导热胶技术教程课件ppt
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粘结剂的种类, 导热填料的类型,固化方式 可以根据特定的应用进行选择.
2021/3/10
18
导热胶工艺
优点
无气穴存在 电气绝缘性能佳 不移动 不松动 可进行自动涂胶 减少库存
局限
必须要固化 胶存在有效期的限 制 一定的施胶工艺
2021/3/10
19
粘结剂固化方式
加速剂固化: 快速达到固化强度, 15mils固化厚度 紫外光固化: 快速定位的需求, 10秒定位(150 mW/cm2 @ 365 nm) 紫外光+加速剂固化: 快速固化 热固化: 固化时间需数小时, 固化充分 加速剂+紫外光+热固化: 快速固化流程 双组份固化: 需要混合,固化时间需数小时
•Thermal Grease •Thermal Plate •Thermal Grease
•Heat Slug •Silicon Die
•BGA Package
•PC Board
2021/3/10
6
热传导知识
导热系数的单位:
公制单位: W/m-oC 或 W/m-oK 英制单位: BTU-in/hr-ft2-oF
•Example Thermal Analysis Diagram
•300 MHz •PENTIUM CLASS PROCESSOR •43 Watts
•Heatsink or Heatsink Fan Assembly •SYSTEM INTEGRATOR
•PROCESSOR •MANUFACTURER
c. 剪切强度高, Al - Al (>1 ksi)
d. 玻璃化温度(Tg)高, > 60°C
工件的正常运作受温度的限制
高温会导致材料电阻率的升高
降低元器件的工作效率
工作在高温状态会缩短工件的使用寿命
2021/3/10
4
热传导知识
热传导的途径
对流传导 接触传导 辐射传导
通过散热片的接触传导使电子元器件有效 散热是最通用的导热技术
2021/3/10
5
热传导知识
影响热传导的因素:
温度差 接触表面积 导热介质厚度 导热系数
2021/3/10
20
加速剂固化
优点
快速固化(一般2-5分钟) 无需混合 有效期长
局限
固化深度 (0.015”) 加速剂溶剂危害
无溶剂型加速剂的涂 敷
2021/3/10
21
紫外光固化
优点
高速定位(10秒) 易实现自动化
局限
阴影部分难以固化 设备投资 可能使塑料变色或变 型
2021/3/10
22
优点
2021/3/10
28
紫外/热固化丙烯酸酯典型应用
高产量应用: 晶体管与散热片粘结
2021/3/10
29
环氧树脂粘结剂
3860, 3861, 3862
a. 双组份混合 - 适配期较长 b. 3860, 1 hr @ 65°C
3861, 2 hrs @ 100°C 3862, 2 hrs @ 100°C
2021/3/10
7
热传导知识
常见材料的导热系数(W/m-K)
空气
0.024
水
0.556
PVC塑料 0.14
铝
204
银
419
2021/3/10
8
传统工艺-无粘结剂
机械紧固
应用导热油脂的机械紧固
应用导热垫片的机械紧固
有粘结性能的导热垫片
2021/3/10
9
机械紧固
2021/3/10
卡子
螺栓
10
优点
AR
4
4
4
4
AR/UR
4
UV (fixture)
4
4
Heat Cure (Accelerate)
4
4
4
4
4
Activator Cure
4
4
7387
a. 单组份系统 b. 加速剂/热固化, 易自动涂胶,产品有效期长 c. 玻璃化温度 (Tg), 60°C d2.021/3/剪10 切强度高 >1000 psi
2021/3/10
13
导热垫片
与机械紧固相比,增加了垫片. 因为其规格特定,难以实现自动化,并需要额外库存!
