基础知识系列:常用的导热材料有哪些?
发布时间: 2024-04-18 作者: 导热散热材料

  电子导热材料固名思议就是在电子科技类产品的散热系统中起热传导扩散作用的电子材料,下面就来看看电子科技类产品常用的导热材料的有哪些?

  导热硅脂是目前应用最广泛的一种导热介质,它是以硅油为原料,并添加增稠剂等填充剂,在经过加热减压、研磨等工艺之后形成的一种酯状物,该物质有一定的黏稠度,无显著的颗粒感。是一种无毒、无味、无腐蚀性的电子导热介质。导热硅脂的工作时候的温度一般在-50℃~180℃,它化学物理稳定性很高而且具备优秀能力的导热性、电绝缘性、耐高温、耐老化和防水特性。通常情况下,导热硅脂不溶于水,不易被氧化,还具备一定的润滑性和电绝缘性。

  在器件散热过程中,经过加热达到一定状态之后,导热硅脂便呈现出半流质状态,充分填充CPU 和散热片之间的空隙,使得两者之间接合得更为紧密,进而加强热量传导。通常情况下,导热硅脂不溶于水,不易被氧化,还具备一定的润滑性和电绝缘性。

  导热硅胶垫片是一种拥有非常良好的导热能力和高等级的耐压,符合目前电子行业对导热材料的需求,是替代硅脂导热膏加云母片的电子散热系统的最佳产品。

  导热硅胶最大的特点是凝固后质地坚硬,其导热性能略低于导热硅脂。市面上有两种导热硅胶:一种在凝固后为白色固体,另一种在凝固后为黑色带有光泽的固体。

  一般厂商都习惯用第一种硅胶作为散热片和发热物体之间的黏合剂,它的优点是黏性非常强,可这又恰恰成了它的缺点。我们应该维修时,往往在费尽九牛二虎之力将黏合的器件和散热器分离后,会发现两者的接触面上残留大量的固体白色硅胶,这些硅胶相当难以清除干净。

  相比之下,第二种硅胶优势就显而易见:一来它的散热效率要高于第一种,二来它凝固后生成的黑色固体较脆,残留物很容易清除。不管怎样,导热硅胶的导热效能不强,而且容易把器件和散热器“黏死”,因此除非特殊情况才推荐用户采用。

  相变材料大多数都用在要求热阻小,热传导效率高的高性能器件,大多数都用在微处理器和要求热阻低的功率器件,以确保良好散热.相变导热材料在45℃-58℃时发生相变并在压力作用下流进并填充发热体和散热器之间的不规则间隙,挤走空气,以形成良好导热介面。

  导热相变化材料(PC)典型应用:微处理器、存储器模块 DC/DC转换器 IGBT组件、功率模块、功率半导体器件、固态继电器、桥式整流器、高速缓冲存储器芯片等

  导热双面胶带常用于LED行业、电子电器、五金印刷等行业,双面胶在功率器件与散热器(降低电子设备在运转时所产生的热量)之间起到粘接导热作用,能同时实现导热、绝缘和固定的功能,能有效减小设备的体积,是降低电子设备成本的有利选择。

  氮化铝陶瓷片是一款用来替代氧化铍陶瓷的电子材料,氮化铝陶瓷具备极佳的导热性能,导热系数达到180~210W,极佳的电气绝缘性能,密度小、硬度高耐磨损腐蚀等多种优点使得它的应用极为广泛,电子行业常应用于集成电路基板、功率电源模块、微波器件、传感器等。

  导热灌封胶是一种低粘度阻燃性双组分加成型有机硅导热灌封胶,可以室温固化,也可以加热固化,具有温度越高固化越快的特点。

  特点优势:良好的导热性和阻燃性,低粘度,流平性好,固化形成柔软的橡胶状,抗冲击能力好,附着力强,绝缘,防潮,抗震,耐电晕,抗漏电和耐化学介质性能。

  由于导热硅脂属于一种化学物质,因此它也有反映自身工作特性的相关性能参数。我们只要了解这些参数的含义,就能判断一款导热材料的性能高低。

  工作时候的温度是确保导热材料处于固态或液态的一个重要参数,温度过高,导热材料会因转化为液体;温度过低,它又会因黏稠度增加变成固态,这两种情况都不利于散热。导热硅脂的工作时候的温度一般在-50℃~180℃。对于导热硅脂的工作温度,我们不需要过多的担心,毕竟通过常规手段很难将CPU的温度超出这个范围。

  导热硅脂的热传导系数与散热器的基本一致,它的单位为W/mK,即截面积为1平方米的柱体沿轴向1米距离的温差为1开尔文(1K=1℃)时的热传导功率。数值越大,表明该材料的热传递速度越快,导热性能越好。目前主流导热硅脂的热传导系数均大于1.134W/mK。

  热阻系数表示物体对热量传导的阻碍效果。热阻的概念与电阻非常类似,单位也与之相仿(℃/W),即物体持续传热功率为1W时,导热路径两端的温差。热阻显然是越低越好,因为相同的环境和温度与导热功率下,热阻越低,发热物体的温度就越低。热阻的大小与导热硅脂所采用的材料有很大的关系。

  对于部分没有金属顶盖保护的CPU而言,介电常数是个很重要的参数,这关系到计算机内部是不是真的存在短路的问题。普通导热硅脂所采用的都是绝缘性较好的材料,但是部分特殊硅脂(如含银硅脂等)则可能有一定的导电性。现在许多CPU都加装了用于导热和保护核心的金属顶盖,因此不用担心导热硅脂溢出而带来的短路问题。目前主流散热器所用导热硅脂的介电常数都大于5.1。

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