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简单介绍几种导热材料
添加时间: 2016-2-1 点击次数: 656 次 [点此返回]

 


说到散热系统,很多人想到的是风扇和散热片。其实,他们忽视了一个并不起眼、但却发挥着重要作用的媒介物--导热介质。电脑CPU是典型的需要良好散热的功率器件,就此我们来说说导热材料.希望大家讨论一下,发表自己对各类功率器件散热的心得和看法.

      为何需要导热介质

        可能有人会认为,CPU表面或散热片底部都非常光滑,它们之间不需要导热介质。这种观点是错误的!由于机械加工不可能做出理想化的平整面,因此在CPU与散热器之间存在很多沟壑或空隙,其中都是空气。我们知道,空气的热阻值很高,因此必须用其他物质来降低热阻,否则散热器的性能会大打折扣,甚至无法发挥作用。于是导热介质就应运而生了,它的作用就是填充处理器与散热器之间大大小小的空隙,增大发热源与散热片的接触面积。因此,热传导只是导热介质的一个作用,增加CPU和散热器的有效接触面积才是它最重要的作用。

        导热介质有哪些

        1.导热硅脂

        导热硅脂是目前应用最广泛的一种导热介质,它是以硅油为原料,并添加增稠剂等填充剂,在经过加热减压、研磨等工艺之后形成的一种酯状物,该物质有一定的黏稠度,没有明显的颗粒感。导热硅脂的工作温度一般在-50℃~180℃,它具有不错的导热性、耐高温、耐老化和防水特性。


        在器件散热过程中,经过加热达到一定状态之后,导热硅脂便呈现出半流质状态,充分填充CPU 和散热片之间的空隙,使得两者之间接合得更为紧密,进而加强热量传导。通常情况下,导热硅脂不溶于水,不易被氧化,还具备一定的润滑性和电绝缘性。

        2.导热硅胶

现在要好的就是导热硅胶片,它操作简单、可重复使用。
但是1。类似成本不再付,重复使用人工成本问题。
2 硅胶片增加2层界面,增加了热阻

        和导热硅脂一样,导热硅胶也是由硅油添加一定的化学原料,并经过化学加工而成。但和导热硅脂不同的是,在它所添加的化学原料里有某种黏性物质,因此成品的导热硅胶具有一定的黏合力。

        导热硅胶最大的特点是凝固后质地坚硬,其导热性能略低于导热硅脂。目前,市面上有两种导热硅胶:一种在凝固后为白色固体,另一种在凝固后为黑色带有光泽的固体。一般厂商都习惯用第一种硅胶作为散热片和发热物体之间的黏合剂,它的优点是黏性非常强,可这又恰恰成了它的缺点。我们需要维修时,往往在费尽九牛二虎之力将黏合的器件和散热器分离后,会发现两者的接触面上残留大量的固体白色硅胶,这些硅胶相当难以清除干净。

        相比之下,第二种硅胶优势就比较明显:一来它的散热效率要高于第一种,二来它凝固后生成的黑色固体较脆,残留物很容易清除。不管怎样,导热硅胶的导热效能不强,而且容易把器件和散热器“黏死”,因此除非特殊情况才推荐用户采用。

        3.石墨垫片

        这种导热介质较为少见,一般应用于一些发热量较小的物体之上。它采用石墨复合材料,经过一定的化学处理,导热效果极佳,适用于电子芯片、CPU等产品的散热系统。在早期的Intel盒装P4处理器中,附着在散热器底部上的物质就是一种名为M751的石墨导热垫片(图2),这种导热介质的优点是没有黏性,不会在拆卸散热器的时候将CPU从底座上“连根拔起”。


石墨垫片适用于高温、高压、强腐蚀性介质下工作的各类阀门、泵、反应釜等设备的填料函密封

导热石墨片
      导热石墨片散热效率高、占用空间小、重量轻,沿两个方向均匀导热,消除热点区域,屏蔽热源与组件的同时改进消费类电子 产品的性能导热系数高达水平导热 150-1200W/M.K,垂直导热 20-30W/M.K,比金属的导热还好,耐高温 400℃,低热阻:热阻比 铝低 40%,比铜低 20%。质轻,比重只有 1.0-1.3 柔软,容易操作,颜色黑色,厚度 0.1-1.0MM,可按要求背胶,此产品导电需 注意,
      主要用途:应用于笔记本电脑、大功率 LED 照明、平板显示器、数码摄像机、移动通信产品等.

 

上述几种常见的导热介质外,铝箔导热垫片、相变导热垫片(外加保护膜)等也属于导热介质,但是这些产品在市面上很少见。
      4  软性硅胶导热垫
    软性硅胶导热绝缘垫具有良好的导热能力和高等级的耐压绝缘,导热系数1.75W/mK,抗电压击穿值4000伏以上,是是取代导热硅脂的替代产品,其材料本身具有一定的柔韧性,很好的贴合功率器件与散热铝片或机器外壳间的,从而达到最好的导热及散热目的,符合目前电子行业对导热材料的要求,是替代导热硅脂导热膏加云母片的二元散热系统的最佳产品。该类产品可任意裁切,利于满足自动化生产和产品维护。                           
    硅胶导热绝缘垫的工艺厚度从0.5mm~5mm不等,每0.5mm一加,即0.5mm  1mm  1.5mm  2mm~5mm,特殊要求可增至15mm,专门为利用缝隙传递热量的设计方案生产,能够填充缝隙,完成发热部位与散热部位的热传递,同时还起到减震 绝缘 密封等作用,能够满足社设备小型化 超薄化的设计要求,是极具工艺性和使用性的新材料.
    阻燃防火性能符合U.L 94V-0 要求,并符合欧盟SGS环保认证
 
填缝材料导热硅胶片
      填缝材料是一种非常软的可导热的硅弹性体,主要用于半导体组件和散热表面之间的又大又多变的间隙导热情况,不需要任何 压力填充器件或组件之间的间隙,导热硅胶片具有一定的柔韧性、优良的绝缘性、压缩性、表面天然的粘性,专门为利用缝隙 传递热量的设计方案生产,能够填充缝隙,完成发热部位与散热部位间的热传递,同时还起到绝缘、减震、密封等作用,能够满足 设备小型化及超薄化的设计要求,是极具工艺性和使用性,且厚度适用范围广,是一种极佳的导热填充材料而被广泛应用于电子 电器产品中。


  5  相变导热材料
  相变材料主要用于要求热阻小,热传导效率高的高性能器件,主要用于微处理器和要求热阻低的功率器件,以确保良好散热.相变导热材料在45℃-58℃时发生相变并在压力作用下流进并填充发热体和散热器之间的不规则间隙,挤走空气,以形成良好导热介面.

 

相变材料
这种材料是采用加有导热填料的硅或其他聚合树脂。它既有油脂的高热性能,又有垫片的易处理性和即撕即粘的特点。 当温度上升到熔点温度时(45℃~55℃),相变材料就会变软,类似于油脂,流动于整个接触表面,这种液体的流动将排除所 有因接触表面粗糙而产生的空隙。以达到接触表面完全接触的理想状态,使接触热阻降到最低。这些材料已经广泛使用在微处 理器,中央控制器,图形处理器,芯片组,功率放大器和开关电源,展示出非常出色的导热性能和高可靠性。

 


导热粘合带
      导热粘合带是采用了导热填料的丙烯霜基或硅基的压敏粘合剂。这种材料使用非常方便,不需要机械夹紧力。它依靠表面 PSA 粘合散热装置和热源表面。导热性能主要看表面接触面积大小。广泛用于 LED 日光灯、LED 面板灯、LED 背光源 TV 等