2021/3/10
14
导热垫片
导热垫片的组成
硅橡胶 玻璃纤维颗粒 导热填充料
铝 氮化硼
配合使用压敏胶或机械紧固进行安装 导热系数为: 0.9 - 2.0 W/m oK
2021/3/10
15
导热胶基础教程
2021/3/10
1
导热技术在电子行业的应用
2021/3/10
2
内容
➢为什么需要导热技术 ➢热传导知识 ➢导热工艺
➢传统工艺-无粘结剂 ➢导热胶工艺
➢导热胶的固化和产品选择 ➢客户关心的问题
2021/3/10
3
为什么需要导热技术
线路板设计
更小的元器件
更紧密的元器件排布空间 更强功能的元器件
准确的混合比例 有工作时间限制
2021/3/10
24
导热胶的类型
丙烯酸酯 (AR) 聚氨酯 (UR)
可以填充同类的导热填料, 绝缘填料
可以形成热固化组份
硅酮胶 (SR) 环氧树脂(ER)
可以根据单体的不同而具备 不同的特性
2021/3/10
25
丙烯酸酯粘结剂
丙烯酸酯 / 聚氨酯
OUTPUT 315 383 384 3151 3870
简便 易实现自动化 确保固化充分
2021/3/10
热固化
局限
相对较长的固化时间 (15-30分钟) 温度曲线的控制 粘结剂在固化前可能流 淌 固化炉占空间 能耗高 流程控制 高温可能损坏基材
23
优点
有效期长 固化充分
双组份固化
局限
相对较长的固化时间 (15-30分钟) 必须混合
设备维护保养 报废较多
导热垫片
优点
电气绝缘性能好 快速 无移动危险
局限
每个工件的垫片尺寸 是独特的 垫片需要库存 紧固力矩要求严格
压力设置或应用误差 会导致气穴的产生 难以实现自动化
2021/3/10
16
导热胶工艺
2021/3/10
17
导热胶工艺
导热胶工艺:用粘结剂粘结发热元件和散热 片，既能达到粘结的目的，又能导热，同 时还能绝缘。
3871
4 4 4
3872
4 4 4
3873 4 4 4
26
丙烯酸酯粘结剂
优点
对多种基材粘结力佳 内聚力高 模量范围广 耐碳氢化合物的影响
局限
耐高温极限为300oF 大部分是高模量材料
自由基固化会受到氧 气抑制作用
2021/3/10
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丙烯酸酯粘结剂典型应用
BGA与散热片 针状排列与散热片 晶体管与散热片
快速 安装简便
2021/3/10
机械紧固
局限
有气穴存在 无电气绝缘 有松动的危险 零件需要库存 难以自动化 装配工序繁复
11
导热油脂
与机械紧固相比
增加了导热油脂
其流动特性影响可靠性!
2021/3/10
12
导热油脂
优点
消除了气穴的产生
局限
需要机械紧固配合 使用
油脂存在污染的危 险 油脂受热易流淌 电气绝缘性能差
2021/3/10
18
导热胶工艺
优点
无气穴存在 电气绝缘性能佳 不移动 不松动 可进行自动涂胶 减少库存
局限
必须要固化 胶存在有效期的限 制 一定的施胶工艺
2021/3/10
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粘结剂固化方式
加速剂固化: 快速达到固化强度, 15mils固化厚度 紫外光固化: 快速定位的需求, 10秒定位(150 mW/cm2 @ 365 nm) 紫外光+加速剂固化: 快速固化 热固化: 固化时间需数小时, 固化充分 加速剂+紫外光+热固化: 快速固化流程 双组份固化: 需要混合,固化时间需数小时
•Thermal Grease •Thermal Plate •Thermal Grease
•Heat Slug •Silicon Die
•BGA Package
•PC Board
2021/3/10
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热传导知识
导热系数的单位:
公制单位: W/m-oC 或 W/m-oK 英制单位: BTU-in/hr-ft2-oF
•Example Thermal Analysis Diagram
•300 MHz •PENTIUM CLASS PROCESSOR •43 Watts
•Heatsink or Heatsink Fan Assembly •SYSTEM INTEGRATOR
•PROCESSOR •MANUFACTURER
c. 剪切强度高, Al - Al (>1 ksi)
d. 玻璃化温度(Tg)高, > 60°C
工件的正常运作受温度的限制
高温会导致材料电阻率的升高
降低元器件的工作效率
工作在高温状态会缩短工件的使用寿命
2021/3/10
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热传导知识
热传导的途径
对流传导 接触传导 辐射传导
通过散热片的接触传导使电子元器件有效 散热是最通用的导热技术
2021/3/10
5
热传导知识
影响热传导的因素:
温度差 接触表面积 导热介质厚度 导热系数
2021/3/10
