導熱矽（guī）膠片材技術手（shǒu）冊，導熱傳感再也不（bú）必多慮

發表時間：2019-10-07

　　什麽是導（dǎo）熱矽膠（jiāo）片（piàn）

　　導熱（rè）矽膠片是以矽膠為基材，添加金屬（shǔ）氧化物等各種輔材，通過特（tè）殊工藝合成的一種導（dǎo）熱介（jiè）質材料，在行業內，又稱為導（dǎo）熱矽膠墊（diàn），導熱矽膠片，軟性導熱墊，導（dǎo）熱矽膠墊片（piàn）等等，是專（zhuān）門為利用（yòng）縫隙傳遞熱量的設計方案生產，能夠填充縫隙，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（zhèn）、密封等作用，能夠滿足設（shè）備小型（xíng）化及超薄化的設計要（yào）求，是極具工藝性和使用性，且厚度適用範圍廣，一種極佳的導熱填充材料。

　　導熱矽膠片（piàn）

　　導熱矽膠墊片生產（chǎn）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→修整裁切→檢驗等。下麵簡單介紹導熱矽膠片的生產工藝流程：

　　1、原材料準備

　　普通有（yǒu）機矽膠的熱導（dǎo）率通常隻有0.2W/m·K 左右。但（dàn）是（shì）在普通矽膠中混（hún）合導熱填料可提高其導熱性能。常（cháng）用的導熱填料有金屬（shǔ）氧化物（如Al2O3、MgO、BeO 等）、金屬氮化物（如SiN、AlN、BN 等）。填料的熱導率不僅與材料本身有關，而且與導熱填料的粒徑分布、形（xíng）態、界麵接觸、分子內部的結合程度等密切相關。一般而言（yán），纖維狀或（huò）箔片狀的導熱填料的導熱效（xiào）果更好。

　　2、塑煉、混煉

　　塑（sù）煉、混（hún）煉（liàn）是矽膠片廠（chǎng）家的（de）一個工序，指采用機（jī）械或（huò）化學（xué）的方法，降低生膠分子量和粘度以提高其可塑性（xìng），並獲適當的流動性，以滿足混煉（liàn）和成型進一步加工的需要（yào）。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（yóu）乳白色矽膠（jiāo）變位各種顏色的片料（liào）。

　　3、成型硫化

　　如果想要做成柔軟（ruǎn）有彈性且耐拉的導熱矽（guī）膠片需要用的就是要進行過（guò）二次硫化的有機（jī）矽膠。硫化實際上也可以（yǐ）叫固化。液態的導熱矽膠在第一階段加熱成型後，其交聯（lián）密度不夠，要（yào）使其（qí）進一步硫化反應才能增加導熱矽膠片的拉升（shēng）強度（dù）、回彈（dàn）性（xìng）、硬度、溶脹程（chéng）度、密（mì）度、熱穩（wěn）定性都比一次硫（liú）化有較（jiào）大的改善。如果不進（jìn）行二次硫化，也許生產的導熱矽膠片在性能上會受到（dào）一定的影響（xiǎng），得不到性能更好的（de）產品。一次硫化後的產品參數與二次硫化的參數（shù）不盡相同，這與實際操作過程（chéng）及（jí）步驟也有（yǒu）關。

　　4、修整裁切

　　高（gāo）溫處理後的導熱矽膠片需要放置一段時間（jiān），讓（ràng）其自然冷卻後在進行（háng）不同尺寸規格（gé）的裁（cái）切，而不能采用其（qí）他快速（sù）冷（lěng）卻方（fāng）式（shì）。否則會直接影響導熱矽（guī）膠墊（diàn）的產品性能。

　　5、成品檢測

　　其中矽膠（jiāo）成品需要檢測的主要項目包括：導熱係數（shù）、耐溫範圍、體積電阻率、耐電壓、阻燃性、抗拉（lā）強度、硬（yìng）度、厚度等。

　　導熱矽膠片的優點

　　1、材料較（jiào）軟（ruǎn），壓縮性能好，導熱絕緣性能好，厚度的可調（diào）範圍比較大，適合填充空腔，兩麵具有天然粘性，可操作性和維修性強；

　　2、選用導熱矽（guī）膠片的最主要目的是減少熱源表麵與散熱器件接觸麵之間產（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（yú）空（kōng）氣是熱的不良導體，會嚴重阻礙熱量在（zài）接觸麵之間的傳遞，而在發熱源和散熱器（qì）之間加（jiā）裝導熱（rè）矽（guī）膠片可以將空氣擠出接觸麵；

　　4、有了（le）導熱矽膠片（piàn）的補充，可（kě）以使發（fā）熱源和散熱器之間的接觸麵（miàn）更好的充（chōng）分接觸，真正（zhèng）做到麵對麵的（de）接觸。在溫度上（shàng）的反（fǎn）應可以達到盡量小的溫差；

