导热胶技术教程ppt课件

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与机械紧固相比 增加了导热油脂 其流动特性影响可靠性!
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+ 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
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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!
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+ 导热垫片的组成
•Heat Slug •Silicon Die
•BGA Package
源自文库
•PC Board
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+ 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
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+ 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
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+ 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
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卡子
螺栓
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+ 优点
– 快速 – 安装简便
+ 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
•http://www.es-silicone.cn
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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
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+ 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
+ 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
e. 导热系数 1.2 W/m-K
•http://www.es-silicone.cn
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+ 优点
– 对大部分材料粘结 强度高
– 内聚力高 – 收缩率低 – 耐热和耐化学性能
•300 MHz •PENTIUM CLASS PROCESSOR •43 Watts
•Heatsink or Heatsink Fan Assembly •SYSTEM INTEGRATOR
•PROCESSOR •MANUFACTURER
•Thermal Grease •Thermal Plate •Thermal Grease
+ 局限
– 必须要固化 – 胶存在有效期的限
制 – 一定的施胶工艺
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+ 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
导致气穴的产生 – 难以实现自动化
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+ 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。
+ 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.
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+ 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
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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
c. 剪切强度高, Al - Al (>1 ksi)
d. 玻璃化温度(Tg)高, > 60°C
+ 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
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+ 优点
– 有效期长 – 固化充分
+ 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
– 准确的混合比例 – 有工作时间限制
+ 工作在高温状态会缩短工件的使用寿命
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+ 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
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+ 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
•Example Thermal Analysis Diagram
4
4
AR/UR
4
UV (fixture)
4
4
Heat Cure (Accelerate)
4
4
4
4
4
Activator Cure
4
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 d. 剪切强度高 >1000 psi
3871
4 4 4
3872
4 4 4
3873 4 4 4
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+ 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
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BGA与散热片 针状排列与散热片 晶体管与散热片
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高产量应用: 晶体管与散热片粘结
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+ 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
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丙烯酸酯粘结剂
丙烯酸酯 / 聚氨酯
OUTPUT 315 383 384 3151 3870
AR
4
4
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+ 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
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+ 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
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+ 优点
– 简便 – 易实现自动化 – 确保固化充分
– 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
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+ 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