20
加速剂固化
优点
快速固化(一般2-5分钟) 无需混合 有效期长
局限
固化深度 (0.015”) 加速剂溶剂危害
无溶剂型加速剂的涂 敷
2021/3/10
21
紫外光固化
优点
高速定位(10秒) 易实现自动化
局限
阴影部分难以固化 设备投资 可能使塑料变色或变 型
2021/3/10
22
优点
2021/3/10
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紫外/热固化丙烯酸酯典型应用
高产量应用: 晶体管与散热片粘结
2021/3/10
29
环氧树脂粘结剂
3860, 3861, 3862
a. 双组份混合 - 适配期较长 b. 3860, 1 hr @ 65°C
3861, 2 hrs @ 100°C 3862, 2 hrs @ 100°C
2021/3/10
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热传导知识
常见材料的导热系数(W/m-K)
空气
0.024
水
0.556
PVC塑料 0.14
铝
204
银
419
2021/3/10
8
传统工艺-无粘结剂
机械紧固
应用导热油脂的机械紧固
应用导热垫片的机械紧固
有粘结性能的导热垫片
2021/3/10
9
机械紧固
2021/3/10
卡子
螺栓
10
优点
AR
4
4
4
4
AR/UR
4
UV (fixture)
4
4
Heat Cure (Accelerate)
4
4
4
4
4
Activator Cure
4
4
7387
a. 单组份系统 b. 加速剂/热固化, 易自动涂胶,产品有效期长 c. 玻璃化温度 (Tg), 60°C d2.021/3/剪10 切强度高 >1000 psi
2021/3/10
13
导热垫片
与机械紧固相比,增加了垫片. 因为其规格特定,难以实现自动化,并需要额外库存!
2021/3/10
14
导热垫片
导热垫片的组成
硅橡胶 玻璃纤维颗粒 导热填充料
铝 氮化硼
配合使用压敏胶或机械紧固进行安装 导热系数为: 0.9 - 2.0 W/m oK
2021/3/10
15
导热胶基础教程
2021/3/10
1
导热技术在电子行业的应用
2021/3/10
2
内容
➢为什么需要导热技术 ➢热传导知识 ➢导热工艺
➢传统工艺-无粘结剂 ➢导热胶工艺
➢导热胶的固化和产品选择 ➢客户关心的问题
2021/3/10
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为什么需要导热技术
线路板设计
更小的元器件
更紧密的元器件排布空间 更强功能的元器件
准确的混合比例 有工作时间限制
2021/3/10
24
导热胶的类型
丙烯酸酯 (AR) 聚氨酯 (UR)
可以填充同类的导热填料, 绝缘填料
可以形成热固化组份
硅酮胶 (SR) 环氧树脂(ER)
可以根据单体的不同而具备 不同的特性
2021/3/10
25
丙烯酸酯粘结剂
丙烯酸酯 / 聚氨酯
OUTPUT 315 383 384 3151 3870
简便 易实现自动化 确保固化充分
2021/3/10
热固化
局限
相对较长的固化时间 (15-30分钟) 温度曲线的控制 粘结剂在固化前可能流 淌 固化炉占空间 能耗高 流程控制 高温可能损坏基材
23
优点
有效期长 固化充分
双组份固化
局限
相对较长的固化时间 (15-30分钟) 必须混合
设备维护保养 报废较多
导热垫片
优点
电气绝缘性能好 快速 无移动危险
局限
每个工件的垫片尺寸 是独特的 垫片需要库存 紧固力矩要求严格
压力设置或应用误差 会导致气穴的产生 难以实现自动化
2021/3/10
16
导热胶工艺
2021/3/10
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导热胶工艺
导热胶工艺:用粘结剂粘结发热元件和散热 片，既能达到粘结的目的，又能导热，同 时还能绝缘。
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4 4 4
3872
4 4 4
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丙烯酸酯粘结剂
优点
对多种基材粘结力佳 内聚力高 模量范围广 耐碳氢化合物的影响
局限
耐高温极限为300oF 大部分是高模量材料
自由基固化会受到氧 气抑制作用
2021/3/10
27
丙烯酸酯粘结剂典型应用
BGA与散热片 针状排列与散热片 晶体管与散热片
快速 安装简便
2021/3/10
机械紧固
局限
有气穴存在 无电气绝缘 有松动的危险 零件需要库存 难以自动化 装配工序繁复
11
导热油脂
与机械紧固相比
增加了导热油脂
其流动特性影响可靠性!
2021/3/10
12
导热油脂
优点
消除了气穴的产生
局限
需要机械紧固配合 使用
油脂存在污染的危 险 油脂受热易流淌 电气绝缘性能差