污穢，污穢的導(dǎo)熱硅膠片自粘性和密封導(dǎo)熱性會(huì)變差。     

 

2、拿去導(dǎo)熱硅膠片時(shí)，面積大的導(dǎo)熱硅膠片應(yīng)該從中心部位抓取，面積較小片材抓取不予要求，因?yàn)榇髩K的導(dǎo)熱硅膠片受力不均，會(huì)導(dǎo)致變形，影響后續(xù)操作，甚至損壞硅膠片。      

 

3、左手拿片材，右手撕去其中一面離型保護(hù)膜。不能同時(shí)撕去兩面保護(hù)膜，減少直接接觸導(dǎo)熱硅膠片的次數(shù)和面積，保持導(dǎo)熱硅膠片自粘性及導(dǎo)熱性不至于受損。      

 

4、撕去保護(hù)膜的一面，朝向散熱器，先將導(dǎo)熱硅膠片對(duì)齊散熱器。緩慢放下導(dǎo)熱硅膠片時(shí)。要小心避免氣泡的產(chǎn)生。      

 

5、操作中如果產(chǎn)生了氣泡，可拉起硅膠片一端重復(fù)上述步驟，或借助工具輕輕抹去氣泡，力量不宜過大，以免導(dǎo)熱硅膠片受到損害。      

 

6、撕去另一面保護(hù)膜，放入散熱器，撕去最后一面保護(hù)膜力度要小，避免拉傷或拉起導(dǎo)熱硅膠片。      

 

7、緊固或用強(qiáng)粘性導(dǎo)熱硅膠片后，對(duì)散熱器施加一定的壓力，并存放一段時(shí)間，保證把導(dǎo)熱硅膠片固定好。

 

綜上所述，導(dǎo)熱硅膠片散熱效果是非常好的，而在導(dǎo)熱硅膠片的安裝過程中，建議，應(yīng)當(dāng)小心謹(jǐn)慎，不要心浮氣躁，導(dǎo)致起氣泡以及導(dǎo)熱硅膠片受到損害，否則浪費(fèi)了金錢，也耽誤了時(shí)間。