一、導熱硅膠片的導熱性能以及分散性!
導熱硅膠片導熱系數(shù)的選擇主要取決于熱源的功耗和散熱器或散熱結(jié)構(gòu)的散熱能力。一般芯片溫度規(guī)格參數(shù)比較低,或者對溫度比較敏感,或者熱流密度比較大。這些芯片或熱源需要散熱處理,應(yīng)盡可能選用導熱系數(shù)高的導熱硅膠片。
一般消費電子行業(yè)不允許芯片結(jié)溫高于85度。高溫測試時,控制芯片的表面也建議小于75度。整個板的元器件基本都是商用級的元器件,所以建議常溫下系統(tǒng)內(nèi)部溫度不要超過50度。
聚合物基體材料的類型和特點:基體材料的導熱系數(shù)高,填料在基體中的分散性越好,基體與填料的結(jié)合程度越好,導熱復合材料的導熱系數(shù)越好。
填料類型:填料的熱導率越高,復合材料的熱導率越好。
填充物的形狀:一般來說,熱傳導路徑容易形成的順序是晶須>纖維狀>片狀>粒狀。填料越容易形成導熱路徑,導熱性能越好。
嚴格來說,導熱硅膠片的厚度與其導熱性能密切相關(guān)。我們?yōu)槭裁催@么說?先說導熱路徑和導熱硅膠片的原理。先要明確的是,導熱硅膠片貼附在發(fā)熱部件上時,其工作原理是將熱量從一端傳遞到另一端。熱源和散熱器之間的距離越近,傳遞的熱量越多,熱阻越低,熱導率越好。
導熱系數(shù)k是硅膠導熱片的固有特征參數(shù),用來描述導熱硅膠片的導熱系數(shù)。這個特性與材料本身的尺寸、形狀、厚度無關(guān),與導熱硅膠片本身的成分有關(guān)。所以同一種材料的導熱系數(shù)是一樣的,不會隨著厚度的變化而變化。
結(jié)合以上兩個公式,可以得到k=D/R,導熱系數(shù)k是材料本身固有的特征參數(shù)。當k不變時,熱阻r與材料厚度d成正比,即導熱硅板越厚,熱阻越大。一般來說,可以得出以下結(jié)論:
二、導熱硅膠片的所有熱量都是通過材料從一個部分傳導到另一個部分!
對于同樣的導熱材料,導熱系數(shù)是材料本身的一個特性,是一個恒定值,熱阻會隨著厚度的變化而變化。
同樣,導熱材料越厚,通過材料的傳熱距離越遠,時間越長,導熱性能越差。
對于熱硅酮板,選擇合適的導熱系數(shù)和厚度與其導熱系數(shù)有很大關(guān)系。選用導熱系數(shù)高的硅板,但是厚度大,性能不夠好。在選擇導熱硅膠片時,理想的條件是:高導熱系數(shù)和理想的接觸壓力,以保證合適的界面接觸。
因此幾乎不可能達到這種條件。通過測試計算得到的熱阻值實際上是導熱材料的熱阻值+接觸面的熱阻值。由于接觸面環(huán)境不同,同一種材料在不同條件下測得的熱阻值也不同。散熱硅膠片也需注意。
三、導熱硅膠片填料與基體材料界面的結(jié)合特性!
填料含量:填料在聚合物中的分布決定了復合材料的熱導率。填料含量較小時,導熱效果不明顯;當填料過多時,復合材料的力學性能會受到很大影響。但當填料含量增加到一定值時,填料之間的相互作用在體系中形成網(wǎng)狀或鏈狀的導熱網(wǎng)絡(luò)鏈。當導熱網(wǎng)絡(luò)鏈的方向與熱流方向一致時,導熱性能好。因此,導熱填料的用量有一定的臨界值。
填料與基體的結(jié)合程度越高,導熱性能越好。選擇合適的偶聯(lián)劑對填料進行表面處理,可使導熱系數(shù)提高10%-20%。超軟硅膠片也需注意。
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