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導熱矽脂俗稱散熱膏,是一種高導熱絕緣有機矽材料,可在-30℃~180℃的溫度下(xià)長期保持使用時的脂膏狀態。導(dǎo)熱矽(guī)脂既具有優異的電絕緣(yuán)性,又具有優(yōu)異的導熱性,同時遊(yóu)離度低,能耐高低溫,廣(guǎng)泛應用於各種電子產品,電器設備中的發熱體 (功率管、可控矽、電熱堆等)與散熱設施(散(sàn)熱片、散(sàn)熱條、殼體等)之間的接觸麵,起傳熱媒介的作用。
在選用導熱矽脂時,可以通過以下幾個方麵來簡單評價導熱矽脂的適用性。
一、導熱係(xì)數和熱阻抗(kàng)
導熱係(xì)數(shù)是(shì)導熱矽脂最(zuì)重要的性能參數之一。導熱(rè)係數是(shì)指在穩定傳熱(rè)條件下,1m厚的材料,兩側表麵的溫差為1開爾文(K),在1秒內,通過(guò)1平(píng)方米麵積傳遞的熱量,用λ表示,單位為瓦/米·開爾文(W/m·K)。導(dǎo)熱係數與材料的結構、密度、濕度、溫度、壓力等因素有關。
熱阻抗指的是當有(yǒu)熱量(liàng)在物體上傳輸時,在物體兩端溫度差與熱源的功率之(zhī)間的比值,單位為開爾文每瓦特(K/W)或攝氏(shì)度每瓦特(℃/W)。當熱量流過兩個相接觸的固體交界麵時,界麵本身對熱流呈現出明顯的熱阻,稱為接(jiē)觸熱阻(zǔ)。
對於導熱矽脂的應用,減小接觸熱阻的措施是:
1)提高(gāo)導熱矽脂的導熱係(xì)數;
2)減少導熱矽脂的塗覆厚度(dù)即膠層厚度;
3)增大(dà)界麵間的壓力,使兩(liǎng)接觸麵更緊密接觸。
需要注意的是(shì),導熱係數越高的矽脂,雖然理論上(shàng)其傳熱效(xiào)果越好,但並不代表熱阻抗越小,在實際應用時更(gèng)應該關注如何降低熱阻抗(kàng)。也因此,導熱矽脂的用量並不是越多(duō)越好,塗覆厚(hòu)度應該在保證用量能(néng)夠填滿間隙的前提下盡可(kě)能地薄。塗(tú)覆厚(hòu)度(dù)過大會導(dǎo)致傳熱路徑增加,界麵的熱阻增大,反而對熱傳導(dǎo)效率產生不利的(de)影響。此(cǐ)外,過(guò)多的矽脂用量會使(shǐ)矽脂在電子器件移動使用的過程中析出,還容易產生滲油、起霧等不良現象,影響使用效果。
二、細度
細度是指填料等(děng)粉狀物質被(bèi)研細分散在連結料中的程度,以微米(um)表(biǎo)示。細度能夠表征矽脂的細膩程度,細度越(yuè)小,矽脂(zhī)所用導熱填料的粒徑越小,矽脂能夠塗覆的厚度就越薄,界麵的熱阻抗越(yuè)小(xiǎo)。細度大的矽脂外觀(guān)粗糙,塗覆厚度大,塗層疏鬆(sōng)多孔不致密,界麵的熱阻抗也較(jiào)大,會影響傳熱效果。下圖1和圖2分別為我司某型號導熱矽脂及市麵其(qí)他廠家的導熱矽脂施工對比圖,從下圖對比可以(yǐ)看出,我(wǒ)司生產的矽脂塗刮之後,表麵非常細膩緊密(mì),而市麵上某廠家(jiā)的產品塗刮之(zhī)後,表麵粗糙多孔。
圖1廣(guǎng)州市白雲化工實業有限公司導熱矽脂(zhī)(表麵非常細膩(nì)緊密)
圖2其他廠家導熱矽脂(表麵粗糙多孔)
三(sān)、施工性能
導熱矽脂主要由基體矽油和導熱填料組成,其施工性能與導熱填料(liào)的填(tián)充量、粒徑大小、形貌、分散狀態以及(jí)與矽油的相容性等密切相關。通常希望使填料填充最(zuì)大化,以獲得(dé)更高的(de)導熱效(xiào)能;使用(yòng)更小粒徑的(de)填料,以得到更薄的塗(tú)覆厚度和接(jiē)觸熱阻。
這使得填料填充存在複雜的競爭性:矽脂的導熱(rè)係數、塗覆厚度和黏度隨著填充量的增加而增加,黏度影響矽(guī)脂(zhī)的施工性能以及矽脂(zhī)與界麵之間的接觸熱阻,填料粒(lì)徑則(zé)限製著填充量以(yǐ)及矽脂能達到的最(zuì)小塗覆厚度。這些因素都會對導熱(rè)矽脂施工性能產(chǎn)生影響,在實(shí)際應用中,還需要根據施工方式的不同選擇不同流變性能的矽脂。導熱矽脂根據流變性能的不同,一般可以分為流淌(tǎng)型矽脂、觸變型矽脂及半流淌(tǎng)型矽脂,如下圖所示:(其中圖3是流淌型,圖4是觸變型,圖(tú)5是半(bàn)流淌型)
圖3流淌型 圖4觸變型 圖5半(bàn)流淌型
導熱矽(guī)脂(zhī)的(de)施工(gōng)方式可分為筆(bǐ)塗、點塗、刷(shuā)塗、點膠和絲網印刷,針對不同(tóng)的施工方式,需要選擇合適的產品。一般而言,點塗和刷塗等手工施工希望使用黏度低流淌型的矽脂,自動點膠更傾向於使用(yòng)觸變性好的(de)矽脂,而絲網印刷則要求矽脂具有良好的塗布性能。
綜上所述,在選擇導熱矽脂產品時,應該根據元器件熱設計的需要並結(jié)合施工方(fāng)式,綜合考慮導熱矽脂的導(dǎo)熱(rè)性能、流變性和施工性能,在此基礎上盡量選擇細度小膠層(céng)厚度薄的矽脂,此外,還需要關注矽脂在應用過程中的長期(qī)穩(wěn)定性和可靠性。