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几种常见导热材料优缺点对比

常见的导热材料有哪些?各自有什么优缺点?

 

1. 导热硅脂:

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       导热硅脂又叫做散热硅脂、导热膏等,是目前应用最广泛的的一种导热介质,材质为膏状液态,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。可以有效的填充各种缝隙;主要应用环境:高功率的发热元器件与散热器之间。

优点:

(1) 液态形式存在,具有良好润湿性;

(2) 导热性性能好、耐高温、耐老化和防水特性;

(3) 不溶于水,不易被氧化;

(4) 具备一定的润滑性和电绝缘性;

(5) 成本低廉。

缺点:

(1) 无法大面积涂抹,不可重复使用;

2) 产品长时间稳定性不佳,经过连续的热循环后,会引起液体迁移,只剩下填充材料,丧失表面润湿性,最终可能导致失效。

(3) 由于界面两边的材料热膨胀速率不同,造成一种“充气”效应,导致热阻增加,传热效率降低;

(4) 始终液态,加工时难以控制,易造成污染其他部件及材料浪费,增加成本。

 

2. 导热垫片:

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       导热垫片,用于填充发热器件和散热片或金属底座之间的空气间隙,它们的柔性、弹性特征使其能够用于覆盖非常不平整的表面。热量从分离器件或整个PCB传导到金属外壳或扩散板上,从而能提高发热电子组件的效率和使用寿命。

       在垫片的使用中,压力和温度二者是相互制约的,随着温度的升高,在设备运转一段时间后,垫片材料发生软化、蠕变、应力松弛现象,机械强度也会下降,密封的压力降低。

优点:

(1) 预成型的导热材料,具有安装、测试、可重复使用的便捷性;

(2) 柔软有弹性,压缩性好,能够覆盖非常不平整的表面;

(3) 低压下具有缓冲、减震吸音的效果。

(4) 良好的导热能力和高等级的耐压绝缘;

(5) 性能稳定,高温时不会渗油,清洁度高。

缺点:

(1) 厚度和形状预先设定,使用时会受到厚度和形状限制;

(2) 厚度较高,厚度0.5mm以下的导热硅胶片工艺复杂,热阻相对较高;

(3) 相比导热硅脂,导热垫片导热系数稍低;

(4) 相比导热硅脂,导热垫片价格稍高。

 

3. 相变导热材料:

       相变导热材料,是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。相变化材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程。KY相变导热材料,相变温度45°C,导热性能优越,并且改善了微处理器,存储器模块DC/DC转换器和功率模块的可靠性。

优点:

(1) 可返修,可重复使用,涂覆厚度及形状可按需控制;

(2) 室温下为固体,但在设备运行期间熔化填补微间隙(不垂流);

(3) 导热效果相当于传统导热硅脂,性能更好;

(4) 极好的硅脂替代品,不存在传统硅脂硅油挥发变干老化的现象。

(5) 无一般硅脂的溢胶现象。

(6) 与导热硅脂相比,不存在“充气”效应,长期使用具有高度可靠性;

(7) 可点胶、丝网印刷、手动涂覆,可完全自动化操作,大幅提高生产量;

(8) 环保,符合Rohs标准。

 

4. 导热胶:

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       导热胶,又称导热硅胶,是以有机硅胶为主体,添加填充料、导热材料等高分子材料,混炼而成的硅胶,具有较好的导热、电绝缘性能,广泛用于电子元器件。

优点:

(1) 热界面材料,会固化,具有粘接性能,粘接强度高;

(2) 固化后呈弹性体,抗冲击、抗震动;

(3) 固化物具有良好的导热、散热功能;

(4) 优异的耐高低温性能和电气性能。

缺点:

(1) 不可重复使用;

(2) 填缝间隙一般。

 

5. 导热灌封胶:

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       导热灌封胶,常见的分为有机硅橡胶体系和环氧体系,有机硅体系软质弹性,环氧体系硬质刚性;可满足较大深度的导热灌封要求。提升对外部震动的抵抗性,改善内部元器件与电路之间的绝缘防水性能。

优点:

(1) 具备很好的防水密封效果;

(2) 优秀的电气性能和绝缘性能;

(3) 固化后可拆卸返修;

缺点:

(1) 导热效果一般;

(4) 工艺相对复杂;

(5) 粘接性能较差;

(6) 清洁度一般。

 

6. 导热胶带:

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       导热胶带又叫做导热双面胶,由亚克力聚合物与有机硅胶粘剂复合而成;通常应用于功率不高的热源与小型的散热器之间,用来固定LED散热器等。

优点:

(1) 同时具有导热性能和粘接性能;

(2) 具有良好的填缝性能;

(3) 外观类似双面胶,操作简单。

(4) 一般用于某些发热性较小的电子零件和芯片表面。

缺点:

(1) 导热系数比较低,导热性能一般;

(2) 无法将过重物体粘接固定;

(3) 胶带厚度一旦超过,与散热片之间无法达成有效传热。

(4) 一旦使用,不易拆卸,存在损坏芯片和周围器件的风险,不易拆卸彻底。

 

       无论是哪款导热材料都没有办法满足所有电子设备的需求,或多或少都有它的部分缺点,重点是如何通过产品结构与各种技术将导热材料的优点放大。