　　5、導熱矽膠片的導熱（rè）係數具（jù）有可調控性（xìng），導熱穩（wěn）定度也更好；

　　6、導熱矽膠片在結構上的工藝工差（chà）彌合，降低散熱器和散（sàn）熱結構件的工藝工差要求；

　　7、導熱矽膠片具有絕緣性能（該特點需在（zài）製作當中添（tiān）加合適的材料）；

　　8、導熱矽膠片具減震吸音的（de）效果；

　　9、導熱矽膠片具有安（ān）裝，測試，可重複使（shǐ）用的便捷性。

　　導熱矽膠片的（de）缺點

　　相對（duì）導熱矽脂，導熱矽膠片有以（yǐ）下缺點：

　　1、雖然導熱係數比導熱矽脂高，但是（shì）熱阻同樣也比導熱矽膠要高；

　　2、厚度（dù）0.5mm以下的導熱矽膠片工藝複雜，熱（rè）阻相對較高；

　　3、導（dǎo）熱（rè）矽脂耐（nài）溫範圍更大（dà），它們分別導熱矽（guī）脂-60℃～300℃，導熱矽膠片-50℃～220℃；

　　4、價格：導熱矽脂已普遍使用，價格較低，導熱（rè）矽膠片多應用在筆（bǐ）記本電腦等薄小（xiǎo）精密的電子產品中，價格稍高。

　　導（dǎo）熱（rè）矽膠片的應用領域

　　◆LED行業使用

　　●導熱矽膠（jiāo）片用（yòng）於鋁基板與散（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MOS管、變（biàn）壓器（或電容（róng）/PFC電感）與散熱（rè）片或外殼之間的導熱

　　◆ 通訊行業

　　●產品在主板IC與散熱片或外殼（ké）間的導熱散熱

　　●機頂（dǐng）盒（hé）DC-DC IC與（yǔ）外殼之（zhī）間導（dǎo）熱散（sàn）熱

　　◆ 汽（qì）車電子行業的應用

　　汽車電子行業應用（如氙氣燈鎮流器、音響，車載係列產品等（děng））均（jun1）可用到（dào）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（wài）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（diàn）磁爐（熱敏電（diàn）阻與散熱片間（jiān））

　　導熱矽膠片的選（xuǎn）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（yǐ）及散熱器或散熱（rè）結構的（de）散熱能力大小。一般（bān）芯片溫度規（guī）格參（cān）數（shù）比（bǐ）較低，或對溫度比較敏感，或熱流密度比較大（一般大於0.6w/cm3 需要做散熱處理，一（yī）般表麵小於0.04w/cm2 時候都隻（zhī）需要自然對流（liú）處（chù）理就（jiù）可以）這些芯片或熱源都需要進行散熱（rè）處理，並且（qiě）盡量選擇導熱係數高點的導熱（rè）矽膠片（piàn）。

　　消費電子行業（yè）一般不允許芯片結溫高於85 度，也建議控（kòng）製芯片（piàn）表麵（miàn）在高溫測試時候小於75 度，整個（gè）板卡的元器件也基（jī）本采用的是商業級元（yuán）器件，所以係統內部溫度常溫下建（jiàn）議（yì）不超過 50度。第一（yī）外觀麵（miàn），或終端客戶受能接觸的麵建議溫度在常溫下得低於 45 度。選擇導熱係數較高的（de）導熱（rè）矽膠片可以滿足設（shè）計要求和保留一些設計裕度。

　　注解：熱流密度：定義為：單位（wèi）麵積（1 平方米）的截麵內單位時間（1 秒（miǎo））通過的熱量。結溫它通常高於外殼溫度和器件表麵溫度。結溫可以衡量從半導（dǎo）體（tǐ）晶圓到封裝器件外殼（ké）間的散熱（rè）所需（xū）時間以及熱阻。

　　◆影響導熱矽膠導熱係數的（de）因素

　　1、聚合物基體材料的種類和特性

　　基體材料的（de）導熱係數超高，填料在基體的分散性越好及基體與填料結合（hé）程度越好，導熱複（fù）合材料導熱性能（néng）越好。

　　2、填料（liào）的種類

　　填料的導熱係數越高，導熱複（fù）合材料的（de）導熱（rè）性能越好。

　　3、填（tián）料的形狀

　　一般來說，容易形成導（dǎo）熱通路的次序為（wéi）晶須 >纖維狀 > 片狀 > 顆粒狀，填料（liào）越容（róng）易形成導熱通（tōng）路，導熱性能越好。

　　4、填料的（de）含量

　　填料在高分子的分布情況決定著複合（hé）材（cái）料的導熱性能。當填料（liào）含量較小時，起到的導（dǎo）熱效果不明顯；當填料過多時，複（fù）合材料的力學性能（néng）會受到較（jiào）大的影（yǐng）響。而當填（tián）料含量增至某（mǒu）一值時，填料之間相互作（zuò）用在體係（xì）中形成類似網狀或者（zhě）鏈狀的導熱網鏈，當導熱網鏈的方向與熱流方向（xiàng）一致時（shí），導熱性能最好。因（yīn）此（cǐ），導熱（rè）填料的量存在著某一臨界值。