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导热界面材料

一、导热界面材料的的概念：

导热界面材料（Thermal Interface Materials）又称为热界面材料或者界面导热材料，是一种普遍用于IC封装和电子散热的材料，主要用于填补两种材料接合或接触时产生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，减少传热接触热阻，提高器件散热性能。

二、导热界面材料在行业内的重要性：

在微电子材料表面和散热器之间存在极细微的凹凸不平的空隙，如果将他们直接安装在一起，它们间的实际接触面积只有散热器底座面积10%，其余均为空气间隙。因为空气热导率只有0.024W/(m·K)，是热的不良导体，将导致电子元件与散热器间的接触热阻非常大，严重阻碍了热量的传导，最终造成散热器的效能低下。使用具有高导热性的热界面材料填充满这些间隙，排除其中的空气，在电子元件和散热器间建立有效的热传导通道，可以大幅度降低接触热阻，使散热器的作用得到充分地发挥。热界面(接触面)材料在热管理中起到了十分关键的作用，是该学科中的一个重要研究分支。

三、理想的导热界面材料所具备的特点：

（1）高导热性。

（2）高柔韧性，保证在较低安装压力条件下热界面此材料能够最充分地填充接触表面的空隙，保证热界面材料与接触面间的接触热阻很小。（3）绝缘性

（4）安装简便并具可拆性。

（5）广适用性，既能被用来填充小空隙，也能填充大缝隙

四、导热界面材料的应用领域：

（1）led：电磁炉、射灯、显示屏、吊灯、舞台灯等。

（2）电脑及家庭录放：显卡、笔记本、电脑、音响、dvd、vcd电视机等。

（3）电子电器：冰箱、洗衣机、电磁炉、电饭煲、微波炉等。

（4）其他仪器：仪器仪表、医疗器械、航空、船舶、晶体管、CPU组装、热敏电阻、温度传感器、汽车电子零部件、汽车冰箱、电源模块、电子产品、电源散热、传感器快速测温、打印机头等。

五、到热界面材料的分类

1.导热硅脂

（1）导热硅脂的作用：导热硅脂俗称散热膏，导热硅脂以有机硅酮为主要原料，添加耐热、导热性能优异的材料，制成的导热型有机硅脂状复合物，在散热与导热应用中，导热硅脂可以填充热界面上的空隙，使热量的传导更加顺畅迅速。

（3）导热硅脂的优缺点：

①优点是：性价比高，在电子散热中最常见的导热材料。

②缺点是：操作不方便，一般的导热膏会有硅油析出，时间长了会干，面积大时，使用导热硅脂（或导热膏）涂抹不方便,且长条形面积的散热。如：长400X宽4mm这样的尺寸使用导热硅脂（或导热膏）易涂抹到产品外，使用年限长的产品不建议使用导热膏，人工成本高。

（2）导热硅脂应用：其性质不同（导热系数），其应用领域不一样，例如有的适用于CPU导热，有的适用于内存导热，有的适用于电源导热，还有些电子产品，电源散热，传感器快速测温等都可以用到，它可广泛涂覆于各种电子产品，电器设备中的发热体（功率管、可控硅、电热堆等）与散热设施（散热片、散热条、壳体等）之间的接触面，起传热媒介作用和防潮、防尘、防腐蚀、防震等性能。适用于微波通讯、微波传输设备、微波专用电源、

稳压电源等各种微波器件的表面涂覆或整体灌封，此类硅材料对产生热的电子元件，提供了极佳的导热效果。如：晶体管、CPU组装、热敏电阻、温度传感器、汽车电子零部件、汽车冰箱、电源模块、打印机头等。

（3）导热硅脂的工作温度：一般不超过200℃，高温可达300摄℃，低温一般为-60℃左右

（4）导热硅脂的颜色：分别有白、灰、两种颜色对应导热系数不同的硅脂。

（5）导热硅脂的包装：桶装、针管装0.2-20KG不等，可定包装。

2.导热硅胶片/导热垫片

（1）导热硅胶片：导热硅胶片是以硅胶为基材,添加金属氧化物等各种辅材,通过特殊工艺合成的一种导热介质材料，起到导热、绝缘、填充、防震作用，最大限度的降低散热界面的热阻，保护元器件，大大改善了整体产品的可靠性，在行业内，又称为导热硅胶垫，导热矽胶片，软性导热垫等等，导热硅胶就是导热RTV胶，在常温下可以固化的一种灌封胶，和导热硅脂最大的不同就是导热硅胶可以固化，有一定的粘接性能。

（2）导热硅胶片材料几个关键参数：

①导热系数：导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K，°C）,在1小时内，通过1平方米面积传递的热量。用k表示，单位为瓦/（米·度），w/（m·k）（W/m·K,此处的K可用℃代替）一般国内生产的导热硅胶片导热系数在1.0-4.0W/m.k左右。

测试仪器：导热系数测试仪（湘潭仪器）

②材料厚度：

③材料硬度（压缩比）：

导热硅胶片一般为软性的，这样才能保证散热界面的空气完全挤出。没有矽胶布为基材的导热硅胶片硬度一般为15-60度（ShoreC）。如果有矽

胶布为基材的话，导热硅胶片的硬度可以做成超软的，为5-10度（ShoreC ）材料硬度在25-40度左右回弹性最好，在散热界面平整度较高的情况下，选用该硬度的材料最好。材料硬度越低，压缩比越大，对于散热界面不平整的情况使用低硬度导热硅胶片可以保证将空隙完全填充。材料硬度测试仪器为：硬度测试仪（LX-C型微孔材料硬度计）

④热阻抗：热阻抗是对传热效果的直接体现。热阻抗越低传热效果越好，热阻抗越高传热效果越差。使用导热硅胶片的散热界面热阻抗大小影响因素有：导热硅胶片导热系数、厚度、硬度（压缩比）、施加压力的大小等。测试热阻抗需要专业的仪器，对于使用导热硅胶片材料的客户可以测试温差来评价传热效果。即导热硅胶片两侧的温度差，温度差越小传热效果越好，反之越差。

⑤击穿电压（绝缘性能）：导热硅胶片具有优异的绝缘性能。同样材质的导热硅胶片，厚度越厚，耐压越高。1mm导热硅胶片耐交流电压为6000-10000V，测试仪器为MS2676A耐压测试仪。

⑥可持续工作温度：导热硅胶片属于有机硅范畴。工作稳定范围为-40至220摄氏度。短期耐温为260度。长期工作温度超过260度时，材料会起泡失效。可以满足大部分电子产品散热设计需要。

（3）导热硅胶片材料特点：

①自粘性，服帖性好。

②软性，优异的回弹性。

③绝缘性，材料可靠性高。

④较导热硅脂而言，具有很好的稳定性，外因对材料导热系数影响小。

⑤材料为片材，方便模切，可大规模产线操作，大大降低人力装配成本。